دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته عمران 

گرایش : سازه

عنوان :   بررسی آنالیز های پوش اور مودال و جابه جایی محور جهت تخمین ظرفیت قاب‌های دوبعدی

دانشگاه شیراز

دانشکده مهندسی

پايان نامه کارشناسی ارشد در رشته‌ی مهندسی عمران- سازه

 بررسی آنالیز های پوش اور مودال و جابه جایی محور جهت تخمین ظرفیت قاب‌های دوبعدی بتن مسلح

 استاد راهنما

دکتر محمود رضا بنان

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

به منظور تخمین ظرفیت ساختمان­ها، استفاده از روش های استاتیکی بجای روش دینامیکی افزاینده بسیار راحت تر و کم هزینه تر خواهد بود. روش دینامیکی افزاینده هر چند جواب های دقیق تر و نزدیک تری به رفتار واقعی سازه می دهد، پر هزینه بودن و زمان مند بودن میل به استفاده از روش های استاتیکی را برای تخمین ظرفیت افزایش داده است. در روش های تحلیل استاتیکی غیر خطی، مبنای روش بر این اساس است که رفتار سازه توسط مود اول کنترل می­شود و نیز شکل سازه پس از تسلیم ثابت باقی می­ماند که هر دو این فرض ها تقریبی می­باشند، روش MPA (ترکیب مودها)، با بهره گرفتن از تئوری دینامیک سازه ها، اثر مودهای بالاتر را در نظر می­گیرد. تحقیقات گذشته حاکی از این است که این روش در قیاس با روش های دیگر از جمله روش های FEMA-440، نتایج بهتری ارایه می دهد. از دیگر روش های تحلیل استاتیکی غیر خطی، روش جابجایی – محور(DPA) است که اساس آن بر فرض بارگذاری توسط جابجایی استوار است. این روش نیز بدلیل استفاده از مود های بالاتر در ناحیه پس از تسلیم همپوشانی خوبی با روش دینامیکی افزاینده دارد.

هدف از اين پژوهش ارزيابي دقت روش MPA و DPA در تخمين ظرفیت لرزه ای سازه هاي منظم و مقايسه نتايج با مقادير حاصل از تحليل دینامیکی افزاینده غیر خطی می باشد. برای این منظور تعدادی قاب بتنی منظم ، مورد تحلیل استاتیکی غیر خطی معادل(MPA)  و (DPA) و تحلیل دینامیکی افزاینده قرار گرفتند. در طی انجام این تحلیل ها، پاسخ های کلی و موضعی سازه ها حاصل از تحلیل های استاتیکی غیر خطی معادل و تحلیل دینامیکی افزاینده باهم مقایسه می­شوند. پاسخ ها شامل جابجایی بام، جابجایی نسبی طبقات، برش پایه، محل تشکیل مفصل پلاستیک و شاخص آسیب قاب می باشند. پس از انجام تحلیل ها، دسته بندی و ارایه نتایج آماری برای پارامتر های مختلف پاسخ سازه ها، کنترل تطابق یا عدم تطابق پاسخ تحلیل ها و تحلیل نتایج از جمله کارهایی است که برای رسیدن به نتیجه گیری انجام شده است. با توجه به پاسخ های هر یک از روش ها، می توان به این نتیجه رسید که روش مودال در پاسخ های جابجایی دقت و همبستگی بالاتری دارند حال آنکه روش جابجایی – محور در پاسخ های نیرو نتایج مطلوب تری دارد. هر دو روش در تعیین میزان خرابی و آسیب قاب با خطاهای قابل ملاحظه ای همراه است.

عنوان                                          صفحه

 فصل اول.. 1

نگاهی کلی به روش های آنالیز غیر خطی و مروری بر تحقیقات انجام شده 2

1-1-پیشگفتار 2

1-2-نگاه کلی به روشهای تحلیل غیر خطی سازه ها 4

1-2-1: مدل سازی.. 6

1-2-2:مشخصات زمین لرزه 8

1-2-3: گزینه های تحلیل غیر الاستیک… 8

1-2-3-1: تحلیل دینامیکی غیر خطی.. 9

1-2-3-2: تحلیل دینامیکی مدل ساده شده به چند درجه آزادی معادل (MDOF) 10

1-2-3-3: تحلیل دینامیکی با مدل ساده شده به یک درجه آزادی معادل (SDOF) 10

1-2-3-4: تحلیل استاتیکی غیرخطی معادل(ENSP) 11

1-2-4: تاریخچه روش های استاتیکی غیر خطی و دینامیکی افزاینده 12

1-2-4-1:تحقیقات انجام شده بر روی روش مودال.. 13

1-2-4-2: تحقیقات انجام شده بر روی روش جا بجایی- محور 18

1-2-4-3:تحقیقات انجام شده بر روی روش آنالیز دینامیکی افزاینده 23

1-2-4-4:تحقیقات انجام شده بر روی آنالیز ظرفیت… 34

1-2-4-5: روش طیف ظرفیت (Capacity Spectrum Method) 39

1-2-4-6: روش ضرايب… 40

1-2-4-7: روش N2. 40

1-2-4-8: شکل توزیع بار جانبی در ارتفاع ساختمان.. 41

1-2-5: بررسي کلی آيين نامه هاي مختلف… 44

1-2-5-1: آيين نامه FEMA356 [10] 44

1-2-5-2: آيين نامه Eurocode 8 [12] 45

1-2-5-3: آيين نامه ATC 40 [4] 45

1-2-5-4: آيين نامه BSL 2000 [29] 45

1-3: بيان مسأله و هدف تحقيق.. 46

1-4: روند دستيابي به هدف تحقيق.. 47

1- 5 : خلاصه فصل.. 49

فصل دوم. 51

تحليل استاتيكي غيرخطي معادل ودینامیکی افزاینده 52

2-1: پیشگفتار 52

2-2: شرح روش تحليل استاتيكي غيرخطي معادل.. 53

2-3: روش ترکیب مودها و مبانی تئوری مسئله[15] 57

2-3-1: مبانی تئوری مسئله. 57

2-3-2: خلاصه روش تحلیل ترکیب مودها 58

2-4:روش بارافزون بر اساس جا بجایی.. 60

2-4-1:خلاصه روش جابجایی-محور 61

2-6:  IDA و آنالیز استاتیکی غیرخطی.. 69

2-7:روش انجام آنالیز های ظرفیت… 71

2-8 : خلاصه فصل.. 76

فصل سوم. 77

مشخصات قاب های انتخاب شده براي تحليلهای غيرخطي.. 78

3-1: پیشگفتار 78

3-2: رفتار قابهای خمشی.. 78

3-3: مفصل پلاستیک در قاب های خمشی.. 80

3-4: معرفی قابها 81

3-4-1: سیستمهای باربر. 81

3-4-2: مشخصات فیزیکی و مکانیکی مصالح.. 81

3-5: بارگذاری.. 82

3-6: معرفی قاب ها 83

4-6-1: ابعاد قاب ها و درصد آرماتور استفاده شده در آن ها 83

3-7: معرفي زمین لرزه های انتخاب شده، مقیاس کردن آنها و طیف فرکانس شتابنگاشتها 84

3-7-1: تاريخچه زماني شتاب و شتابنگاشتها 84

3-8: نرم افزار مناسب جهت تحلیل غیر خطیِ قاب های بتن آرمه. 83

3-8-1:آشنايي با نرم افزار OpenSees : 83

3-8-2 :امكانات نرم افزار OpenSees: 84

المان تیر ستون غیر خطی (Nonlinear Beam Column) 86

المان تیر با مفصل (Beam With Hinges Element) 86

مقطع Fiber (Fiber Section) 86

3-9 : خلاصه فصل.. 87

فصل چهارم. 88

ارائه نتایج حاصل از آنالیز های مودال و جابجایی-محور و مقایسه با نتایج انالیز دینامیکی افزاینده 89

4-1: پيشگفتار 89

4-2: روند انجام تحليل‌ها و بدست آوردن نتایج.. 89

4-2-1: طریقه محاسبه جابجایی هدف در روش ترکیب مودها 90

4-3: بررسي نتايج جابجايي  بام. 93

4-3-1: ضریب همبستگی نتایج.. 96

4-3-2: تعریف خطاها 98

4-4:بررسی نتایج نسبت جابجایی نسبی حداکثر. 100

4-5: بررسی نتایج برش پایه: 105

4-6 : محل تشکیل مفصل های پلاستیک… 110

4-7 : شاخص آسیب قاب… 113

4-8 : خلاصه فصل.. 119

فصل پنجم.. 121

نوآوری تحقیق،خلاصه و نتیجه گیری.. 122

5-1: پیشگفتار 122

5-2 : نوآوری تحقیق.. 122

5-3: خلاصه مطالب… 123

5-4 : نتیجه گیری.. 128

فهرست منابع و مآخذ. 131

پیشگفتار

 به منظور طراحی ساختمان ها و یا ارزیابی لرزه ای ساختمان ها و سازه های موجود در برابر بار زمین­لرزه، بطور عمده از تحلیل غیر خطی برای تخمین رفتار سازه در اثر اعمال نیروی زمین لرزه احتمالی در آینده استفاده می­شود. در تحلیل های غیرخطی، دو مساله اصلی؛ نحوه مدل کردن سازه و طریقه اعمال بار زمین لرزه به مدل سازه، ازاهمیت زیادی برخوردار هستند. با توجه به شرایط و اهمیت سازه و نیز هدفی که از تحلیل وجود دارد، مهندسان محاسب، با این مسایل مواجه می باشند.

تحلیل های غیر خطی با توجه به ویژگی مواد سازنده اعضای سازه و نیز طریقه اعمال بار زمین لرزه به دو دسته دینامیکی و استاتیکی و از جهت درجات آزادی مدل سازه به مدل با درجات آزادی زیاد، چند درجه آزادی و یک درجه آزادی تقسیم می شوند. بسیار روشن است، چنانچه مدلی داشته باشیم که خصوصیات غیرخطی اعضای آن در نظر گرفته شده باشد و بار زمین لرزه بدون تغییر و بصورت دینامیکی اعمال شود و نیز در مدل کردن سازه بیشترین درجات آزادی ممکن در نظر گرفته شود، نتایج تحلیل بیشترین دقت را خواهند داشت و هر چه در فرضیات تحلیل، ساده سازی شود، نتایج دقت کمتری خواهند داشت. اما پاره ای مشکلات وجود دارد که طراحان را وادار می کند، کمتر از روش های دینامیکی غیرخطی برای تحلیل استفاده کنند. پيچيدگي، وقت­گير بودن و هزينه بالاي اين نوع تحليل و علاوه بر آن مشکلاتي که در توجيه و تفسير نتايج حاصله ممکن است ظاهر شود، کاربرد اين نوع تحليل را به پروژه‌هاي تحقيقاتي و موارد خاص محدود مي­کند.

بنابراین روش های طراحی سازه های مقاوم در برابر بار زمین لرزه در سال های اخیر در حال تغییر و بازبینی بوده اند و محققان در سالهای اخیر در تلاش بوده اند، روش جایگزینی بیابند که، مطمئن، با دقت کافی و در عین حال ساده باشد. عمده فعالیت ها در جهت روش های تحلیل استاتیکی غیر خطی بوده است و تاکنون روش های متنوعی ارایه شده اند که قادرند، پاسخ های سازه را بخوبی تخمین بزنند. از جمله این روش ها می توان به روش های تحلیل استاتیکی غیر خطی که در آیین نامه های نوین مثل FEMA ATC ، معرفی شده اند، اشاره کرد. و یا روشهایی که توسط محققانی همانند، Elnashai [1]، Aschhei [2] وغیره ارایه شده اند. البته هر کدام از این روش ها دارای نقاط قوت و ضعف هایی می­باشند. با این وجود، تحقیقات در این زمینه بطور گسترده ای در حال انجام می باشد.

