تعیین سطح عملکرد قاب های خمشی طرح شده به روش طراحی پلاستیک بر اساس عملکرد -PBPD- تحت اثر زلزله با سطوح خطر مختلف

دانشكده عمران
پايان‌نامه براي دريافت درجه کارشناسی ارشد
در رشته مهندسی عمران گرايش زلزله
موضوع:
تعیین سطح عملکرد قاب های خمشی طرح شده به روش طراحی پلاستیک بر اساس عملکرد -PBPD- تحت اثر زلزله با سطوح خطر مختلف
استاد راهنما:
دكتر غلامرضا عبداله زاده
استاد مشاور:
دكتر واثقی
نگارش: میعاد مس کار
زمستان -1393
تقدیر و تشکر
از زحمات فراوان استاد عزیزم جناب آقای دکتر عبداله زاده که در مسیر انجام تحقیقات همواره مرا یاری نمودند و با اشتیاق ایشان من هم با اشتیاق در مسیر تحقیقات قدم بر می داشتم کمال تشکر را دارم و همچنین از جناب آقای عمرانیان (دانشجو دکتری عمران-زلزله) نیز قدر دانی می کنم که ایشان هم در انجام تحقیقات زحمت فراوان کشیدند. چکیده
قاب های خمشی بتنی ویژه از جمله سیستم های سازه ای مناسب برای مناطق لرزه خیز محسوب می شود که به علت شکل پذیری مناسب در هنگام زلزله انرژی زلزله را مستهلک می کند. قاب طرح شده با روش طراحی پلاستیک بر اساس عملکرد، دارای عملکرد و پاسخ مناسب تر و قابل پیش بینی در هنگام زلزله می باشد، برای ارزیابی قاب خمشی بتنی ویژه طرح شده بر اساس عملکرد پلاستیک به بررسی سطح عملکرد این قاب ها با تعداد طبقات 4 ، 8 ، 12 و 20 می پردازیم و از قاب 3 دهانه با اندازه دهانه یکسان استفاده می کنیم. پس از طراحی پلاستیک بر اساس عملکرد اجزائ قاب و اعمال بار گذاری جانبی تحلیل استاتیکی غیر خطی بر قاب طرح شده، با توجه به نمودار پوش حاصل از تحلیل استاتیکی غیر خطی در می یابیم که قاب های طرح شده به این روش دارای شکل پذیری و سختی مناسبی به هنگام بارگذاری جانبی می باشند. با بررسی عملکرد قاب ها در سطح خطر 1، قاب های 4، 8 و 12 طبقه دارای عملکرد CP (آستانه فروریزش) بوده که ضعیف تر از عملکرد طراحی (امنیت جانی) می باشد و قاب 20 طبقه دارای عملکرد LS (امنیت جانی) بوده که نشان دهنده بهسازی مبنا برای این قاب است و مفصل پلاستیک در تمامی قاب ها فقط در تیر ها و در پای ستون قاب ها تشکیل شد و با بررسی عملکرد قاب ها در سطح خطر2، همه قاب ها دارای عملکرد CP (آستانه فروریزش) می باشند که نشان دهنده بهسازی مطلوب در این سطح خطر است و مانند سطح خطر 1، مفصل پلاستیک در تمامی قاب ها فقط در تیرها و در پای ستون قاب ها تشکیل شد و در زلزله بهره برداری قاب 4 طبقه عملکردIO (قابلیت استفاده بدون وقفه) بوده و قاب های 8 ، 12 ، 20 طبقه دارای عملکرد O (قابلیت خدمات رسانی بدون وقفه) می باشند و مفاصل پلاستیک در این سطح خطر فقط در تیر ها بوجود آمد.
فهرست مطالب صفحه
فصل 1 – کلیات 1
1-1مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………… 2
1-2هدف از انجام تحقیق …………………………………………………………………………………………………………. 5
فصل 2 – مروری بر تحقیقات گذشته 6
2-1 طراحی پلاستیک بر اساس عملکرد ………………………………………………………………………………… 7
2-1-1 تحقیقات دکتر بیات (2010) ……………………………………………………………………………………. 7
2-1-2 تحقیقات ونگ چنگ لیا ( 2010 )………………………………………………………………………………. 7
2-2 روش های طراحی دیگر……………………………………………………………………………………………………….. 8
2-2-1 روش طیف نقطه تسلیم………………………………………………………………………………………………… 9
2-2-2 روش طراحی مستقیم بر اساس جابجایی……………………………………………………………………. 10
فصل 3 – مبانی طراحی پلاستیک بر اساس عملکرد و عملکرد لرزه ای 12
3-1 معرفی……………………………………………………………………………………………………………………………….. 13.
3-2 مراحل طراحی پلاستیک بر اساس عملکرد……………………………………………………………………… 14
3-2 -1 مکانیزم تسلیم مطلوب و جابجایی هدف……………………………………………………………………. 16
3-2-2 تعیین پریود اصلی………………………………………………………………………………………………………… 17
3-2-3 برش پایه طراحی………………………………………………………………………………………………………….. 17
3-2-4 روش محاسبه C2………………………………………………………………………………………………………… 25
3-2-5 فاکتور ƞ…………………………………………………………………………………………………………………… 30
3-2-6 نیرو های جانبی طراحی (بدون p-delta)…………………………………………………………….. 31
3-2-7 طراحی اعضا تسلیم شونده………………………………………………………………………………………. 33
3-2-8 طراحی اعضا تسلیم نشدنی……………………………………………………………………………………… 36
3-3 سطح عملکرد………………………………………………………………………………………………………………….. 39
3-4سطوح خطر لرزه ای………………………………………………………………………………………………………… 41
فصل 4 – بررسی و تفسیر نتایج 42
4-1 معرفی……………………………………………………………………………………………………………………………… 43
4-2 مشخصات ساختمان ها………………………………………………………………………………………………….. 43
4-2-1 مدل 4 طبقه PBPD RC SMF …………………………………………………………………………….. 46
4-2-2 مدل 8 طبقه PBPD RC SMF …………………………………………………………………………….. 57
4-2-3 مدل 12 طبقه PBPD RC SMF …………………………………………………………………………. 65
4-2-4 مدل 20 طبقه PBPD RC SMF ………………………………………………………………………….. 73
4-3 سطح عملکرد………………………………………………………………………………………………………………… 83
4-3-1 بررسی عملکرد قاب 4 طبقه PBPB RC SMF…………………………………………………….. 83
4-3-1-1 سطح خطر 1 (DBE)…………………………………………………………………………………………. 84
4-3-1-2 سطح خطر2 (MCE)…………………………………………………………………………………………. 86
4-3-1-3 زلزله بهره برداری……………………………………………………………………………………………….. 87
4-3-2 بررسی عملکرد قاب 8 طبقه PBPB RC SMF……………………………………………………. 89
4-3-2-1 سطح خطر 1 (DBE)………………………………………………………………………………………. 89
4-3-2-2 سطح خطر2 (MCE)……………………………………………………………………………………… 91
4-3-2-3 زلزله بهره برداری……………………………………………………………………………………………. 93
4-3-3 بررسی عملکرد قاب 12 طبقه PBPB RC SMF……………………………………………… 94
4-3-3-1 سطح خطر 1 (DBE)…………………………………………………………………………………….. 94
4-3-3-2 سطح خطر2 (MCE)…………………………………………………………………………………….. 99
4-3-3-3 زلزله بهره برداری…………………………………………………………………………………………… 102
4-3-4 بررسی عملکرد قاب 20 طبقه PBPB RC SMF……………………………………………… 104
4-3-4-1 سطح خطر 1 (DBE)…………………………………………………………………………………….. 104
4-3-4-2 سطح خطر2 (MCE)…………………………………………………………………………………….. 108
4-3-4-3 زلزله بهره برداری…………………………………………………………………………………………… 110
فصل5 – نتیجه گیری و پیشنهادات 113
5 –1 نتیجه گیری …………………………………………………………………………………. 114
5 –2 پیشنهادات …………………………………………………………………………………………………………. 116
مراجع ……………………………………………………………………………………………………………………………… 117

فهرست شکل ها صفحه
شکل 2-1 نمونه طیف نقطه تسلیم……………………………………………………………………………………….. 9
شکل 3-1 مفهوم PBPD………………………………………………………………………………………………………… 13
شکل 3-2 مکانیزم تسلیم مطلوب قاب خمشی…………………………………………………………………….. 16
شکل 3-3 پاسخ ایده آل شده سازه و مفهوم تعادل انرژی SDOF…………………………….…… 18
شکل 3-4 طیف غیر الستیک ایده آل شده…………………………………….………………. 21
شکل 3-5 ضریب اصلاح انرژی ………………….……………………………………………………………. 22
شکل 3-6 رابطه بین برش پایه ی PBPD و نرخ جابجایی هدف و پریود………………………………… 24
شکل 3-7 میانگین جابجایی نسبی مدل های SSD به EPP…………………………………..…………. 26
شکل 3-8 محاسبه برش پایه طراحی محاسبه شده با متد C2……………………….……………..….….29
شکل 3-9 رابطه بین برش پایه طراحی PBPD ، جابجایی هدف طراحی…….………………..…… 30
شکل 3-10 چرخه هسترتیک pinched ………………….……………………………………………. 31
شکل 3-11 قاب یک دهانه با مکانیزم طبقه نرم …………………………………………………………….…. 35
شکل 3-12 دیاگرام آزاد درخت ستون خارجی ……………………………………………………….…………37
شکل 3-13 قاب یک دهانه با مکانیزم طبقه نرم …………………………………………………….………. 40
شکل 4-1 پلان ساختمان های طرح شده………….…………………………………………………………………. 43
شکل 4-2 مدل 4 طبقه RC SMF………….…………………………………………………….………………..…. 45
شکل 4-3 مکانیزم تسلیم از پیش انتخاب شده برای RC SMF………………….………………….…. 46
شکل 4-4 دیاگرام آزاد تیر ،ستون خارجی و ستون داخلی………………………………………………….…. 52
شکل 4-5 دیاگرام لنگر خمشی ستون داخلی و خارجی…………………………………………………………. 55
شکل 4-6 دیاگرام لنگر خمشی ستون داخلی و خارجی……………………………….……………………..…. 62
شکل 4-7 دیاگرام لنگر خمشی ستون داخلی و خارجی……………………………….……………………..…. 70
شکل 4-8 دیاگرام لنگر خمشی ستون داخلی و خارجی…………………………………………………………. 79
شکل 4-9 تشکیل مفصل پلاستیک در قاب………………………………………………………………………….…. 84
شکل

Author:

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *