استاد راهنما
 

دکتر محمودرضا بنان
 

بهمن ماه 1391
 

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
 
 
مقایسه شاخص آسیب قاب­های بتن­آرمه و اعضای آن با بهره گرفتن از شبیه­سازی عددی
به کوشش
ناهید پوریوسف
 
روش طراحی آیین­نامه­های موجود بر اساس طراحی مقاطع و اعضا می­باشد و آیین­نامه­ها در مورد بررسی ظرفیت کل قاب و یا طبقات آن اجباری برای طراحان قرار نداده­اند. در این پژوهش با بررسی مود زوال قاب­های منظم سه طبقه و سه دهانه بتن­آرمه تحت تحلیل استاتیکی غیرخطی بارافزون در محیط نرم­افزار OpenSees، نشان داده شده است که در بعضی موارد زوال طبقه یا کل قاب (مود زوال سیستمی سازه) می ­تواند حاکم باشد. به این صورت که قبل از زوال یکی از مفصل­های پلاستیک، ظرفیت کل قاب یا یکی از طبقات آن به میزان قابل توجهی افت کرده و کاربری خود را از دست می­دهد. علاوه بر این تأثیر پارامترهای مختلف طراحی، ظرفیتی و رفتاری قاب مانند درصد میلگردهای طولی و عرضی مقاطع، نسبت برش پایه قاب به وزن کل آن در لحظه زوال (Plastic g-Factor)، g-Factor کاربردی، شکل­پذیری نهایی، دوره تناوب مود اول و متوسط شاخص­های آسیب مقاطع بر مودهای زوال قاب­ها مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت مؤثرترین معیارهایی که بدون نیاز به انجام تحلیل استاتیکی غیرخطی بارافزون طراح را قادر به شناسایی امکان وقوع مود زوال سیستمی سازه می­نماید به صورت پارامتر g-Factor کاربردی و نیز ترکیب نسبت درصد میلگرد طولی به میلگرد عرضی ستون و دوره تناوب مود اول سازه تشخیص داده شد. معیارهایی که از طریق انجام تحلیل استاتیکی غیرخطی بارافزون محاسبه و در تفکیک قاب­های با مود زوال مفصل پلاستیک از سایر قاب­ها مؤثر هستند نیز به صورت پارامتر Plastic g-Factor و ترکیب پارامتر g-Factor کاربردی و متوسط شاخص­های آسیب مقاطع معرفی شده ­اند.
 
کلید واژه­ها: قاب­های دوبعدی بتن­آرمه، تحلیل استاتیکی غیرخطی بار­افزون، مود زوال قاب­های بتن­آرمه، مود زوال سیستمی سازه، شاخص آسیب، نرم­افزار OpenSees
 
 
 
فهرست مطالب
 
 
عنوان                                                                                                    صفحه
فصل اول: مقدمه                                                                                                               1
1-1- پیش­گفتار 2
1-2- طراحی لرزه­ای 3
1-3- مهندسی لرزه­ای بر مبنای سطح عملکرد 4
1-3-1- چارچوب کلی طراحی لرزه­ای بر مبنای سطح عملکرد 7
1-3-2- شکل­پذیری (Ductility) 10
1-3-3- شاخص آسیب 11
1-4- سیستم باربر لرزه­ای 14
1-5- روش­های مختلف تحلیل غیر ارتجاعی 15
1-5-1- تحلیل دینامیکی غیرخطی 16
1-5-2- تحلیل استاتیکی غیرخطی بارافزون 17
1-5-2-1- توصیف تحلیل استاتیکی غیرخطی بارافزون 17
1-5-2-2- برخی از روش­های تحلیل استاتیکی غیرخطی 19
1-5-2-3- شکل توزیع بار جانبی در ارتفاع ساختمان 21
1-6- معیارهای زوال (Failure Criteria) 25
1-7- بیان مسئله و هدف تحقیق 26
1-8- روند دستیابی به هدف تحقیق 26
1-9- خلاصه 28
 
