پایان نامه بررسی تفاوت ضرایب تشدید تغییر مکان ساختمانهای بتنی و فولادی متداول

پایان نامه بررسی تفاوت ضرایب تشدید تغییر مکان ساختمانهای بتنی و فولادی متداول

چکیــده

از آنجائیکه سازه ها در زلزلههای قوی می توانند تغییرشکل های غیرالاستیک را تحمل نمایند، از این رو دست یابی به رفتار غیرخطی سازه از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. داشتن نسبتی ازتغییرمکان غیرالاستیک به الاستیک، همچنین تغییرمکان نسبی بین طبقه ای غیرالاستیک به الاستیک  در تخمین تغییرمکان نسبی بین طبقه ای و تغییرمکان های غیرالاستیک از تغییرمکان نسبی بین طبقه ای و تغییر مکان های الاستیک می تواند مؤثر باشد. این نسبت می تواند در تخمین تغییرمکان هدف در آنالیز Pushover و همچنین در طراحی براساس تغییرمکان بسیار سودمند باشد. همچنین بیشترین تغییرمکان جانبی بعد از پایان مراحل طراحی برای کنترل قابلیت سرویس دهی کنترل می شوند و اینکار بوسیله مقایسه تغییرمکان محاسبه شده ، با بیشترین تغییرمکان بین طبقهای مجاز صورت می گیرد.

ولی هدف کلی در این تحقیق بررسی نسبت پاسخ غیرالاستیک در سازه های متداول می باشد.

که نتایج  برای سازه های بتنی و فولادی آورده شده است . برای این منظور چهار سازه یک طبقه، سه طبقه، شش طبقه و ده طبقه در دو حالت فلزی و بتنی با پلان و شرایط یکسان تحت هفت رکورد زلزله مورد بررسی قرار گرفتند.برای این منظور ابتدا سازه های مورد نظر توسط نرم افزارETABS به روش استاتیکی معادل طراحی گردیدند سپس سازه های فولادی توسط نرم افزار DRAIN وسازه های بتنی توسط نرم افزار IDARC ،تحلیل دینامیکی خطی وغیرخطی تا ریخچه زمانی شدند.که نتایج نشان می دهند نسبت تغییرمکان و تغییرمکان نسبی بین طبقه ای غیرالاستیک به الاستیک به رکورد زلزله مورد استفاده وابستگی زیادی دارند. که درهر دو نسبت عددی نزدیک به یک حاصل شده است . 

مقدمه

 مقررات طراحی لرزه ای به سازه هـا اجـازه مـی دهـد کـه در زلزلـههـای قـوی، تغییـر شکل های غیرالاستیک را تحمل نمایند. این در حالی است کـه در بیـشتر حـالات عملـی تنهـا از تحلیـل الاسـتیک خطـی بـرای ارزیـابی بیـشترین پاسـخ سـازه اسـتفاده مـی شـود. حتـی اگـر دسترسـی و انتخـاب تاریخچـه شـتاب ـ زمـان زلزلـه مناسـب بـرای مقاصـد طراحـی مـشکل نباشـد، در حـال حاضـر اسـتفاده از تحلیـل تاریخچـه زمـان غیرخطـی بـرای بیـشتر حـالات طراحی کاربردی، کاری غیرعملی می باشـد. بنـابراین هنـوز یـک روش تحلیـل سـاده بـرای ارزیـابی بیـشترین پاسـخ غیرالاسـتیک سـازه در هنگـام زلزلـههـای شـدید نیـاز مـی باشـد. در اینجـا در ادامـه ارزیـابی بیـشترین پاسـخ غیرالاسـتیک، هـدف بدسـت آوردن بیـشترین تغییـر مکان غیرالاستیک جانبی سازه ، بااستفاده از نتایج یک تحلیل الاستیک خطی می باشد. 

نسبت های تغییرمکان غیرالاستیک سازه ها در خاکهای سخت [١]

در این قسمت به بررسی نسبت تغییرمکان غیرالاستیک در خاکهای سخت پرداخته می شود. برای این بررسی از تعداد نسبتًا زیادی زلزله استفاده شده است ، همچنین اثر خاک محل رکوردگیری و سطح های مختلف شکل پذیری سازه در محاسبات ، به حساب آورده شده است . آنگاه به بررسی آماری این مطلب پرداخته شده است .

