دسته: عمران و نقشه کشی
بازدید: 351 بار
فرمت فایل: docx
حجم فایل: 6321 کیلوبایت
تعداد صفحات فایل: 120
بررسیتغییرات نسبت تنش تیرو ستون برروی ضریب رفتارساختمان‌های خمشی فولادی
فهرست مطالب:
چکیده 15
فصل اول. 16
کلیات.. 16
1-1- مقدمه. 17
1-2- بیان مساله. 18
1-3- ضرورت تحقیق.. 19
1-4- شکل پذیری سازه 19
1-5- نیاز شکل پذیری تغییر مکان سازه 20
1-6- ضریب رفتار R. 21
1-7- روشهای محاسبه ضریب رفتار 23
فصل دوم. 24
سابقه تحقیق.. 24
2-1- سابقه تحقیق در خصوص ضریب رفتار 25
2-2- تاریخچه تحقیقات بر روی ضریب اضافه مقاومت.. 28
2-3: فلسفه طراحی سازه های مقاوم در برابر زلزله. 29
2-3-1: آیین نامه شیلی.. 30
2-3-2: آیین نامه ملی کانادا (1990) NBCC. 30
2-3-3: آیین نامه . 31
2-3-4: آیین نامه پل سازی ونزوئلا. 32
2-3-5: آیین نامه آرژانتین.. 32
2-3-6: آیین نامه UBC و NEHRP و 2800 ایران. 33
2-4- مقایسه اجمالی ضریب رفتار در ویرایش های سوم و چهارم آیین نامه 2800 ایران. 34
2-5- دلایل یکسان نبودن ضریب رفتار ساختمان در آیین نامه های مختلف.. 37
2-6- جمع بندی ضرایب رفتار آیین نامه ای.. 37
فصل سوم. 39
مبانی تحقیق.. 39
3-1- مقدمه. 40
3-2- روش طرح ساختمانها در برابر زلزله با استفاده از طیف غیرالاستیک.. 40
3-3- ضریب کاهش نیرو در اثر شکل پذیری.. 42
3-4- ضریب اضافه مقاومت.. 43
3-5- ضریب تنش مجاز 44
3-6- روش طیف ظرفیت فریمن.. 46
3-7- ظرفیت نهایی جانبی سازه 47
3-8- احتیاجات زلزله. 48
3-9- پارامترهای موثر در ضریب رفتار 51
3-10- روشهای تعیین ضریب کاهش نیرو در اثر شکل پذیری.. 52
3-10-1- روش ناسر و کراوینکلر. 52
3-10-2- روش ریدل، هیداگو و کروز 54
3-10-3- روش آرایز و هیدالگو. 55
3-10-4- روش ویدک و فایفر و فیشینگر. 55
3-10-5- روش نیومارک و هال. 56
3-10-6- روش نیومارک و هال. 57
3-10-7- روش میراندا و برترو 60
3-10-8- روش ویداک و ایلندیش جهت به دست آورد ضریب کاهش نیرو 62
3-10-9- ایده آل سازی روابط ضریب کاهش نیرو 64
فصل چهارم. 69
نتایج تحقیق.. 69
4-1- مقدمه. 70
4-2- معرفی مدل. 70
4-3- قاب فولادی خمشی 2 طبقه. 73
4-4- قاب فولادی خمشی 4 طبقه. 81
4-4- قاب فولادی خمشی 8 طبقه. 89
4-4- قاب فولادی خمشی 10 طبقه. 96
4-4- قاب فولادی خمشی 14 طبقه. 105
فصل پنجم. 113
جمع بندی و نتیجه گیری.. 113
5-1 - جمع بندی.. 114
5-2- نتیجه گیری.. 114
5-3- پیشنهادات ادامه کار 116
منابع و مراجع. 117
فهرست شکل ها
شکل 1- 1 رابطه ایده آل نیرو – تغییر مکان برای یک عضو شکل پذیر. 20
شکل 3- 1 پاسخ الاستیک و غیر الاستیک یک سازه متعارف.. 43
شکل 3- 2 منحنی ظرفیت سازه 48
شکل 3- 3 منحنی احتیاجات زلزله. 49
شکل 3- 4 ضرایب کاهش نیروی وارد بر سازه 50
شکل 3- 5 رابطه ضریب رفتار و پارامترهای آن با پریود. 51
شکل 3- 6 تغییرات ناسر و کراوینکر [1992] بر اساس پریود سازه و میزان [21] 53
شکل 3- 7 تغییرات ضریب کاهش نیرو در اثر شکل پذیری با افزایش پریود برای 5 حالت [33] 59