عنوان                                                                                                    صفحه
فصل دوم: تاریخچه تحقیقات گذشته                                                                                             30
2-1- پیش­گفتار 31
2-2- شاخص آسیب 33
2-2-1- شاخص­های آسیب موضعی 33
2-2-2- شاخص­های آسیب کلی 36
2-2-3- بررسی مقایسه­ای چند شاخص آسیب 39
2-3- معرفی روابط مربوط به چند شاخص آسیب شناخته شده   42
2-3-1- شاخص آسیب پارک و انگ 42
2-3-2- شاخص آسیب شکل­پذیری برای مقاطع 43
2-3-3- شاخص آسیب شکل­پذیری برای قاب­ها 44
2-3-4- شاخص آسیب انرژی 45
2-3-5- شاخص آسیب خستگی Low-Cycle. 46
2-3-6- شاخص آسیب نرم­شدگی بیشینه 46
2-4- نحوه مدل­سازی رفتار سازه 47
2-5- بررسی مود زوال قاب­های بتن­آرمه 48
2-6- خلاصه 48
فصل سوم: نحوه مدل­سازی و انجام تحلیل غیرخطی                                                                     51
3-1- پیش­گفتار 52
3-2- معرفی نرم­افزار OpenSees. 52
3-3- معرفی و مدل­سازی قاب­های دو بعدی بتن­آرمه مورد مطالعه   54
3-3-1- مشخصات فیزیکی قاب­های دو بعدی انتخابی 54
3-3-2- نحوه بارگذاری قاب­ها 54
3-3-3- چگونگی مدل­سازی قاب­های دو بعدی بتن­آرمه در نرم­افزار OpenSees  55
3-4- چگونگی انجام تحلیل و پایش پاسخ­های موردنظر سازه   57
3-5- طراحی قاب­ها 57
3-6- محاسبه شاخص آسیب 71
3-6-1- شاخص آسیب انتخابی 71
3-6-2- محاسبه شاخص آسیب شکل­پذیری برای مقاطع بحرانی 72
عنوان                                                                                                     صفحه
3-6-3- محاسبه شاخص آسیب شکل­پذیری برای قاب­ها 74
3-7- خلاصه 74
فصل چهارم: ارائه و بررسی نتایج تحلیل­های غیرخطی قاب­های مورد مطالعه                               77
4-1- پیش­گفتار 78
4-2- روند انجام تحلیل غیرخطی قاب­ها و نتایج مربوط به آن   79
4-2-1- دسته­بندی قاب­ها بر اساس مود زوال آن­ها 79
4-2-2- توزیع مفصل­های پلاستیک در لحظه زوال قاب­ها 82
4-2-3- بررسی تغییرات پارامترهای تعریف شده بر اساس شاخص آسیب مقاطع در طول تحلیل 88
4-2-4- بررسی تأثیر پارامترهای مختلف طراحی، ظرفیتی و رفتاری در نوع زوال قاب­ها 98
4-3- خلاصه 114
فصل پنجم: خلاصه، نوآوری و نتیجه­گیری                                                                                   116
5-1- خلاصه تحقیق 117
5-2- نوآوری تحقیق 119
5-3- نتیجه­گیری 119
فهرست منابع و مآخذ                                                                                                                 121
پیوست یک: امکانات نرم­افزار OpenSees                                                                                   125
پیوست دو: بررسی مدل­های مختلف ارائه شده برای مصالح                                                         130
رفتار بتن محصور شده و محصور نشده 131
رفتار میلگردهای فولادی مسلح کننده 136
فهرست منابع و مآخذ پیوست دو 143
 
 
 
 
 
 
 
 
فهرست شکل­ها
 
 
عنوان                                                                                           صفحه
 
شکل 1- 1 نمودار جریانی فرآیند طراحی بر اساس سطح عملکرد 8
شکل 1- 2 نمودار تعیین نقاط لازم برای محاسبه شکل­پذیری 11
شکل 1- 3 نمودار جریانی روش تحلیل دینامیکی غیرخطی 16
شکل 1- 4 منحنی ظرفیت کلی (بارافزون) یک سازه 18
شکل 1- 5 روش طیف ظرفیت و نمودارهای ظرفیت و تقاضا نمونه 20
شکل 1- 6 منحنی نمونه طیف تقاضا برای شکل­پذیری­های ثابت در روش N2  21
شکل 1- 7 شکل­های توزیع بار جانبی در تحلیل بار فزآینده 25
شکل 2- 1 مقایسه نتایج ارزیابی آسیب با شاخص آسیب سه­بعدی، شاخص آسیب پارک و انگ، و شاخص آسیب جابجایی نسبی بین­طبقه­ای: (a) بارگذاری تک­محوره، 2D؛ (b) بارگذاری تک­محوره، 3D؛ و © بارگذاری دومحوره، 3D 40
شکل 3- 1 ایده­آل سازی منحنی لنگر– انحنا 73
شکل 3- 2 ایده­آل سازی منخنی ظرفیت قاب 74
شکل 4- 1 مشخصات قاب، نحوه توزیع مفاصل پلاستیک و مقادیر شاخص آسیب مربوطه در لحظه زوال و منحنی ظرفیت قاب (حالت زوال: زوال مفصل پلاستیک)   84
شکل 4- 2 مشخصات قاب، نحوه توزیع مفاصل پلاستیک و مقادیر شاخص آسیب مربوطه در لحظه زوال و منحنی ظرفیت قاب (حالت زوال: زوال طبقه) 85
شکل 4- 3 مشخصات قاب، نحوه توزیع مفاصل پلاستیک و مقادیر شاخص آسیب مربوطه در لحظه زوال و منحنی ظرفیت قاب (حالت زوال: زوال قاب) 86
شکل 4- 4 مشخصات قاب، نحوه توزیع مفاصل پلاستیک و مقادیر شاخص آسیب مربوطه در لحظه زوال و منحنی ظرفیت قاب (حالت زوال: زوال ترکیبی طبقه و مفصل پلاستیک) 87
 
عنوان                                                                                           صفحه
شکل 4- 5 مشخصات قاب، نحوه توزیع مفاصل پلاستیک و مقادیر شاخص آسیب مربوطه در لحظه زوال و منحنی ظرفیت قاب (حالت زوال: زوال ترکیبی قاب و مفصل پلاستیک) 88
شکل 4- 6 بیشینه شاخص­های آسیب نسبت به جابجایی نسبی تراز بام   91
شکل 4- 7 متوسط شاخص­های آسیب نسبت به جابجایی نسبی تراز بام   91
شکل 4- 8 متوسط شاخص­های آسیب تیرها نسبت به جابجایی نسبی تراز بام   92
شکل 4- 9 متوسط شاخص­های آسیب ستون­ها نسبت به جابجایی نسبی تراز بام   92
شکل 4- 10 نسبت متوسط شاخص­های آسیب ستون­ها به متوسط شاخص­های آسیب تیرها نسبت به جابجایی نسبی تراز بام 93
شکل 4- 11 متوسط شاخص­های آسیب طبقه اول نسبت به جابجایی نسبی تراز بام   94
شکل 4- 12 متوسط شاخص­های آسیب طبقه دوم نسبت به جابجایی نسبی تراز بام   94
شکل 4- 13 متوسط شاخص­های آسیب طبقه سوم نسبت به جابجایی نسبی تراز بام   95
شکل 4- 14 بیشینه شاخص­های آسیب نسبت به متوسط شاخص­های آسیب   96
شکل 4- 15 متوسط شاخص­های آسیب طبقه سوم نسبت به متوسط کل شاخص­های آسیب مقاطع   96
شکل 4- 16 متوسط شاخص­های آسیب ستون­ها نسبت به متوسط شاخص­های آسیب تیرها   97
شکل 4- 17 شاخص آسیب شکل­پذیری قاب­ها نسبت به جابجایی نسبی تراز بام   97
شکل 4- 18 بیشینه شاخص آسیب نسبت به متوسط شاخص آسیب (در لحظه زوال)   103
شکل 4- 19 Plastic g-Factor (در لحظه زوال) نسبت به شکل­پذیری نهایی قاب   104
شکل 4- 20 درصد میلگرد طولی به عرضی، ρl/ρs، تیر نسبت به ρl/ρs ستون   104
شکل 4- 21 ρ Ratio نسبت به ρl/ρs ستون 105
شکل 4- 22 ρRatio نسبت به ρl/ρs تیر 106
شکل 4- 23 ρl/ρs ستون نسبت به دوره تناوب مود اول 107
شکل 4- 24 g-Factor کاربردی نسبت به ρl/ρs قاب 107
شکل 4- 25 g-Factor کاربردی نسبت به ρl/ρs ستون 108
شکل 4- 26 Plastic g-Factor نسبت به ρl/ρs ستون 109
شکل 4- 27 شکل­پذیری نهایی نسبت به دوره تناوب مود اول 109
شکل 4- 28 ρl/ρs قاب نسبت به شکل­پذیری نهایی 110
شکل 4- 29 متوسط شاخص­های آسیب نسبت به g-Factor کاربردی 111