16
2-7-ظرفیت دوران پلاستیک 17
2-8-تعیین موقعیت مفاصل پلاستیک 18
2-9-مشخص کردن لنگر پلاستیک محتمل در مفصل پلاستیک 19
2-10-کنترل ضابطه‌ی تیر ضعیف – ستون قوی 19
2-11-چشمه‌ی اتصال 21
2-12-اتصالات در قاب‌های خمشی: 24
2-12-1-اتصالات غیر مسلح: 25
2-12-2-اتصالات مسلح شده: 29
2-13-عوامل موثر بر عملکرد لرزه‌ای اتصالات: 31
2-13-1-نامعینی (REDUNDANCY) در قاب‌های خمشی و اثر آن بر اتصالات: 32
2-13-2-اثرات نسبت دهانه به عمق بر رفتار اتصالات : 32
2-13-3-اثر ضخامت بال اتصال بر عملکرد اتصال: 34
2-13-4-اثرات تسلیم چشمه اتصال در عملکرد اتصال: 35
2-13-5-اثرات خاصیت فولاد در عملکرد اتصال: 35
2-13-6-اثرات نوع جوش و پروسه جوش کاری بر رفتار اتصال: 35
فصل سوم : تحلیل دینامیکی افزایشی
3-1-مقدمه. 38
3-2-تعاریف بنیادی در تحلیل دینامیکی افزایشی تک رکورده[10] 43
3-3-تحلیل دینامیکی افزایشی چند رکورده 46
3-4-انتخاب IM و روش صحیح مقیاس کردن[10] 49
3-5-الگوریتم کلی روش IDA 51
3-6-مقایسه روش IDA با روش تحلیل بار فزاینده 53
3-7-برآورد ظرفیت سازه‌ای و شرایط حدی بر اساس تحلیل IDA تک رکورده 55
فصل چهارم : ارزیابی احتمالاتی عملکرد لرزه ای
4-1-مقدمه……. 59
4-2-مهندسی زلزله بر مبنای عملکرد (PBEE) 59
4-3-روش‌های مختلف ارزیابی عملکرد 62
4-3-1-تخمین مستقیم PCX و λc 64
4-3-2-تخمین PCIM,X و λc 65
4-3-3-کفایت IM : تخمین PCIM و λc 67
4-4-چارچوب پیشنهادی PEER برای ارزیابی عملکرد 68
4-5-تحلیل احتمالاتی تقاضای لرزه‌ای بر مبنای پارامتر (IM) 70
4-5-1-ویژگی‌های یک شاخص شدت مطلوب]13[. 71
4-5-2-کلیات و مفاهیم پایه 72
4-5-3-عدم قطعیت (Uncertainty) 73
4-5-4-روش برخورد احتمالاتی با عدم قطعیت‌ها: 77
4-5-5-مدل کردن عدم قطعیت‌های تحلیل احتمالاتی تقاضای لرزه ای 78
4-5-6-چارچوب تحلیل احتمالاتی تقاضای لرزه‌ای بر مبنای IM : 81
4-5-7-رویکرد FEMA350 85
فصل پنجم : مدل سازی رفتار قاب‌های خمشی تحت بارهای لرزه ای
5-1-مقدمه……. 98
5-2-مدل سازی بدون در نظر گرفتن زوال سختی و مقاومت 99
5-2-1-مدل‌های خطی مرکز به مرکز (بدون در نظر گرفتن چشمه اتصال) 99
5-2-2-مدل‌های خطی با در نظر گرفتن چشمه اتصال 99
5-2-3-مدل غیرخطی مرکز به مرکز 100
5-2-4-مدل غیر خطی با در نظر گرفتن چشمه اتصال 101
5-3-مدل‌هایی که زوال سختی و مقاومت در بار سیکلی را لحاظ می‌کنند 103
5-3-1-مدل ایبارا- کراوینکلر (Ibarra – Krawinkler ) : 105
5-3-2-مدل اصلاح شده ایبارا-کراوینکلر (Modified Ibarra – Krawinkler Model) 110
فصل ششم : مشخصات سازه های مورد استفاده و نحوه مدل سازی
6-1-مشخصات سازه های مورد استفاده 118
6-2-معرفی نرم افزار و نحوه مدل سازی 124
6-3-انتخاب شتاب نگاشت‌ها: 127
6-4-آنالیز دینامیکی غیرخطی افزایشی 128
6-5-پردازش آماری بر روی اطلاعات منحنی‌های چند رکورده IDA 130
فصل هفتم : بررسی و مقایسه نتایج