شکل 3- 8 تغییرات بر اساس های مختلف و پریود ارائه شده توسط Newmark & Hall [21] 60
شکل 3- 9 رابطه پیشنهادی Miranda & Bertero برای ضریب کاهش نیرو در اثر شکل پذیری در برابر میزان تقاضای شکل پذیری و پریود سازه [21] 61
شکل 3- 10 تقریب دو خطی ضریب کاهش نیرو توسط vidic-Elansha. 62
شکل 3- 11 رابطه پیشنهادی Vidic-El. [1994] برای ضریب کاهش نیرو در اثر شکل پذیری در برابر میزان تقاضای شکل پذیری و پریود سازه [21] 63
شکل 3- 12 تغییرات بر حسب پریود [33] 64
شکل 3- 13 تغییرات پارامتر ، و بر حسب کمیت و نوع زمین زیر سازه [33] 65
شکل 3- 14 مقایسه ضریب کاهش نیرو در اثر شکل پذیری به دست آمده رابطه (2-19)، رابطه (2-1) و رابطه(2-15) برای و و برای سه نوع زمین زیر سازه [33] 68
شکل 4- 1 نمایش مدل قاب خمشی 2 طبقه. 70
شکل 4- 2 نمایش مدل قاب خمشی 4 طبقه. 71
شکل 4- 3 نمایش مدل قاب خمشی 8 طبقه. 71
شکل 4- 4 نمایش مدل قاب خمشی 10 طبقه. 72
شکل 4- 5 نمایش مدل قاب خمشی 14 طبقه. 72
شکل 4- 6 نتایج آنالیز ضریب رفتار برای نسبت تنش 0.4 در تیر. 73
شکل 4- 7 تغییرات ضریب رفتار بر حسب تغییرات نسبت تنش در ستون در حالت نسبت تنش 0.4 در تیر 74
شکل 4- 8 نتایج آنالیز ضریب رفتار برای نسبت تنش 0.5 در تیر. 74
شکل 4- 9 تغییرات ضریب رفتار بر حسب تغییرات نسبت تنش در ستون در حالت نسبت تنش 0.5 در تیر 75
شکل 4- 10 نتایج آنالیز ضریب رفتار برای نسبت تنش 0.6 در تیر. 76
شکل 4- 11 تغییرات ضریب رفتار بر حسب تغییرات نسبت تنش در ستون در حالت نسبت تنش 0.6 در تیر 76
شکل 4- 12 نتایج آنالیز ضریب رفتار برای نسبت تنش 0.7 در تیر. 77
شکل 4- 13 تغییرات ضریب رفتار بر حسب تغییرات نسبت تنش در ستون در حالت نسبت تنش 0.7 در تیر 78
شکل 4- 14 حداکثر درصد تغییرات ضریب رفتار بر اساس نسبت تنش ستون. 78
شکل 4- 15 مقایسه نتایج آنالیز ضریب رفتار برای نسبت تنش های مختلف در تیر. 79
شکل 4- 16 مقایسه تغییرات ضریب رفتار بر حسب تغییرات نسبت تنش در ستون برای حالت های مختلف نسبت تنش تیر 79
شکل 4- 17 مقایسه نتایج آنالیز ضریب رفتار برای نسبت تنش های مختلف در ستون. 80
شکل 4- 18 مقایسه تغییرات ضریب رفتار بر حسب تغییرات نسبت تنش در تیر برای حالت های مختلف نسبت تنش ستون 80
شکل 4- 19 نتایج آنالیز ضریب رفتار برای نسبت تنش 0.4 در تیر. 81
شکل 4- 20 تغییرات ضریب رفتار بر حسب تغییرات نسبت تنش در ستون در حالت نسبت تنش 0.4 در تیر 82
شکل 4- 21 نتایج آنالیز ضریب رفتار برای نسبت تنش 0.5 در تیر. 82
شکل 4- 22 تغییرات ضریب رفتار بر حسب تغییرات نسبت تنش در ستون در حالت نسبت تنش 0.5 در تیر 83
شکل 4- 23 نتایج آنالیز ضریب رفتار برای نسبت تنش 0.6 در تیر. 83
شکل 4- 24 تغییرات ضریب رفتار بر حسب تغییرات نسبت تنش در ستون در حالت نسبت تنش 0.6 در تیر 84
شکل 4- 25 نتایج آنالیز ضریب رفتار برای نسبت تنش 0.7 در تیر. 85
شکل 4- 26 تغییرات ضریب رفتار بر حسب تغییرات نسبت تنش در ستون در حالت نسبت تنش 0.7 در تیر 85