مشخصات زلزله های بکار رفته

محموع ٢٦٤ رکورد تاریخچه زمانی شتاب زلزله برای ١٢ زلزله متفاوت در محل کالیفرنیا برای این مطالعه، موردنظر قرار گرفت . در اینجا تعداد زیادی زلزله انتخاب شده تا بتوان پراکندگی نسبت های تغییرمکان غیرالاستیک مورد ارزیابی قرار گیرد. 

فهرست مطالب

عنوافن رست  مطالب  ..................................................................................................... I

 فهرست اشکال ............................................................................................................VI

 فهرست جداول ..................................................................................................................XII

 چکیده .................. ....................................................................................................XVI 

فصلاول ـ کلیات ...............................................................................................................١

 ١ـ١ـ اهمیت مطلب ...........................................................................................................٢

 ١ـ٢ـ برخورد آیین نام ها ....................................................................................................٢

 ۱ـ۳ـ تغییر مکان هدف در آنالیز استاتیکی فزاینده غیرخطی ................................................٤

 ۱ـ۴ـبرخی کارهای انجام شده بر روی تغییر مکانهای غیرالاستیک......................................٥

 ١ـ٥ـ مختصری از روش تحلیل دینامیکی غیرخطی استفاده شده .........................................٦

١ ـ٦ـ معادلات حرکت در رفتار ارتجاعی ...........................................................................٩

١ـ٧ـ معادلات حرکت در رفتار غیرارتجاعی ....................................................................١٣

١ ـ٨ـ حل معادلات حرکت ..............................................................................................١٧ 

فصل دوم ـ بررسی نسبت های تغییرمکان غیرالاستیک ساز ها ....................................٢٠

۲ـ۱ـ خلاصه ....................................................................................................................۲۱

۲ـ۲ـ مقدمه ......................................................................................................................٢٢

۲ـ۳ـ تعریف نسبت تغییرمکان غیرالاستیک ........................................................................٢٣

۲ـ۴ـ نسبت های تغییرمکان غیرالاستیک سازه ها در خاکهای سخت ....................................٢٤

۲ـ۴ـ۱ـ مشخصات زلزله های بکار رفته ........................................................................٢٤

۲ـ۴ـ۲ـ نتایج مطالعات آماری ......................................................................................٣١

٢ـ٤ـ٢ـ١ـ متوسط نسبت ها برای تمام کلاسهای خاک .............................................٣١

٢ـ٤ـ٢ـ٢ پراکندگی نتایج ......................................................................................٣٢

٢ـ٤ـ٢ـ٣ تأثیر وضعیت خاک ................................................................................٣٤

٢ـ٤ـ٢ـ٤ـ تأثیر بزرگی زلزله ..................................................................................٣٧

٢ـ٤ـ٢ـ٥ـ تأثر فاصله از گسیختگی ........................................................................٣٧

٢ـ٤ـ٣ـ درون یابی غیرخطی .........................................................................................٣٨

۲ـ۵ـ نسبت تغییرمکان غیرالاستیک سازه ها در حوزه نزدیک ..............................................٤٠

۲ـ۵ـ۱ـ زلزله های حوزه نزدیک انتخاب شده ...............................................................٤١

۲ـ۵ـ۲ـ نتایج حاصله ...................................................................................................٤٤

۲ـ۶ـ بررسی نسبت تغییرمکان غیرالاستیک سازه ها در خاکهای نرم و آبرفتی .....................٥٠

٢ـ٦ـ١ـ زلزله های بکار رفته .........................................................................................٥١

٢ـ٦ـ٢ـ بررسی نتایج ...................................................................................................٥٤

٢ـ٧ـ نتیجه گیری ...............................................................................................................٥٥ 

فصل سوم : بررسی تقریبی تغییر مکان نهایی در ساختمانهای چند طبقه ....................٥٨

۳ـ۱ـ خلاصه ....................................................................................................................٥٩

٣ـ٢ـ مقدمه ......................................................................................................................٥٩

٣ـ٣ـ مدل ساده برای ساختمان چند طبقه ..........................................................................٦٠

٣ـ٤ـ تحلیل لرزه ای تقریبی ...............................................................................................٦٧

٣ـ٥ـتخمین بیشترین تغییرشکلهای جانبی .........................................................................٧١

٣ـ٥ـ١ بیشترین تغییر مکان بام ....................................................................................٧٢

٣ـ٥ـ٢ـ بیشترین IDR ................................................................................................٧٥

٣ـ٦ـ تغییر شکلهای جانبی در سیستم های غیر الاستیک .....................................................٧٧

٣ـ٧ـ بررسی روش پیشنهادی در این قسمت .....................................................................٨٠

٣ـ٨ـ نتیجه گیری ...............................................................................................................٨٣ 

فصل چهارم : مدل سازی سازه های مورد مطالعه ...........................................................٨٤

٤ـ١ـ مدل سازه های فولادی مورد مطالعه ..........................................................................٨٥

٤ـ١ـ١ـ سازه یک طبقه فولادی مورد مطالعه ................................................................٨٥

٤ـ١ـ٢ـ سازه سه طبقه فولادی مورد مطالعه .................................................................٨٦

٤ـ١ـ٣ـسازه شش طبقه فولادی مورد مطالعه ...............................................................٨٧

٤ـ١ـ٤ـ سازه ده طبقه فولادی مورد مطالعه ..................................................................٨٩

٤ـ٢ـ مدل سازه های بتنی مورد مطالعه ...............................................................................٩٠

٤ـ٢ـ١ـ سازه یک طبقه بتنی مورد مطالعه .....................................................................٩٠

٤ـ٢ـ٢ـ سازه سه طبقه بتنی مورد مطالعه ......................................................................٩١

٤ـ٢ـ٣ـ سازه شش طبقه بتنی مورد مطالعه ...................................................................٩٢

٤ـ٢ـ٤ـ سازه ده طبقه بتنی مورد مطالعه .......................................................................٩٤

٤ـ٣ـ زلزله های بکار رفته ..................................................................................................٩٥ 

فصل پنجم : بررسی نسبت تغییر مکان غیر الاستیک به الاستیک در سازه های فولادی و

بتنی مورد مطالعه ..................................................................................................................٩٩

٥ـ١ـ مقدمه ....................................................................................................................١٠٠

٥ـ٢ـتعریف نسبت تغییر مکان غیرالاستیک .....................................................................١٠٠

٥ـ٣ـ تإثیر زلزله بر نسبت تغییر مکان غیرالاستیک به الاستیک .........................................١٠١

٥ـ٤ـ تأثیر پریود بر نسبت حداکثر تغییر مکان غیرالاستیک به الاستیک ............................١١١

٥ـ٥ـ نتیجه گیری .............................................................................................................١١٤ 

فصل ششم :بررسی تغییرمکان نسبی بین طبقه ای ونسبت تغییرمکان نسبی بین طبقه ای

غیرالاستیکدرسازه های فولادی وبتنی مورد مطالعه .......................................................۱۱۵

٦ـ١ـ مقدمه ....................................................................................................................١١٦

٦ـ٢ـ تأثیر زلزله بر میزان تغییرمکان نسبی بین طبقه ای الاستیک و غیر

الاستیک.............١١٧

٦ـ٣ـ تأثیرزلزله بر نسبت حداکثرتغییرمکان نسبی بین طبقه ای غیرالاستیک به الاستیک..١٤٠

٦ـ٤ـ تأثیرپریودبرنسبت حداکثر تغییرمکان نسبی بین طبقه ای غیرالاستیک به الاستیک . .١٥٤

٦ـ٥ـ بررسی نسبت تغییرمکان نسبی بین طبقه ای حداکثر به تغییرمکان نسبی متوسط ...١٥٦

٦ـ٦ـ نتیجه گیری .............................................................................................................١٦٧ 

فصل هفتم : نتیجه گیری ....................................................................................................١٦٨

٧ـ١ـ نتیجه گیری .............................................................................................................١٦٩

پیوست ١: نمونه فایل ورودی نرم افزار 2DX-DRAIN ..........................................١٧٤

پیوست ٢: نمونه فایل ورودی نرم افزار IDARC .................................١٨٣

مراجع ................................................................................................................................١٩٠