پایان نامه شاخص های خسارت در ساختمان فولادی و بتنی تحت اثر مؤلفه های افقی و قائم زلزله

پایان نامه مقایسه شاخص های خسارت در ساختمان های فولادی و بتنی تحت اثر مؤلفه های افقی و قائم زلزله به کمک تحلیل های دینامیکی غیرخطی

چکیده

خرابی های سازه ای هنگامی اتفاق می افتد که تغییر شکل های دائمی و بزرگ بر اثر بارهای وارده به سازه ، در آن ایجاد گردد.

یک مدل خرابی در صورتی واقعی می باشد که مقادیر آن همبستگی مناسبی با وضعیت خرابی مشاهده شده بعد از زلزله ، داشته باشد.

به دنبال توسعه آسیب پذیری کمّی ، معیارهایی برای بیان آسیب پذیری از سوی محققان مطرح شده است . این معیارها که مفهوم میزان خرابی سازه را با ارائه یک تئوری مناسب ، بیان می دارند، به محاسبه ء یک عدد مشخص به نام شاخص خسارت می انجامد.

شاخص های خسارت وسیله ای برای بیان عددی میزان خسارت وارده به سازه بر اثر بار زلزله می باشند و ممکن است به صورت محلی (فقط برای یک عضو) یا کلی (برای کل سازه ) تعریف شوند. همچنین یک سری شاخص های خسارت در مقیاس طبقه تعریف شده است . شاخص های خسارت طبقه برای تعریف شاخص های کلی خسارت ،قابل استفاده می باشند.

از طرفی ، مؤلفه قائم زلزله و تأثیر آن در تحلیل ساختمان ها از مدت ها پیش مورد توجه محققین و مهندسین طراح قرار داشته است . ولی تا این زمان هنوز ملاحظات ناشی از اثر مؤلفه قائم زلزله در طراحی ساختمان ها (بجز در موارد خاص ) به صورت دستورالعمل اجرایی کامل در نیامده است . در این میان بررسی آسیب پذیری و مطالعه خسارت وارده بر ساختمان ها تحت اثر مؤلفه افقی و قائم زلزله به دلیل پیچیدگی های خاص خود از اهمیت ویژه ای برخوردار است چرا که برای جلوگیری ازخطرات و خسارات ناشی اززمین لرزه ،بایستی اثرات توأم مؤلفه افقی و قائم زلزله رابرسازه هاپیش بینی نمود.

