پایان­ نامه کارشناسی ارشد در رشته­ی مهندسی عمران (سازه)

 

 

مقایسه شاخص آسیب قاب­های بتن­آرمه و اعضای آن با استفاده از شبیه­سازی عددی

 

 

 

 

استاد راهنما

دکتر محمودرضا بنان

 

بهمن ماه 1391

 

 

 

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 لرزه­ای.. 3

1-3- مهندسی لرزه­ای بر مبنای سطح عملکرد.. 4

1-3-1- چارچوب کلی طراحی لرزه­ای بر مبنای سطح عملکرد.. 7

1-3-2- شکل­پذیری (Ductility).. 10

1-3-3- شاخص آسیب.. 11

1-4- سیستم باربر لرزه­ای.. 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

 

عنوان                                                                                                    صفحه

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

عنوان                                                                                                     صفحه

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

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید

نظرات شما عزیزان: