پایان نامه با کلید واژه های بارهاي، بهسازي، استاندارد

دانلود پایان نامه ارشد

ششم

2IPE20+2PL20X1.5
2IPE20+2PL20X1.5
F
2IPE22+2PL22X1
2IPE22+2PL22X1
5

IPE33
IPE33
C
IPE24+2PL10X1
IPE24+2PL10X1
1
طبقه هفتم

IPE22+2PL10X1
IPE22+2PL10X1
F
2IPE18+2PL20X1
2IPE18+2PL20X1
5

IPE24
IPE24
C
IPE20
IPE20
1
طبقه هشتم

IPE20
IPE16
F
IPE24
IPE24
5

66

فصل چهارم

نحوه ارزیابی ساختمانهاي طراحی شده

67

-1-4 مقدمات ومبانی و ملزومات بهسازي

-1-1-4 انتخاب هدف بهسازي

استاندارد 2800 بر مبناي روش هاي طراحی براساس عملکرد تدوین نشده است. لـذا نمـی تـوان

سطح عملکردي را در آن به صورت اهداف عملکردي تعیین کرد. اما براسـاس مفـاهیم پایـه طراحـی

براساس عملکرد می توان نزدیک ترین تعبیر سطح عملکردي براي هـدف عنـوان شـده در اسـتاندارد

2800 یعنی » با حفظ ایستایی ساختمان در زلزله هاي شدید تلفات جانی به حداقل برسـد « را سـطح

عملکرد ایمنی جانی در سطح خطر یک (SL:Life Safety) بیان نمود. با توجه به هـدف تحقیـق کـه

بررسی ضوابط استاندارد 2800 از نظر سطح عملکرد پیش بینی شده می باشد، هدف بهسازي در ایـن

تحقیق بهسازي مبنا می باشد.

-2-1-4 روش تحلیل وقواعد مدل سازي

-1-2-1-4 کلیات

روش تحلیل در این تحقیق ، اسـتاتیکی غیرخطـی ودینـامیکی غیرخطـی ( تاریخچـهزمـانی) مـی

باشدوسازه ها به صورت سه بعدي مدل سازي شده اند . ملاحظات مدل سـازي بـراي تحلیـل هـاي

غیرخطی که برگرفته از دستورالعمل هاي ATC-40 وFEMA-356 و دستورالعمل بهسازي ایران مـی

باشد.

-2-2-1-4 ملاحظات مربوط به مدل سازي کلی ساختمان

مدل تحلیلی که براي ارزیابی و بهسازي ساختمان به کار می رود، باید بیـانگر مشخصـات کامـل

رفتار سه بعدي ساختمان باشد. مدل هاي دوبعدي نیز در صورتیکه قادر باشند ر فتار کلی سـازه را بـه

طور مناسبی نشان دهند ، قابل استفاده خواهند بود. در این تحقیق به دلیل اینکه هدف بررسی تاثیرات

پیچش در نوع تحلیل پوش آور است و سازه ها اکثرا داراي خروج از مرکزیت سـختی ومرکـز جـرم

هستند از مدل هاي سه بعدي استفاده شده است و کلیه اجـزاي سـازه اي کـه تـاثیر گـذار در جـرم ،

68

مقاومت ، سختی وقابلیت تغییرشکل ساختمان در محدوده نزدیک عملک رد می باشـند در مـدل آورده

شدند.

دیافراگم ها به صورت صلب و نیمه صلب و یا نرم دسته بندي مـی شـوند . چنانچـه تغییرشـکل

دیافراگم بزرگتر از دو برابر متوسط تغییرمکـان جـانبی نسـبی طبقـه زیـر آن باشـد آن دیـافراگم نـرم

محسوب می گردد در دیافراگم صلب این نسبت باید کمتر از نیم باشد دیافراگمی که نـه صـلب ونـه

نرم باشد دیافراگم نیمه صلب نامیده می شود. منظور از تغییرمکـان نسـبی طبقـه ، تغییرمکـان جـانبی

سیستم هاي قائم باربر جانبی آن طبقه نسبت به طبقه زیرین می باشد. براي دسته بنـدي دیـافراگم هـا

محاسبه تغییرشکل ها باید برمبناي نیروهاي به دست آمده از تحلیل استاتیکی خطی مطابق رابطـه -3)

(6 دستورالعمل بهسازي ایران انجام شود. بعلاوه دیافراگم باید بر مبناي توزیع نیروي افقی متناسب بـا

توزیع جرم در طبقه و همچنین نیروهاي افقی ناشی از جابجا شدن سیستم قائم باربر جـانبی از طبقـه

اي به طبقه دیگر محاسبه شوند.در این تحقیق قبل از شروع تحلیل هاي غیرخطی ، ارزیابی دیـافراگم

ها از نظر صلبیت به شرح زیر صورت گرفت:

ابتدا هریک از مدل ها براي به دست آوردن نیروهاي لازم براي ارزیابی دیافراگم طبق روابـط زیـر

مورد تحلیل استاتیکی خطی قرار گرفتند.

محاسبه نیروي برشی پایه:
=

(1-4)

:W وزن کل ساختمان شامل وزن مرده و درصدي از سربار زنده مطابق استاندارد 2800 می باشد.

: Sa شتاب طیفی به ازاي زمان تناوب اصلی T است. مطابق استاندارد 2800

A*B
:Tبراي سیستم هاي سازه اي با مهاربندي/ غیرمتقارب=0.07 از رابطه

بدست می آید که H ارتفاع ساختمان بر حسب متر می باشد.

: C1 ضریب تصحیح براي اعمال تغییرمکان هـاي غیرارتجـاعی سیسـتم اسـت کـه بـه دو روش
.
= 1 +
بدست می آید. اما راه حل راحت تر از این قرار است :

69

برش کل طبقه iام است

تغییرمکان نسبی طبقه iام

: Ts زمان تناوب مشترك بین دو ناحیه شتاب ثابت و سرعت ثابت در طیف بازتاب طرح مطـابق

استاندارد 2800 می باشد.

در هر صورت مقدار
نباید از 1 کمتر و از 1.5 بیشتر انتخاب شود.
: C2 اثرات کاهش سختی ومقاومت اعضاي سازه اي را بر تغییرمکان ها به دلیـل رفتـار چرخشـی
آنها وارد می کند و مقدار آن براي تحلیل خطی 1 فرض می شود.

: C3 براي اعمال اثرات
P–
با رفتار غیرخطی مصـالح بـر تغییرمکـان هـا بـوده و از روابـط زیـر
(2-4)

1
0.1 →
بدست می آید:

(3-4)
−0 .1
3 = 1 + 5
0.1 →
،

×
θ =

که بزرگترین مقدار ضریب پایداري طبقات مختلف است که از رابطه

بدست می آید که در آن بخشی از وزن سازه شامل بار مرده و بار زنده دائم و 25 درصـد بـار

زنده

است

ℎ ارتفاع طبقه iام می باشد.
: براي اعمال اثر مودهاي بالاتر بوده و از جدول زیر محاسبه می شود.

توزیع نیروي جانبی در ارتفاع

=

(4-4)

:نیروي جانبی وارد برطبقه i

: وزن طبقه i

:ℎ ارتفاع طبقه i ام از تراز پایه وK=0.5T+ 0.75
که براي زمـان تنـاوب اصـلی کـوچکتر از

0.5ثانیه مقدار K برابر1 و براي زمان تناوب اصلی بزرگ تر از 2.5 ثانیه مقدار K برابر 2 انتخاب مـی

شود.

