پایان نامه ارزیابی عملکرد لرزه ای قابهای بتنی کوتاه و متوسط با ضوابط ATC 40

پایان نامه ارزیابی عملکرد لرزه ای قابهای بتنی کوتاه و متوسط با ضوابط ATC 40

چکیده

در این پایان نامه سعی بر آن است عملکرد لرزه ای قابهای بتنی کوتاه و متوسط با شکل پذیری متوسط را که بر مبنای ایین نامه ٢٨٠٠ استاندارد ایران ویرایش سوم طرح شده است و ضوابط و احکـام ایـن آیـین نامـه در آنها جاریست را بر پایه ایین نامه ٤٠ ATC مورد ارزیابی قرار گیرد.از این طریق می تـوان تـاثیر  پارامترهـای کنترل کننده آیین نامه ٢٨٠٠ استاندارد ایران از جمله تغییر مکان نسبی طبقات ویا توزیع بارگـذاری جـانبی را بر سطوح عملکرد قابها و حاشیه های ایمنی آنها را بر مبنای ایین نامه ٤٠ ATC  مورد بررسی قرار داد. 

جهت این امر قابی را که بر مبنای آیین نامه ٢٨٠٠ استاندارد ایران طرح وکلیه ضوابط آیین نامـه در مـورد آن حاکم می باشد را مورد تحلیل غیر خطی قرار می دهیم وبا معرفی طیف تقاضا ٤٠ ATC تغییر مکـان هـدف سازه محاسبه می شود حال  تغییر مکان نقطه کنترل سازه را برابر با تغییر مکان هدف قرار خواهیم داد .

برای بررسی رفتار اجزا سازه هنگامی که مصالح از حدود الاستیک تجاوز کند به معرفـی مفاصـل غیـر خطـی می پردازیم . این مفاصل بسته به پارامترهای کنترل کننده اعم از تغییر شکل ویا نیرو و رفتار اجزا سازه اعم از رفتار برشی ویا خمشی و همچنین نیروی محوری تقسیم بندی می شوند . خوشبختانه در برنامه  SAP2000 ١٠.١.٠ ver قابلیت معرفی مفاصل غیرخطی کنترل شونده توسط تغییرشـکل و مفاصـل غیـر خطـی کنتـرل شونده توسط نیرو در سازه موردنظر وجود دارد. این مفاصل در مناطقی که احتمال تشکیل در آنجا وجود دارد و پارامترهای تغییر شکل و یا نیروی مفاصل تعیین کننده به نظر می رسد ، انتصاب می یابد. 

مقدمه

در کشور ما پارامتر زلزله عامل تعیین کننده در جهت طراحی ساختمانها مـی باشـد. خـسارتهای جـانی ومـالی فراوان ، ناشی از آسیب پذیری ساختمانها در برابر زلزله های مختلـف  کـه در تـاریخ کـشور مـا بـسیار دیـده می شود ، گواه این مهم می باشد . 

در حال حاضر آیین نامه ٢٨٠٠ ایران به عنـوان مرجـع  قابـل اطمینـان بـرای طراحـی سـاختمانها در اختیـار مهندسان طراح می باشد.که در سالهای اخیر تلاشهای فراوانی جهت پیشرفت و تکمیل این آیین نامـه توسـط متصدیان این امر صورت پذیرفته است .ویرایش سوم این آیین نامه که در حال حاضر به عنوان مرجع طراحـی کاربرد دارد ، حاصل این امر می باشد. 

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                                                      صفحه 

چکیده ........................................................................................................................................................     ١

مقدمه .........................................................................................................................................................     ٣

فصل اول : معرفی تحلیل غیرخطی برمبنای ضوابط ٤٠ ATC  ...........................................      ٤

١-١- مقدمه .............................................................................................................................................      ٥

١-٢- ظرفیت ............................................................................................................................................     ٦

١-٣- تقاضا ...............................................................................................................................................     ٦

١-٤- عملکرد............................................................................................................................................      ٦

١-٥- مراحل ارزیابی سازه ......................................................................................................................      ٦

١-٥-١- تعیین ظرفیت سازه ..................................................................................................................      ٦

١-٥-٢- محاسبه تقاضا با استفاده از روش طیف ظرفیت ....................................................................      ٧

١-٥-٣- محاسبه محاسبه تغییرمکان تقاضا از طریق ضرایب تغییرمکان ...........................................      ٧

١-٥-٤- مراحل بررسی عملکرد سازه در حداکثر تغییرمکان مورد انتظار ............................................      ٧

١-٥-٥- معرفی ضوابط ٤٠ ATC  در پایان نامه .................................................................................      ٨

فصل دوم : معرفی مدلها .....................................................................................................................     ٩

٢-١- مقدمه ..............................................................................................................................................     ١٠

٢-٢- قاب ٢ طبقه ....................................................................................................................................     ١١

٢-٢-١- مشخصات قاب ٢ طبقه ............................................................................................................     ١١

٢-٢-٢- مشخصات بتن ..........................................................................................................................     ١١

٢-٢-٣- مشخصات لرزه ای ...................................................................................................................     ١١

٢-٢-٤- طراحی قاب بدون کنترل تغییرمکان نسبی طبقات مطابق آیین نامه ٢٨٠٠ ایران ............     ١١

٢-٢-٥- طراحی قاب با لحاظ کنترل تغییر مکان نسبی طبقات مطابق آیین نامه ٢٨٠٠ ایران .......     ١٤

٢-٣- قاب ٤ طبقه ....................................................................................................................................     ١٦

٢-٣-١- مشخصات قاب ٤ طبقه ............................................................................................................     ١٦

٢-٣-٢- مشخصات بتن ..........................................................................................................................     ١٦

٢-٣-٣- مشخصات لرزه ای ...................................................................................................................     ١٦

٢-٣-٤- طراحی قاب بدون کنترل تغییرمکان نسبی طبقات مطابق آیین نامه ٢٨٠٠ ایران ............     ١٦

٢-٣-٥- طراحی قاب با لحاظ کنترل تغییر مکان نسبی طبقات مطابق آیین نامه ٢٨٠٠ ایران .......     ١٩ 

٢-٤- قاب ٦ طبقه ....................................................................................................................................     ٢٢

٢-٤-١- مشخصات قاب ٦ طبقه ............................................................................................................     ٢٢

٢-٤-٢- مشخصات بتن ..........................................................................................................................     ٢٢

٢-٤-٣- مشخصات لرزه ای ...................................................................................................................     ٢٢

٢-٤-٤- طراحی قاب بدون کنترل تغییرمکان نسبی طبقات مطابق آیین نامه ٢٨٠٠ ایران ............     ٢٢

٢-٤-٥- طراحی قاب با لحاظ کنترل تغییر مکان نسبی طبقات مطابق آیین نامه ٢٨٠٠ ایران .......     ٢٦

٢-٥- قاب ٨ طبقه ....................................................................................................................................     ٢٩

٢-٥-١- مشخصات قاب ٨ طبقه ............................................................................................................     ٢٩

٢-٥-٢- مشخصات بتن ..........................................................................................................................     ٢٩

٢-٥-٣- مشخصات لرزه ای ...................................................................................................................     ٢٩

٢-٥-٤- طراحی قاب بدون کنترل تغییرمکان نسبی طبقات مطابق آیین نامه ٢٨٠٠ ایران ............     ٢٩

٢-٥-٥- طراحی قاب با لحاظ کنترل تغییر مکان نسبی طبقات مطابق آیین نامه ٢٨٠٠ ایران .......     ٣٣

فصل سوم : تحلیل استاتیکی غیرخطی مدلها ...........................................................................................       ٣٦

٣-١-مقدمه ...............................................................................................................................................     ٣٧

٣-٢- مدلهای سازه معرفی شده .............................................................................................................     ٣٨

٣-٢-١- کلیات ........................................................................................................................................     ٣٨

٣-٢-٢- قابهای نوع اول ........................................................................................................................     ٣٨

٣-٢-٣- قابهای نوع دوم ........................................................................................................................     ٣٨

٣-٢-٤- قابهای نوع سوم .......................................................................................................................     ٣٨

٣-٣- معرفی مشخصات مفاصل غیرخطی ............................................................................................     ٣٩

٣-٣-١- کلیات ........................................................................................................................................     ٣٩

٣-٣-٢- انواع مفاصل غیرخطی .............................................................................................................     ٣٩

٣-٣-٣- موقعیت و مکان مفاصل غیرخطی .........................................................................................     ٤٠

٣-٣-٤- چگونگی معرفی مفاصل غیرخطی جهت بررسی سطوح عملکرد اجزا قاب .......................     ٤٢

٣-٤- معرفی طیفهای تقاضا ...................................................................................................................     ٤٢

٣-٥- مراحل تحلیل غیرخطی ...............................................................................................................     ٤٣

٣-٥-١ کلیات ..........................................................................................................................................     ٤٣

٣-٥-٢- محاسبه تغییر مکان هدف .......................................................................................................     ٤٣

٣-٥-٣- بررسی سطح عملکرد اجزا قاب ............................................................................................      ٤٤ 

