پایان نامه بررسی رفتار لرزه ای ساختمان نامتقارن با سیستم قاب خمشی بتنی به همراه میانقاب مصالح بنایی

دسته: عمران 

پایان نامه بررسی رفتار لرزه ای ساختمان نامتقارن با سیستم قاب خمشی بتنی به همراه میانقاب مصالح بنایی

قیمت فایل فقط 15,000 تومان

پایان نامه بررسی رفتار لرزه ای ساختمان نامتقارن با سیستم قاب خمشی بتنی به همراه میانقاب مصالح بنایی

چکیده :

 غالباً جهت فضابندی معماری و جداسازی فضای داخلی و پیرامونی در ساختمان هـای قـاب بندی شده ، درون قاب ها را با دیوار پر میکنند. ایـن دیـوارهـا، میانقـاب (دیـوار پـر کننـده ) نامیـده میشوند. معمولاً مهندسین طراح به دلیل اینکه این اعضاء نقشی در باربری ثقلی سازه ندارنـد، تـأثیر آنها را نادیده گرفته و آنها را جزء المان های غیر سازه ای فرض میکنند. در حالیکـه میانقـاب هـا بـه شدت بر خواص مکانیکی قاب اثر گذاشته ، خطای فاحشی را در محاسباتی که بر مبنای قـاب خـالی انجام گرفته است به وجود می آورند. به طوری که مقاومت ، سختی، زمان تناوب ، نیروهای داخلـی و سایر خصوصیات چنین قابی با قاب خالی مشابه تفاوت زیادی دارد. این تفاوت علاوه بـر تحقیقـات نظری و آزمایشگاهی در زلزله های مختلف نیز به وضوح مشاهده شـده اسـت . بنـابراین در طراحـی قاب های مرکب نمی توان از اثر میانقاب ها صرف نظر کرد  و به نحوی باید اثرات آن ها در تحلیل و طراحی در نظر گرفته شود.

 در این پایان نامه به بررسی اثرات دیوارهای میانقاب بـر پاسـخ هـای تغییـر مکـانی و پـیچش طبقات و همچنین رفتار المان های سـازه و عملکـرد دیـوار هـا پرداختـه شـده اسـت . بـدین منظـور ساختمان مرکز مخابرات بم که زلزله سال 1382 بم را تجربه نموده به عنـوان نمونـه ای از سـاختمان نامتقارن باسیستم قاب خمشی بتن آرمه همراه با میانقابهای مـصالح بنـایی، انتخـاب و بـا اسـتفاده از نرم افزار OpenSees سازه فوق علاوه بـر حالـت اصـلی چیـدمان دیـوارهـای میانقـاب ، بـر اسـاس آرایش های متفاوت دیوارها مورد تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی قرار گرفته و نتایج با سـازة بـدون دیوار مقایسه شده است . 

مقدمه

 درفتار قابهای پرشده با میانقاب طی شش دهه گذشته جهت توسعه روشهای مستدل طراحی این نوع قابها، بطور گسترده ای مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است . در سال 1961 Holmes مفهوم جدید دستک فشاری معادل را بیان نمود. آزمایشهای Smith –Stafford  منجر به تثبیت روش دستک فشاری معادل بعنوان یک مدل کاربردی برای تخمین سختی و مقاومت قابهای چند طبقه پر شده با میانقاب گردید.رفتار قابهای بتن آرمه دارای میانقاب بنایی توسط Fiorato (1970) ، & Klinger 1976( Bertero)،Hanson  &Brokken، 1979(Kahn  &1983(  Bertero ) ، &Zarnic Tomazevic (1990) ،Angel (1994)و Mehrabi(1996) با اعمال بارگذاری چرخه ای و در نظر گرفتن سطح عملکرد در ارزیابی و بهسازی قابهای دارای میانقاب مورد ارزیابی قرار گرفته است . 

سازه های مرکب

 ساختمانهای آجری که دارای اسکلت فلزی یا بتنی باشند مرکب نامیده می شوند. این نام معرف رفتار مرکب قاب و دیوار داخل آن (میانقاب ) است . هنگامی که داخل قابی را با دیوار پر کنیم خواص مکانیکی آن نظیر سختی، مقاومت ، نرمی و شکل پذیری و ... بطور چشمگیری تغییر می کند؛ به گونه ای که نمی توان با جمع سادة خواص قالب لخت و دیوار تنها به این خواص دست یافت .

در گذشته این اثر مرکب کمتر مورد توجه قرار می گرفته است و در تحلیل فقط قاب را منظور می کردند در حالی که تأثیر میانقابها (دیوارهای داخل قاب ) به اندازه ای است که نمی توان آن را نادیده گرفت [25]. برای اینکه بتوانیم تصویر روشنی از رفتار قابهای مرکب داشته باشیم در ادامه این فصل به بررسی خصوصیات و عملکرد کلی قابهای پر شده با آجر بنایی (قابهای مرکب ) می پردازیم .

آیا واقعاً توجه به نقش میانقابها ضروریست ؟

 میانقابها معمولاً بسیار سنگین بوده و باعث می شوند که نیروی اینرسی زلزله وارد به سازه بالا باشد. .....

فهرست مطالب

عنوان مطالب                                                                                                              شمارة صفحه 

فصل اول :مقدمه وکلیات

1- کلیات  2

1-1- مقدمه ......................................................................................................................................2

1-2- کلیات موضوع تحقیق ............................................................................................................5

1-3- تاریخچه تحقیقات ..................................................................................................................7

1-4- سازه های مرکب .................................................................................................................17

1-5- آیا واقعاً توجه به نقش میانقابها ضروریست ؟......................................................................17

1-6- مروری بر تحقیقات انجام شده در مورد قابهای مرکب .......................................................18

1-6-1- مطالعه در مورد اثر بار بر روی ستونها و میانقابها........................................................ 18

1-6-2- مطالعه در مورد اثر فاصله بین قاب و میانقاب ............................................................. 19

1-6-2-1- استفاده از جداگر لرزه ای بین قاب و دیوار؛   SIWIS  ......................................................................................................21

1-6-3 : مطالعه در مورد اثر بازشوها.......................................................................................... 27

1-6-4 :  مطالعه در مورد اثر اتصال دهنده های برشی .............................................................. 27

1-6-5 : مطالعه در مورد اثر مقاومت مصالح میانقاب ................................................................. 28

1-6-6 :  مطالعه در مورد اثر مسلح سازی میانقابها.................................................................... 29

1-6-7 - مطالعه در مورد اثر مشخصه های دینامیکی ................................................................. 34

1-7- خصوصیات قابهای دارای میانقاب ..................................................................................38

1-7-1- اندرکنش قاب و میانقاب ............................................................................................... 38

1-7-1-1-تبدیل کنش خمشی به کنش خرپائی .........................................................................................................................................39

1-7-2-تأثیر خواص مصالح آجری در رفتار لرزه ای قابهای مرکب ......................................... 41

1-7-2-1- تأثیر خواص الاستیکی مصالح ساختمانی ................................................................................................................................43

1-7-2-2- تأثیر مقاومت مصالح میانقاب ...................................................................................................................................................43

1-7-2-3- مقاومت برشی دیوارهای آجری غیر مسلح ..............................................................................................................................44

1-7-3-رفتار درون صفحه ای قابهای مرکب .............................................................................. 45

1-7-3-1-رفتار میانقاب تحت بارهای درون صفحه ای ............................................................................................................................45

1-7-3-2- ترک های مرزی .........................................................................................................................................................................47

1-7-3-3- ترکهای قطری ............................................................................................................................................................................49

1-7-3-3-1-انواع ترک های قطری ................................................. ............................. ...................................................49

1-7-3-4- شکست کنج ..............................................................................................................................................................................52

1-7-3-5- حالت نهائی شکست .................................................................................................................................................................52

1-7-3-6- پرتاب عرضی میانقاب ..............................................................................................................................................................52

1-7-3-7-  شکست ستون کوتاه .................................................................................................................................................................56

1-8-روش مدلسازی دینامیکی دیوارهای میانقاب مصالح بنایی............................................57

1-8-1-مقاومت برشی دیوارهای میانقاب ................................................................................... 57

1-8-1-1-شکست برش لغزشی ............................................................................................................................................................57

1-8-1-2-شکست فشاری...........................................................................................................................................................................60

1-8-1-3- ترک خوردگی کشش قطری.....................................................................................................................................................61

1-8-1-4- حداکثر مقاومت برشی دیوارهای میانقاب مصالح بنایی..........................................................................................................61

1-8-2-مدل سازی دیوارهای میانقاب بنائی ............................................................................... 62

1-8-3-نحوه مدلسازی دیوارهای میانقاب دارای بازشو............................................................. 68

1-8-3-1-مدلهای معادل برای پانلهای چند فنره ........................................................................................................................................70

1-8-4-روشها ی دیگری از مدلسازی غیر خطی  دیوارهای میانقاب ........................................ 71

 1- -58-روش ساده ای جهت ارزیابی لرزه ای قابهای بتن مسلح دارای میانقاب ............................78

فصل دوم :

2- مطالعه ساختمان مرکز مخابرات بم ......................................................................................85

2ـ 1 ـ معرفی ساختمان مرکز مخابرات بم [2 ]...........................................................................85