فهرست مطالب

عنوان مطالب شماره صفحه

چکیده ...١

مقدمه ... ٢

فصل اول : کلیات و مروری بر کارهای گذشته .. ٤

١-١)هدف....٥

١-٢) تاریخچه مطالعات...٥

١-٢-١) مطالعات انجام شده در رابطه با ارزیابیشاخص خسارت ....٥

١-٢-٢) مطالعات انجام شده در رابطه با مؤلفه قائم زلزله ..... ١٠

١-٢-٢-١) بررسی رفتار دینامیکی پل ها تحت اثر مؤلفه قائم زلزله .... ١٠

١-٢-٢-٢) بررسی اثرات مؤلفه قائم زلزله بر پاسخ قاب های ساختمانی ... ١١

١-٢-٢-٣) بررسی اثر مؤلفه قائم زلزله در زلزله های اخیر... ١٢

١-٢-٢-٣-١) زلزله ١٧ ژانویه سال ١٩٩٤ نورثریج کالیفرنیا.... ١٢

١-٢-٢-٣-٢) زلزله ١٧ ژانویه سال ١٩٩٥ هیوگوکن نانبو ژاپن ..... ١٤

١-٢-٢-٣-٣)زلزله ٢٦ دسامبر٣ ٢٠٠ بم .... ١٥

١-٣) روش کار و تحقیق .... ١٨

فصل دوم : معرفی شاخص های خسارت ..٢١

٢-١) مقدمه .. ٢٢

٢-٢) طبقه بندی روش های ارزیابی خسارت .... ٢٢

٢-٢-١) روش های کیفی ..... ٢٣

٢-٢-٢) روشهای کمّی .... ٢٤

٢-٣) متغیرهای خسارت . ٢٤

٢-٣-١) نیاز در برابر ظرفیت ..... ٢٥

٢-٣-١-١) نیاز مقاومت .. ٢٥

٢-٣-١-٢) تغییر شکل مورد نیاز... ٢٥

٢-٣-١-٣) نیاز استهلاک انرژی .... ٢٥

٢-٣-٢) کاهندگی . ٢٦

٢-٣-٢-١) کاهش سختی .. ٢٦

٢-٣-٢-٢) کاهش مقاومت .. ٢٦

٢-٣-٢-٣) کاهش ظرفیت استهلاک انرژی . ٢٦

٢-٤) تعریف شاخص خسارت .... ٢٦

٢-٤-١) شاخص های محلی خسارت .... ٢٨

٢-٤-١-١) شاخص های خسارت غیر تجمّعی .. ٢٩

٢-٤-١-٢) مدلسازی هیسترزیس .. ٣١

٢-٤-١-٣) شاخص تجمعی برمبنای تغییر شکل ..... ٣٣

٢-٤-١-٤) شاخص تجمّعی بر مبنای انرژی ..... ٣٥

٢-٤-١-٥) شاخص ترکیبی . ٣٧

٢-٤-١-٦) بحثی پیرامون شاخص آسیب محلی .... ٤٢

٢-٤-٢) شاخص کلی خسارت ..... ٤٢

٢-٤-٢-١) شاخص های میانگین وزنی ... ٤٣

٢-٤-٢-٢) شاخص های آسیب پذیری بر اساس پارامترهای مدی . ٤٤

٢-٤-٢-٢-١) شاخص های نرم شدگی ..... ٤٤

٢-٤-٢-٢-٢) تعیین محل آسیب با استفاده از شکل مدها . ٤٨

٢-٤-٢-٣) بررسی شاخص های آسیب کلی ..... ٤٨

٢-٤-٣) شاخص های مالی ... ٤٩

فصل سوم : مطالعات تحلیلی و ارزیابی خطی سازه ها ... ٥٠

٣-١) مقدمه ..... ٥١

٣-٢) محدوده و هدف مدلسازی ..... ٥١

٣-٣) مشخصات سیستم سازه ای .. ٥١

٣-٣-١) مشخصات ساختمان های مورد مطالعه ..... ٥١

٣-٣-٢) قاب های منتخب ... ٥٣

٣-٣-٣) مشخصات هندسی مقاطعقاب های منتخب .... ٥٤

٣-٤) بارگذاری . ٥٧

٣-٤-١) بارگذاری ثقلی .. ٥٧

٣-٤-٢) بارگذاری جانبی . ٥٨

٣-٥) تحلیل استاتیکی معادل و تحلیل دینامیکی طیفی . ٦١

٣-٥-١) توزیع نیروی جانبی زلزله در ارتفاع ساختمان .... ٦١

٣-٥-٢) آنالیز مودال .. ٦٥

٣-٥-٢-١) مدلسازی . ٦٥

٣-٥-٢-٢) محاسبه مقادیر مشخصه .. ٦٥

٣-٥-٣) تحلیل طیفی ..... ٦٧

٣-٥-٣-١) طیف استاندارد .. ٦٧

٣-٥-٣-٢) گسترش مدها.... ٦٨

