توسعه منحنی های شکنندگی برای ارزیابی لرزه ای سازه های فولادی

دانشگاه آبا
دانشکده فني و مهندسي
پایان نامه دوره کارشناسي ارشد مهندسي عمران- سازه
توسعه منحنی های شکنندگی برای ارزیابی لرزه ای سازه های فولادی
استاد راهنما:
جناب آقای دکتر محسن خطیبی نیا
استاد مشاور:
جناب آقای دکتر غلامرضا عاطفت دوست
نگارش
مریم یونسی
بهمن 1392
تقدیم به
پدر مهربان و مادر فداکارم که همواره پشتیبان و مشوق من بوده اند
و همسرم که حضورش برایم سراسر رحمت است…
تشکر و قدردانی
شکر ایزد یکتا، اول معلم انسان، که توفیق آن داد که بخش مهمی از زندگی خود را صرف آموختن علم نمایم. در این مسیر رهین منت انسانهاي شریفی هستم که چراغ راه حقیر شدند. در اینجا لازم میدانم به عنوان وظیفه نام و خاطره شان را نه بر کاغذ، که بر دل براي ابد، جاودان بدارم و قدردانشان باشم. از استاد فرهیخته جناب آقاي دکتر محسن خطیبی نیا که در تمام مراحل این پایان نامه، اینجانب را از راهنماییهاي ارزنده و هوشمندانه خود بهره مند ساختند و ادب، صبر و تواضعشان همواره در خاطره ام خواهد ماند صمیمانه تشکر و قدردانی می نمایم. همچنین از استاد بزرگوار جناب آقاي دکتر غلامرضا عاطفت دوست که زحمت مشاوره این پایان نامه را بر عهده گرفتند و در طول انجام آن از هیچ کوششی دریغ ننمودند، کمال تشکر و قدردانی را دارم. از استاد گرامی جناب آقاي دکتر کیارش ناصراسدی که با نظرات ارزنده خود موجبات ارتقاء این کار را فراهم ساختند، سپاسگذاري می نمایم.
از خانواده عزیزم و همسرم مهندس بهزاد رحمی که در تمام دوران تحصیلات اینجانب همواره مشوق و تکیه گاهم بودند صمیمانه تشکرو قدردانی می نمایم. همچنین بر خود لازم میدانم از کلیه دوستان گرامی که در طی مراحل انجام رساله با اینجانب همکاري نمودند، تشکرو قدردانی نمایم.
همچنين از آقای مهندس شاهرخ شهبازی و همچنین مهندس صالح سلیمانی پور به خاطر راهنمايي هايشان كمال تشكر را دارم.
چکیده:
امروزه ارزیابی عملکرد سازه ها در برابر زلزله، به یکی از بحث هاي رایج در بین محققین تبدیل شدهاست. یکی از ابزار هاي کلیدي در ارزیابی آسیب پذیری لرزهاي سازه ها، توابع شکنندگی است که احتمال فراگذشت آسیب سازه از یک سطح آسیب مشخص را براي چندین سطح خطر از جنبشهاي لرزهاي زمین بیان مینماید. هدف از این مطالعه، تعیین منحنی شکنندگی آسیبپذیری لرزهای سیستم ساختمانی فولادی طراحی شده بر اساس آیین نامهی طراحی ایران بر روی خاک نوع III در منطقهای با خطر لرزهای زیاد میباشد. مدل های مورد نظر، ساختمان های فولادی 5، 8 و12 طبقهی با سیستم قاب مقاوم خمشی ویژه میباشند. مدل سازی این ساختمان ها در نرم افزار opensees انجام شده و تحلیل دینامیکی غیرخطی افزایشی (IDA) برروی مدل ها انجام گرفتهاست. در این بررسی، تغییر مکان جانبی نسبی سازه ها به عنوان معیار آسیب در نظر گرفته شده است. حدود تعیین شده برای تغییر مکان جانبی نسبی در دستورالعمل HAZUS برای تعیین حالات خرابی مورد استفاده قرار گرفته است که این حالات خرابی عبارتند از: حالت خرابی کم، متوسط، گسترده و کلی.
منحنی شکست سازه ها بر اساس مقادیر تغییر مکان جانبی نسبی و ضرایب موجود در دستور العمل HAZUS تهیه شدهاند. نتایج بدست آمده نشان میدهند که با افزایش تعداد طبقات ، شکنندگی افزایش مییابد
در سازه های مدل شده در حالات خرابی کم و متوسط منحنی های شکست مدل های 5 و 8 طبقه بسیار به هم نزدیک هستند و منحنی شکست مدل 12 طبقه فاصلهی نسبتاً قابل توجهی با منحنی شکست دو مدل دیگر دارد.

فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول: کلیات تحقیق…………………………………………………………………………………………………………..1
1-1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………..2
1-2 شرح مسئله……………………………………………………………………………………………………………………..3
1-3 اهداف و ضرورت تحقیق………………………………………………………………………………………………….4
1-4 روش اجراي طرح و مدلهای مورد بررسی…………………………………………………………………………5
1-5 ساختار پایاننامه………………………………………………………………………………………………………………5
فصل دوم: منحنی های شکنندگی……………………………………………………………………………………………..6
2-1 منحنیهاي شکنندگی لرزهاي……………………………………………………………………………………………..7
2-1-1 منحنیهای شکنندگی تجربی………………………………………………………………………………………..8
2-1-2 منحنیهای شکنندگی بر اساس قضاوت مهندسی……………………………………………………………..9
2-1-3 منحنیهای شکنندگی تحلیلی………………………………………………………………………………………..9
2-1-4 منحنی شکنندگی ترکیبی……………………………………………………………………………………………….12
2-2 توابع شکنندگی………………………………………………………………………………………………………………..12
2-3 حالات خرابی در دستورالعمل HAZUS…………………………………………………………………………..13
2-4 دستورالعمل HAZUS……………………………………………………………………………………………………13
2-4-1 طبقهبندی ساختمانها در HAZUS……………………………………………………………………………..15
2-4-2 منحنی شکست در HAZUS………………………………………………………………………………………16
2-5 پیشینهی تحقیق………………………………………………………………………………………………………………..18
2-5-1 پژوهش جوزف کارلو مارانو و همکاران…………………………………………………………………………20
2-5-2 مطالعات روییزگارسیا و همکاران…………………………………………………………………………………..26
2-5-3 مطالعات شکنندگی در تایوان برای زلزلهی چیچی………………………………………………………….28
2-5-4 مطالعات میشاییل تانتالا و جورج دوداتیس………………………………………………………………………29
2-5-5 مطالعات اربریک و الناشی…………………………………………………………………………………………..32
2-5-6 سایر مطالعات……………………………………………………………………………………………………………..34
فصل سوم: قاب هاي مقاوم خمشي فولادي………………………………………………………………………………..47
3-1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………48
3-2 قاب هاي خمشي كاملاً صلب و نيمه صلب…………………………………………………………………………50
3-2-1 قاب هاي خمشي كاملاً صلب……………………………………………………………………………………….50
3-2-2 قاب هاي خمشي نيمه صلب…………………………………………………………………………………………50
3-4 انواع قاب های مقاوم خمشی MRF…………………………………………………………………………………50
3-4-1 قاب های خمشی ويژه…………………………………………………………………………………………………51
3-5 شکل پذيری……………………………………………………………………………………………………………………58
3-5-1 انتخاب عضوی از قاب خمشی به عنوان عضو شکل پذير………………………………………………….59
3-6 مقايسه مکانيزم های خرابی در قاب خمشی فولادی……………………………………………………………..60
فصل چهارم: مطالعات عددی……………………………………………………………………………………………………62
4-1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………..63
4-2 پارامترهای قاب های مورد تحلیل………………………………………………………………………………………64
4-3 انتخاب رکوردهای زلزله……………………………………………………………………………………………………65
4-4 معرفی اجمالی نرم افزار OpenSees………………………………………………………………………………..66
4-4-1 ویژگی های نرم افزار OpenSees………………………………………………………………………………..67
4-5 شاخص آسیب و سطوح آسیب………………………………………………………………………………………….67
4-6 بررسي روش تحليل ديناميكي افزايشي (IDA)…………………………………………………………………..68
4-6-1 تحليل ديناميكي افزايشي (IDA)…………………………………………………………………………………..68
4-6-2 وروديها و خروجيهاي تحليل ديناميكي غير خطي افزايشي………………………………………………..70
4-6-3 تحليل ديناميكي افزايشي تك ركورده……………………………………………………………………………..72
4-6-4 تحليل ديناميكي افزايشي چند ركورده……………………………………………………………………………..74
4-6-5 منحني تحليل ديناميكي افزايشي (IDA)………………………………………………………………………..75
4-6-6 دسته منحنيIDA………………………………………………………………………………………………………..75
4-6-7 انتخاب IM و روش صحيح مقياس كردن……………………………………………………………………..77
4-6-8 روش هاي مختلف بدست آوردن رابطه IM در مقابل EDP…………………………………………..79
4-6-9 استفاده از نتايج IDA و بدست آوردن مقدار QUOTE GEDPIM(yim)…………………………………………………79
4-7 تحلیل مدل……………………………………………………………………………………………………………………..80
4-8 کلیات تحلیل نیاز لرزهاي احتمالاتی………………………………………………………………………………….80
4-9 مدلهاي نیاز لرزهاي احتمالاتی…………………………………………………………………………………………..81
4-10 تحلیل شکنندگی لرزهای مدلها……………………………………………………………………………………….85
4-10-1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………….85
4-10-2 روش تحقیق…………………………………………………………………………………………………………….87
4-10-3 منحنی هاي شکنندگی مربوط به سازه ی مورد مطالعه…………………………………………………….87
فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات………………………………………………………………………………………..93
5-1 نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………………………………..94
5-2

Author:

دیدگاهتان را بنویسید

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