این پایان نامه در قالب فرمت word قابل ویرایش ، آماده پرینت و ارائه به عنوان پروژه پایانی میباشد
چکیده
مقایسه شاخص آسیب قابهای بتنآرمه و اعضای آن با استفاده از شبیهسازی عددی
به کوشش
ناهید پوریوسف
روش طراحی آییننامههای موجود بر اساس طراحی مقاطع و اعضا میباشد و آییننامهها در مورد بررسی ظرفیت کل قاب و یا طبقات آن اجباری برای طراحان قرار ندادهاند. در این پژوهش با بررسی مود زوال قابهای منظم سه طبقه و سه دهانه بتنآرمه تحت تحلیل استاتیکی غیرخطی بارافزون در محیط نرمافزار OpenSees، نشان داده شده است که در بعضی موارد زوال طبقه یا کل قاب (مود زوال سیستمی سازه) میتواند حاکم باشد. به این صورت که قبل از زوال یکی از مفصلهای پلاستیک، ظرفیت کل قاب یا یکی از طبقات آن به میزان قابل توجهی افت کرده و کاربری خود را از دست میدهد. علاوه بر این تأثیر پارامترهای مختلف طراحی، ظرفیتی و رفتاری قاب مانند درصد میلگردهای طولی و عرضی مقاطع، نسبت برش پایه قاب به وزن کل آن در لحظه زوال (Plastic g-Factor)، g-Factor کاربردی، شکلپذیری نهایی، دوره تناوب مود اول و متوسط شاخصهای آسیب مقاطع بر مودهای زوال قابها مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت مؤثرترین معیارهایی که بدون نیاز به انجام تحلیل استاتیکی غیرخطی بارافزون طراح را قادر به شناسایی امکان وقوع مود زوال سیستمی سازه مینماید به صورت پارامتر g-Factor کاربردی و نیز ترکیب نسبت درصد میلگرد طولی به میلگرد عرضی ستون و دوره تناوب مود اول سازه تشخیص داده شد. معیارهایی که از طریق انجام تحلیل استاتیکی غیرخطی بارافزون محاسبه و در تفکیک قابهای با مود زوال مفصل پلاستیک از سایر قابها مؤثر هستند نیز به صورت پارامتر Plastic g-Factor و ترکیب پارامتر g-Factor کاربردی و متوسط شاخصهای آسیب مقاطع معرفی شدهاند.
کلید واژهها: قابهای دوبعدی بتنآرمه، تحلیل استاتیکی غیرخطی بارافزون، مود زوال قابهای بتنآرمه، مود زوال سیستمی سازه، شاخص آسیب، نرمافزار OpenSees
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول: مقدمه 1
1-1- پیشگفتار.. 2
1-2- طراحی لرزهاي.. 3
1-3- مهندسی لرزهای بر مبناي سطح عملکرد.. 4
1-3-1- چارچوب کلی طراحی لرزهاي بر مبناي سطح عملکرد.. 7
1-3-2- شکلپذیری (Ductility).. 10
1-3-3- شاخص آسیب.. 11
1-4- سیستم باربر لرزهاي.. 14
1-5- روشهای مختلف تحلیل غیر ارتجاعی.. 15
1-5-1- تحلیل دینامیکی غیرخطی.. 16
1-5-2- تحلیل استاتیکی غیرخطی بارافزون.. 17
1-5-2-1- توصیف تحلیل استاتیکی غیرخطی بارافزون.. 17
1-5-2-2- برخی از روشهای تحلیل استاتیکی غیرخطی.. 19
1-5-2-3- شکل توزیع بار جانبی در ارتفاع ساختمان.. 21
1-6- معیارهای زوال (Failure Criteria).. 25
1-7- بیان مسئله و هدف تحقیق.. 26
1-8- روند دستیابی به هدف تحقیق.. 26
1-9- خلاصه.. 28
فصل دوم: تاریخچه تحقیقات گذشته 30
2-1- پیشگفتار.. 31
2-2- شاخص آسیب.. 33
2-2-1- شاخصهای آسیب موضعی.. 33
2-2-2- شاخصهای آسیب کلی.. 36
2-2-3- بررسی مقایسهای چند شاخص آسیب.. 39
2-3- معرفی روابط مربوط به چند شاخص آسیب شناخته شده 42
2-3-1- شاخص آسیب پارک و انگ.. 42
2-3-2- شاخص آسیب شکلپذیری برای مقاطع.. 43
2-3-3- شاخص آسیب شکلپذیری برای قابها.. 44
2-3-4- شاخص آسیب انرژی.. 45
