پايان نامه مقايسه رفتار لرزه اي مهاربندهاي خارج از مركز باتير پيوند عمودي و افقي با استفاده از فولاد كم مقاومت يا فولاد نرمه
هدف تحقيق
همانطور كه مي دانيم ،يكي از سيستمهاي مقاوم در برابر بارهـاي جـانبي ،سيسـتم مهاربنـدهاي خـارج از مركز مي باشد. مهاربند خارج از مركز با توجه به نحوه قرارگيري تير پيوند به دو دسته تير پيوند افقـي(H-EBF) و تير پيوند قائم ( V-EBF) تقسيم بندي مي شود.
امروزه استفاده از سيستم مهاربند خارج از مركز باتير پيونـد افقـي در كشـورمان رواج يافتـه اسـت . يكـي از مسائلي كه بعد از وقوع زلزله مهم مي باشد ، تعمير آن مي باشـد . چـون اكثـر سـازه هـا بعـد از وقـوع زلزله آسيب مي بينند. استفاده از تيـر پيونـد افقـي در مهاربنـد خـارج از مركـز باعـث چـرخش تيـر اصـلي مي شود و تعمير آن بعد از زلزله وقت گير و سخت مي باشد براي رفع اين مشـكل از تيـر پيونـد قـائم در مهاربند هاي خارج از مركز استفاده مي شـود كـه از چـرخش تيـر جلـوگيري مـي كنـد و خرابـي سـازه را كاهش مي دهد .همچنين تعويض وتعمير آن بعد از زلزله آسان مـي باشـد. در ايـن تحقيـق رفتـار لـرزه اي مهاربند هاي خارج از مركز با تير پيوند افقي و قائم بررسي مي شود و عملكرد آنهـا تحـت زلزلـه مـورد بررسي قرار مي گيرد.
يكي ديگر از هدفهايي كـه در ايـن تحقيـق دنبـال شـده اسـت ، مزيـت اسـتفاده از فـولاد كـم مقاومـت (جـاذب انرژي ) در تير پيوند به جاي فولاد سـاختماني مـي باشـد. همـانطور كـه مـي دانـيم وظ يفـه تيـر پيونـد جـذب انرژي ١زلزله مي باشد و اسـتفاده از فـولاد كـم مقاومـت در تيرپيونـد جـذب انـرژي زلزلـه را افـزايش مـي دهد.
پارامترهاي لرزه اي مدل هاي انتخابي براي زلزله هاي حوزه نزديك مـورد بررسـي قـرار گرفتنـد. يكـي از هدفهاي ديگري كه دنبال مي شود اين است كه آيين نامه ٢٨٠٠ اشاره اي به زلزله هاي حوزه نزديـك نكــرده و ط يــف ط ــرح آيــين نامــه بــه ط يــف حاصــل از زلزلــه هــاي حــوزه دور بســيار نزديــك مــي باشــد ، بنابراين در اين تحقيق مقايسه بين ط يف ط رح حاصل از زلزله هاي حوزه نزديـك و ط يـف ط ـرح ٢٨٠٠ مد نظر مي باشد.
بطورخلاصه در اين تحقيق هدف هاي زير دنبال مي شود:
١- مقايسه رفتار لرزه اي مهاربند خارج از مركز با تير پيوند افقي و قائم
٢- مقايسه رفتار لرزه اي تير پيوند با فولاد كم مقاومت (جاذب انـرژي ) نسـبت بـه فـولاد سـاختماني در مهاربندهاي خارج از مركز
٣- مقايسه ط يف پاسخ زلزله هاي حوزه نزديك و ط يف ط رح ٢٨٠٠
فهرست مطالب
عنوان صفحه
چكيده ................................................................................................... ١
مقدمه .................................................................................................... ٢
فصل اول :كليات ....................................................................................... ٤
١-١- هدف تحقيق ...................................................................................... ٥
١-٢- بيشينه تحقيق در مورد رفتار مهاربندهاي خارج از مركز ............................. ٦
١-٣- روش تحقيق ..................................................................................... ٧
فصل دوم : سيستم فولادي با مهاربندي خارج از مركز ........................................ ٨
٢-١- انواع سيستم هاي متداول در ساختمان هاي فولادي ..................................... ٩
٢-٢- انواع مهاربند هاي خارج از مركز........................................................... ٩
٢-٣- عوامل موثر در رفتار تير پيوند .............................................................. ١٠
٢-٣-١- تسليم ومكانيسم خرابي در تير پيوند ...................................................... ١٢
٢-٣-٢- ظ رفيت دوران پلاستيك تير پيوند ......................................................... ١٢
٢-٣-٣- اثر كمانش جان تير پيوند ................................................................... ١٣
٢-٣-٤- ضوابط سخت كننده هاي تير پيوند ....................................................... ١٣
٢-٣-٥- مقاومت نهايي تير پيوند .................................................................... ١٦
٢-٤- كلياتي از سيستم قاب فولادي با مهاربندهاي خارج ازمركز با پيوندهاي افقي ....... ١٧
٢-٤-١- خصوصيات مهاربند هاي خارج از مركز با پيوند هاي افقي ........................ ١٨
٢-٤-١-١- سختي قاب .................................................................................. ١٨
٢-٤-١-٢- زمان تناوب قاب و مقاومت قاب ....................................................... ١٩
٢-٤-١-٣- مكانيسم جذب انرژي (EDM) ........................................................ ١٩
٢-٤-٢- نيروي تيرپيوند و تيرهاي متصل به آن .................................................. ٢١
٢-٤-٣- تعيين مرز تيرهاي پيوند برشي و خمشي ................................................ ٢٢
٢-٤-٤- اثرنيروي محوري تيرپيوند ................................................................ ٢٥