از زمینه های پژوهشی مرتبط با تحلیل غیرخطی، مسایلی است که در ارتباط با تحلیل سازه های نامنظم می­باشد. تحقیقات نشان داده است که اغلب روش های تحلیل استاتیکی غیر خطی در تخمین نتایج سازه های منظم، دقت کافی نداشته اند. بنابراین بررسی روش­های جدید در ارتباط با سازه های منظم، می تواند به عنوان یکی از مسیر های پژوهشی قرار گیرد.

مطالعات گذشته نشان می دهد، روش ترکیب مودها (Modal Pushover Analysis) چوپرا[3] که از روش های اخیر تحلیل استاتیکی غیر خطی است، برای قاب های منظم نتایج بسیار خوبی ارایه می کند. بدین ترتیب، هدف از این تحقیق را بررسی این روش در پیش بینی پاسخ های قاب های خمشی نامنظم قرار دادیم.

در این متن سعی شده است، مطالب مرتبط با مسیر تحقیق به نحو مناسبی گنجانده شود. به این منظور در ادامه همین فصل، کلیاتی در ارتباط با تحلیل غیرخطی سازه ها و انواع آن بیان می شود.

 در فصل بعدی، مروری بر تحقیقات گذشته در مورد تحلیل استاتیکی غیر خطی و تحلیل سازه های منظم خواهیم داشت. در فصل سوم، کلیات تحلیل استاتیکی غیر­خطی و انواع روش های آن مورد بررسی قرار می گیرد. برای آشنایی با مدل های مورد مطالعه و نیز خصوصیات زمین لرزه های انتخاب شده، آنها را در فصل چهارم آورده ایم.

 

1-2-نگاه کلی به روشهای تحلیل غیر خطی سازه ها

نگرش طراحی در دو دهه اخیر از طراحی بر اساس مقاومت بدلیل مشکلاتی که در این نوع طراحی وجود دارد به سمت طراحی بر مبنای عملکرد(Performance based Design(PBD))، در حال تغییر است، در حال حاضر از این روش بیشتر در بهسازی و بازسازی ساختمان ها و سازه های موجود بهره گرفته می شود.

از جمله مشکلات روش طراحی بر اساس مقاومت می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • استفاده از ضرايب کاهش نيرو و يا ضرايب شکل­پذيري در طراحي سازه­ها منجر به میزان ريسک يا خطرپذيري غيريکنواخت در آن­ها مي­شود. از اين روي شکل­پذيري مشخصه ضعيفي جهت نشان دادن پتانسيل آسيب­ديدگي خواهد بود. به عبارت روشن­تر اگر دو ساختمان متفاوت، بر اساس آيين­نامه­اي واحد و با ضرايب کاهش نيرو و يا ضرايب شکل­پذيري يکسان طراحي شوند، ممکن است تحت اثر زمين لرزه­اي معين، سطوح آسيب ديدگي غير مشابهي در آنها به وجود آيد.
  • در اکثر ساختمان­ها ( به خصوص در ساختمان­هاي بلند ) محدوديت­هاي تغيير مکان نسبي طبقات، بر طرح لرزه­اي حاکم خواهند بود. اين موضوع علاوه بر مسأله عدم قطعيت در تعيين تغييرمکان­هاي نهايي، بر پيچيدگي طراحي نيز خواهد افزود چرا که فرآيند طراحي را به يک روند تکرار شونده تبديل مي­نمايد.
  • مسأله آسيب ديدگي براي اعضاي سازه­اي و غير سازه­اي وابسته به کرنش و تغيير مکان­هاي نسبي است. واضح است که در طراحي بر اساس نيرو، هيچ ارتباط­اي بين مقاومت موجود و آسيب­ديدگي متناظر با آن وجود ندارد.

برای طراحی سازه ها، ارزیابی و نیز بهسازی سازه های موجود بر مبنای روش PBD، بیشترین کاربرد را روشهای تحلیل غیر خطی دارند[5،4]. هدف از این تحلیل پیش بینی پاسخ سازه تحت لرزش زمین لرزه ای است که در آینده رخ خواهد داد. این مساله اهمیت و ارزش زیادی در طراحی بر اساس عملکرد، به عنوان روشی برای طراحی و ارزیابی زمین لرزه ای پیدا کرده است. در روش PBD از پیش بینی عملکرد سازه در زمین لرزه برای تصمیم گیری درمورد ایمنی آن در زمین لرزه استفاده می­کند. برای این هدف، PBD، مشخصات عملکردی اولیه را بصورت آسیب های پیش بینی شده در اعضای سازه ای و غیر سازه ای بیان می کند. آسیب های سازه ای دلیل بر رفتار غیر الاستیک هستند، پس شیوه های تحلیل و طراحی سنتی که از روش های الاستیک خطی استفاده می کنند تنها قادر به پیش بینی ضمنی رفتار سازه هستند، از طرف دیگر هدف روش های تحلیل غیر خطی سازه های تحت اثر نیروهای ناشی از زمین­لرزه تخمین مستقیم مقدار تغییر شکل های غیر الاستیک است. روند معمولی تحلیل غیر الاستیک شبیه شیوه های خطی رایج است که مدل سازه در معرض تعدادی زمین لرزه قرار می گیرد، شکل (1-1).

شکل1-1: روش تحلیل غیر خطی برای تخمین نیروها وتغییر شکل های غیر الاستیک [4]

 نتایج تحلیل، تخمین پاسخ های تقاضای مهندسی  (Engineering Demand)از مدل سازه‌ای است که این نتایج متعاقباً در قیاس با معیار های قابل قبول برای تعیین عملکرد سازه استفاده می شوند. پارامتر های تقاضای مهندسی شامل تغییر مکان هدف (roof displacement) جابجایی نسبی طبقه، برش طبقه، نیرو و تغییر شکل اعضای می­شود. چندین روش تحلیل غیر­الاستیک مبنای وجود دارند که بر اساس نوع مدل سازه و اهمیت آن روش تحلیل تعیین می­شوند. در ادامه مشخصات تحلیل غیر الاستیک و روش های متنوع آن بیان می شود.

1-2-1: مدل سازی

اولین مساله در تحلیل غیر خطی نحوه مدل کردن آن می باشد. مدل کردن سازه در تحلیل غیر الاستیک شبیه مدل کردن در تحلیل الاستیک خطی اجزای محدود است، تفاوت اولیه در مشخصات همه یا تعدادی از اعضای مدل، شامل مشخصات تغییر شکل و نیرویی پس از مرحله الاستیک علاوه بر ویژگی های الاستیک می باشد که می باید مشخص شده باشد. بطور معمول تقریب هایی وجود دارد که از نتایج آزمایشات اعضای خاص یا تحلیل های تئوری بدست آمده است. در بیشتر مواقع استفاده از پارامترهای مربوط به مشخصات ژئوتکنیکی و شالوده نیز در مدل از اهمیت برخوردار است.

شکل 1-2: جزییات شماتیک از مدل غیر الاستیک سه بعدی سازه [1]

 در جزییات مدل ها به ناچار تقریب ها و عدم قطعیت هایی اعمال می شوند. و نیز برای نتایج بدست آمده یک تخمین حد وسط و یا میانگینی زده می شود که بستگی زیادی به برداشت و تفسیر مهندسی دارد. در بعضی اوقات مهندسان مدل سازه 3 بعدی را با یک مدل چند درجه آزادی، معادل می کنند. این امر می تواند با یکسان فرض کردن ویژگی ها انجام شود که مدل“Fishbone” نامیده می شود، شکل (1-3-a). در بعضی موارد مدل بازهم ساده تر می­شود، که مدل میله ای“stick”نامیده می شود، برای مثال در صورتی که لنگر چرخشی در امتداد اعضای خمشی مثل دیوار برشی طره و یا قاب مهار بندی شده، نادیده گرفته شود، از مدل میله ای تیر خمشی شکل (1-3-b) استفاده شده است. و یا نیز زمانی که فقط رفتار و مکانیسم های برشی طبقه در نظر گرفته شود ( تیر قوی و ستون ضعیف)، تیر برشی، شکل (1-3-c)می تواند به عنوان مدل مناسبی به کارگرفته شود.

تعداد صفحه :159

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

:        ****       serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  **** ***

جستجو در سایت : کلمه کلیدی خود را وارد نمایید :