اثرات نا منظمی در ساختمانهای بتنی جداسازی شده پایه تحت سه مولفه زلزله با تحلیل غیر خطی

دسته: پژوهش

فرمت فایل: rar

حجم فایل: 3319 کیلوبایت

تعداد صفحات فایل: 271

فایل با فرمت پی دی اف در 271 صفحه + فایل ورد تا (( ٣-١٠-تحلیل دینامیکی غیرخطی ))

چکیده :

یکی از مسایل مهم در طراحی سازه ها، طراحی آنها در برابر بارهای جانبی بویژه بارهای جانبی پیشا نظیر زلزله است . تا کنون روشهای بسیاری برای مقاوم ساختن سازه ها در برابر زلزله ابداع شده است که برخی از آنها مانند نصب اعضای مهاربندی در قابها، قابهای خمشی ، دیوارهای برشی و … رواج بیشتری دارد.اکثر این روشها بر اساس این فرض استوار است که نیروی ناشی از زلزله از طریق پی به سازه ساختمان منتقل شده و سپس این نیرو در میان عناصر خاصی که برای این منظور در سازه تعبیه شده است ، توزیع و توسط آنها تحمل می گردد. در این تحقیق در خصوص روش جدیدی از مقاوم سازی در برابر زلزله بحث شده که جداسازی لرزه ای نام دارد. هدف اصلی در این روش جلوگیری از انتقال مستقیم نیروی زلزله از پی به سازه است .

رفتار ساختمانهای نامنظم در زلزله های گذشته نشاندهنده رفتار نامناسب این سازه ها در مقایسه با ساختمانهای منظم است . به همین منظور بررسی رفتار لرزه ای قابهای خمشی بتنی ویژه نامنظم از نظر سختی و از نظر جرم و مقایسه آن با قاب منظم هدف اصلی این پروژه می باشد. استحصال هدف مذکور با روشهای تحلیل سازه ای خطی و غیر خطی شامل تحلیل های استاتیکی و دینامیکی خطی و تحلیل های استاتیکی و دینامیکی غیر خطی ، با استفاده از رکوردهای زلزله السنترو ، طبس و گلبافت و با کمک نرم افزارهای ٩ Etabs و Sap2000 تحقق یافته است .

با تعریف ٦ قاب با پایه ثابت و ٦ قاب با پایه جداسازی شده به صورت مدل دو بعدی اثر جداسازی بر رفتار سازه ای مورد بررسی قرار گرفته است و پارامترهایی نظیر توزیع نیروی استاتیکی زلزله ، برش پایه ، تغییر مکان ، تغییر مکان نسبی و شکل مودی و زمان تناوب مورد بررسی قرار گرفته است

بطور کلی مشاهده گردید که جداسازی پایه تقریباً اثر نامنظمی ( جرمی و سختی ) را ازکمتر می نماید، بطوریکه برش پایه را به نصف تقلیل داده و با افزایش زمان تناوب سازه های جداسازی شده ، اثر زلزله به نحو قابل توجهی کاهش پیدا کرده است . لازم به توضیح است که نمودار تغییر مکان بام برش

پایه و توزیع مفاصل در تحلیل استاتیکی غیر خطی نشاندهنده رفتار خطی تر سازه جداسازی شده نسبت به رفتار غیر خطی سازه های با پایه ثابت و کاهش انتقال نیروی زلزله به تیرها و ستونهای طبقات فوقانی می باشد.

کلید واژه ها:

جداسازی پایه ، نامنظمی جرمی ، نامنظمی سختی ، تحلیل استاتیکی غیر خطی ، تحلیل دینامیکی غیر خطی ، مفاصل پلاستیک

فهرست :

چکیده 20

مقدمه 23

فصل اول

کلیات 25

١-١-عنوان 26

١-٢-بیان مسئله 26

١-٣-هدف از تحقیق 26

١-٤-فرضیات اصلی تحقیق 27

١-٥-تاریخچه ومروری بر کارهای گذشته 27

١-٦-شرح ساختمان مورد مطالعه 29

١-٦-١-مدلسازی ساختمان بتنی توسط نرم افزار ETABS 29

١-٧-عناوین فصلهای این پایان نامه 30

فصل دوم

کاربرد جداسازی لرزه ای در ساختمانهای منظم 32

٢-١- مفهوم جداسازی ارتعاشی 33

٢-٢-شیوه های جدید در طرح انواع مختلف سازه های مقاوم در مقابل زلزله 39

٢-٣-مقایسه بین روشهای متداول و سیستم جداگر ارتعاشی 40

٢-٤-سیستم های جداساز لرزه ای 44

٢-٥-اجزاء جداساز و پارامترهای آن 45

٢-٧-اجزاء در یک سیستم جداگر 47

٢-٨-صلبیت برای بارهای کم 49

٢-٩-انواع جداساز های لرزه ای 49

٢-٩-١-جداسازهای الاستومری 49

٢-٩-٢-جداسازهای لغزشی 51

٢-١٠-سیستم های جداسازی لرزه ای 51

٢-١٠-١-سیستم جداساز سربی ـ لاستیکی 51

٦

٢-١٠-١-١-خصوصیات تکیه گاه های سربی ـ الاستیکی 52

٢-١٠-١-٢-خستگی و درجه حرارت 52

٢-١٠-٢-سیستم جداساز (LRB)Laminated Rubber bearing( ) 52

٢-١٠-٢-١-ساختار و اجزای جداساز (LRB) 53

٢-١٠-٣-سیستم جداساز (EDF)(Electric De France ) 53

٢-١٠-٣-١-اثر مشارکت بالشتک و صفحه اصطکاکی 54

٢-١٠-٣-٢-انتخاب جنس صفحه لغزش 55

٢-١٠-٤-سیستم جداساز اصطکاکی (PF)Pure Friction System( ) 55

٢-١٠-٥-سیستم جداساز (R-FBI)Isolation Resilient- friction Base( ) 56

٢-١٠-٦-سیستم جداساز با لاستیک طبیعی و مصنوعی با میرایی کم 58

٢-١٠-٧-سیستم جداساز با لاستیک طبیعی با میرایی بالا 59

٢-١٠-٨- سیستم کارخانه برق فرانسه 61

٢-١٠-٩-سیستم جداساز ترکیبی EERC 61

٢-١٠-١١-سیستم جداساز تاس (TASS) 62

٢-١٠-١٢-سیستم جداسازآونگ اصطکاکی (FPS)Friction Pendulum System( ) 62

٢-١٠-١٣-سیستم های جداساز فنری 63

٢-١٠-١٤-سیستم GERB 63

٢-١٠-١٥-سیستم جداسازی با استفاده از شمهای غلاف دار (Sleeved-pile Isolation) 64

٢-١٠-١٦-سیستم های گهواره (System Rocking ) 64

٢-١١-پیکربند یهای جداسازی لرزه ای 65

٢-١٢-جزئیات اتصال 66

٢-١٣-سیستم ایمنی پشتیبان 67

٢-١٤-تمهیدات لازم برای بر داشتن بالشتک 68

٢-١٥-نواع بالشتک ها 69

٢-١٥-١-بالشتک های واقع در زیر تراز زیر زمین 69

٢-١٥-٢-بالشتکهای واقع در قسمت فوقانی ستونهای زیرزمین 70

٧

٢-١٥-٣-بالشتکهای واقع در زیر ستون های طبقه اول 71

٢-١٥-٤-بالشتکهای واقع در قسمت فوقانی ستونهای طبقه اول 72

٢-١٦-سازه های با جداساز لرزه ای (پاسخ ها و ساز و کارهای پاسخ ) 73

٢-١٧-تغییر در انعطاف پذیری ، میرایی و زمان تناوب 80

٢-١٨-اثرات کلی جداگرها بر رفتار لرزه ای سازه ها 83

٢-١٩-مشارکت سایر مودها در رفتار لرزه ای سازه های جداسازی شده 85

٢-٢٠-زمانهای تناوب و شکلهای مودی 86

٢-٢١-رفتار ساختمانهای متقارن و نامتقارن با جداسازی لرزه ای 87

٢-٢٢-اثر خروج از مرکزیت بر سیستم لغزشی 88

٢-٢٣-تکان سازه های بلند و باریک همراه بلند شدن 88

٢-٢٤-مولفه های دیگر برای انعطاف پذیری جداساز ستونهای بلند و پایه های آزاد 90

٢-٢٤-١-اتصالات و کابلهای معلق 91