٢-٤-٥- رفتار مهاربند خارج از مركز با پيوندهاي افقي ،مركب بتن وفولاد ................ ٢٦
٢-٤-٦- اتصال پيوند افقي به ستونها ................................................................. ٢٧
٢-٤-٧- وضعيت لنگرهاي انتهايي تيرهاي پيوند افقي ............................................. ٢٧
٢-٥- بررسي كيفي رفتار مهاربندهاي خارج از مركز باپيوندهاي قائم برمبناي ط ول پيوند ٢٧
٢-٥-١- ط راحي مهاربندهاي خارج از مركز با پيوندهاي قائم ................................... ٢٨
٢-٦- اصول رفتار غيرخطي مهاربندهاي خارج از مركز ....................................... ٢٩
٢-٧- تير پيوند ............................................................................................ ٣٠
٢-٧-١- مزاياي پيوندهاي بلندتر ....................................................................... ٣٠
٢-٧-٢- معايب پيوندهاي بلندتر ........................................................................ ٣٠
٢-٧-٣- مزاياي پيوندهاي كوتاهتر .................................................................... ٣٠
٢-٧-٤- معايب پيوندهاي كوتاهتر ..................................................................... ٣٠
٢-٨- فولاد كم مقاومت (جاذب انرژي ) .............................................................. ٣١
فصل سوم : معرفي روشهاي تحليل ................................................................... ٣٤
٣-١- مقدمه ................................................................................................. ٣٥
٣-٢- معرفي انواع روشهاي تحليل سازه ............................................................. ٣٥
٣-٢-١- تحليل خطي ..................................................................................... ٣٦
٣-٢-٢- تحليل غيرخطي ................................................................................ ٣٦
٣-٢-٢-١- تحليل ديناميكي غيرخطي ................................................................. ٣٧
٣-٢-٢-٢- تحليل استاتيكي غيرخطي ................................................................. ٣٧
٣-٣- منحني ظ رفيت (CSM) .......................................................................... ٣٨
٣-٤- هدف عملكرد ...................................................................................... ٣٩
٣-٥- ترازهاي زلزله .................................................................................... ٣٩
٣-٦- تراز عملكرد سازه اي ........................................................................... ٤٠
٣-٦-١- تراز عملكرد اسكان فوري (IO) .......................................................... ٤٠
٣-٦-٢- تراز عملكرد ايمني جاني (LS) ........................................................... ٤٠
٣-٦-٣- تراز عملكرد پايداري سازه (SS) يا جلوگيري از فرو ريزش (CP) ............. ٤١
٣-٧- هدف عملكرد انتخابي .......................................................................... ٤١
٣-٨- ارزيابي غيرخطي عملكرد لرزه اي سازه ها در تراز عملكرد جاني ................. ٤١
٣-٩- مدل سازي غيرالاستيك ........................................................................ ٤٢
٣-٩-١- مدل سازي غيرخطي با استفاده از رابطه نيرو - تغييرشكل ........................ ٤٢
٣-٩-٢-١- مفصل پلاستيك محوري (P) .......................................................... ٤٣
٣-٩-٢-٢- مفصل خمشي (M) يا خمشي – فشاري (PMM) ................................ ٤٥
٣-٩-٢-٣- مفصل پلاستيك برشي (V) ............................................................ ٤٧
٣-١٠- توزيع بار جانبي .............................................................................. ٤٧
٣-١٠-١- توزيع بار جانبي به روش استاتيكي خطي ........................................... ٤٨
٣-١٠-٢- توزيع متناسب بانيروهاي جانبي حاصل از تحليل ديناميكي خطي ط يفي ...... ٤٨
٣-١٠-٣- توزيع يكنواخت ........................................................................... ٤٨
٣-١١- تغييرمكان هدف ............................................................................. ٤٩
٣-١٢- مدل رفتار دوخطي نيرو- تغييرمكان سازه ............................................. ٥٣
٣-١٣- محاسبه زمان تناوب اصلي موثر ........................................................ ٥٣
٣-١٤- رفتار اعضاي سازه اي با توجه به منحني نيرو- تغييرشكل ........................ ٥٤
٣-١٤-١- رفتار شكل پذير .......................................................................... ٥٤
٣-١٤-٢ رفتار نيمه شكل پذير ..................................................................... ٥٥
٣-١٤-٣- رفتار ترد ................................................................................. ٥٥
٣-١٥- انواع اجزاي سازه اي ...................................................................... ٥٦
٣-١٦- مكانيزم خرابي و كنترل آن ............................................................... ٥٦
