منبع پایان نامه درباره دینامیکی، مشاهده عمل، تحلیل طیفی

پایان نامه ها و مقالات

جدول 4-5 77
جدول4-6 78
جدول4-7 78
جدول 4-8 خروجی IDA 79
جدول 4-9 80
جدول 4-10 81
جدول 4-11 81
جدول 4-12 81
جدول4-13 نهایی 82

فهرست شکل ها
عنوان صفحه

شکل 1-1 مراحل اعمال بار جانبي به سازه، از ايجاد تغييرشکلهاي ارتجاعي تا آستانه فرو ريزش در آناليز پوش آور 11
شکل 1-2 منحني پوش آور 14
شکل 2-1 نمودار منحني ظرفيت يک سازه متعارف 25
شکل 2-2 مدل رفتاري ساده شده براي سيستم يک درجه آزاد 28
شکل 2-3 طيف ارتجاعي و غير ارتجاعي با شکل پذيري ثابت 32
شکل 2-4 حالت های کلی ناپایداری. 47
شکل2-5نمودار پوش آور 50
شکل 2-6 نمودار IDA 52
شکل 3-1 مقدار و نحوه بار گذاری بار مرده برای مدل پنج سقف با پنج دهانه 60
شکل 3-2 ابعاد تیر و ستون مدل پنج سقف با پنج دهانه 63
شکل 3-3 مقدار آرماتور طولی برای مدل پنج سقف با پنج دهانه 63
شکل 3-4 منحنی رفتار فولاد مورد استفاده 65
شکل 3-5 نمودار پوش اور مدل پنج دهانه پنج سقف 67
شکل 3-6 نمودار IDA پنج دهانه سه سقف 72
شکل 4-1 نمودار IDA پنج دهانه پنج سقف 76
شکل 4-2 نمودار ADI سه دهانه سه سقف 77
شکل 4-3 پوش اور نمودار مدل 3×3 80
شکل 4-4نمودار جابجایی نسبی طبقات 83

چكيده
در حال حاضر به نظر می رسد که در اغلب آيين نامه هاي طراحي لرزه اي مقادير ضريب رفتار ارائه شده بر مبناء قضاوت مهندسي، تجربه و مشاهده عملکرد سازه در زلزله هاي گذشته و چشم پوشي از تراز مقاومت افزون استوار مي باشد، به همین دلیل نیاز است که ضریب رفتار با استفاده از روش های معتبر مورد نقد قرار گیرد. بدین منظور در این پایان نامه بر آن شدیم که با استفاده از روند آیین نامه FEMA p695 این ضریب را برای قاب های متداول ایران مورد بحث قرار دهیم.که روال انجام آن مختصرا به شرح زیر است. ما از نه قاب بتن آرمه با تنوع یک و سه و پنج طبقه و تعداد دهانه یک و سه و پنج دهانه استفاده کردیم که طراحی مدلهای سازه ای متنوع از یک سیستم سازه ای با توجه به آیین نامه های طراحی و بارگذاری مربوط، تشخیص میزان اطمینان از رفتار لرزه ای سیستم سازه ای مورد نظر، انجام آنالیز استاتیکی غیر خطی برای محاسبه ضریب اضافه مقاومت سازه ها و ضریب شکل پذیری بر مبنای پریود، محاسبه نسبت مرز خرابی بوسیله آنالیز دینامیکی غیر خطی و مقایسه این نسبت با نسبتهای پیشنهادی آیین نامه با توجه به اصلاحات شکل طیفی و غیره. به این منظور از نرم افزار های ETABS, Seismostruct استفاده می شود.و در پایان به بررسی خرابی یک نمونه از مدل ها می پردازیم.و از جداول و نمودارها نتایج لازم استخراج می نماییم.
کلید واژه ها : ضریب رفتار ،ضریب اضافه مقاومت ،FEMA p695 ،قاب های خمشی بتن آرمه

فصل اول
« بررسي آناليز استاتيکي غير خطي »

در حال حاضر به نظر مي رسد بهترين روش انجام آناليزهاي لرزه اي، آناليز ديناميکي غيرخطي باشد ولي به دليل پيچيدگي و زمان بر بودن آن محققين را بر آن داشته است تا طيف وسيعي از مطالعات در مورد آناليز هاي استاتيکي غيرخطي موسوم به پوش آور مرسوم داشته باشند.با توسعه کاربرد تحليل پوش آور در سالهاي اخير روشهاي پوش آور پيشرفته متعددي براي لحاظ کردن اثر مود هاي بالاتر و همچنين اثر تغیيرات مشخصات مودال سازه در طول تحليل ناشي از تسليم اعضاء پيشنهاد شده است. روشهاي پيشنهادي عموماً براي لحاظ کردن اثرات مود هاي بالاتر از چندين تحليل پوش آور با الگوي بارهاي متناسب با اشکال مودي سازه استفاده مي نمايد و نتايج حاصل از اين تحليل ها با يکديگر ترکيب مي شوند. در اين فصل فرايند توسعه روشهاي پوش آور به طور کامل شرح داده مي شود و در انتها آخرين نتايج به دست آمده توسط محققين ارائه مي گردد.

1-1- مقدمه
در سالهاي گذشته آناليز ارتجاعي، بيشترين کاربرد را جهت تحليل و بررسي رفتار سازه ها در مقابل زلزله داشته است، اما عملکرد سازه ها در زلزله ها نشان داده است که صرفاً تحليلهاي ارتجاعي براي اين منظور کافي نيستند. آناليز ديناميکي تاريخچه زماني غير خطي، دقيق ترين روش جهت بررسي رفتار سازه ها هنگام زلزله است، اما اين روش بسيار وقت گير و پيچيده است. در اين شيوه براي آناليز سازه نياز به مجموعه اي از شتابنگاشتهاي مختلف مي باشد تا بتوان بر اساس نتايج بدست آمده از آناليزهاي انجام شده تصميم مقتضي گرفت، ضمن اينکه تصميم گيري در مورد نتايج بدست آمده نياز به دانش و تخصص کافي در اين زمينه دارد.
در پي مشکلات عنوان شده پژوهشگران پيوسته به دنبال روشي بوده اند که بتواند با سرعت بالاتري سازه ها را در ناﺣﯿﮥ غير خطي تحليل کند. در اين راستا ايدﮤ تحليل استاتيکي فزايندﮤ غير خطي در سال 1975 توسط محققين مطرح گرديد و گامهاي اوليه در اين زمينه برداشته شد.
در روش مذکور، موسوم به آناليز پوش آور متداول، سازه تحت الگوي بارگذاري ثابت تا تغيير مکان معيني موسوم به تغيير مکان هدف جلو برده مي شود، مگر اينکه فروريزش سازه زودتر از رسيدن به تغيير مکان هدف رخ دهد. بعد از انجام آناليز قادر به استخراج نتايجي از قبيل منحني ظرفيت سازه، تغيير مکان نسبي طبقات، نيروهاي داخلي اعضاء و ديگر پاسخهاي لرزه اي سازه خواهيم بود .
لازم به ذکر است در طي سالهاي اخير تحليل پوش آور به عنوان يک فرايند کاربردي نقش موثري در جهت پيشرفت و توسعه آناليز هاي لرزه اي بر مبناي عملکرد داشته است و به طور گسترده اي در آيين نامه ها و دستوالعمل هاي بهسازي لرزه اي سازه
ه
ا مورد استفاده قرار گرفته است. در طي فرايند تحقيقات به عمل آمده در مورد روشهاي پوش آور از سوي محققين و در جهت رفع معايب پوش آور مرسوم که قادر نمي باشد اثر مودهاي بالاتر و اثر تغییر مشخصات مودال سازه در طول تحليل ناشي از تسليم اعضاء در نظر بگيرد روشهاي پوش‌آور جديدي براساس مفاهيم ترکيب مودال سازه ارائه گرديده است. در سال 2002 روش MPA1توسط چوپرا وگوئل پيشنهاد شد. در اين روش چندين تحليل پوش‌آور با الگوي بار متناسب با اشکال مودي الاستيک چند مود اول انجام گرفته سپس پاسخ لرزه‌اي سازه از ترکيب پاسخ‌هاي حاصل از هر مود با استفاده از روش ترکيب مجموع مربعات (SRSS) بدست مي‌آمد. از آنجايي که در مودهاي بالاتر افزايش جابجايي بام متناسب با افزايش جابجايي ساير طبقات نمي‌باشد و حتي در برخي موارد با افزايش برش پايه طبقه بام در جهت عکس حرکت مي‌کند لذا استفاده از جابجايي بام به عنوان نقطه کنترل تغيير مکان در مودهاي بالاتر با ابهاماتي روبه‌رو بوده است. در سال 2004 چوپرا وگوئل براي رفع اين نقيصه روش MMPA2 ارائه کردند. در تمام اين تحليل‌ها به علت آنکه الگوي بارگذاري ثابت است و باتوجه به کاهش سختي در طي تحليل الگوي بار بهنگام نمي شود همچنان اين آناليز ها ازنتايج خوبي برخوردار نبود.
پس از چوپرا وگوئل با انجام مطالعات‌و بررسي‌ها در جهت رفع نواقص روش هاي قبلي، روشهايي ابداع شد که در هرمرحله با کاهش سختي ناشي از تسليم اعضاء بارگذاري بهنگام مي شود و در سالهاي اخير توسط آنتونيو و پينهو جديدترين روشهاي پوش‌آور تطبيقي APA3 که به صورت يک مدل تحليل فيبري (Fiber)تحت عنوان روشهاي FAP4وDAP5توسعه يافته است. در ادامه پس از مروری بر آنالیز های لرزه ای مورد استفاده در آئین نامه ها به شرح کامل آنالیز استاتیکی غیر خطی خواهیم پرداخت.

1-2- مروری بر روشهای تحلیل لرزهای سازه ها
به منظور بررسی رفتار سازه در مقابل زلزله و همچنین طراحی لرزه‌ای، نیاز به تحلیل لرزه‌ای میباشد. انتخاب نوع تحلیل بستگی به عواملی همچون دقت مورد انتظار و توصیة آیین نامهها دارد. آنالیز لرزه‌ای سازهها به چهار روش استاتیکی و دینامیکیِ خطی و غیرخطی انجام می‌شود که در ادامه به آنها پرداخته خواهد شد.

1-2-1- تحلیل استاتیکی معادل
این روش از متداولترین شیوه‌های تحلیل لرزه‌ای است که در تمام آیین نامه‌های زلزله دنیا با اختلافاتی جزئی نسبت به یکدیگر از آن استفاده شده است. روش کار بدین گونه است که برش پایه طرح که درصدی از وزن سازه است و توسط ضریبی به نام ضریب زلزله بدست می آید، بر اساس یک الگوی بارگذاری مشخص در امتداد قائم سازه توزیع و به آن وارد میگردد. پس از این مرحله با استفاده از ترکیبات بارگذاری توصیه شده توسط آیین نامهها، تحلیل سازه با فرضیات و تئوری های حاکم بر رفتار ارتجاعی و خطی، انجام می گیرد و نیروهای داخلی اعضا استخراج و سپس طراحی صورت می پذیرد.
الگوی بارگذاری در آیین نامه طراحی ساختمانها در برابر زلزله (استاندارد 2800 ایران) به شکل مثلثی و برگرفته از شکل مود اول الاستیک سازه است. در استاندارد 2800 ایران، نیروی برشی پایه ، مطابق رابطه زیر در ارتفاع ساختمان توزیع می گردد:
(1-1)
در رابطه (1-1):
: نیروی جانبی در تراز طبقهام، : ارتفاع طبقهام از تر از پایه،: ارتفاع طبقهام از تراز پایه، : وزن موثر طبقهام، : وزن موثر طبقهام و نیروی جانبی اضافی در تراز سقف که بوسیله رابطه زیر تعیین می شود:
(1-2)
نیروی نباید بیشتر از در نظر گرفته شود و چنانچه برابر یا کوچکتر از ثانیه باشد، می توان آن را برابر صفر اختیار نمود.

1-2-2- تحلیل دینامیکی خطی
از دیگر روشهای تحلیل لرزه‌ای سازهها که به طور کاربردی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد، تحلیل دینامیکی خطی است که به دو روش طیفی و تاریخچه زمانی صورت می‌پذیرد.

1-2-2-1- تحلیل دینامیکی طیفی یا تحلیل مودال
در این روش نیز مانند تحلیل استاتیکی معادل، رفتار اعضای سازه در طی تحلیل سازه ارتجاعی فرض می‌گردد. مشخصات دینامیکی سازه که در طی تحلیل از آن استفاده می‌گردد، مانند زمان تناوب مود‌ها و اشکال مودی، بر رفتار ارتجاعی استوار است. در این روش ابتدا مشخصات دینامیکی سازه در هر مود محاسبه می‌گردد (که امروزه این کار بوسیله نرم‌افزارهای تخصصی انجام می گیرد)، سپس شتاب پاسخ هر مود با توجه به زمان تناوب آن بر اساس طیف پاسخ زلزله مورد نظر یا طیف طرح آیین نامه محاسبه و به دنبال آن هر گونه پاسخ لرزه‌ای سازه در آن مود مانند برش پایه، نیروی طبقات، تغییرمکان نسبی طبقات، نیروی اعضا و … طبق مشخصات دینامیکی آن مود بدست خواهد آمد. پس از آن با استفاده از روشهای آماری معتبر مانند جذر مجموع مربعات6(SRSS) یا ترکیب مربعی کامل7(CQC) پاسخ مودها با یکدیگر ترکیب و به این ترتیب پاسخ کلی حاصل می‌گردد.

