–6

دانشگاه آزاد واحد شهرکرد
دانشکده فني و مهندسي
پايان نامه براي دريافت درجه كارشناسي ارشد
در رشته مهندسي عمران- زلزله
عنوان :
ارزیابی ضریب رفتار قاب های بتن آرمه متداول ایران با استفاده از روند آیین نامه FEMA P695
استاد راهنما :
دکتر تاجمیر ریاحی
استاد مشاور :
دکتر محمد علی رهگذر
نگارش :
مجتبی مردانی بلداجی
بهمن 1391
بسمه تعالی
« يرفع الله الذين امنوا منكم و الذين اوتوالعلم درجات»
قرآن كريم
« دانشگاه آزاد اسلامی – واحد شهرکرد »
تأئیدیه صلاحیت علمی پایان نامه کارشناسی ارشد
عقايد و نظرات مطرح شده در این رساله مستقيماً به نگارنده آن مربوط است و اين دانشگاه آماده پذيرش پيشنهادهای منتقدین محترم مي‌باشد.
دكتر ابراهيم رحيمي
معاون پژوهش و فناوري دانشگاه آزاد اسلامي
واحد شهركرد
رساله تحصیلی آقاي مجتبی مردانی بلداجی در جلسه مورخ 16/11/1391 متشكل از استادان زير با درجه بسیارخوب و نمره 18 مورد تأييد قرار گرفت.
1-دكترتاجمیر ریاحیاستاد راهنما امضاء
2- دكترمحمد علی رهگذراستاد مشاور امضاء
3- مهندسکیوان مصیبیاستاد داور امضاء
دکتر مرتضي رئيسي
مدير گروه كارشناسي ارشد عمران
دانشگاه آزاد اسلامي – واحد شهرکرد
تعهد نامه
عنوان پایاننامه: ارزیابی ضریب رفتار قاب های بتن آرمه متداول ایران با استفاده از روند آیین نامهFEMA P695
اینجانب مجتبی مردانی بلداجی دانشجوی کارشناسی ارشد رشته عمران گرايش زلزله دانشکده فني و مهندسي دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرکرد تحت راهنمایی دكتر تاجمیر ریاحی متعهد می‌شوم:
– نتایج ارائه شده در این پایاننامه حاصل مطالعات علمی و عملی اینجانب بوده، مسئولیت صحت و اصالت مطالب مندرج را به طور کامل بر عهده میگیرم.
– در خصوص استفاده از نتایج پژوهشهای محققان دیگر به مرجع مورد نظر استناد شده است.
– کلیه حقوق معنوی این اثر به دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرکرد تعلق دارد. مقالات مستخرج از پایاننامه، به نام دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرکرد(Islamic Azad University-Shahrekord Branch) به چاپ خواهد رسید.
– حقوق معنوی تمام افرادی که در دست آمدن نتایج اصلی پایاننامه تأثیر گذار بودهاند در مقالات مستخرج از آن رعایت خواهد شد.
– در خصوص استفاده از موجودات زنده یا بافتهای آنها برای انجام پایاننامه، کلیه ضوابط و اصول اخلاق مربوطه رعایت شده است.
15/11/1391
مجتبی مردانی بلداجی
مالکیت نتایج و حق نشر
کلیه حقوق معنوی این اثر و محصولات آن(مقالات مستخرج، برنامههای رایانهای، نرم افزارها و تجهیزات ساخته شده) به دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرکرد تعلق دارد و بدون اخذ اجازه کتبی از دانشگاه قابل واگذاری به شخص ثالث نیست.
استفاده از اطلاعات و نتایج این گزارش نهایی بدون ذکر مرجع مجاز نیست.

معاونت پژوهش و فن آوري
به نام خدا
منشور اخلاق پژوهش
با ياري از خداوند سبحان و اعتقاد به اين كه عالم محضر خداست و همواره ناظر بر اعمال انسان و به منظور پاس داشت مقام بلند دانش و پژوهش و نظر به اهميت جايگاه دانشگاه در اعتلاي فرهنگ و تمدن بشري، ما دانشجويان و اعضاء هيات علمي واحدهاي دانشگاه آزاد اسلامي متعهد مي‌گرديم اصول زير را در انجام فعاليت هاي پژوهشي مد نظر قرار داده و از آن تخطي نكنيم:
1- اصل حقيقت جويي: تلاش در راستاي پي جويي حقيقت و وفاداري به آن و دوري از هرگونه پنهان سازي حقيقت.
2- اصل رعايت حقوق: التزام به رعايت كامل حقوق پژوهشگران و پژوهيدگان (انسان، حيوان و نبات) و ساير صاحبان حق
3- اصل مالكيت مادي و معنوي: تعهد به رعايت كامل حقوق مادي و معنوي دانشگاه و كليه همكاران پژوهش
4- اصل منافع ملي: تعهد به رعايت مصالح ملي و در نظر داشتن پيشبرد و توسعه كشور در كليه مراحل پژوهش
5- اصل رعايت انصاف و امانت: تعهد به اجتناب از هرگونه جانب داري غير علمي و حفاظت از اموال، تجهيزات و منابع در اختيار
6- اصل رازداري: تعهد به صيانت از اسرار و اطلاعات محرمانه افراد، سازمان‌ها و كشور و كليه افراد و نهادهاي مرتبط با تحقيق
7- اصل احترام: تعهد به رعايت حريم‌ها و حرمت‌ها در انجام تحقيقات و رعايت جانب نقد و خودداري از هرگونه حرمت شكني
8- اصل ترويج : تعهد به رواج دانش و اشاعه نتايج تحقيقات و انتقال آن به همكاران علمي و دانشجويان به غير از مواردي كه منع قانوني دارد.
9- اصل برائت: التزام به برائت جويي از هرگونه رفتار غيرحرفه‌اي و اعلام موضع نسبت به كساني كه حوزه علم و پژوهش را به شائبه‌هاي غيرعلمي مي‌آلايند.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
چکیده1
فصل اول « بررسي آناليز استاتيکي غير خطي »
1-1- مقدمه3
1-2- مروری بر روشهای تحلیل لرزهای سازه ها5
1-2-1- تحلیل استاتیکی معادل5
1-2-2- تحلیل دینامیکی خطی6
1-2-2-1- تحلیل دینامیکی طیفی یا تحلیل مودال7
1-2-2-2- تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی خطی7
1-2-3- تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی8
1-3- تحليل پوش آور مرسوم9
1-3-1- مطالعه مقایسه ای آنالیز استاتیکی غیرخطی با آنالیز دینامیکی غیرخطی9
1-3-2- اساس تحليل استاتيکي فزاينده غير خطي10
1-3-3- مزايا و نتايج قابل حصول از آناليز پوش آور12
1-3-4- روش انجام تحليل پوش آور مرسوم 13
1-3-5- ارکان اصلي در انجام آناليز استاتيکي غير خطي15
1-4- پوش آور مودي15
1-5- مقدمه ای بر آناليز پوش آور تطبيقي 15
1-6- نتيجه گيري16
فصل دوم « بررسی ضریب رفتار و اجزاء تشکیل دهنده آن »
2-1- مقدمه18
2-2- تاريخچه مطالعاتي ضريب رفتار20
2-3- روشهاي محاسبه ضريب رفتار20
2-3-1- روشهاي آمريکايي22
2-3-1-1- روش طيف ظرفيت فريمن22
2-3-1-2- روش شکل پذيري يوانگ24
2-3-2- روشهاي اروپايي27
2-3-2-1- روش تئوري شکل پذيري27
2-3-2-2- روش انرژي29
2-4- تشريح اجزاي ضريب رفتار30
2-4-1- شکل پذيري30
2-4-1-1- ضريب شکل پذيري کلي سازه30
2-4-1-2- ضريب کاهش نيرو توسط شکل پذيري30
2-4-2- مقاومت افزون32
2-4-2-1- عوامل مؤثر در مقاومت افزون33
2-4-2-2- چگونگي محاسبه مقاومت افزون35
2-4-2-3- استفاده از ضريب مقاومت افزون در ترکيبهاي بارگذاري آيين نامهها36
2-4-2-3- تاريخچه اعدادي محاسبه شده براي مقاومت افزون37
2-4-3- درجه نامعيني38
2-4-3-1- تئوري قابليت اعتماد در سيستم هاي سازه اي 39
2-4-3-2- اثر نامعيني سازه اي در آيين نامه هاي مختلف42
2-4-3-3- آثار درجه نامعيني بر پاسخ لرزه اي سازه ها44
2-5- محاسبه ضریب رفتار توسط آنالیز تاریخچه زمانی44
2-5-1- معیار های عملکرد در آنالیز دینامیکی تاریخچه زمانی45
2-5-1-1- معیار تغییر مکان نسبی بین طبقات46
2-5-1-2- معیار پایداری46
2-6-روش بررسی ضریب رفتار با روند fema p695 47
2-7- نتیجه گیری56
فصل سوم « مدلسازی مسئله »
3-1-مقدمه58
3-2-فرضیات58
3-3-تحلیل استاتیکی خطی59
3-4-تحلیل پوش آور64
3-5-تحلیل دینامیکی غیر خطی(incremental dynamic analysis)68
فصل چهارم « ارزیابی ضرایب رفتار قاب ها »
4-1-مشخصات دینامیکی مدل ها74
4-2- ضریب بیش مقاومت74
4-3-محاسبه ظرفیت خرابی بوسیله آنالیز IDA76
4-4- بررسی خرابی83
فصل پنجم « نتیجه گیری »
5-1 نتیجه گیری85
منابع87

فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول 2-1- مقادير ضرايب نامعيني در ATC-19 و مقادير محاسبه شده از پيشنهاد موسز42
جدول2-2- نسبت دقت برای نیاز طراحی48
جدول2-3- نسبت دقت برای آزمایش مصالح49
جدول2-4 جهت محاسبه SSF53
جدول2-554
جدول2-655
جدول 3-1 مشخصات مصالح59
جدول 3-2 انواع قاب ها60
جدول 3-3 نتایج تحلیل استاتیکی خطی62
جدول3-4 خروجی پوش آور68
جدول 3-5 انواع شتاب نگاشت و ضریب نرمال سازی شتاب نگاشت ها69
جدول4-174
جدول4-275
جدول4-3 خروجی پوش آور75
جدول4-476
جدول 4-577
جدول4-678
جدول4-778
جدول 4-8 خروجی IDA79
جدول 4-980
جدول 4-1081
جدول 4-1181
جدول 4-1281
جدول4-13 نهایی82

فهرست شکل ها
عنوان صفحه
شکل 1-1 مراحل اعمال بار جانبي به سازه، از ايجاد تغييرشکلهاي ارتجاعي تا آستانه فرو ريزش در آناليز پوش آور11
شکل 1-2 منحني پوش آور14
شکل 2-1 نمودار منحني ظرفيت يک سازه متعارف25
شکل 2-2 مدل رفتاري ساده شده براي سيستم يک درجه آزاد28
شکل 2-3 طيف ارتجاعي و غير ارتجاعي با شکل پذيري ثابت 32
شکل 2-4 حالت های کلی ناپایداری.47
شکل2-5نمودار پوش آور50
شکل 2-6 نمودار IDA52
شکل 3-1 مقدار و نحوه بار گذاری بار مرده برای مدل پنج سقف با پنج دهانه60
شکل 3-2 ابعاد تیر و ستون مدل پنج سقف با پنج دهانه63
شکل 3-3 مقدار آرماتور طولی برای مدل پنج سقف با پنج دهانه63
شکل 3-4 منحنی رفتار فولاد مورد استفاده65
شکل 3-5 نمودار پوش اور مدل پنج دهانه پنج سقف67
شکل 3-6 نمودار IDA پنج دهانه سه سقف72
شکل 4-1 نمودار IDA پنج دهانه پنج سقف76
شکل 4-2 نمودار ADI سه دهانه سه سقف77
شکل 4-3 پوش اور نمودار مدل 3×380
شکل 4-4نمودار جابجایی نسبی طبقات83
چكيده
در حال حاضر به نظر می رسد که در اغلب آيين نامه هاي طراحي لرزه اي مقادير ضريب رفتار ارائه شده بر مبناء قضاوت مهندسي، تجربه و مشاهده عملکرد سازه در زلزله هاي گذشته و چشم پوشي از تراز مقاومت افزون استوار مي باشد، به همین دلیل نیاز است که ضریب رفتار با استفاده از روش های معتبر مورد نقد قرار گیرد. بدین منظور در این پایان نامه بر آن شدیم که با استفاده از روند آیین نامه FEMA p695 این ضریب را برای قاب های متداول ایران مورد بحث قرار دهیم.که روال انجام آن مختصرا به شرح زیر است. ما از نه قاب بتن آرمه با تنوع یک و سه و پنج طبقه و تعداد دهانه یک و سه و پنج دهانه استفاده کردیم که طراحی مدلهای سازه ای متنوع از یک سیستم سازه ای با توجه به آیین نامه های طراحی و بارگذاری مربوط، تشخیص میزان اطمینان از رفتار لرزه ای سیستم سازه ای مورد نظر، انجام آنالیز استاتیکی غیر خطی برای محاسبه ضریب اضافه مقاومت سازه ها و ضریب شکل پذیری بر مبنای پریود، محاسبه نسبت مرز خرابی بوسیله آنالیز دینامیکی غیر خطی و مقایسه این نسبت با نسبتهای پیشنهادی آیین نامه با توجه به اصلاحات شکل طیفی و غیره. به این منظور از نرم افزار های ETABS, Seismostruct استفاده می شود.و در پایان به بررسی خرابی یک نمونه از مدل ها می پردازیم.و از جداول و نمودارها نتایج لازم استخراج می نماییم.
کلید واژه ها : ضریب رفتار ،ضریب اضافه مقاومت ،FEMA p695 ،قاب های خمشی بتن آرمه
فصل اول
« بررسي آناليز استاتيکي غير خطي »
