پایان نامه با کلید واژه های دینامیکی، زمین لرزه، آسیب دیدگی

دانلود پایان نامه ارشد

پذیري کم مانند نیروهاي محوري نیاز در سـتونها ، نیروهـاي نیـاز در اتصـالات

بادبندها ، اتصالات تیروستون و…

38

(2 برآورد جابجایی نیاز براي المانهایی که تغییرشکل ها ي غیرخطی به واسطه انرژي انتقـال یافتـه

از تحریکات زمین لرزه به ساختمان متحمل می شوند.

3) بررسی ویژگی رفتاري زوال مقاومت در هر یک از اعضاء وتاثیر آن برروي رفتار کلی سازه.

(4 تعیین نواحی بحرانی ، یعنی نقاطی از سازه که پیش بینی تغییرمکانهـاي نیـاز بـالایی در مـورد

آنها انتظارمی رود ودریک طرح لرزه اي ایمن بایستی بصورت کـانون اعمـال جزئیـات ویـژه طراحـی

سازه اي قرار گیرند.

5) تعیین ناپیوستگی مقاومتی ساختمان در ارتفاع یا پلان که در نهایت منجـر بـه تغییـر مشخصـه

هاي دینامیکی در محدوده عملکردي غیرالاستیک سازه می گردد.

(6 تخمین مقادیر تغییرمکانهاي نسبی طبقات به عنوان معیاري جهـت تخمـین ناپیوسـتگی هـاي

سختی یا مقاومتی که از آنها می توان به عنوان وسیله اي براي کنترل خرابـی سـازه اي وغیرسـازه اي

وبرآورد اثرات واقعی تر – P در ساختمان استفاده کرد.

(7تحقیق در مورد کفایت وایمن بودن مسـیر نیـرو بـا ملاحظـه رفتـار کلیـه اعضـاي سـازهاي ،

اتصالات، المانهاي غیرسازه اي و…

3-10-2 )تعیین نیاز لرزه اي

براي یک سازه معلوم و زلزله مشخص ، جابجایی هاي نیاز متناظر است با بـرآوردي از مـاکزیمم

پاسخ مورد انتظار سازه در طول مدت زمان تحریک زمین لرزه . براي مثال جابجایی نیاز را مـی تـوان

از روي منحنی طیف الاستیک طرح به کمک روشهائی نظیر طیف پاسخ با میرایی مـوثر ( روش طیـف

ظرفیت) یا طیف غیرالاستیک N2 تعیین نمود.

همانطور که اشاره شد از تغییرمکان یک نقطه خاص (مثلا بام) براي کنترل عملکرد سازه اسـتفاده

می گردد. بنابراین تعیین تغییرمکان هدف حائز اهمیت است . براي تعیین تغییرمکان هـدف روشـهاي

مختلفی پیشنهاد شده که عبارتند از [25]:

(1روش ضرائب (ficientCoef Method)

(2روش طیف ظرفیت (Capacity Spectrum Method)

(3روش N2

39

(4روش تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی

(4-10-2روش دینامیکی غیرخطی

در روش تحلیل دینامیکی غیرخطی ، پاسخ سازه با در نظر گرفتن رفتار غیرخطی مصالح و رفتـار

هندسی سازه محاسبه می شود. در این روش فرض برآن است که ماتریس سختی ومیرایی از یک گـام

به گام بالا می تواند تغییرکند ، اما در طول هرگام زمانی ثابت است وپاسخ مدل تحت شتاب زلزله به

روشهاي عددي و براي هرگام زمانی محاسبه می شود.

درتحلیل تاریخچه زمانی ، نیروهاي اعمالی به صورت مداوم با تغییر شتاب زمین ، تغییرمـی کننـد

اگرقرار بر این باشد که ساختمان آسیب ببیند، دراین صورت سختی به صورت مـداوم تغییـر میکنـد.