70

جدول – (1-4) ضریب Cm

-2-4 ترکیبات بارگذاري

-1-2-4 بارهاي ثقلی

در تحلیل غیرخطی سازه باید اثرات همزمـانی بارهـاي ثقلـی و نیروهـاي جـانبی در نظـر گرفتـه

شود.بارهاي ثقلی باید شامل کلیه بارهاي مرده بعلاوه بارهاي زنده محتمل (به صورت درصدي از کل

بارهاي زنده ) باشد. پاسخ سازه به بارهاي جانبی به صورت غیرخطی وابسته به بارهاي ثقلی موجـود

در زمان اعمال بارهاي جانبی می باشد.
دستورالعمل بهسازي ایران براي ترکیب بارهاي مـرده و زنـده
حد بالا
]
= 1.1[ +
دو حد بالا وپایین در نظر می گیرد.

حد پایین

= 0.9
æ به ترتیب بار مرده وزنده موثر براساس استاندارد 519 می باشد. در اسـتاندارد 519 بـار

زنده موثر تعریف نشده و این بخش از دستورالعمل گنـگ مـی باشـد. در ایـن تحقیـق بـا توجـه بـه

دستورالعمل FEMA-356 که مقدار بار زنده موثر را 25 درصد بار زنده معرفی می کنـد، عمـل شـده

است.

-2-2-4 بارهاي جانبی

توزیع بار جانبی برمدل سازه باید تا حد امکان شبیه به آن چه کـه هنگـام زلزلـه رخ خواهـد داد،

باشد و حالت هاي بحرانی تغییرشکل و نیروهاي داخلی را در اعضاء ایجاد نماید. به همین دلیل بایـد

حداقل دو نوع توزیع بار جانبی برروي سازه اعمال شود وبارهاي جانبی بایـد جد اگانـه در دو جهـت

71

مثبت و منفی به سازه وارد شود. در این تحقیق با توجه به دستورالعمل بهسازي ایران دو نـوع توزیـع

بار جانبی بر روي مدل ها اعمال شده است:

-1 توزیع متناسب با توزیع بار جانبی در روش استاتیکی خطی

-2 توزیع یکنواخت که در آن بار جانبی متناسب با وزن هر طبقه محاسبه می شود

جدول (2-4) جدول ترکیبات بارگذاري در تحلیل استاتیکی غیر خطی

نوع بار ثقلی
نوع بار جانبی
COMBO

توزیع متناسب با توزیع بار جانبی در روش
1-1YDir

استاتیکی خطی

توزیع یکنواخت
2-1YDir

توزیع متناسب با توزیع بار جانبی در روش
1-2YDir

استاتیکی خطی

توزیع یکنواخت
2-2YDir

-3-4 مدلسازي اعضاء

-1-3-4 مدل هاي اجزاء

به طور کلی مدل تحلیلی سازه که در آنالیز غیرخطی استاتیکی به کار می رود، باید بتواند سـختی

، مقاومت وقابلیت تغییرشکل اجزاي را نشان دهد. در ایـن قسـمت دسـتورالعمل هـایی بـراي تعیـین

ومدلسازي سختی اولیه ، مقاومت نهایی وظرفیت تغییرشکل اجزاء ارائه می گردد. در حالت عمومی ،

سختی، مقاومت وقابلیت تغییرشکل اجزاي سازه اي را می توان بر پایـه اصـول مکانیـک کـه توسـط

آزمایش ها نیز تصدیق شده اند و یا براساس قواعد ذکر شده در این بخش ، تعیین نمـود. اسـتفاده از

روش هاي قراردادي مرسوم براي محاسبه سختی ، مقاومت وقابلیت شکل پذیري اجـزاء در صـورتی

مجاز است که تخمین قابل قبولی از مشخصات واقعی اجزاء ارائه شود.

72

رفتار اجزاي سازه با توجه به نوع تلاش داخلی آنها و منحنی نیرو- تغییرشکل حاصله به صـورت

کنترل شونده توسط تغییرشکل و یا کنترل شونده توسط نیرو می باشد. منحنی نیرو- تغییرشکل مطابق

شکلهاي (1-4) تا (3-4) می تواند بیانگر رفتار شکل پذیر، نیمه شکل پذیر یا تـرد باشـد. در رفتـار

شکل پذیر ، منحنی نیرو- تغییرشکل مطابق شکل (1-4) داراي چهار قسمت اسـت. در قسـمت اول

(شاخه (OA رفتار ارتجاعی خطی است. در قسمت دوم (شاخه (AB رفتار خمیري کامل یا خمیري

با امکان سخت شدگی است. در قسمت سوم (شاخه (BC مقاومت به شدت کاهش می یابد اما بطور

کلی از بین نمی رود و در قسمت چهارم (شاخه (CD رفتار مجددا خمیري اما نرم شونده است.

براي آنکه اعضاي اصلی ، کنترل شونده توسط تغییرشکل محسوب شوند باید نسـبت تغییرشـکل

متناظر با آستانه کاهش مقاومت به تغییر شکل حد خطی (در شکل e ⁄ g (1-4) بزرگتـر از 2 باشـد،

اما اعضاي غیراصلی که رفتاري مطابق شکل (3-4) دارند با هر نسبت ازe ⁄ g کنتـرل شـونده توسـط

تغییرشکل محسوب می شوند.

شکل – (1-4) منحنی رفتار عضو شکل پذیر[26]

در رفتار نیمه شکل پذیر منحنی نیرو- تغییرشکل مطابق شکل (2-4) داراي سه قسمت اسـت. در

قسمت اول (شاخه (OA رفتار ارتجاعی خطی است و در قسمت دوم (شـاخه (AB رفتـار خمیـري

کامل یا خمیري با امکان سخت شدگی است. در قسمت سوم (شاخه (BC مقاومت به شدت کـاهش

یافته و به صفر می رسد. براي آنکه اعضاي اصلی یا غیر اصلی با رفتار فوق ، کنتـرل شـونده توسـط

تغییرشکل محسوب شوند، باید تغییرشکل نظیر آستانه کاهش مقاومـت بـیش از دو برابـر تغییرشـکل

حد خطی یا به عبارت دیگرe ≥2g باشد.

73

شکل -(2-4) منحنی رفتار عضو نیمه شکل پذیر [26]

در رفتار ترد، منحنی نیرو- تغییرشکل داراي یک قسـمت ارتجـاعی خطـی اسـت کـه پـس ازآن

مقاومت به شدت کاهش یافته و به صفر می رسد. اعضاي اصلی و غیـر اصـلی بـا رفتـاري بـه شـکل

مذکور، کنترل شونده توسط نیرو محسوب می شوند .[20]

شکل -(3-4) منحنی رفتار عضو شکننده [20]

در آنالیز غیرخطی استاتیکی (Push over) ، »تنزل« به صورت خـالی کـردن بـار توسـط اجـزاي

بحرانی بدون اعمال بار اضافی نشان داده می شوند. در صورتی که برنامه هاي متداول کامپیوتري قادر

به نشان دادن این اثر نباشند ، می توان تنزل را به وسیله تعداد متعددي تحلیـل نشـان داد. در تحلیـل

اولیه نیروها تا جایی که اجزاي بحرانی به تغییرمکان مورد انتظار در حد تنزل برسند، اعمال می شوند.

سپس در تحلیل بعدي اجزاي تنزل یافته در مدل به صورت اجزاي با سختی و مقاومت کـاهش یافتـه

یا ناچیز مدل می شوند و مجددا بارها اعمال می شوند تا سایر اجزاء دچار تنزل شـوند. ایـنکـار بـه

74

تعداد کافی تکرار می شود و در نهایت این مجموعه مدل ها و آنالیز ها تعدادي منحنی ظرفیـت ارائـه

می دهند که هریک براي محدوده معینی از تغییرمکان

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه با کلید واژه های 2IPE16، 2IPE18+2PL20X1، 2UNP18 Next Entries پایان نامه با کلید واژه های اجزاي، محوري، بـراي