پایان نامه برسی لرزهای سازههای منظم بتنی با تعداد طبقات مخطلف بر مبنای روش طراحی بر اساس عملکرد

پایان نامه برسی لرزهای سازههای منظم بتنی با تعداد طبقات مخطلف بر مبنای روش طراحی بر اساس عملکرد

چکیده

آئین  نامه  های رایج  ، از نظر پیش  بینی عملکرد سازه  ها در برابر زلزله  ، ضعیف  هستند در چنـد سـال  اخیـر ، روش  طراحی بر اساس  عملکرد مورد توجه  پژوهشگران  و آئین  نامه  های جدیـد قـرار گرفتـه  اسـت  . هـدف  از طراحی بر اساس  ع ملکرد این  است  که  بتوان  سازه  ای ساخت  که  عملکرد آن  در برابـر زلزلـه  هـای مـشخص  قابل  پیش  بینی باشد.

در زمینه  روش  طراحی بر اساس  عملکرد تاکنون  تحقیقات  فراوانی صورت  گرفته  است  ، امـا در ایـن  تحقیـق  سعی بر آن  است  که  از دیدگاه  روش  طراحی بر اساس  عملکرد ، ساختمانهای بتنی مت قارن  مورد مطالعـه  قـرار گیرد ، برای این  منظور چهار ساختمان  با طبقات  مختلف  با سیستم  دیوار برشی در حالت  متقارن  مورد بررسـی قرار گرفته  است  . سازه  های مورد نظر با حذف  دیوار برشی در طبقات  بالا مورد بررسی قرار می گیرند . در ابتدا سازه  های مورد نظر بر اساس  آئین  نامه  ه ای رایج  ، استاندارد ٢٨٠٠ و آئین  نامـه  بـتن  ایـران  (آبـا ) تحلیـل  و طراحی شده  است . 

مقدمه 

محققـین  بـر اسـاس  مطالعـاتی کـه  بـر روی اثـرات  زمـین  لـرزه  هـای اخیـر همچـون  زمـین  لـرزه  هـای Northridge آمریکا در سال  ١٩٩٦ و زمین  لرزه  های دیگر انجام  داده  اند ، مشاهده  کردنـد کـه  سـازه  هایی که  با آئین  نامه  های  متداول  طراحی شده  اند از لحاظ  تامین  امنیت  و سلامت  جانی عملکرد خوبی دارند ولی میزان  خسارت  وار د بر این  سازه  ها ( مخصوصا سازه  هایی که  از لحاظ  کارآیی مهم  است  مثل  بیمارستانها و مراکز درمانی و ...) بسیار بالا بوده  و از لحاظ  اقتصادی تعمیر و مرمت  آنها توجیهی ندارد [١٤] .

 علت  چنین  رفتار سازه  ها در برابر زلزله  را می توان  در روش  آئین  نامه  های متداول  جستجو کرد در طراحی با این  آئین  نامه  ها دیده  می شود که  ساختمانها در برابر زلزله  های جزئی خسارات  چندان  مهمی نمی بیننـد و در برابر  زلزله  های متوسط  خسارتهای قابل  جبران  و در زمین  لرزه  های اصلی بدون  فرو ریزش  سیستم  سـازه  ای باقی می مانند . در واقع  در این  آئین  نامه  ها ح داقل  معیارهـای لازم  جهـت  حفـظ  امنیـت  جـانی سـاک نین  ساختمان  در هنگام  بروز زلزله  درنظر گرفته  شده  است  . 

سطوح  عملکرد اجزاء غیر سازه  ای

سطح  عملکرد اجزاء غیر سازه  ای ساختمان  شامل  پنج   سطح  عملکرد به  شرح  زیر می باشد:

الف  :  سطح  عملکرد A ـ خدمت  رسانی بی وقفه .

ب  :  سطح  عملکرد B ـ قابلیت  استفاده  بی وقفه .

پ  :  سطح  عملکرد C ـ ایمنی جانی .

ت  :  سطح  عملکرد D ـ ایمنی جانی محدود.

ث  :  سطح  عملکرد E ـ لحاظ  نشده  .

سطح  عملکرد A ـ خدمت  رسانی  بی وقفه

عملکرد خدمت  رسانی بی وقفه  به  سطح  عملکردی اطلاق  می شود که  پیش  بینی شود اجزای غیـر سـازه  ای در اثر زلزله  دچار خرابی بسیار جزئی شوند به  گونه  ای که  خدمت  رسانی ساختمان  بطور پیوسته  انجام  شود.

سطح  عملکرد B ـ قابلیت  استفاده  بی وقفه

سطح  عملک رد  قابلیت  استفاده  بی وقفه  به  سطح  عملکردی اطلاق  می شود که  پیش  بینی شود اجزاء غیـر سازه  ای در اثر زلزله  دچار خرابی جزئی شود ، طوریکه  پس  از زلزله  راههـای دسترسـی و فـرار ماننـد درهـا ، راهروها ، پله  ها ، آسانسورها ، و روشنائی آنها مختل  نشود و استفاده  از ساختمان  بی وقفه  میسر باشد.

سطح  عملکرد C ـ ایمنی جانی .

سطح  عملکرد ایمنی جانی به  سطح  عملکردی اطلاق  می گردد که  پیش  بینی شود خرابـی اجـزاء غیـر سازه  ای در اثر زلزله  خطر جدی برای ساکنین  بوجود نیاورد . 

فهرست  مطالب

عنوان                                                                                                                                                                                      صفحه

چکیده ....................................................................................................................... ١

مقدمه ..............................................................................................................................................................٣

فصل  اول  : کلیات .......................................................................................................................................٢

١-١- تاریخچه  ..............................................................................................................................................٥

١-٢- هدف  این  تحقیق ..................................................................................................................................٧

١-٣- روش  کار..............................................................................................................................................٧

١-٤- ساختار پایان  نامه ..................................................................................................................................٧

فصل  دوم  : ادبیات  موضوع  و کارهای انجام  شده ............................................................................٩

٢-١- اثرات  زمین  بر سازه ............................................................................................................................١٠

٢-٢- اقدامات  انجام  گرفته ...........................................................................................................................١٠

٢-٣- حرکات  زمین  و رفتار سازه   ................................................................................................................١٢

٢-٤- روشهای تحلیل  و محدوده  کاربرد و ایرادهای وارد بر آنها..................................................................١٣

٢-٤-١- روش  استاتیکی خطی و موارد ایراد................................................................................................١٣

٢-٤-٢- روش  تحلیل  شبه  دینامیکی...........................................................................................................١٥

٢-٤-٢-١-  موارد ایراد به  روش  شبه  دینامیکی..........................................................................................١٦

٢-٤-٣-  محدوده  کاربرد روش  استاتیکی غیرخطی.....................................................................................١٧

٢-٤-٤-  تحلیل  دینامیکی غیرخطی و محدوده  کاربرد................................................................................١٨

٢-٥- رفتار اجزای سازه ................................................................................................................................٢٠

٢-٦- مبانی طراحی براساس  عملکرد...........................................................................................................٢١

٢-٦-١-  سطوح  عملکرد ساختمان ..............................................................................................................٢٢

٢-٦-٢- سطح  عملکرد اجزای سازه  ای.......................................................................................................٢٣

٢- ٦- ٢- ١ - سطح  عملکرد قابلیت  استفاده  بی وقفه ................................................................................٢٣

٢- ٦ - ٢- ٢ - سطح  عملکرد خرابی محدود..............................................................................................٢٣

٢- ٦ - ٢- ٣ - سطح  عملکرد ایمنی جانی .................................................................................................٢٣

٢- ٦ - ٢- ٤ - سطح  عملکرد ایمنی جانی محدود.....................................................................................٢٤

٢- ٦ - ٢- ٥ - سطح  عملکرد آستانه  فرو ریزش ........................................................................................٢٤

٢-٦-٣- سطوح  عملکرد اجزاء غیر سازه  ای ................................................................................................٢٤

٢-٦-٣-١- سطح  عملکرد A ـ خدمت  رسانی  بی وقفه .............................................................................٢٤

٢-٦-٣-٢- سطح  عملکرد B ـ قابلیت  استفاده  بی وقفه .............................................................................٢٥

٢-٦-٣-٣- سطح  عملکرد C ـ  ایمنی جانی............................................................................................. ٢٥

٢-٦-٣-٤- سطح  عملکرد D ـ  ایمنی جانی محدود..................................................................................25

٢-٦-٣-٥- سطح  عملکرد E ـ  لحاظ  نشده ...............................................................................................٢٥

٢-٦-٤- سطوح  عملکرد  کل  ساختمان .......................................................................................................٢٥

٢-٦-٤-١- سطح  عملکردساختمان  خدمت  رسانی بی وقفه  (١- A) ........................................................٢٥

٢-٦-٤-٢-  سطح  عملکردساختمان  قابلیت  استفاده  بی وقفه  (١- B)........................................................26

٢-٦-٤-٣- سطح  عملکردساختمان  ایمنی جانی (٣- C) ..........................................................................٢٦

٢-٦-٤-٤- سطح  عملکردساختمان  آستانه  فرو ریزش  (٥- E) ...................................................................٢٦

٢-٧- تحلیل  خطر زلزله  و طیف  طراحی ......................................................................................................٢٩

٢-٧-١- سطح  خطر- ١...............................................................................................................................٢٩

٢-٧-٢- سطح  خطر- ٢...............................................................................................................................٢٩

٢-٧-٣- سطح  خطر-٣................................................................................................................................٢٩

٢-٨- اهداف  عملکردی ساختمان .................................................................................................................٣٠

٢-٨-١- بهسازی مبنا ..................................................................................................................................٣١

٢-٨-٢- بهسازی مطلوب ............................................................................................................................٣١

٢-٨-٣- بهسازی ویژه .................................................................................................................................٣١

٢-٨-٤- بهسازی محدود.............................................................................................................................٣١

٢-٩- رابطه  جابجایی نسبی طبقات  و سطوح  عملکرد..................................................................................٣١

فصل  سوم  : نحوه  تعیین  نقطه  عملکرد و مطالعات  تحلیلی  .................................................٣٣

٣-١- تعیین  نقطه  عملکرد به  روش  طیف  ظرفیت ........................................................................................٣٤

٣-١-١-  منحنی ظرفیت .............................................................................................................................٣٤

٣-١-٢-  آنالیز پوش  آور..............................................................................................................................٣٤

٣-١-٣- الگوی بارگذاری.............................................................................................................................٣٥

٣-١-٣-١- توزیع  نوع  اول ...........................................................................................................................٣٦

٣-١-٣-٢- توزیع  نوع  دوم ...........................................................................................................................٣٧

٣-٢-  تعریف  مفاصل  خمیری......................................................................................................................٣٧

٣-٢-١- مفاصل  خمیری تیرها ....................................................................................................................٣٧

٣-٢-٢- مفاصل  خمیری ستونها..................................................................................................................٣٨

٣-٣- روشهای تعیین  تغییر مکان  هدف .......................................................................................................٣٨

٣-٣-١- روش  طیف  ظرفیت ........................................................................................................................٣٨

٣-٣-١-١-  نحوه  تعیین  تغییر مکان  هدف  با استفاده  از طیف  ظرفیت ........................................................٣٩

٣-٣-٢-  سیستم  یک  درجه  آزادی معادل ....................................................................................................٤٠

٣-٣-٣- روش  آنالیز دینامیکی الاستیک ......................................................................................................٤١

٣-٤- تشریح  کامل  روش  طیف  ظرفیت .......................................................................................................٤٢

٣-٤-١- تبدیل  منحنی ظرفیت  به  ADRS (طیف  ظرفیت ).....................................................................٤٤

٣-٤-٢- تبدیل  طیف  نیاز به  فرمت  ADRS............................................................................................46

٣-٤-٢-١- تبدیل  طیف  طرح  الاستیک  استاندارد ٢٨٠٠ ایران  در غالب  ADRS....................................47

٣-٤-٢-٢- تخمین  میرایی ویسکوز معادل  در هر نقطه  از طیف  ظرفیت .....................................................٤٧

٣-٤-٢-٣- میرایی ویسکوز موثر و انواع  رفتار سازه  ای...............................................................................٤٩

٣-٤-٢-٤- کاهش  طیف  نیاز با میرایی ٥....................................................................................................٥٠

٣-٤-٢-٥- روشهای تعیین  نقطه  عملکرد براساس  آیین  نامه   40 ATC................................................52

٣-٤-٢-٦- روش  گام  به  گام  تعیین  نقطه  عملکرد به  روش  طیف  ظرفیت  روش  A....................................53

٣-٤-٢-٧- درصد خطای قابل  قبول  در آیین  نامه   .....................................................................................٥٣

٣-٤-٢-٨- عوامل  موثر در ضریب  کاهش  نیرو. .........................................................................................٥٤

٣-٤-٢-٨- انجام  تحلیل  طیف  ظرفیت  با استفاده  از روش  B.....................................................................55

٣-٤-٣- ارائه  راه  حل  هایی جهت  افزایش  دقت  تحلیلهای استاتیکی غیرخطی...........................................٥٨

٣-٥- رعایت  ضوابط  آبا در طراحی سازه  ها..................................................................................................٥٩

٣-٥-١-  شکل  پذیری.................................................................................................................................٦٠

٣-٥-٢- اعضای خمشی قابها......................................................................................................................٦٠

٣-٥-٢-١- محدودیتهای هندسی................................................................................................................٦٠

٣-٥-٢-٢- آرماتور طولی.............................................................................................................................٦٠

٣-٥-٢-٣- آرماتور برشی تیرها ...................................................................................................................٦١

٣-٥-٣- اعضای تحت  فشار و خمش  (ستونها)...........................................................................................٦١

٣-٥-٣-١-  محدودیتهای هندسی..............................................................................................................٦١

٣-٥-٣-٢- آرماتورهای طولی .....................................................................................................................٦١

٣-٥-٣-٣- آرماتور گذاری برشی.................................................................................................................٦٢

فصل  چهارم  : یافته  ها بررسی و مقایسات  ................................................................................٦٤

٤- بررسی نتایج  آنالیزهای خطی و غیرخطی................................................................................................٦٥

٤-١- مقدمه  ................................................................................................................................................٦٥

٤-٢- مشخصات  کلی مدلها.........................................................................................................................٦٥

٤-٣- روشهای تحلیل  غیرخطی مورد استفاده ..............................................................................................٧٢

٤-٣-١- آنالیز استاتیکی غیرخطی ...............................................................................................................٧٢

٤-٣-١-١- روش  بارگذاری جانبی...............................................................................................................٧٢

٤-٤- تحلیل  مدلها .......................................................................................................................................٧٦

٤-٥- مشخصات  تحلیلی..............................................................................................................................٧٨

٤-٥-١- نتایج  طراحی مدل  ........................................................................................................................٨١

٤-٥-١-١- نتایج  طراحی مدل  ٤ طبقه  دو بعدی.........................................................................................٨١

٤-٥-١-٢- نتایج  طراحی سازه  ٨ طبقه  دو بعدی  .......................................................................................٨٢

٤-٥-١-٣- نتایج  طراحی سازه  ١٢ طبقه  دو بعدی .....................................................................................٨٤

٤-٥-١-٤- نتایج  طراحی سازه  ١٦ طبقه  دو بعدی .....................................................................................٨٧

٤-٥-٢- بررسی نتایج  قاب  دوبعدی چهار طبقه ...........................................................................................٩١

٤-٥-٢-١- ارائه  نتایج  تحلیل  استاتیکی غیرخطی ساختمان  چهار طبقه ......................................................٩١

٤-٥-٢-٢- ارزیابی قاب  چهار طبقه .............................................................................................................٩٣

٤-٥-٣- بررسی نتایج  قاب  دوبعدی هشت  طبقه .........................................................................................٩٤

٤-٥-٣-١- ارائه  نتایج  تحلیل  استاتیکی غیرخطی ساختمان  هشت  طبقه ....................................................٩٤

٤-٥-٣-٢- ارزیابی قاب  هشت  طبقه ...........................................................................................................٩٨

٤-٥-٤-  بررسی نتایج  قاب  دوبعدی دوازده  طبقه ........................................................................................٩٨

٤-٥-٤-١- ارائه  نتایج  تحلیل  استاتیکی غیرخطی ساختمان  دوازده  طبقه ....................................................٩٨

٤-٥-٤-٢- ارزیابی قاب  دوازده  طبقه .........................................................................................................١٠١

٤-٥-٤-  بررسی نتایج  قاب  دوبعدی شانزده  طبقه .....................................................................................١٠٢

٤-٥-٤-١- ارائه  نتایج  تحلیل  استاتیکی غیرخطی ساختمان  شانزده  طبقه .................................................١٠٢

٤-٥-٤-٢- ارزیابی قاب  شانزده  طبقه ........................................................................................................١٠٦

٤-٦- مقایسه  نتایج  تحلیل  استاتیکی غیر خطی مدلها ...............................................................................١٠٦

فصل  پنجم  : نتیجه گیری و پیشنهادات  ......................................................................................١٠٨

٥-١- نتایج .................................................................................................................................................١٠٩

٥-٢- پیشنهادات ........................................................................................................................................١٠٩

٥-٢- پیوست  ها.........................................................................................................................................١١٠

منابع  و ماخذ................................................................................................................................................١١٤

چکیده  انگلیسی...........................................................................................................................................١١٧