٢-٢٤-٢-غلتکها، ساچمه و کاسه ها 92

فصل سوم

تئوری مدلسازی تحلیل سازه های نامنظم با پایه ثابت و جداسازی شده 93

٣-١-مدلسازی و تحلیل سازه های با پایه ثابت 94

٣-٢-ساختمانهای نامنظم 94

٣-٢-١-نامنظمی در پلان 94

٣-٢-٢-نامنظمی در ارتفاع 95

٣-٢-٣-نامنظمی بررسی شده در این تحقیق 96

٣-٣-طرح سازه های مقاوم بر اساس شکل پذیری 96

٣-٤-ضریب شکل پذیری 97

٣-٥-حدود شکل پذیری 98

٣-٦-تحلیل سازه های با پایه ثابت 98

٣-٦-١-تحلیل خطی 98

٣-٦-٢-تحلیل دینامیکی طیفی (خطی ) 101

٣-٦-٢-١-مودهای نوسان 102

٣-٦-٢-٢-اصلاح مقادیر بازتابها 102

٨

٣-٦-٢-٣-رفتار غیر خطی اجزا سازه ای 102

٣-٧-مدلسازی اعضا غیرخطی سازه 104

٣-٨-سطوح خطر لرزه ای 107

٣-٩-تحلیل استاتیکی غیر خطی 109

٣-٩-١-هدف از تحلیل استاتیکی غیر خطی 109

٣-٩-٢-بارگذاری 111

٣-٩-٣-محدودیت های تحلیل استاتیکی غیر خطی 113

٣-١٠-تحلیل دینامیکی غیرخطی 115

٣-١١-محدوده روش های غیر خطی 120

٣-١٢-مدلسازی 121

٣-١٣-مدلسازی و تحلیل سازه های جداسازی شده 122

٣-١٣-١-مدلهای خطی 122

٣-١٣-٢-مدلهای غیر خطی 124

٣-١٤-انتخاب روش تحلیل 125

٣-١٤-١-روشهای خطی 125

٣-١٤-١-١-مشخصات تغییر شکل سیستم جداساز 125

٣-١٤-١-٢-حداقل تغییر مکان جانبی 125

٣-١-١٤-٣-حداقل نیرو های جانبی 128

٣-١-١٤-٤-طراحی بر اساس روشهای خطی 129

٣-١٥-تحلیل طیفی 131

٣-١٥-١-زلزله مورد استفاده 132

٣-١٥-٢-میرایی مودی 132

٣-١٥-٣-ترکیب مولفه های زلزله 132

٣-١٥-٤-مقیاس کردن نتایج 132

٣-١٥-٥- نیروها و تغییر شکل های طراحی 133

٣-١٦-روشهای تحلیل غیر خطی 133

٣-١٧-روش استاتیکی غیر خطی 134

٣-١٨-روش دینامیکی غیر خطی 135

٣-١٨-١-استفاده از تاریخچه های زمانی زمین لرزه ها 135

٩

٣-١٨-٢-ضوابط UBC97 136

٣-١٩-جزئیات مورد نیاز سیستم جداساز 138

٣-٢٠-سیستم سازه ای 140

فصل چهارم

مشخصات ساختمانهای نامنظم جهت تحلیل غیر خطی 142

٤-١-تعریف مدلهای مورد بررسی 143

٤-٢-اختصار و علامات مدل ها 143

٤-٣-پارامترهای لحاظ شده در مدل ها 148

٤-٤-بارگذاری ثقلی 148

٤-٥-ترکیب بارگذاری 149

٤-٦-تحلیل های انجام شده 149

٤-٧-پارامتر های مورد استفاده در نرم افزار 150

٤-٧-١-مشخصات جداساز های به کار رفته 151

٤-٨-طراحی 152

٤-٩-معرفی مفاصل پلاستیک جهت تحلیل غیر خطی 153

٤-٩-١-معرفی مفاصل پلاستیک 153

٤-٩-٢-نحوه تعریف مفاصل پلاستیک 153

٤-١٠-نحوه تحلیل غیر خطی 154

٤-١٠-١-نحوه تحلیل استاتیکی غیر خطی 154

٤-١٠-٢-تحلیل دینامیکی غیر خطی 154

٤-١١-مشخصات زلزله ها 155

فصل پنجم

نتایج تحلیل استاتکی غیر خطی برای مدلهای مورد نظر 159

٥-١-موارد مورد بررسی به تفکیک نوع تحلیل و نوع سازه 160

٥-١-١-تحلیل مودال 160

٥-١-٢-تحلیل استاتیکی خطی 160

٥-١-٣-تحلیل استاتیکی غیر خطی 160

٥-٢-زمان تناوب 161

٥-٣-شکلهای مودی 170

١٠

٥-٤-مشارکت جرمی مودی 174

٥-٥-بررسی تغییر مکان 176

٥-٦-بررسی تغییر مکان نسبی 184

٥-٧-برش طبقات 193

٥-٨-توزیع نیروی استاتیکی زلزله 201

٥-٩-تحلیل استاتیکی غیر خطی 210

٥-٩-١-برش پایه تغییر مکان و توزیع مفاصل پلاستیک 210

فصل ششم