1-2-2-2- تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی خطی
فرضیات این تحلیل نیز مانند تحلیل طیفی خطی بر اساس رفتار ارتجاعی اعضا و سازه استوار است. شیوه تحلیل بدین گونه است که پی سازه تحت اثر شتابنگاشت زلزله مورد نظر با به کارگیری روابط دینامیک سازه تحلیل می‌شود و پاسخهای سازه در هر گام زمانی ثبت می گردد و مجموعهای موسوم به تاریخچه پاسخ حاصل می گردد. در نهایت مهندس طراح بر اساس تاریخچه های پاسخ سازه در مقابل شتابنگاشتها و اتکا بر دانش و قضاوت مهندسی، در مورد چگونگی کاربرد پاسخ ها جهت طراحی سازه تص
میم خواهد گرفت.
خصوصیات شتابنگاشتهای انتخاب شده جهت تحلیل به شرح زیر است.
الف- حداقل باید سه زوج شتاب نگاشت انتخاب گردد که در این صورت حداکثر بازتاب در هر لحظه زمانی از این سه زوج به عنوان بازتاب نهایی تلقی می‌گردد. از هفت زوج شتابنگاشت نیز جهت تحلیل می‌توان استفاده کرد که در این حالت، بازتاب نهایی مورد نظر، میانگین بازتاب‌های بدست آمده خواهد بود.
ب- ساختگاههای شتابنگاشتها باید به لحاظ ویژگیهای زمین شناسی، تکتونیکی، لرزه شناسی و خصوصیات لایه‌های خاک با زمین محل ساختمان، تا حد امکان مشابهت داشته باشند.
ج- مدت زمان حرکت شدید زمین در شتابنگاشتها، حداقل برابر با 10 ثانیه یا سه برابر زمان تناوب اصلی سازه، هرکدام که بیشتر است باشد .

1-2-3- تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی
در تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی رفتار سازه در حوزه غیرارتجاعی تحت شتابنگاشت زلزله مورد نظر بررسی می‌گردد. جهت حصول نتایج مطلوب لازم است مشخصات غیرخطی اجزا از قبیل مقاومت، سختی، میزان شکل‌پذیری و همچنین رفتار چرخه‌ای کامل آنها که در نرم افزار مدلسازی می‌گردد، با مشخصات رفتار واقعی آنها مطابقت داشته باشد. این مشخصات معمولاً بوسیله مدلهای ساخته شده در آزمایشگاهها تعیین می شوند . محاسبه تحلیلی پاسخ دینامیکی سازهها در حوزه غیرخطی، حتی اگر تغییرات زمانی تابع تحریک، تابع سادهای باشد، معمولاً امکان پذیر نیست، در نتیجه روش اصلی برای تحلیل سیستم های غیرخطی، روشهای عددی است که از آن جمله می توان به دو روش تفاضل مرکزی و روش نیومارک اشاره نمود. امروزه این کار به عهده رایانه هاست و اساس تحلیل در آنها به روشهای عددی استوار است. در این روش در هر گام زمانی از تحلیل، سختی سازه اصلاح می گردد و پاسخ سازه در آن گام بر اساس سختی اصلاح شده محاسبه می گردد که ثبت پاسخ ها در گامهای زمانی مربوطه منجر به تهیه تاریخچه پاسخ واقعی سازه خواهد شد .
لازم بذکر است که تحلیل سازه به روش تاریخچه زمانی غیرخطی تا حدودی مشکل و وقت گیر است، ضمن اینکه مدلسازی اعضای آن و از طرف دیگر بررسی نتایج تحلیل نیاز به تخصص کافی در این زمینه دارد. این روش معمولاً جهت کارهای تحقیقاتی و تحلیل سازههای خاص و حساس بکار
می رود.
بکارگیری روشهای دینامیکی در تحلیل لرزه‌ای کلیه سازه ها مناسب و اختیاری است، اما بر اساس استاندارد 2800 ایران برای ساختمانهای منظم با ارتفاع بیش از 50 متر از تراز پایه و ساختمانهای نامنظم بیش از 5 طبقه و یا ارتفاع بیش از 18 متر اجباری است.
با توجه به مسائل فوق و مشکل بودن این روش از تحلیل لرزه‌ای، محققین بدنبال روشی بوده اند که ضمن دارا بودن سرعت و دقت لازم در تحلیل، عملاً از سادگی نیز برخوردار باشد. حاصل تحقیقات، ارائه روش تحلیل استاتیکی غیرخطی (پوشآور) در چند دهه گذشته و روند تکاملی آن در سالهای اخیر بوده است. در ادامه به این موضوع پرداخته می‌شود.

1-3- تحليل پوش آور مرسوم8
1-3-1- مطالعه مقایسه ای آنالیز استاتیکی غیرخطی با آنالیز دینامیکی غیرخطی
درسالهاي اخيرتحليل استاتيكي غيرخطي درمقايسه با تحليل هاي ديناميكي غيرخطي موردتوجه بيشتري قرارگرفته است.علت اين مسأله توانايي تحليل هاي استاتيكي غيرخطي درمحاسبه پارامترهاي سازهاي بدون

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *