دانشگاه آزاد اسلامی

واحد شهرکرد

پایان نامه کارشناسی ارشد رشته مهندسی عمران

گرایش زلزله

عنوان :

بررسی دقت روش‌های نوین پوش اور در تخمین پاسخ لرزه‌ای سازه‌های فولادی مهاربندی شده با مهاربند BRB

استاد راهنما :

دکتر غلامرضا قدرتی امیری

چکیده

در سال­های اخیر روش‌های تحلیل استاتیکی غیرخطی (پوش آور) با توجه به سادگی، سرعت انجام و سهولت تفسیر نتایج، در مقایسه با روش­های تحلیل دینامیکی غیرخطی به عنوان دقیق‌ترین روش تحلیل لرزه‌ای، به سرعت توسعه یافته و مورد استقبال قرار گرفته­اند. در یک دهه اخیر روش‌های نوینی به منظور بهبود عملکرد تحلیل‌های پوش آور سنتی ارائه شده است که اثر مودهای بالاتر و تغییرات مشخصات مودال سازه در طول بارگذاری را نیز در نظر می‌گیرند. این روش‌ها غالباً بر اساس پاسخ‌های تعداد محدودی از مدل‌های سازه‌ای پیشنهاد شده‌اند و عملکردشان در انواع مختلف سازه‌ها مانند سازه مهار بندی شده بررسی نشده است. از این رو در این مطالعه، عملکرد روش‌های پوش آور در تخمین پاسخ قاب‌های مهار بندی شده فولادی مورد بررسی قرار می‌گیرد و بهترین روش پیشنهاد می‌شود.

1-1- مقدمه

کاهش خسارات ناشی از پدیده زلزله همواره هدف محققین علوم مهندسی سازه و زلزله بوده است. بی شک اساسی‌ترین مرحله در طراحی یا مقاوم سازی سازه‌ها در مناطق لرزه خیر تعیین نیازهای لرزه خیز تعیین نیازهای لرزه‌ای در سازه‌ها می‌باشد. روش‌های ارائه شده در آیین نامه های مرسوم طراحی لرزه‌ای سازه عموماً تجربی و مبتنی بر معیار مقاومت هستند. روش‌های معمول در این آیین نامه‌ها روش‌های تحلیلی استاتیکی و دینامیکی خطی می‌باشند.

اساس روش تحلیل استاتیکی معادل[1]، قرار دادن سازه تحت اثر نیروهای جانبی کاهش یافته حاصل از مقیاس کردن طیف پاسخ الاستیک توسط ضریب رفتار[2]  انجام می‌گیرد. در اکثر آئین نامه‌ها ضریب کاهش نیروی لرزه‌ای فقط به نوع سیستم باربر جانبی وابسته است، اما تحقیقات نشان داده است که این ضریب تابعی از پریود و خصوصیات مودال سازه نیز می‌باشد. این روش در ارزیابی رفتار دینامیکی سازه های منظم و کوتاه، که دارای توزیع یکنواخت جرم و سختی هستند، دارای دقت کافی می‌باشد، اما نمی‌تواند رفتار سازه های بلند را به درستی پیش بینی کند. در این موارد، برای تعیین نحوه توزیع بارهای جانبی، لازم است یک تحلیل دینامیکی از نوع طیف پاسخ یا تاریخچه زمانی خطی، انجام شود در اثر وقوع زمین لرزه های نسبتاً شدید، عموماً عناصر سازه‌ای جاری شده و وارد مرحله غیر خطی می‌شوند که باعث کاهش سختی اعضاء می‌گردد. این امر سبب تغییر توزیع نیرو بین اعضای سازه خواهد شد که به عبارت دیگر با کاهش سختی اعضاء، ماتریس سختی کل سازه نیز تغییر خواهد کرد و عناصر جاری شده با نیروهای کمتر دچار تغییر مکان‌های بزرگ‌تری خواهند شد. در طی این فرآیند سازه فرصت جذب انرژی را پیدا خواهد کرد. مجموعه این مطالب اهمیت استفاده از تحلیل‌های غیر خطی[3]  را در ارزیابی رفتار سازه مشخص می‌سازد.

روش‌های طراحی در اکثر آئین نامه های فعلی بر اساس معیار مقاومت می‌باشد و این در حالی است که تحقیقات و رفتار ساختمان‌ها در زلزله های اخیر نشان می‌دهد که مقاومت را به تنهایی نمی‌توان معیار مناسبی جهت طراحی در نظر گرفت و افزایش مقاومت لزوماً به معنای افزایش ایمنی نیست. بنابراین در آئین نامه های جدید معیار رفتار جایگزین معیار مقاومت برای طراحی سازه شده است. استفاده از معیار رفتار به این مفهوم است که در یک ساختمان علاوه بر مقاومت، نحوه توزیع مقاومت و تغییر شکل در اجزای سازه‌ای نیز مهم می‌باشد. این شیوه طراحی بر اساس رفتار سازه، طراحی بر اساس عملکرد[4] نیز نامیده می‌شوند.

در این روش‌ها، سطح عملکردی بر اساس میزان صدمه و خرابی مورد انتظار در اجزای سازه‌ای و غیر سازه‌ای مشخص می‌شود. با توجه به آنکه خرابی اجزای سازه‌ای باعث ایجاد رفتار غیر خطی می‌شود، روش‌های معمول تحلیل و طراحی (روش‌های خطی) عملکرد سازه را به صورت تقریبی تخمین می‌زنند، در حالی که هدف روش‌های تحلیل لرزه‌ای، تعیین دقیق میزان تغییر شکل می‌باشد. به عبارت دیگر روش‌های خطی زمانی قابل استناد می‌باشند که سازه تحت تراز مشخصی از حرکت زمین تقریباً در محدوده خطی باقی بماند و توزیع پاسخ غیر خطی در سازه نیز یکنواخت باشد. در این موارد میزان عدم قطعیت در نتایج حاصل از تحلیل خطی نسبتاً کم است. اما اگر هدف عملکردی در سازه به گونه‌ای باشد که نیازهای غیر خطی بزرگ‌تری در سازه ایجاد شود، استفاده از روش‌های خطی، میزان عدم قطعیت را افزایش می‌دهد. در حالی که تحلیل غیر خطی سبب افزایش ضریب اطمینان، افزایش ایمنی و کاهش هزینه‌ها می‌گردد.

گام‌های روش تحلیل غیر خطی مشابه روش‌های خطی معمول است. ابتدا یک مدل از سازه تهیه شده و تحت اثر زلزله مورد نظر، در تعیین نحوه عملکرد سازه قرار می‌گیرد. پارامترهای نیاز مهندسی شامل تغییر مکان (تغییر مکان بام یا هر نقطه مرجع)، جابجایی بین طبقه‌ای و تغییر شکل و نیروی اعضاء می‌باشد.

همان‌طور که عنوان شد در روش طراحی لرزه‌ای بر اساس عملکرد سازه برای سطوح مختلف عملکرد مورد انتظار، مرتبط با سطوح مختلف خطر زلزله طراحی می‌گردد. یک گام مهم در طراحی لرزه‌ای بر اساس عملکرد، تخمین پاسخ لرزه‌ای غیر خطی سازه‌ها می‌باشد. برای این منظور دو روش توسط محققین ارائه شده‌اند:

برای دانلود متن کامل پایان نامه کلیک کنید