در حال حاضر به نظر مي رسد بهترين روش انجام آناليزهاي لرزه اي، آناليز ديناميکي غيرخطي باشد ولي به دليل پيچيدگي و زمان بر بودن آن محققين را بر آن داشته است تا طيف وسيعي از مطالعات در مورد آناليز هاي استاتيکي غيرخطي موسوم به پوش آور مرسوم داشته باشند.با توسعه کاربرد تحليل پوش آور در سالهاي اخير روشهاي پوش آور پيشرفته متعددي براي لحاظ کردن اثر مود هاي بالاتر و همچنين اثر تغیيرات مشخصات مودال سازه در طول تحليل ناشي از تسليم اعضاء پيشنهاد شده است. روشهاي پيشنهادي عموماً براي لحاظ کردن اثرات مود هاي بالاتر از چندين تحليل پوش آور با الگوي بارهاي متناسب با اشکال مودي سازه استفاده مي نمايد و نتايج حاصل از اين تحليل ها با يکديگر ترکيب مي شوند. در اين فصل فرايند توسعه روشهاي پوش آور به طور کامل شرح داده مي شود و در انتها آخرين نتايج به دست آمده توسط محققين ارائه مي گردد.
1-1- مقدمه
در سالهاي گذشته آناليز ارتجاعي، بيشترين کاربرد را جهت تحليل و بررسي رفتار سازه ها در مقابل زلزله داشته است، اما عملکرد سازه ها در زلزله ها نشان داده است که صرفاً تحليلهاي ارتجاعي براي اين منظور کافي نيستند. آناليز ديناميکي تاريخچه زماني غير خطي، دقيق ترين روش جهت بررسي رفتار سازه ها هنگام زلزله است، اما اين روش بسيار وقت گير و پيچيده است. در اين شيوه براي آناليز سازه نياز به مجموعه اي از شتابنگاشتهاي مختلف مي باشد تا بتوان بر اساس نتايج بدست آمده از آناليزهاي انجام شده تصميم مقتضي گرفت، ضمن اينکه تصميم گيري در مورد نتايج بدست آمده نياز به دانش و تخصص کافي در اين زمينه دارد.
در پي مشکلات عنوان شده پژوهشگران پيوسته به دنبال روشي بوده اند که بتواند با سرعت بالاتري سازه ها را در ناﺣﯿﮥ غير خطي تحليل کند. در اين راستا ايدﮤ تحليل استاتيکي فزايندﮤ غير خطي در سال 1975 توسط محققين مطرح گرديد و گامهاي اوليه در اين زمينه برداشته شد.
در روش مذکور، موسوم به آناليز پوش آور متداول، سازه تحت الگوي بارگذاري ثابت تا تغيير مکان معيني موسوم به تغيير مکان هدف جلو برده مي شود، مگر اينکه فروريزش سازه زودتر از رسيدن به تغيير مکان هدف رخ دهد. بعد از انجام آناليز قادر به استخراج نتايجي از قبيل منحني ظرفيت سازه، تغيير مکان نسبي طبقات، نيروهاي داخلي اعضاء و ديگر پاسخهاي لرزه اي سازه خواهيم بود .
لازم به ذکر است در طي سالهاي اخير تحليل پوش آور به عنوان يک فرايند کاربردي نقش موثري در جهت پيشرفت و توسعه آناليز هاي لرزه اي بر مبناي عملکرد داشته است و به طور گسترده اي در آيين نامه ها و دستوالعمل هاي بهسازي لرزه اي سازه ها مورد استفاده قرار گرفته است. در طي فرايند تحقيقات به عمل آمده در مورد روشهاي پوش آور از سوي محققين و در جهت رفع معايب پوش آور مرسوم که قادر نمي باشد اثر مودهاي بالاتر و اثر تغییر مشخصات مودال سازه در طول تحليل ناشي از تسليم اعضاء در نظر بگيرد روشهاي پوش‌آور جديدي براساس مفاهيم ترکيب مودال سازه ارائه گرديده است. در سال 2002 روش MPAتوسط چوپرا وگوئل پيشنهاد شد. در اين روش چندين تحليل پوش‌آور با الگوي بار متناسب با اشکال مودي الاستيک چند مود اول انجام گرفته سپس پاسخ لرزه‌اي سازه از ترکيب پاسخ‌هاي حاصل از هر مود با استفاده از روش ترکيب مجموع مربعات (SRSS) بدست مي‌آمد. از آنجايي که در مودهاي بالاتر افزايش جابجايي بام متناسب با افزايش جابجايي ساير طبقات نمي‌باشد و حتي در برخي موارد با افزايش برش پايه طبقه بام در جهت عکس حرکت مي‌کند لذا استفاده از جابجايي بام به عنوان نقطه کنترل تغيير مکان در

Author:

دیدگاهتان را بنویسید

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