پاسخ ها در هر گام زمانی معمولا هر 0.01 ثانیه یا کمتر محاسبه می شوند. در هر گام نیروها در حـال

عوض شدن هستند و در ضمن سختی نیز اگر لازم باشد، تغییر می کند.

بطور کلی این روش کاملترین روش تحلیـل سـازه هـا مـی باشـد کـه اثـرات دینـامیکی وپاسـخ

غیرالاستیک را همزمان در مدل در نظر می گیرد. به هرحال این روش به فرضیات پذیرفته شده بـراي

مدل وحرکت زمین بسیار حساس می باشد. روش تحلیل دینامیکی غیرخطـی ، در بـین چهـار روش

تحلیل فوق کاملا منحصر به فرد می باشـد، چراکـه بـه طـور واقعـی بیـانگر میـزان تقاضـاي اجـزاي

بارگذاري شده در محدوده غیرالاستیک می باشد. به همین علت است که معیارهاي قابل قبول در ایـن

روش داراي محدوده کمتري بوده وبنابراین نیاز به ضرایب اصـلاحی کمتـري نسـبت بـه روش هـاي

ساده شده دیگر وجود دارد.[17]

(11-2 انتخاب روش تحلیل مناسب

همانطوریکه گفته شد راهکارهاي مربوط به طراحی براساس عملکـرد پایـه یکـی از چهـار روش

آنالیز گفته شده ، استوار گردیده است، با این وجود ، تنها دو انتخـاب غیرخطـی بـه طـور واضـحو

روشن عملکرد اجزاي مختلف را تحت سطوح مختلـف آسـیب دیـدگی ناشـی از زمـین لـرزه مـدل

می کنند. با توجه به اینکه زلزله ها پدیده هاي دینامیکی هستند ، این خصوصیات دینامیکی تاثیر قابل

ملاحظه اي در بزرگی و چگونگی پخش آسیب دیدگی ها دارند .[24] روشن اسـت کـه روش بهینـه

هــردو اثــر غیرخطــی بــودن واثــرات دینــامیکی را در بــردارد و در نتیجــه روش دینــامیکی غیرخطــی

40

برروشهاي دیگر ارجحیت دارد . البتـه ایـن روش داراي مشـکلاتی نیـز هسـت کـه اسـتفاده از آنرا

محدود کرده ، که از آن جمله می توان موارد زیر را نام برد.

(1حجم بالاي محاسبات

(2حجم بالاي داده هاي ورودي

(3مشکل بودن تشریح نتایج

(4دشوار بودن انتخاب تاریخچه هاي زمانی مناسب

(12-2معیار پذیرش

با استفاده از تغییرمکان هدف می توان نقطه عملکردي سـازه را بـر روي منحنـی ظرفیـت تعیـین

نموده و براساس آن عملکرد سازه را ارزیابی کرد و بررسی نمود که آیا اعضاي سـازه اي و غیرسـازه

اي در محدوده مجاز و قابل قبول سطوح عملکردي تحت اثر نیروها و تغییرشـکل هـاي ایجـاد شـده

ناشی از تغییرمکان هاي نیاز آسیب خواهند دید یا خیر ؟

41

فصل سوم

مدلسازي ومطالعات تحلیلی

(1-3مقدمه

از آنجائیکه که هدف از این تحقیق ارزیابی عملکـرد لـرزه اي سـاختمانهاي چنـد طبقـه فـولادي

نامتقارن داراي مهاربند واگرا ، طراحی شده با ضوابط استاندارد 2800 ویرایش سوم می باشد، به ایـن

لحاظ در مرحله اول می بایست سیستمهاي مورد نظر طراحی گردد تا در مراحل بعدي مورد ارزیـابی

واقع شوند. در این قسمت به معرفی سیستم هاي سازه اي مورد مطالعه ونحوه طراحی آنهـا براسـاس

معیارها و ضوابط استاندارد 2800 ، استاندارد 519 ومبحث دهم مقررات م لی ساختمان ایران پرداختـه

می شود.19]،21،.[22براي تحلیل وطراحی مدل ها از نرم افزار SAP2000 استفاده شده است.