2-3-5- شاخص آسیب خستگی Low-Cycle. 46
2-3-6- شاخص آسیب نرمشدگی بیشینه.. 46
2-4- نحوه مدلسازی رفتار سازه.. 47
2-5- بررسی مود زوال قابهای بتنآرمه.. 48
2-6- خلاصه.. 48
فصل سوم: نحوه مدلسازی و انجام تحلیل غیرخطی 51
3-1- پیشگفتار.. 52
3-2- معرفی نرمافزار OpenSees. 52
3-3- معرفی و مدلسازی قابهای دو بعدی بتنآرمه مورد مطالعه 54
3-3-1- مشخصات فیزیکی قابهای دو بعدی انتخابی.. 54
3-3-2- نحوه بارگذاری قابها.. 54
3-3-3- چگونگی مدلسازی قابهای دو بعدی بتنآرمه در نرمافزار OpenSees 55
3-4- چگونگی انجام تحلیل و پایش پاسخهای موردنظر سازه 57
3-5- طراحی قابها.. 57
3-6- محاسبه شاخص آسیب.. 71
3-6-1- شاخص آسیب انتخابی.. 71
3-6-2- محاسبه شاخص آسیب شکلپذیری برای مقاطع بحرانی.. 72
3-6-3- محاسبه شاخص آسیب شکلپذیری برای قابها.. 74
3-7- خلاصه.. 74
فصل چهارم: ارائه و بررسی نتایج تحلیلهای غیرخطی قابهای مورد مطالعه 77
4-1- پیشگفتار.. 78
4-2- روند انجام تحلیل غیرخطی قابها و نتایج مربوط به آن 79
4-2-1- دستهبندی قابها بر اساس مود زوال آنها.. 79
4-2-2- توزیع مفصلهای پلاستیک در لحظه زوال قابها.. 82
4-2-3- بررسی تغییرات پارامترهای تعریف شده بر اساس شاخص آسیب مقاطع در طول تحلیل.. 88
4-2-4- بررسی تأثیر پارامترهای مختلف طراحی، ظرفیتی و رفتاری در نوع زوال قابها.. 98
4-3- خلاصه.. 114
فصل پنجم: خلاصه، نوآوری و نتیجهگیری 116
5-1- خلاصه تحقیق.. 117
5-2- نوآوری تحقیق.. 119
5-3- نتیجهگیری.. 119
فهرست منابع و مآخذ 121
پیوست یک: امكانات نرمافزار OpenSees 125
پیوست دو: بررسی مدلهای مختلف ارائه شده برای مصالح 130
رفتار بتن محصور شده و محصور نشده.. 131
رفتار میلگردهای فولادی مسلح کننده.. 136
فهرست منابع و مآخذ پیوست دو.. 143
فهرست شکلها
شکل 1- 1 نمودار جریانی فرآیند طراحی بر اساس سطح عملکرد 8
شکل 1- 2 نمودار تعیین نقاط لازم برای محاسبه شکلپذیری.. 11
شکل 1- 3 نمودار جریانی روش تحلیل دینامیکی غیرخطی.. 16
شکل 1- 4 منحنی ظرفیت کلی (بارافزون) یک سازه.. 18
شکل 1- 5 روش طیف ظرفیت و نمودارهای ظرفیت و تقاضا نمونه 20
شکل 1- 6 منحنی نمونه طیف تقاضا برای شکلپذیریهای ثابت در روش N2 21
شکل 1- 7 شکلهای توزیع بار جانبی در تحلیل بار فزآینده.. 25
شکل 2- 1 مقایسه نتایج ارزیابی آسیب با شاخص آسیب سهبعدی، شاخص آسیب پارک و انگ، و شاخص آسیب جابجایی نسبی بینطبقهای: (a) بارگذاری تکمحوره، 2D؛ (b) بارگذاری تکمحوره، 3D؛ و (c) بارگذاری دومحوره، 3D 40
شکل 3- 1 ایدهآل سازی منحنی لنگر– انحنا.. 73
شکل 3- 2 ایدهآل سازی منخنی ظرفیت قاب.. 74
شکل 4- 1 مشخصات قاب، نحوه توزیع مفاصل پلاستیک و مقادیر شاخص آسیب مربوطه در لحظه زوال و منحنی ظرفیت قاب (حالت زوال: زوال مفصل پلاستیک) 84
شکل 4- 2 مشخصات قاب، نحوه توزیع مفاصل پلاستیک و مقادیر شاخص آسیب مربوطه در لحظه زوال و منحنی ظرفیت قاب (حالت زوال: زوال طبقه) 85
شکل 4- 3 مشخصات قاب، نحوه توزیع مفاصل پلاستیک و مقادیر شاخص آسیب مربوطه در لحظه زوال و منحنی ظرفیت قاب (حالت زوال: زوال قاب) 86
شکل 4- 4 مشخصات قاب، نحوه توزیع مفاصل پلاستیک و مقادیر شاخص آسیب مربوطه در لحظه زوال و منحنی ظرفیت قاب (حالت زوال: زوال ترکیبی طبقه و مفصل پلاستیک).. 87