2-1-1- ضریب برش پایه طراحی ساختمان ............................................................................... 87

2-1-2-شکل سازه و پلان طبقات ساختمان [12] ........................................................................ 90

2-1-3-محاسبه وزن ساختمان ..................................................................................................... 94

2-1-4-جزئیات و مصالح ستونها و تیرها ................................................................................... 94

2-1-5-دیوارهای میانقاب بنائی .................................................................................................. 97

2-2-آنالیز غیر خطی تاریخچه زمانی ساختمان مرکز مخابرات بم و بررسی پاسخها.............. 100

2-2-1-معرفی المانهای سازه ای ............................................................................................... 100

2-2-2- مدلسازی دیوارهای میانقاب ........................................................................................ 101

2-2-2-1-محاسبه پوش مقاومت دیوار تیپ A2 ( یوار بدون بازشو،مطابق جدول 2-4).....................................................................101

2-2-2-2-محاسبه پوش مقاومت دیوار تیپ B ( یوار دارای بازشو،مطابق جدول 2-4).......................................................................104

2-2-3- معرفی مشخصات گرهی و پارامترهای تحلیل دینامیکی ............................................. 108

2-2-4-بررسی پاسخ های بدست آمده از تحلیل ..................................................................... 109

2-3-بررسی اثر حذف دیوارها در رفتار سازه اصلی................................................................ 120

2-4-بررسی منحنی IDA  برای ساختمان مرکز مخابرات بم .................................................... 130

2-4-1-بررسی منحنی IDA مربوط به حداکثر رانش لبه های ساختمان .................................. 130

2-4-2- بررسی نمودار IDA مربوط به حداکثر کرنش المانها.................................................. 134

2-4-3- بررسی نمودار IDA دیوارها........................................................................................ 137

فصل سوم :

3- مطالعه پارامترهای مفروض درمدلسازی وبررسی اثر هریک از مودهای شکست

دیوارها....................................................................................................................................... 144

3-1-بررسی پارامتر ?  ............................................................... .........................................144

3-1-1-بررسی اثر پارامتر α برپاسخهای تغییر مکان طبقات .................................................150

3-1-2-بررسی اثر پارامتر α برپاسخهای پیچش طبقات .......................................................153

3-1-3-بررسی اثر پارامتر α بررفتاردیوارها.........................................................................154

23- -بررسی هر یک  از مودهای شکست دیوارهای میانقاب بر رفتار کلی

ساختمان .......................................................................................................................... .. 158

3-2-1-تغییرمکان نسبی طبقات (Drift)...............................................................................161

3-2-2-پیچش طبقات .........................................................................................................165

3-2-3- رفتار دیوارها در هریک از مودهای شکست ...........................................................167

3 نتایج :......................................................................................................................... 176

فصل چهارم :

4-بررسی اثر ضخامت دیوارهای میانقاب بنایی ومحتوای فرکانسی زلزله بر رفتار کلی سازه 179

4-1-بررسی اثر ضخامت دیوارهای میانقاب بنایی...............................................................179

4-2-بررسی رفتار مدل FIMsو BF تحت زلزله Kobe و مقایسه آن با زلزله Bam................184

4-2-1-Drift طبقات ..........................................................................................................188

4-2-2-تغییر مکان طبقات ...................................................................................................192

4-2-3-پیچش طبقات .........................................................................................................199

4-2-4-رفتاردیوارها در سازه FIMsتحت زلزله کوبه و بم ..................................................203

4-3- نتایج : .......................................................................................................................208

فصل پنجم :

5- بررسی نحوه چیدمان دیوارها و خروج ازمرکزیت جرم بررفتار ساختمان ........................211

5 ـ 1 ـ نحوه اعمال خروج از مرکزیت جرم .......................................................................213

5 ـ 2ـ بررسی پیچش طبقات درهریک از سازهها به ازای خروج ازمرکزیتهای مرکزجرم

متفاوت ................................................................................................................................214

5 ـ 3ـ بررسی رفتار المانهای سازه ای لبه های ساختمان در سازههای BF ،FIMs  ،WN  و

 WNWE به ازای خروج از مرکزیت های جرم متفاوت ........................................................222

5-4-بررسی رفتار دیوارها در لبه های سخت (Stiff) و نرم (Flexible)  هر یک از ساختمان ها

 250...........................................................................................................................................

5-5- نتایج : .......................................................................................................................256

فصل ششم :

6-نتایج وپیشنهادات 259

6-1-نتایج ................................................................................................................................... 259

6-2-پیشنهادات : .......................................................................................................................... 262

پیوست ................................................................................................................................ 264

منابع و مراجع .................................................................................................................................294 

قیمت فایل فقط 15,000 تومان