(2-3 مشخصات کلی ساختمان ها وفرضیات طراحی

(1 همه ساختمان ها از نوع اسکلت فولادي داراي مهاربند واگرا هستند که ارتفاع همه طبقـات 3

متر می باشد. همه ساختمان ها داراي پنج دهانه چهار متري در راستاي طولی وچهار دهانه پنج متـري

در راستاي عرضی می باشند.

(2 یکی از ساختمان ها متقارن وبقیه به ترتیـب داراي 10 درصـد و20 درصـد خـروج از مرکزیـت

سختی ناشی از جابجایی مرکز سختی در یک جهت هستند. مهاربندهایی که برروي محورهاي F قرار

گرفته اند داراي مکانی ثابت هستندولی مهاربندهایی که برروي محـور A قـرار گرفتـه انـد درهریـک

ازمدل ها جابجا شده و برروي محورهاي BوC قرار می گیرند تا بتوانند به ترتیب خروج از مرکزیت

سختی 10 درصد و20 درصد را بوجود آورند.

(3 بار مرده و زنده طبقات براساس استاندارد 519 محاسبه شده به نحوي که بار مرده طبقـات بـه

صورت وزن سقف به همراه بار دیوار محیطی ، 610 کیلوگرم برم ترمربع و بار مـرده در بـام نیـز 620

کیلوگرم برمترمربع در نظر گزفته شده است. بار زنده براي طبقات 200 کیلوگرم برمترمربع وبـار زنـده

بام 150 کیلوگرم برمترمربع فرض شده است.

4) تمام ساختمان ها بر حسب اهمیت در گروه ساختمانهاي بـا اهمیـت متوسـط قـرار داده شـده

اند.بنابراین ضریب اهمیت ɪ=1 انتخاب می گردد.

(5زمین ساختگاه داراي خاك نوع ɪɪ است، بنابراین T=0.5 در نظر گرفته می شود.

43

(6 شتاب مبناي طرح در منطقه با خطر نسبی زیاد برابرA=0.3 در نظر گرفته شده است.

(7 در طراحی مدل ها مطابق ضابطه (6 -2) اسـتاندارد 2800
ویـرایش سـوم نیـازي بـه در نظـر
گرفتن اثرP-∆ نمی باشد،طبق این بند اگر شاخص پایداري θi
کوچکتر از ده درصد باشد مـی تـوان

از اثر P-∆ صرف نظر کرد.

(8 در طراحی ، مدل ها به صورت سه بعدي در نظر گرفته شده اند به نحوي کـه سـقف آنهـا از

نوع تیرچه بلوك وبصورت دیافراگم صلب می باشد.

(9 مطابق ضوابط استاندارد 2800 ساختمانهایی که برون محوري آنها از 20 درصـد کمتـر باشـد،

منظم محسوب می شوند، در این تحقیق ساختمانهاي با خروج از مرکزیـت 10 در صـد و20 درصـد

ساختمان منظم محسوب می شوند، همچنین طبق بند مذکور، اگر در هرطبقه حداکثر تغییرمکان نسبی

در انتهاي ساختمان ، با احتساب پیجش تصادفی ، بیشتر از20 درصد با متوسط تغییرمکـان نسـبی دو

انتهاي ساختمان در آن طبقه اختلاف داشته باشد ساختمان نامنظم محسوب می شود.

(10 براي ساختمانهاي متقارن 3 و 5 و 8 طبقه ، پیچش اتفاقی به اندازه 5 درصد در هر دو جهت

در نظر گرفته شده است.

(11اتصال پی به ستون گیردار فرض شده است.

(12 مقاطع ستون ها وتیرها از نوع IPE ومهاربندها ازنوع دوبل ناودانی انتخاب شده اند.

31) براي سهولت طراحی باید بارها را به صورت مساوي بین دو تیر عمود برهم توزیع کنـیم تـا

تیرهاي قاب حتی الامکان نیمرخهاي نزدیک بـه هـم داشـته باشـند در واقـع تیرچـه هـا بـه صـورت

شطرنجی در سقف توزیع می شود.

44

شکل -(1-3) پلان ساختمان متقارن

شکل -(2-3) پلان ساختمان نامتقارن با 10 درصد خروج از مرکزیت

45

شکل -(3-3) پلان ساختمان نامتقارن با 20 درصد خروج از مرکزیت

(3-3محاسبه نیروي جانبی ناشی از زلزله

طبق بند 2-2-2 استاندارد 2800 ویرایش سوم ، براي محاسبه وطراحی ، ساختمانهاي3 ،5 طبقه

منظم ونامنظم وهمچنین ساختمانهاي منظم 8 طبقه از روش تحلیل اسـتاتیکی معـادل اسـتفاده شـده

است، و براي محاسبه وطراحی سایر ساختمانها از روش تحلیل دینامیکی طیفی استفاده گردیده است.

براي ساختمانهایی که از روش تحلیل استاتیکی معادل براي طراحی آنها استفاده شد ه اسـت کلیـه

ضوابط مربوط به این روش مانند توزیع نیروي جانبی زلزله در ارتفـاع ، اثرشـلاقی و… رعایـت شـده

است.

(4-3 نحوه طراحی اجزاء ساختمانها

با ترکیب بارهاي قائم وجانبی محاسبه شده ، مدل هاي مورد نظـر طراحـی مـی گردنـد. مراحـل

مربوط به تحلیل هریک از اعضاي سازه اي براساس استاندارد 519 و استاندارد 2800 (ویرایش سوم)

وپیوست 2 آیین نامه مذکور و همچنین مراحل طراحی کلیه اعضا براساس مبحث دهم مقـررات ملـی

ساختمان ایران رعایت شده است. لازم به ذکر است که چون قابها ساده هسـتند طراحـی تیرهـا فقـط

46

براساس بارهاي تقلی انجام شده است. نتایج طراحی کلیه ساختمانها در انتهاي فصل در جـداول -3)

(7 الی (11-3) آورده شده است.

(1-4-3طراحی ستون ها

در طراحی ستونهاي مهاربندي شده ضابطه 1-5 الف پیوسـت 2 اسـتاندارد 2800 حـاکم بـوده و

براساس آن ستونها طراحی می گردند.

کنترل در فشار PDL+0/8PLL+2/8PE PSC

(2-4-3طراحی مهاربندها

مهاربندها از نوع واگرا و زوج ناودانی استاندارد انتخاب شده اند و طراحی آنهـا در حالـت فشـار

صورت خواهد گرفت. و کلیه ضوابط آیین نامه اي نیز کنترل شده است.

(3-4-3کنترل تغییرمکان نسبی طبقات

طبق ضوابط استاندارد 2800 (ویرایش سوم) تغییر مکان نسـبی
غیرارتجـاعی ( واقعـی)
کـه از
رابطه ∆
∆ = 0.7 محاسبه می گردد براي ساختمانهایی که زمان تناوب اصلی آنها کمتـر از
0.7
ثانیه

می باشد
(با احتساب اثر(P-∆ نباید از 0.025 برابر ارتفاع
طبقه
یعنـی 7.5 سـانتی متـر و
براي ساختمانهایی که زمان تناوب اصلی آنها بیشتر از 0.7 ثانیه می باشد(
با احتساب اثـر(P-∆ نبایـد
از 0.02 برابر ارتفاع طبقه 6 سانتی متر تجاوز نماید.

(4-4-3کنترل طبقه نرم

طبق
این
ضابطه باید سختی جانبی در هیچ طبقه اي کمتر از

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه با کلید واژه های دینامیکی Next Entries پایان نامه با کلید واژه های 2IPE14، 2IPE14+2PL14X1، 2IPE16