شکل 4- 5 مشخصات قاب، نحوه توزیع مفاصل پلاستیک و مقادیر شاخص آسیب مربوطه در لحظه زوال و منحنی ظرفیت قاب (حالت زوال: زوال ترکیبی قاب و مفصل پلاستیک).. 88
شکل 4- 6 بیشینه شاخصهای آسیب نسبت به جابجایی نسبی تراز بام 91
شکل 4- 7 متوسط شاخصهای آسیب نسبت به جابجایی نسبی تراز بام 91
شکل 4- 8 متوسط شاخصهای آسیب تیرها نسبت به جابجایی نسبی تراز بام 92
شکل 4- 9 متوسط شاخصهای آسیب ستونها نسبت به جابجایی نسبی تراز بام 92
شکل 4- 10 نسبت متوسط شاخصهای آسیب ستونها به متوسط شاخصهای آسیب تیرها نسبت به جابجایی نسبی تراز بام.. 93
شکل 4- 11 متوسط شاخصهای آسیب طبقه اول نسبت به جابجایی نسبی تراز بام 94
شکل 4- 12 متوسط شاخصهای آسیب طبقه دوم نسبت به جابجایی نسبی تراز بام 94
شکل 4- 13 متوسط شاخصهای آسیب طبقه سوم نسبت به جابجایی نسبی تراز بام 95
شکل 4- 14 بیشینه شاخصهای آسیب نسبت به متوسط شاخصهای آسیب 96
شکل 4- 15 متوسط شاخصهای آسیب طبقه سوم نسبت به متوسط کل شاخصهای آسیب مقاطع.. 96
شکل 4- 16 متوسط شاخصهای آسیب ستونها نسبت به متوسط شاخصهای آسیب تیرها 97
شکل 4- 17 شاخص آسیب شکلپذیری قابها نسبت به جابجایی نسبی تراز بام 97
شکل 4- 18 بیشینه شاخص آسیب نسبت به متوسط شاخص آسیب (در لحظه زوال) 103
شکل 4- 19 Plastic g-Factor (در لحظه زوال) نسبت به شکلپذیری نهایی قاب 104
شکل 4- 20 درصد میلگرد طولی به عرضی، ρl/ρs، تیر نسبت به ρl/ρs ستون 104
شکل 4- 21 ρ Ratio نسبت به ρl/ρs ستون.. 105
شکل 4- 22 ρRatio نسبت به ρl/ρs تیر.. 106
شکل 4- 23 ρl/ρs ستون نسبت به دوره تناوب مود اول.. 107
شکل 4- 24 g-Factor کاربردی نسبت به ρl/ρs قاب.. 107
شکل 4- 25 g-Factor کاربردی نسبت به ρl/ρs ستون.. 108
شکل 4- 26 Plastic g-Factor نسبت به ρl/ρs ستون.. 109
شکل 4- 27 شکلپذیری نهایی نسبت به دوره تناوب مود اول.. 109
شکل 4- 28 ρl/ρs قاب نسبت به شکلپذیری نهایی.. 110
شکل 4- 29 متوسط شاخصهای آسیب نسبت به g-Factor کاربردی.. 111
شکل 4- 30 متوسط شاخصهای آسیب ستونها نسبت به شکلپذیری نهایی 111
شکل 4- 31 متوسط شاخصهای آسیب نسبت به شکلپذیری نهایی.. 112
شکل 4- 32 متوسط شاخصهای آسیب تیرها نسبت به متوسط شاخص آسیب ستونها 113
شکل پ2- 1 مدل مندر برای بتن.. 131
شکل پ2- 2 مدل هوشیکوما برای بتن.. 135
شکل پ2- 3 رفتار میلگرد مدفون در بتن.. 137
شکل پ2- 4 اثر لغزش پیوند (Bond Slip) در رفتار عنصر.. 140
شکل پ2- 5 منحنیِ چرخهای فولاد.. 140
فهرست جدولها
جدول 1- 1 سطوح عملکرد سازهای در بعضی از دستورالعملهای بهسازی لرزهای 6
جدول 1- 2 بعضی از شاخصهای آسیب متداول.. 13
جدول 2- 1 شاخصهای آسیب بر پایه مدلهای خطی معادل.. 37
جدول 3- 1 مشخصات فیزیکی مصالح در مدلهای مورد استفاده برای بتن و فولاد 56
جدول 3- 2 مشخصات قابهای مدل شده.. 60
جدول 4- 1 تعداد قابهای انتخابی به تفکیک مود زوال.. 82
جدول 4- 2 پارامترهای تعریف شده بر اساس شاخص آسیب مقاطع و فضاهای بررسی شده توسط آنها.. 89
جدول 4- 3 پارامترهای موردنظر برای تفکیک قابهای با مود زوال مفصل پلاستیک و حدود آنها.. 99
جدول 4- 4 فضاهای بررسی شده برای تفکیک و میزان خطای آنها برای دستهبندی قابها.. 113
تعداد مشاهده: 3246 مشاهده
فرمت فایل دانلودی:.docx
فرمت فایل اصلی: docx
تعداد صفحات: 181
حجم فایل:3,648 کیلوبایت