شکل 4- 27 حداکثر درصد تغییرات ضریب رفتار بر اساس نسبت تنش ستون. 86
شکل 4- 28 مقایسه نتایج آنالیز ضریب رفتار برای نسبت تنش های مختلف در تیر. 87
شکل 4- 29 مقایسه تغییرات ضریب رفتار بر حسب تغییرات نسبت تنش در ستون برای حالت های مختلف نسبت تنش تیر 87
شکل 4- 30 مقایسه نتایج آنالیز ضریب رفتار برای نسبت تنش های مختلف در ستون. 88
شکل 4- 31 مقایسه تغییرات ضریب رفتار بر حسب تغییرات نسبت تنش در تیر برای حالت های مختلف نسبت تنش ستون 88
شکل 4- 32 نتایج آنالیز ضریب رفتار برای نسبت تنش 0.4 در تیر. 89
شکل 4- 33 تغییرات ضریب رفتار بر حسب تغییرات نسبت تنش در ستون در حالت نسبت تنش 0.4 در تیر 90
شکل 4- 34 نتایج آنالیز ضریب رفتار برای نسبت تنش 0.5 در تیر. 90
شکل 4- 35 تغییرات ضریب رفتار بر حسب تغییرات نسبت تنش در ستون در حالت نسبت تنش 0.5 در تیر 91
شکل 4- 36 نتایج آنالیز ضریب رفتار برای نسبت تنش 0.6 در تیر. 91
شکل 4- 37 تغییرات ضریب رفتار بر حسب تغییرات نسبت تنش در ستون در حالت نسبت تنش 0.6 در تیر 92
شکل 4- 38 نتایج آنالیز ضریب رفتار برای نسبت تنش 0.7 در تیر. 93
شکل 4- 39 تغییرات ضریب رفتار بر حسب تغییرات نسبت تنش در ستون در حالت نسبت تنش 0.7 در تیر 93
شکل 4- 40 حداکثر درصد تغییرات ضریب رفتار بر اساس نسبت تنش ستون. 94
شکل 4- 41 مقایسه نتایج آنالیز ضریب رفتار برای نسبت تنش های مختلف در تیر. 94
شکل 4- 42 مقایسه تغییرات ضریب رفتار بر حسب تغییرات نسبت تنش در ستون برای حالت های مختلف نسبت تنش تیر 95
شکل 4- 43 مقایسه نتایج آنالیز ضریب رفتار برای نسبت تنش های مختلف در ستون. 95
شکل 4- 44 مقایسه تغییرات ضریب رفتار بر حسب تغییرات نسبت تنش در تیر برای حالت های مختلف نسبت تنش ستون 96
شکل 4- 45 نتایج آنالیز ضریب رفتار برای نسبت تنش 0.4 در تیر. 97
شکل 4- 46 تغییرات ضریب رفتار بر حسب تغییرات نسبت تنش در ستون در حالت نسبت تنش 0.4 در تیر 98
شکل 4- 47 نتایج آنالیز ضریب رفتار برای نسبت تنش 0.5 در تیر. 98
شکل 4- 48 تغییرات ضریب رفتار بر حسب تغییرات نسبت تنش در ستون در حالت نسبت تنش 0.5 در تیر 99
شکل 4- 49 نتایج آنالیز ضریب رفتار برای نسبت تنش 0.6 در تیر. 99
شکل 4- 50 تغییرات ضریب رفتار بر حسب تغییرات نسبت تنش در ستون در حالت نسبت تنش 0.6 در تیر 100
شکل 4- 51 نتایج آنالیز ضریب رفتار برای نسبت تنش 0.7 در تیر. 101
شکل 4- 52 تغییرات ضریب رفتار بر حسب تغییرات نسبت تنش در ستون در حالت نسبت تنش 0.7 در تیر 101
شکل 4- 53 حداکثر درصد تغییرات ضریب رفتار بر اساس نسبت تنش ستون. 102
شکل 4- 54 مقایسه نتایج آنالیز ضریب رفتار برای نسبت تنش های مختلف در تیر. 102
شکل 4- 55 مقایسه تغییرات ضریب رفتار بر حسب تغییرات نسبت تنش در ستون برای حالت های مختلف نسبت تنش تیر 103
شکل 4- 56 مقایسه نتایج آنالیز ضریب رفتار برای نسبت تنش های مختلف در ستون. 104
شکل 4- 57 مقایسه تغییرات ضریب رفتار بر حسب تغییرات نسبت تنش در تیر برای حالت های مختلف نسبت تنش ستون 104
