ارزیابی عملکرد مهاربندهای کمانش ناپذیر و تعیین پارامترهای عملکرد لرزه ای مورد استفاده استاندارد 2800 ایران :پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی عمران گرایش سازه

پایان نامه ای که معرفی میگردد از سری پایان نامه های جدید رشته عمران  و با عنوان ارزیابی عملکرد مهاربندهای کمانش ناپذیر  و تعیین پارامترهای عملکرد لرزه ای مورد استفاده استاندارد 2800 ایران در 135 صفحه با فرمت Word (قابل ویرایش) در مقطع کارشناسی ارشد تهیه و نگارش شده است. امیدواریم مورد توجه کاربران سایت و دانشجویان عزیز مقاطع تحصیلات تکمیلی رشته های جذاب عمران  قرار گیرد.

چکیده پایان نامه ارزیابی عملکرد مهاربندهای کمانش ناپذیر و تعیین پارامترهای عملکرد لرزه ای مورد استفاده استاندارد 2800 ایران :

هر چند در طول سالهای متمادی، روش های ساخت و طراحی سازه ها گسترش یافته است اما همچنان اثر زلزله از مهمترین مشکلات طراحی ساختمان ها در مناطق لرزه خیز می باشد. بادبندهای معمولی در مقابل بارهای جانبی زمین لرزه یا نیروی باد دچار تغییرشکل های جانبی زیاد می شوند و در صورتی که این تغییرشکل ها از حد معینی زیادتر شود موجب بروز خرابی سازه ای و غیر سازه ای شده و ایمنی و یکپارچگی سازه به خطر می افتد. برای غلبه بر مشکلات ذکر شده، انواع جدید از بادبندها از حدود 30 سال پیش و برای اولین بار در ژاپن گسترش یافته است. این بادبندها طوری طراحی می شوند که در برابر کمانش مقاوم بوده و در نتیجه دارای منحنی های متقارن تحت بارگذاریهای چرخه ای کششی و فشاری حاصل از تاثیر نیروهای زلزله می باشند، همچنین رفتار سازه را از لحاظ پایداری و قابلیت جذب انرژی بهبود می بخشند.

سازه های مسلح به مهاربندهای کمانش ناپذیر از جمله معدود سازه های مقاوم در برابر زلزله هستند که دو خصوصیت سختی بالا و استهلاک انرژی را به طور همزمان دارند. این سازه ها علاوه بر ساختمان های جدید در بهسازی سازه های فولادی و بتنی موجود نیز کاربرد فراوانی دارند. با توجه به لرزه خیزی کشور و کاربرد روز افزون این سازه ها در جهان، استفاده و بومی سازی این نوع سیستم مهاربندی در ایران اجتناب ناپذیر بوده و زمینه ورود این سیستم باربر جانبی به آئین نامه های طراحی خصوصا آئین نامه زلزله ایران (2800) الزامی است.  در این میان تعیین پارامترهای عملکرد لرزه ای از جمله ضریب مقاومت افزون، ضریب شکل پذیری، ضریب کاهش مقاومت وابسته به شکل پذیری و ضریب رفتار این سازه ها به منظور طراحی این سیستم ها امری ضروری می نماید.

کلمات کلیدی: مهاربندهای کمانش تاب، مقاومت نهایی، تغییرمکان نهایی، شکل پذیری، ضریب رفتار