٣-٦- منحنیهای پوش آور قاب  ٢ طبقه ..............................................................................................      ٤٧

٣-٦-١- قاب نوع اول قاب ٢ طبقه .....................................................................................................      ٤٧

٣-٦-٢- قاب نوع دوم قاب ٢ طبقه .....................................................................................................      ٤٧

٣-٦-٣- قاب نوع سوم قاب ٢ طبقه ....................................................................................................      ٤٧

٣-٧- منحنیهای پوش آور قاب ٤ طبقه ...............................................................................................      ٥١

٣-٧-١- قاب نوع اول قاب ٤ طبقه .....................................................................................................      ٥١

٣-٧-٢- قاب نوع دوم قاب ٤ طبقه .....................................................................................................      ٥١

٣-٧-٣- قاب نوع سوم قاب ٤ طبقه ....................................................................................................      ٥١

٣-٨- منحنیهای پوش آور قاب ٦ طبقه ...............................................................................................      ٥٦

٣-٨-١- قاب نوع اول قاب ٦ طبقه .....................................................................................................      ٥٦

٣-٨-٢- قاب نوع دوم قاب ٦ طبقه .....................................................................................................      ٥٦

٣-٨-٣- قاب نوع سوم قاب ٦ طبقه ....................................................................................................      ٥٦

٣-٩- منحنیهای پوش آور قاب ٨ طبقه ...............................................................................................      ٦١

٣-٩-١- قاب نوع اول قاب ٨ طبقه .....................................................................................................      ٦١

٣-٩-٢- قاب نوع دوم قاب ٨ طبقه .....................................................................................................      ٦١

٣-٩-٣- قاب نوع سوم قاب ٨ طبقه ....................................................................................................      ٦١

فصل چهارم : مقایسه و بررسی عملکرد لرزه ای قابها .............................................................     ٦٦

٤-١-مقدمه .............................................................................................................................................     ٦٧

٤-٢- قاب ٢ طبقه ..................................................................................................................................     ٦٨

٤-٢-١- مقایسه قاب نوع اول و دوم ..................................................................................................      ٦٨

٤-٢-٢-مقایسه قاب نوع دوم تحت طیف تقاضا ٤٠ ATCو طیف تقاضا استاندارد ٢٨٠٠ ایران ..... .      ٧١

٤-٢-٣- مقایسه قاب نوع دوم و سوم .................................................................................................      ٧٤

٤-٣- قاب ٤ طبقه ..................................................................................................................................     ٧٧

٤-٣-١- مقایسه قاب نوع اول و دوم ..................................................................................................      ٧٧

٤-٣-٢-مقایسه قاب نوع دوم تحت طیف تقاضا ٤٠ ATCو طیف تقاضا استاندارد ٢٨٠٠ ایران ..... .      ٨٢

٤-٣-٣- مقایسه قاب نوع دوم و سوم .................................................................................................      ٨٥

٤-٤- قاب ٦ طبقه ..................................................................................................................................     ٨٩

٤-٤-١- مقایسه قاب نوع اول و دوم ..................................................................................................      ٨٩

٤-٤-٢-مقایسه قاب نوع دوم تحت طیف تقاضا ٤٠ ATCو طیف تقاضا استاندارد ٢٨٠٠ ایران .........      ٩٤

٤-٤-٣- مقایسه قاب نوع دوم و سوم .................................................................................................      ٩٧

٤-٥- قاب ٨ طبقه ..................................................................................................................................     ١٠١

٤-٥-١- مقایسه قاب نوع اول و دوم ..................................................................................................      ١٠١

٤-٥-٢-مقایسه قاب نوع دوم تحت طیف تقاضا ٤٠ ATCو طیف تقاضا استاندارد ٢٨٠٠ ایران .... .      ١٠٦

٤-٥-٣- مقایسه قاب نوع دوم و سوم .................................................................................................      ١٠٩

٤-٦-جمعبندی فصل ............................................................................................................................      ١١٣

٤-٦-١- کلیات .....................................................................................................................................      ١١٣

فصل پنجم : نتیجه گیری و پیشنهادات .....................................................................................     ١١٤

٥-١- مقدمه .........................................................................................................................................       ١١٥

٥-٢- مشخصه کنترل تغییرمکان نسبی طبقات مطابق آیین نامه ٢٨٠٠ ایران ویرایش سوم ............       ١١٥

٥-٣- مشخصه نحوه توزیع بارگذاری جانبی ......................................................................................        ١١٦

٥-٤- تاثیر طیفهای تقاضا ٤٠ ATC  و استاندارد ٢٨٠٠ ایران .........................................................        ١١٧