٣-١٦-١- كنترل شونده توسط تغييرشكل ........................................................ ٥٦
٣-١٦-٢- كنترل شونده توسط نيرو ............................................................... ٥٧
فصل چهارم : معرفي وط راحي ساختمان هاي مدل شده ..................................... ٥٨
٤-١- مقدمه ............................................................................................ ٥٩
٤-٢- انتخاب شرايط اوليه مدل سازي ............................................................ ٥٩
٤-٢-١- هندسه مدل ها ............................................................................... ٥٩
٤-٢-٢- مشخصات مصالح .......................................................................... ٦٣
٤-٢-٣- بارگذاري ثقلي .............................................................................. ٦٤
٤-٢-٤- بارگذاري لرزه اي .......................................................................... ٦٥
٤-٢-٤-١- محاسبه زمان تناوب اصلي ............................................................ ٦٥
٤-٢-٤-٢- برش پايه ................................................................................. ٦٦
٤-٢-٤-٣- محاسبه ضريب برش پايه ............................................................. ٧٠
٤-٢-٥- تركيبات بارهاي ط راحي ................................................................. ٧٠
٤-٢-٦- تركيب بارهاي زلزله تشديد يافته ....................................................... ٧١
٤-٣- ط راحي تيرپيوند با فولاد نرمه و كم مقاومت (جاذب انرژي ) ........................ ٧١
٤-٤- ساخت ط يف ط راحي ......................................................................... ٧٤
٤-٤-١- زلزله هاي حوزه نزديك .................................................................... ٧٥
٤-٤-٢- ط يف ط راحي ميانگين زلزله ها ........................................................... ٧٨
٤-٤-٣- ضريب مقياس ................................................................................. ٨١
فصل پنجم : بررسي عملكرد و استخراج نتايج ................................................... ٨٥
٥-١- مقدمه ............................................................................................... ٨٦
٥-٢- معرفي مشخصات تحليل استاتيكي غيرخطي ............................................... ٨٦
٥-٢-١- معرفي مفصل پلاستيك ...................................................................... ٨٦
٥-٢-٢- بارگذاري ....................................................................................... ٨٩
٥-٢-٢-١ بارگذاري ثقلي ............................................................................... ٨٩
٥-٢-٢-٢- بارگذاري جانبي ........................................................................... ٩٠
٥-٢-٢-٣- بارگذاري يكنواخت ....................................................................... ٩٠
٥-٢-٣- محاسبه تغييرمكان هدف ...................................................................... ٩٠
٥-٣- بررسي رفتار سازه ها با استفاده از تحليل استاتيكي غيرخطي ......................... ٩٢
٥-٣-١- وضعيت مفصل پلاستيك ..................................................................... ٩٦
٥-٣-٢- ارزيابي تغييرمكان نسبي جانبي ط بقات (Dritf) ..................................... ١٠٠
٥-٣-٣- تغييرمكان جانبي و برش پايه متناظ ر با تشكيل اولين مفصل پلاستيك در سازه ... ١٠٦
٥-٣-٤- بررسي عملكرد تيرپيوند در مدل هاي H-EBF ....................................... ١٠٨
٥-٤- تحليل ديناميكي ................................................................................... ١١١
٥-٤-١- بررسي رفتار سازه ها با استفاده از تحليل ط يفي ..................................... ١١١
٥-٤-١-١- بررسي تغييرمكان جانبي نسبي ط بقات ............................................. ١١٢
٥-٤-٢- بررسي رفتار سازه ها با استفاده از تحليل ديناميكي غيرخطي .................... ١١٥
٥-٤-٢-١- بررسي عملكرد تير پيوند ............................................................. ١١٦
٥-٤-٢-٢- اثرات پارامترهاي مختلف حوزه نزديك بر مدل هاي انتخابي .................. ١٢٢
٥-٤-٢-٢-١- بررسي تغييرمكان جانبي نسبي ط بقات ......................................... ١٢٢
٥-٤-٢-٢-٢- بررسي شتاب نسبي و سرعت نسبي ........................................... ١٢٤
٥-٤-٢-٢-٣- بررسي برش پايه .................................................................. ١٢٧
٥-٥- نتايج استفاده از فولاد كم مقاومت (جاذب انرژي ) در تير پيوند ..................... ١٢٨
فصل ششم : نتيجه گيري و پيشنهادات ......................................................... ١٣٢
نتيجه گيري ........................................................................................... ١٣٣