7-1-مقایسه نمودارهای بدست آمده از تحلیل دینامیکی فزاینده و تحلیل استاتیکی غیر خطی 132
7-2-سازه 3 طبقه 132
7-2-1-بررسی منحنی‌های ظرفیت سازه 132
7-3-سازه 9 طبقه 134
7-4-سازه 20 طبقه 136
7-5-نتیجه گیری: 137
7-6-منحنی‌های آسیب پذیری (Fragility Curves) 139
7-7-تعيين سطوح اطمينان سازه ها به وسيله رويكرد FEMA350 145
فصل هشتم : نتايج
8-1-مقدمه 148
8-2-نتيجه گيري 149
8-3-پيشنهاداتی برای تحقیقات آینده 150
مراجع 162
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول 2- 1- اتصالات از پیش پذیرفته شده [5] 25
جدول 2- 2- الزامات اتصال RBSاز پیش پذیرفته شده[5] 29
جدول 3- 1-انواع تحلیل در سازه ها و فرایند آن‌ها]8[ 39
جدول 4- 1- کلیات روش ارزیابی عملکردی]8[ 68
جدول 4- 2- ضریب اعتماد Λ، تابعی از سطح اعتماد، ضریب خطر، عدم قطعیت]16[. 86
جدول 4- 3- مقادیر قراردادی برای شیب منحنی لگاریتمی خطر ]16[. 87
جدول 4- 4- ضریب بایاس]16[. 88
جدول 4- 5- ظرفیت تغییر مکان نسبی بین طبقات کلی و ضریب مقاومت برای ساختمان‌های منظم]16[. 89
جدول 4- 6- ظرفیت محلی و ضریب ظرفیت محلی و حد کاهش مقاومت برای اتصالات نوع 1 (اتصال شکل‌پذیر) ]16[. 91
جدول 4- 7- ظرفیت محلی و ضریب ظرفیت محلی و حد کاهش مقاومت برای اتصالات نوع 2 (اتصال ترد ) ]16[. 91
جدول 4- 8-ضریب تقاضا]5[. 93
جدول 4- 9-ضریب عدم قطعیت تحلیل در تقاضا]16[. 94
جدول 4- 10– ضریب عدم قطعیت برای ارزیابی تغییر مکان نسبی داخلی محلی]16[. 95
جدول 4- 11-برای ارزیابی تغییر مکان نسبی داخلی کلی]16[. 96
جدول 5- 1- خلاصه ای از قابلیت‌های مدل‌های هیسترزیس معرفی شده ]20[ . 105
جدول 5- 2- مقادیر پیشنهادی برای نسبت مقاومت خمشی مورد انتظار به موثر و نسبت بعد از تسلیم ]20[ . 113
جدول 5- 3- مقادیر پارامترهای مدلسازی برای تیرهای طبقه دوم سازه سه طبقه (W33X118) 116
جدول 5- 4- مقادیر مربوط به پانل اتصالات تیر به ستون در طبقه دوم سازه سه طبقه 116
جدول 6- 1مشخصات مقاطع سازه 3 طبقه با قاب خمشی 122
جدول 6- 2-مشخصات مقاطع سازه 9 طبقه با قاب خمشی 122
جدول 6- 3- مشخصات مقاطع سازه 20 طبقه با قاب خمشی 123
جدول 6- 4- مشخصات لرزه‌ای رکورد های انتخاب شده 128
فهرست اشکال
عنوان صفحه
شکل 2- 1- ساختمان DAVIS WING با سیستم قاب خمشی ویژه، ستون‌های W36 و تیرهایW30 [1]. 12
شکل 2- 2- تغییر شکل قاب‌های خمشی[2] 13
شکل 2- 3- روابط بار- تغییر مکان برای قاب خمشی تحت بار ثقلی[3] 14
شکل 2- 4- روابط بار- تغییر مکان قاب‌های خمشی پرتال[2] 15
شکل 2- 5- روابط شکل‌پذیری برای قاب خمشی پرتال[2]. 16
شکل 2- 6- ظرفیت دوران پلاستیک مورد نیاز قاب‌های خمشی[2] 17
شکل 2- 7- محل تشکیل مفاصل پلاستیک[2]. 18
شکل 2- 8- تلاش‌های وارده در محل تشکیل مفاصل پلاستیک[2]. 18
شکل 2- 9- مود گسیختگی و تشکیل طبقه‌ی نرم [2]. 20
شکل 2- 10- چشمه‌ی اتصال[2]. 21
شکل 2- 11- تغییر شکل چشمه‌ی اتصال ]2[ 23
شکل 2- 12- شکست ترد در چشمه‌ی اتصال و شکل 2- 13- تقویت چشمه‌ی اتصال،تشکیل مفصل در تیر [1]. 23
شکل 2- 14- اتصالات جوشی با گیرداری کامل (FR) [5]. 26
شکل 2- 15- اتصالات پیچی با گیرداری کامل (FR) [5]. 27
شکل 2- 16- اتصال با گیرداری نسبی(PR) [5]. 27
شکل 2- 17- نمونه‌هایی از اتصالات صلب ماهیچه ای مسلح[6]. 30
شکل 2- 18- نمونه‌هایی از اتصالات صلب با ورق تقویتی مسلح[6]. 31
شکل 2- 19- توزیع کرنش الاستیک و پلاستیک در تیرهای با عمق متفاوت[6]. 34
شکل 2- 20- اثر طول دهانۀ تیر[6] 34
شکل 3- 1- نتایج حاصل از منحنی‌های IDA برای ساختمانی 20 طبقه با قاب فولادی ممان گیر تحت رکورد زلزله 1940 السنترو… 42
شکل 3- 2- نمودارهای IDA تک رکورده برای یک ساختمان 5 طبقه بادبندی تحت چهار رکورد زلزله مختلف [10] 47
شکل 3- 3- منحنی‌های IDA برای ساختمانی 5 طبقه و بادبندی و پریود 8/1 ثانیه در برابر 30 رکورد [10] 48
شکل 3- 4- پاسخ شکل پذیر قابی با چند درجه آزادی و پریود 1 ثانیه در برابر 20رکورد [10] 50
شکل 3- 5- منحنی‌های IDA برای ساختمانی 9 طبقه با قاب ممان گیر و پریود 2/2 ثانیه [10] 51
شکل 3- 6- الف و ب- منحنی میانه IDA در مقابل منحنی SPA در 2 ساختمان متفاوت [10] 54
شکل 3- 7- قوانین پایه ای متفاوت در ساختمانی 3 طبقه با قاب ممان گیر و پریود 3/1 ثانیه [10]. 56
شکل 4- 1- مدل رگرسیون اعمال شده به جفت داده های شتاب طیفی و تقاضا ]14[ 79
شکل 4- 2- تقریب توانی تقاضا بر حسب شتاب طیفی]14[ 80
شکل 4- 3- نقش عدم قطعیت مدل در تعیین تقاضای لرزه ای]14[ 81
شکل 4- 4- تقریب خطی منحنی خطر لرزه‌ای بر حسب شتاب طیفی در مقیاس دو لگاریتمی]15[ 83
شکل 4- 5- منحنی ممان- انحناء برای اتصال شکل‌پذیر و شکل 4- 6- منحنی ممان- انحناء برای اتصال ترد]16[. 90
شکل 5- 1- مدل قیچی برای در نظر گرفتن چشمه اتصال]17[ 100
شکل 5- 2- مدل غیر خطی بدون در نظر گرفتن چشمه اتصال]17[ 101
شکل 5- 3- مدل سازی چشمه اتصال با استفاده از المان متوازی‌الاضلاع]18[ 102
شکل 5- 4- رفتار نیرو تغییر مکان چشمه اتصال]18[ 102
شکل 5- 5- مقادیر تسلیم در رفتار سه خطی اختصاص داده شده به دو عضو به وسیله فوتچ و یان (FOUTCH، YUN) ]17[ 103
شکل 5- 6-منحنی نیرو تغییر مکان بدست آمده از بارگذاری مونوتونیک و سیکلی ]19[ . 104
شکل 5- 7-منحنی پوش هیسترزیس (BACK-BONE) برای مدل‌های هیسترزیس ]19[ . 106
شکل 5- 8- منحنی BILINEAR با تعریف حد مقاومت ]19[ . 107
شکل 5- 9- قوانین پایه مدل هیسترزیس رأس گرا (PEAK – ORIENTED ) ]19[ . 108
شکل 5- 10- قوانین پایه مدل هیسترزیس چلانده (PINCHING ) ]19[ . 108
شکل 5- 11- نمایش چهار مود کاهندگی به صورت جداگانه بر روی مدل رأس گرا (PEAK – ORIENTED ):الف) زوال مقاومت پایه، ب) زوال مقاومت پس از تسلیم، ج) زوال سختی بار برداری د) زوال سختی بارگذاری دوباره ]19[ . 109