نتایج تحلیل دینامیکی غیر خطی برای مدلهای مورد نظر 224

٦-١-موارد مورد بررسی درتحلیل دینامیکی غیر خطی به تفکیک نوع سازه 225

٦-٢-بررسی و مقایسه سازه های مورد مطالعه تحت زلزله السنترو 226

٦-٣-بررسی و مقایسه سازه های مورد مطالعه تحت زلزله گلباف 238

٦-٤-بررسی و مقایسه سازه های مورد مطالعه تحت زلزله طبس 250

فصل هفتم

نتیجه گیری و پیشنهادات 262

٧-١-بررسی نتایج در سازه های مختلف از نظر نوع تحلیل 263

٧-٢-خلاصه و نتیجه گیری نهایی 264

٧-٣-پیشنهادات مطالعات آینده 266

مراجع فارسی 267

مراجع لاتین 269

270 ABSTRACT

مقدمه :

ایمن سازی سازه ها در مقابل حرکات قوی زمین با استفاده از دو روش مقاومت و جداسازی امکان پذیر است . در طراحی سازه با روش مقاومت فرض بر این است که نیروهای زلزله مستقیماً به سازه منتقل می شوند و چنین فرضی جهت طراحی اختیار می شود.

جداسازی پایه یک روش طراحی مقاوم در برابر زلزله می باشد که ساختمان را در برابر خطرات ناشی از نیروهای زلزله ، توسط مکانیسمی که انتقال شتاب افقی به سازه را کاهش می دهد، محافظت می کند. یکی از اهداف مطلوب در جداسازی پایه ، کاهش فرکانس اصلی ارتعاش سازه به مقداری کمتر از فرکانسهای غالب حاوی انرژی زلزله می باشد و هدف دیگری در این سیستم فراهم کردن زمینه اتلاف انرژی و به تبع ان کاهش شتاب انتقال یافته به سازه فوقانی می باشد. …

١-٦- شرح ساختمان مورد مطالعه

١-٦-١-مدلسازی ساختمان بتنی توسط نرم افزار ETABS

ساختمان مربوطه در شهر تهران ، در دو مدل ٥ و ٨ طبقه طرح شده که ارتفاع طبقات ٣ متر بجز در طبقات اول ساختمانهای نامنظم از نظر سختی که طبقه اول آنها ٤,٥ متر می باشد. سیستم باربر جانبی در این سازه ، سیستم قاب خمشی بتنی ویژه بوده و بر اساس آئین نامه ACI و با در نظر گرفتن اثرات P-Δ و ضوابط آئین نامه زلزله ٢٨٠٠ طراحی شده است . تغییر مکانهای نسبی بین طبقه ای ، براساس ضوابط آئین نامه ٢٨٠٠ بوده و مجاز می باشد.

بتن مصرفی در طراحی این سازه ، دارای مقاومت مشخصه cm2 .280kg = ′FC بوده و سقف ها به صورت صلب و یکپارچه در نظر گرفته شده است . بارگذاری ثقلی سازه براساس آئین نامه ٥١٩ ایران صورت گرفته است ، بار مرده در طبقات m2 .600kg و بار زنده m2 .200kg با عرض بارگیر ٥ متر در نظر گرفته شده است . ( بجز در سازه های با نامنظمی جرمی که جرم طبقات آخر به دو برابر افزایش پیدا کرده است .)

بارگذاری جانبی براساس آئین نامه زلزله ٢٨٠٠ انجام گرفته که در هر سازه ضریب C متفاوت با توجه به ضریب رفتار و دوره تناوب به دست آمده در نظر گرفته شده است . در طراحی مدلها اثرات -P

Δ، با اعمال ترک خوردگی مقاطع ، طبق آئین نامه ACI ( ممان اینرسی تیرها به ٠,٣٥ و ممان اینرسی ستونها به ٠,٧ کاهش می یابد) لحاظ گردید. برای تحلیلهای مربوطه ، ضریب کاهش ٢٠ درصدی برای زنده در نظر گرفته شده است . …

عبارات کلیدی

  • اثرات نا منظمی در ساختمانهای بتنی جداسازی شده پایه تحت سه مولفه زلزله با تحلیل غیر خطی
  • بررسی اثرات نا منظمی در ساختمانهای بتنی جداسازی شده پایه تحت سه مولفه زلزله با تحلیل غیر خطی
  • پایان نامه

خرید فایل

ارسال شده در