٣-٥-٣-٣) ترکیب آثار مدها .... ٦٨

٣-٥-٣-٤) بارگذاری طیفی . ٦٩

٣-٥-٣-٥) همپایه کردن نتایج ..... ٧٠

٣-٥-٣-٦) نتایج تحلیل طیفی برای نیروی افقی طبقات . ٧٠

٣-٦) کنترل سازه .. ٧٢

٣-٦-١) ترکیبات بارگذاری ساختمان . ٧٢

٣-٦-٢) بررسی نتایج کنترل مقاطع ... ٧٢

٣-٧) بارگذاری و تحلیل طبق آیین نامه ٠٥-٧ ASCE.SEI ... ٧٨

٣-٧-١) ضوابط مربوط به مؤلفه قائم زلزله در استاندارد ٠٥-٧ ASCE.SEI..... ٧٨

٣-٧-٢) تحلیل قاب ها طبق ضوابط استاندارد ٠٥-٧ ASCE.SEI. ٨٠

٣-٧-٣) مقایسه نتایج ..... ٨٠

فصل چهارم : تحلیل های تاریخچه زمانی و تعیین میزان خسارت قاب ها..... ٨٣

٤-١) مقدمه .... ٨٤

٤-٢) آشنایی با نرم افزار IDARC..84

٤-٢-١) سازمان برنامه ... ٨٦

٤-٢-٢) مدلسازی برای تحلیل های غیرخطی به کمک نرم افزار IDARC ..٨٧

٤-٢-٢-١) مدلسازی اعضای سازه ای .. ٨٨

٤-٢-٢-٢) مدل های هیسترزیس غیرخطی .. ٩٠

٤-٢-٣) مدل خسارت پارک و انگ .... ٩١

٤-٢-٤) انواع روشهای آنالیزغیرخطی درنرم افزار .... ٩٣

٤-٢-٥) پاسخ های سازه ای خروجی برنامه . ٩٤

٤-٢-٦) جمع بندی نهایی مشخصات و کارایی نرم افزار IDARC .٩٤

٤-٣) مدلسازی قاب های نمونه ..... ٩٥

٤-٣-١) هندسه مدل . ٩٥

٤-٣-٢) بارگذاری .. ٩٦

٤-٤) تحلیل دینامیکی غیرخطی ... ٩٧

٤-٥) شتابنگاشت های طراحی .. ١٠٠

٤-٦) نتایج تحلیل دینامیکی غیرخطی .. ١٠٥

٤-٦-١) تاریخچه زمانی پاسخ تغییرمکان جانبی طبقات .... ١٠٦

٤-٦-١-١) تاریخچه پاسخ تغییر مکان جانبی طبقه ششم قاب بتنی .... ١٠٦

٤-٦-٢-٢) تاریخچه پاسخ تغییر مکان جانبی طبقه ششم قاب فولادی . ١١١

٤-٦-٢) حداکثر پاسخ تغییرمکان جانبی طبقات . ١١٦

٤-٦-٢-١) حداکثر پاسخ تغییرمکان جانبی طبقات قاب بتنی ..... ١١٦

٤-٦-٢-٢) حداکثر پاسخ تغییرمکان جانبی طبقات قاب فولادی . ١٢٠

٤-٦-٣) اثر مؤلفه قائم زلزله بر نیروی محوری ستون ها.... ١٢٤

٤-٦-٣-١) قاب بتنی .... ١٢٥

٤-٦-٣-٢) قاب فولادی ..... ١٢٩

٤-٦-٤) ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای بر مبنای شاخص خسارت پارک انگ ... ١٣٣

٤-٦-٤-١) شاخص خسارت کلی قاب های ساختمانی . ١٣٣

٤-٦-٤-٢) توزیع خسارت درطبقات ساختمان .. ١٣٤

٤-٦-٤-٢-١) قاب بتنی .... ١٣٤

٤-٦-٤-٢-٢) قاب فولادی .. ١٣٨

٤-٦-٤-٣) شاخص خسارت تیرهاوستون ها... ١٤٢

٤-٦-٤-٣-١) قاب بتنی ... ١٤٢

٤-٦-٤-٣-٢) قاب فولادی ... ١٤٩

٤-٦-٤-٤) شاخص خسارت حداکثر اعضاء ..... ١٥٦

٤-٦-٤-٥) بررسی وضعیت مفاصل خمیری تحت زلزله بم . ١٥٧

٤-٦-٤-٥-١) بررسی وضعیت مفاصل خمیری قاب بتنی تحت زلزله بم .... ١٥٧

٤-٦-٤-٥-٢) بررسی وضعیت مفاصل خمیری قاب فولادی تحت زلزله بم . ١٦٠

فصل پنجم : نتیجه گیری و پیشنهادات .. ١٦٣

٥-١) نتیجه گیری ..... ١٦٤

٥-٢) پیشنهادات ..... ١٦٥