شکل 5- 12- مدل اصلاح شده ایبارا-کراوینکلر ( MODIFIED IBARRA – KRAWINKLER MODEL) ]20[ . 112
شکل 5- 13- کالیبره کردن مدل اصلاح شده بر روی دو نمونه از منحنی‌های ممان-انحنا آزمایشگاهی بدست آمده توسط الف) پوپوف ب) انگل هارت ]22[ . 114
شکل 6- 1- مشخصات سازه های 9،3 و 20 طبقه با سیستم قاب خمشی [2]. 119
شکل 6- 2- دستگاه مختصات محلی و کلی برای المان‌ها [23] 125
شکل 6- 3-نمودار بیشینه تغییر مکان نسبی برای مقیاس‌های مختلف یک رکورد جهت تعیین ناپایداری سازه 130
شکل 7- 1- مقایسه منحنی حاصل از تحلیل استاتیکی با منحنی پوش آور مرجع [33]. سازه 3 طبقه با قاب خمشی 133
شکل 7- 2 -منحنی DRIFT- برش پایه سازه 3 طبقه با قاب خمشی برای مجموعه 55 رکورد زلزله. 133
شکل 7- 3 -منحنی‌های IDA،16%، 50% و 84% برای مجموعه 55 رکورد زلزله به همراه منحنی پوش آور سازه 3 طبقه با قاب خمشی. 134
شکل 7- 4- مقایسه منحنی حاصل از تحلیل با منحنی پوش آور مرجع [33]. سازه 9 طبقه با قاب خمشی 135
شکل 7- 5- منحنی DRIFT- برش پایه سازه 9 طبقه با قاب خمشی برای مجموعه 55 رکورد زلزله. 135
شکل 7- 6- منحنی‌های IDA، 16%، 50% و 84% برای مجموعه 55 رکورد زلزله به همراه منحنی پوش آور سازه 9 طبقه با قاب خمشی. 136
شکل 7- 7- منحنی DRIFT- برش پایه سازه 20 طبقه با قاب خمشی برای مجموعه 55 رکورد زلزله. 136
شکل 7- 8-منحنی‌های IDA، 16%، 50% و 84% برای مجموعه 55 رکورد زلزله به همراه منحنی پوش آور سازه 20 طبقه با قاب خمشی. 137
شکل 7- 9-منحنی ظرفیت سازه های مورد مطالعه 138
شکل 7- 10-منحنی آسیب پذیری فرو پاشی کلی قاب خمشی سه طبقه با در نظر گرفتن تصادف. 144
شکل 7- 11-منحنی آسیب پذیری فرو پاشی کلی قاب خمشی نه طبقه با در نظر گرفتن تصادف. 144
شکل 7- 12-منحنی آسیب پذیری فرو پاشی کلی قاب خمشی بیست طبقه با در نظر گرفتن تصاد 145
چکیده
از قاب خمشی همواره به عنوان یکی از سیستم‌های باربر جانبی شکل پذیر با قابلیت تحمل تغییر شکل‌های غیر خطی بزرگ بدون هر گونه کاهش قابل توجه در مقاومت و یا پایداری آن یاد شده است و از آنجا که در آیین نامه های جدید عملکرد لرزه‌ای سیستم‌ها مبنای طراحی قرار می‌گیرد، ارزیابی عملکرد لرزه‌ای این سیستم نیز از اهمیت قابل توجهی برخوردار شده است. در اين راستا قاب‌های خمشي ويژه فولادی، سه، نه و بیست طبقه که توسط SAC معرفی شده‌اند انتخاب و سپس با استفاده از شتاب نگاشت‌های مناسب حوزه نزدیک، تحليل دینامیکی غير خطي افزایشی روي سازه هاي مورد مطالعه انجام شده است و منحنی‌های IDA بر حسب بيشينه نسبت تغییر مکان نسبي ميان طبقه اي (MIDR) و پارامتر شاخص شدت شتاب طيفي با ميرايي پنج درصد در مود اول () به دست آمده است. پس از آن منحنی‌های IDA به دست آمده خلاصه سازي و پردازش شده و ظرفيت يا حالات حدي سازه ها در سطوح عملكرد متداول از اين نمودار ها به دست آمده است. در ادامه منحنی‌های آسیب پذیری، مربوط به فرو پاشی کلی سازه هاي مورد