شکل 4- 58 نتایج آنالیز ضریب رفتار برای نسبت تنش 0.4 در تیر. 105
شکل 4- 59 تغییرات ضریب رفتار بر حسب تغییرات نسبت تنش در ستون در حالت نسبت تنش 0.4 در تیر 106
شکل 4- 60 نتایج آنالیز ضریب رفتار برای نسبت تنش 0.5 در تیر. 106
شکل 4- 61 تغییرات ضریب رفتار بر حسب تغییرات نسبت تنش در ستون در حالت نسبت تنش 0.5 در تیر 107
شکل 4- 62 نتایج آنالیز ضریب رفتار برای نسبت تنش 0.6 در تیر. 108
شکل 4- 63 تغییرات ضریب رفتار بر حسب تغییرات نسبت تنش در ستون در حالت نسبت تنش 0.6 در تیر 108
شکل 4- 64 نتایج آنالیز ضریب رفتار برای نسبت تنش 0.7 در تیر. 109
شکل 4- 65 تغییرات ضریب رفتار بر حسب تغییرات نسبت تنش در ستون در حالت نسبت تنش 0.7 در تیر 109
شکل 4- 66 حداکثر درصد تغییرات ضریب رفتار بر اساس نسبت تنش ستون. 110
شکل 4- 67 مقایسه نتایج آنالیز ضریب رفتار برای نسبت تنش های مختلف در تیر. 110
شکل 4- 68 مقایسه تغییرات ضریب رفتار بر حسب تغییرات نسبت تنش در ستون برای حالت های مختلف نسبت تنش تیر 111
شکل 4- 69 مقایسه نتایج آنالیز ضریب رفتار برای نسبت تنش های مختلف در ستون. 112
شکل 4- 70 مقایسه تغییرات ضریب رفتار بر حسب تغییرات نسبت تنش در تیر برای حالت های مختلف نسبت تنش ستون 112
فهرست جدول ها
جدول 2- 1 مقادیر ضریب رفتار ساختمان، R، همراه با حداکثر ارتفاع مجاز ساختمان ( ویرایش چهارم ) 36
جدول 2- 2 مقادیر ضریب رفتار ساختمان، R، همراه با حداکثر ارتفاع مجاز ساختمان ( ویرایش سوم ) 36
جدول 3- 1 پارامترهای a و b بر حسب سخت شوندگی کرنش . 53
جدول 3- 2 مقدار R* و T* بر حسب شکل پذیری مختلف [27] 54
جدول 3- 3 مقادیر a و b به ازاء نوع خاک زیر سازه [33] 67
چکیدهآنالیز و طراحی سازه‌ها، صرفاً بر اساس رفتار ارتجاعی اعضاء و عدم توجه به رفتار خمیری و ظرفیت جذب و دفع انرژی آنها به هنگام تحمل نیروهای زلزله که نیروهای غیردائمی و ریسکی هست، باعث غیراقتصادی شدن طرح و رسیدن به سازهای با اعضاء سنگین خواهد شد. لذا جهت منظور نمودن اثرات مثبت رفتار خمیری سازه‌ها در تحمل نیروهای جانبی، تقریب تمامی آیین‌نامه‌های معتبر دنیا یک ضریب ویژه موسوم به ضریب رفتار ساختمان که جهت کاهش نیروهای زلزله محاسبه‌شده، در نظر گرفته و طراح را مجاز به آنالیز الاستیک سازه تحت نیروهای کاهش‌یافته و طراحی بر اساس نتایج آن می‌نماید. ضریب رفتار تابع عوامل مختلفی نظیر شکل‌پذیری سازه، خواص مصالح، مشخصات میرایی، مشارکت اعضاء غیر سازهای، درجه نامعینی سازه و اضافه مقاومت سازه می‌باشد.
در این پایان نامه ابتدا به تعریف ضریب رفتار و پارامترهای موثر بر آن پرداخته شده است. عواملی نظیر ضریب شکل پذیری و ضریب اضافه مقاومت بحث و بررسی شده است. بررسی ابعاد و جنبه های مختلف تاثیرگذار بر پارامتر ضریب رفتار، چگونگی محاسبه آن ارائه شده است. در نهایت تاثیر نسبت های تنش تیرها و ستون ها بر مقدار پارامتر ضریب رفتار در قاب های خمشی فولادی با مدلسازی در محیط نرم افزار SAP مورد بررسی قرار گرفته است.
1-1- مقدمهالبته یک تحلیل دینامیکی غیر خطی می تواند بیانگر رفتار صحیح و واقعی سازه ها به هنگام وقوع زلزله باشد. اما به علت پر هزینه و وقت گیر بودن غیر عملی می باشد. از طرفی آنالیز و طراحی سازه ها، صرفاً بر اساس رفتار ارتجاعی اعضاء و عدم توجه به رفتار خمیری و ظرفیت جذب و دفع انرژی آنها به هنگام تحمل نیروهای زلزله که نیروهای غیر دائمی و ریسکی می باشد، باعث غیر اقتصادی شدن طرح و رسیدن به سازه ای با اعضاء سنگین خواهد شد. لذا جهت منظور نمودن اثرات مثبت رفتار خمیری سازه ها در تحمل نیروهای جانبی، تقریباً تمامی آییننامه های معتبر دنیا یک ضریب ویژه موسوم به ضریب رفتار ساختمان که جهت کاهش نیروهای زلزله محاسبه شده، در نظر گرفته و طراح را مجاز به آنالیز الاستیک سازه تحت نیروهای کاهش یافته و طراحی بر اساس نتایج آن می نماید.
در بیشتر آیین نامه های قدیمی (قبل از 1990) ضریب رفتار به صورت عددی ثابت که تابع نوع سازه و سیستم مقاوم در برابر بارهای جانبی می باشد بیان شده است. بیشتر این ضرایب از مشاهدات آزمایشگاهی و مشاهده رفتار سازه ها در زلزله ها رخ داده و قضاوت مهندسی تدوین کنندگان آیین نامه بدست آمده است. در حقیقت ضریب رفتار سازه در برگیرنده دو عامل مهم ضریب کاهش نیرو در اثر شکل پذیری و اضافه مقاومت موجود در سازه می باشد که سهم هریک در ضریب رفتار مشخص نیست.
هم اینک آیین نامه اروپای متحد (EUROCODE8) از ضریب کاهش نیروی متناسب با پریود سازه و به همراه ضریب اضافه مقاومت سازه برای تعیین نیروهای زلزله استفاده می کند.
بعضی از آیین نامه ها، مانند آیین نامه کشور شیلی، مکزیک، آرژانتین و نیز آیین نامه پل سازی ونزوئلا از ضریب رفتار متناسب با پریود سازه استفاده کرده اند که خود بیان کننده در نظر گرفتن پدیده وابسته بودن ضریب رفتار با پریود است. ولی اثر اضافه مقاومت در ضریب رفتار در این آیین نامه ها لحاظ نشده است.
اما امروزه آنچه مورد توجه محققین قرار دارد این است که در مقادیر ارائه شده برای ضریب رفتارعلاوه بر نوع سیستم مقاوم در برابر حرکت جانبی باید پریود و درجه نامعینی سازه را نیز به عنوان سه پارامتر موثر در تعیین ضریب رفتار لحاظ نمود.
1-2- بیان مسالهضریب رفتار تابع عوامل مختلفی نظیر شکل پذیری سازه، خواص مصالح، مشخصات میرایی، مشارکت اعضاء غیر سازهای، درجه نامعینی سازه و اضافه مقاومت سازه می باشد. با توجه به کاربرد گسترده ضریب رفتار ساختمان به عنوان یک پارامتر اساسی در نیروی زلزله وارد بر سازه نیز طراحی های متناسب با آن، لازم است تا میزان ضریب رفتار ساختمان برای حالت قاب فولادی به طور دقیقی مورد بازنگری قرار گیرد.
با توجه به تعریف ضریب رفتار که یکی از پارامترهای مهم در محاسبه بارهای تاثیرگذار بر سازه و ناشی از زلزله های شدید است و همچنین دارای پیچیدگی های منحصر به فرد می باشد، بر آن آمدم تا به مهمترین مسئله حائز اهمیت این پژوهش که ارزیابی ضریب رفتار ساختمان و مهمترین هدف این نوشتار است، از ابتدایی ترین مرحله آن یعنی تعریف تا چگونگی تعیین آن برای ساختمان ها مورد بررسی و تحقیق قرار دهیم.