مقدمه

زلزله یکی از پدیده ­های مخرب طبیعی است که تنها طی نیم قرن اخیر خسارات جانی و مالی زیادی را به جا گذاشته است و با توجه به زلزله خیز بودن کشور ما و قرارگیری آن بر روی کمربند الپ-هیمالیا ضروری است که ما بیش از این به روش­های مقابله با این پدیده از جمله مقاوم­ سازی سازه ­ها در برابر زلزله بپردازیم. از این رو ارزیابی لرزه­ای سازه ­ها و مقاوم­سازی ساختمان­های موجود به عنوان یک ضرورت مطرح می­گردد. در سازه ­هایی که طراحی براساس نیروی زلزله است همواره باید برای مقابله با نیروی جانبی زلزله که بر سازه وارد می­شود سیستم مقاومی را طراحی نمود که ازجمله این سیستم­ها استفاده از انواع مهاربندهای فلزی می­باشد اما نقص عمده در بادبندهای متعارف اختلاف بین ظرفیت کششی و فشاری این مهاربندها و زوال مقاومت آنها در بارگزاری ­های چرخه ­ای می­باشد بنابراین برای رسیدن به یک رفتار الاستوپلاستیک  ایده ­ال و جلوگیری از کمانش فشاری مهاربندها باید از مکانیزم مناسبی استفاده نمود. روشی که مد نظر قرار گرفته عبارت است از محصورسازی یک هسته فلزی شکل پذیر در میان حجمی از بتن که خود توسط یک قشاء فلزی در بر گرفته شده است که اصطلاحاً بادبند کمانش تاب (BRB) نامیده می­شود و از یک المان باربر و یک المان نگه­دارنده جانبی تشکیل شده است. المان باربر، بارهای محوری را در هر یک از دو حالت کششی و فشاری، که به BRB انتقال پیدا می­کند، حمل می­کند. المان­های نگه­دارنده تکیه­ گاه ­های جانبی را برای المان­های باربر فراهم می­­کنند تا از کمانش BRB وقتی که BRB تحت فشار بارگذاری شده است جلوگیری کند و  BRB قادر خواهد بود تا مقاومت، شکل پذیری و ظرفیت استهلاک انرژی را در المان­های فولادی که برای باربری ساخته شده­اند افزایش دهد.

ما دراین تحقیق بنا داریم بادبندهای فوق را که ترکیبی از فولاد و بتن می باشند، طوری به کار ببریم که مسئله کمانش بادبندهای معمولی را حل نماید. عملکرد این گونه بادبندها را در سازه­ های بتن مسلح در سه حالت ارتفاعی مختلف (3 و 6 و12 طبقه) مورد بررسی قرار می دهیم. طراحی اولیه تمامی سازه ­های مزبور با استفاده از نرم افزار Etabs صورت گرفته و سپس با مدلسازی در نرم افزار OpenSees تحلیل غیرخطی مدلها انجام پذیرفت.

پارامترهای مورد بررسی عبارت بودند از بار نهایی (برش پایه حداکثر)، تغییرمکان حداکثر، انرژی جذب شده و شکل پذیری که با تغییر در مشخصات سازه از جمله هندسه مانند طول دهانه­ ها و ارتفاع سازه مورد ارزیابی قرار گرفتند.

فهرست مطالب پایان نامه ارزیابی عملکرد مهاربندهای کمانش ناپذیر :

فصل اول: مقدمه

1-1 مقدمه  2

1-2 انواع سیستم های بتن مسلح و رفتار اعضا آنها 3

1-2-1- انواع قاب های خمشی بتن مسلح  3

1-2-2-1 قاب خمشی معمولی  3

1-2-2-2 قاب خمشی متوسط  3

1-2-2-3 قاب خمشی ویژه 3

1-3 انواع مهاربندي   3

1-3-1- مهاربندهاي هم مركز 4

1-3-2- مهاربندهاي خارج از مركز (EBF ) 6

1-3-2-1 انواع مهاربندهاي خارج از مركز 7

1-3-2-2مهاربندهاي دروازه اي (مهاربند ی با اعضا کششی خارج از محور ( OBF )) 8

1-3-2-3 مهاربندهاي زانويي (KBF ) 8

1-4 مهاربند های کمانش تاب BRB   9

1-4-1- مقدمه و پیشزمینه  BRB  9

1-4-2-تاریخچه BRB  10

1-4-3- ساختمان BRB  12

1-4-4- اجزای تشکیل دهنده BRB  14

1-4-4-1- بخش جاری شونده محصور شده 14

1-4-4-2- بخش الاستیک محصور شده 14

1-4-4-3- بخش الاستیک محصور نشده 14

1-4-4-4- مصالح جدا کننده و انبساطی  15

1-4-4-5- مکانیزم محصور شدگی  16

1-4-5- مزایا ومعایب بادبند BRB  16

1-4-6-تقویت لرزهای سازهها با بادبندهای BRB  17

1-4-7-نتایج آزمایش بر روی  BRBها با مقیاس بزرگ، در ایالات متحده آمریکا 19

1-4-8-نتایج آزمایشات BRB در تایوان  21

1-5 ضریب رفتار سازه 26

1-5-1- ضريب كاهش در اثر شكل‌پذيري       21

1-6 عوامل مؤثر بر  در سيستم‌هاي يك درجه آزادي   26

1-6-1-نوع مصالح  26

1-6-2-زمان تناوب سیستم  27

1-6-3-میرایی  27

1-6-4-بارگذاری  27

1-6-5- اثر   28

1-6-6-مدل نیرو تغییرشکل  28

1-6-7- خاک منطقه 28

1-7 عوامل مؤثر بر در سيستم‌هاي چند درجه آزادي   29

1-7-1- نوع سازه مقاوم 29

1-7-2- هندسه سازه 29

1-7-3- مشارکت مد های بالاتر 29

1-8 ارزيابي روابط ارائه شده براي       30

1-9 روابط  براي سيستم‌هاي يك درجه آزادي   30

1-9-1- ریدل، هیدالگو و کروز 30

1-9-2- اریاس و هیدالگو 31

1-9-3- نصر و گراوینگلر 32

1-9-4- رابطه میراندا 33

1-9-5- رابطه فایر، ویدیک و فیشینگر 34

1-10 روابط _µR برای سیستم‌های چند درجه آزادی   35

1-10-1- رابطه تاکاوا، هوانگ و شینوزوکا 35

1-11 ضریب اضافه مقاومت   35

1-11-1- عوامل موثر بر مقاومت افزون  36

1-11-1-1- مقاومت واقعی مصالح در مقابل مقاومت اسمی  36

1-11-1-2- بیشتر بودن ابعاد اعضا از مقادیر مورد نیاز طراحی  36

1-11-1-3- در نظر نگرفتن اثر مقاومت اجزا غیر سازه ای  36

1-11-1-4- استفاده از مدل های ساده شده و محافظه کارانه در تحلیل ها 36

1-11-1-5- باز توزیع نیروهای جانبی  37

1-11-1-6- توزیع بار واقعی در مقابل توزیع بار آئین نامه 37

1-11-2- روش های محاسبه ضریب اضافه مقاومت   37

1-11-2-1- روش محاسبه ضریب اضافه مقاومت با استفاده از انالیز غیرخطی  37

1-11-2-1-1- نحوه ترسیم منحنی SPO  37

1-11-2-1-2- تعریف نقاط حدی  38

1-12 روش استاتیکی افزایشی غیرخطی   38

1-12-1- تغییرمکان هدف  38

1-12-1-1- تعیین تغییرمکان هدف  40

1-12-2- الگوی توزیع بار جانبی  42

1-12-2-1- توزیع بار ثابت   42

1-12-2-2- توزیع بار متغیر 43

1-12-3- نحوه محاسبه ضریب رفتار 43

1-12-3-1- تحلیل استاتیکی افزایشی غیرخطی مدلها و رسم منحنی ظرفیت   43

1-12-3-2- محاسبه مقاومت افزون  43

1-12-3-3- محاسبه ضریب کاهش نیرو در اثر شکل پذیری  43

1-12-3-4- محاسبه ضریب تنش مجاز 43

فصل دوم: مروری بر تحقیقات گذشته

2-1- پیشینه تحقیق ومروری برکارهای گذشتگان  48

فصل سوم: معرفی نرم افزار

3-1- معرفی نرم افزار  opensees  54

3-2- امکانات نرم افزار  opensees  55

3-3- مدلسازی رفتار غیر خطی اعضای بتن مسلح   55

3-4- انواع المان هاي اجزاي محدود در نرم افزار openSees  56

3-5- معرفی مصالح فولادی موجود در opensees  57

3-6- معرفی مصالح بتنی موجود در opensees  61

3-7- نحوه مدل سازی اعضای سازه ای   64

3-7-1-  تعریف مقاطع اعضا 64

3-7-2-  تعریف تیر ها وستون ها 65

3-7-3-  تعریف بادبندها 65

فصل چهارم: معرفی مدل ها، محاسبات و ارائه خروجی نتایج

4-1- معرفی مدل  67

4-2- مشخصات مصالح مورد استفاده 67

4-3 بارگذاری ثقلی   68

4-4 آیین نامه های مورد استفاده 68

4-5 معرفی پارامترهای لرزه ای   69

4-6 پلان ساختمان  69

4-7  قاب های مورد استفاده در مدل سازه 69

4-7-1 قاب سه طبقه A و E  69

4-7-2 قاب شش طبقه A,E  71

4-7-3 قاب دوازده طبقه A و E  71

4-7-4 قاب سه طبقه 1و5  73

4-7-5 قاب شش طبقه 1و5  73

4-7-6 قاب دوازده طبقه 1و5  74

4-8 مقاطع تیر، ستون و بادبند  76

4-9- نمودار Push over قاب های بدون مهاربند(قاب خمشی متوسط) 80

4-9-1  مدل های 3XMF و 3YMF  80

4-9-2  نمودار Push over قاب های شش طبقهA,E  و 1,5 بدون مهاربند  BRB  81

4-9-3  نمودار Push over قاب های دوازده طبقهA,E  و 1,5 بدون مهاربند  BRB  82

4-10- نتایج حاصل ازتحلیل مدل قاب ها با تغییر در مشخصات هندسی بادبند  83

4-10-1- نمودار پوش آور قابهای دارای مهاربند کمانش ناپذیر باسطح مقطع A  83

4-10-1-1- قاب های سه طبقه با مهاربند (3X1 و 3Y1) 84

4-10-1-2- قاب های شش طبقه با مهاربند (6X1 و 6Y1) 85

4-10-1-3- قاب های دوازده طبقه با مهاربند (12X1 و 12Y1) 87

4-10-1-4 نتایج و مقایسه نمودارها 88

4-10-2- نمودار Push over قاب های دارای مهاربند کمانش ناپذیر باسطح مقطع B  91

4-10-2-1- قاب های سه طبقه با مهاربند (3X2 و 3Y2) 91

4-10-2-2- قاب های شش طبقه با مهاربند (6X2 و 6Y2) 92

4-10-2-3- قاب های دوازده طبقه با مهاربند (12X2 و 12Y2) 94

4-10-2-4 نتایج و مقایسه نمودار ها 95

4-10-3- مقایسه نمودار Push over قابهای با بادبندهای دارای مقطع A و با مقطعB  98

4-11- نتایج حاصل ازتحلیل مدل قابها با تغییر در مشخصات مکانیکی بادبند BRB   100

4-11-1- نمودار Push over قاب های شش طبقهA,E  و 1,5  101

4-11-2- نمودار Push over قاب های شش طبقهA,E  و 1,5  102

4-11-3- نمودار Push over قاب های دوازده طبقهA,E  و 1,5  104

4-11-4 مقایسه نمودارها 105

4-12- محاسبه ضریب رفتار  105

4-12-1- محاسبه ضریب کاهش نیرو بر اثر شکل پذیری 106

4-12-2 محاسبه ضریب مقاومت افزون  106

4-12-3- جدول ضریب رفتار سازه 107

4-12-3-1- جدول مقادیر ضریب رفتار برای قاب A و E  107

4-12-3-2- جدول مقادیر ضریب رفتار برای قاب 1 و 5  108

4-12-3-3- جدول مقادیر ضریب رفتار برای قاب A و E با مقطع B  109

4-12-3-4- جدول مقادیر ضریب رفتار برای قاب 1 و 5 با مقطع B  109

4-12-3-5- جدول مقادیر ضریب رفتار برای قاب A و E برای بادبند با Fy=3200  111

4-12-3-6- جدول مقادیر ضریب رفتار برای قاب 1 و 5 برای بادبند با Fy=3200  111

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات

5-1- نتیجه گیری   115

5-2- پیشنهادات   116

مراجع

فهرست جداول

• جدول 1-1: مقادیر T و R در رابطه ریدل، هیدالگو و کروز  31
• جدول 1-2: مقادیر a  و b در رابطه نصر  32
• جدول 1-3: مقدار ضریب C₀  40
• جدول 1-4: مقدار ضریب C_M   41
• جدول 1-5: مقدار ضریب C₂  41
• جدول 4-1: مشخصات مصالح بتنی و میلگردهای مورد استفاده در بتن   67
• جدول 4-2: مشخصات مصالح فولادی   68
• جدول 4-3: بارگذاري ثقلی قاب ها 68
• جدول 4-4: پارامتر های لرزه ای قاب ها 69
• جدول 4-5: تیپ بندی مقاطع تیر ، ستون و بادبند در طبقات قاب   76
• جدول 4-6: برش پایه، تغییرمکان، انرژی جذب شده و شکل پذیری برای قاب های خمشی   81
• جدول 4-7: برش پایه، تغییرمکان، انرژی جذب شده و شکل پذیری برای قاب های خمشی   82
• جدول 4-8: برش پایه، تغییرمکان، انرژی جذب شده و شکل پذیری برای قاب های خمشی   83
• جدول 4-9: برش پایه، تغییرمکان، انرژی جذب شده و شکل پذیری برای قاب های مهاربندی شده 85
• جدول 4-10: برش پایه، تغییرمکان، انرژی جذب شده و شکل پذیری برای قاب های مهاربندی شده 86
• جدول 4-11: برش پایه، تغییرمکان، انرژی جذب شده و شکل پذیری برای قاب های مهاربندی شده 88
• جدول 4-12: برش پایه، تغییرمکان، انرژی جذب شده و شکل پذیری برای قاب های مهاربندی شده 92
• جدول 4-13: برش پایه، تغییرمکان، انرژی جذب شده و شکل پذیری برای قاب های مهاربندی شده 93
• جدول 4-14: برش پایه، تغییرمکان، انرژی جذب شده و شکل پذیری برای قاب های مهاربندی شده 95
• جدول 4-14: برش پایه، تغییرمکان، انرژی جذب شده و شکل پذیری به همراه درصد تغییرات هر یک    102
• جدول 4-16: برش پایه، تغییرمکان، انرژی جذب شده و شکل پذیری به همراه درصد تغییرات هر یک    103
• جدول 4-17: برش پایه، تغییرمکان، انرژی جذب شده و شکل پذیری به همراه درصد تغییرات هر یک    105
• جدول 4-18: مقادیر حدی و ضریب اضافه مقاومت قاب A و E برای بادبند A   107
• جدول 4-19: ضریب کاهش نیرو بر اثر شکل پذیری قاب A و E برای بادبند A   108
• جدول 4-20: ضریب رفتار قاب A و E برای بادبند A   108
• جدول 4-21: مقادیر حدی و ضریب اضافه مقاومت قاب 1 و 5 برای بادبند A   108
• جدول 4-22: ضریب کاهش نیرو بر اثر شکل پذیری قاب 1 و 5 برای بادبند A   109
• جدول 4-23: ضریب رفتار قاب 1 و 5 برای بادبند A   109
• جدول 4-24: مقادیر حدی و ضریب اضافه مقاومت قاب A و E برای بادبند B   109
• جدول 4-25: ضریب کاهش نیرو بر اثر شکل پذیری قاب A و E برای بادبند B   110
• جدول 4-26: ضریب رفتار قاب A و E برای بادبند B   110
• جدول 4-27: مقادیر حدی و ضریب اضافه مقاومت قاب 1 و 5 برای بادبند B   110
• جدول 4-28: ضریب کاهش نیرو بر اثر شکل پذیری قاب 1 و 5 برای بادبند B   111
• جدول 4-29: ضریب رفتار قاب 1 و 5 برای بادبند B   111
• جدول 4-30: مقادیر حدی و ضریب اضافه مقاومت قاب A و E برای بادبند Fy=3200  111
• جدول 4-31: ضریب کاهش نیرو بر اثر شکل پذیری قاب A و E برای بادبند Fy=3200  112
• جدول 4-32: ضریب رفتار قاب A و E برای بادبند Fy=3200  112
• جدول 4-33: مقادیر حدی و ضریب اضافه مقاومت قاب 1 و 5 برای بادبند Fy=3200  112
• جدول 4-34: ضریب کاهش نیرو بر اثر شکل پذیری قاب 1 و 5 برای بادبند Fy=3200  113
• جدول 4-35: ضریب رفتار قاب 1 و 5 برای بادبند Fy=3200  113

راهنمای خرید و دانلود فایل

برای پرداخت، از کلیه کارتهای عضو شتاب میتوانید استفاده نمائید.

بعد از پرداخت آنلاین لینک دانلود فعال و نمایش داده میشود ، همچنین یک نسخه از فایل همان لحظه به ایمیل شما ارسال میگردد.

در صورت بروز  هر مشکلی،میتوانید از طریق تماس با ما  پیغام بگذارید و یا در تلگرام با ما در تماس باشید، تا مشکل مورد بررسی قرار گیرد. دیجی لود متعهد میشود که هر طور شده فایل خریداری شده ، به دست شما خواهد رسید.

برای دانلود فابل روی دکمه خرید و دانلود  کلیک نمایید.