چکیده
فصل اول (کلیات تحقیق) ...................................................................................................1
1-1-مقدمه.......................................................................................................................................................1
1-2-بررسی خسارت ساختمان های بتنی مسلح در زلزله....................................................................................5
1 -2-1- مقدمه...........................................................................................................................................5
1-2-2-عوامل موثر بر میزان آسیب دیدگی ساختمان ها ..............................................................................5
1-2-2-1-اختلاف بین طیف طرح و طیف پاسخ زلزله ..........................................................................6
1-2-2-2- ستون های ترد ....................................................................................................................7
1-2-2-3- آرایش نامتقارن عناصر سختی در پلان.................................................................................7
1-2-2-4- طبقه همکف نرم .................................................................................................................8
1-2-2-5- ستون های کوتاه.................................................................................................................9
1-2-2-6-شکل پلان طبقات .............................................................................................................10
1-2-2-7- شکل ساختمان در ارتفاع ..................................................................................................10
1-2-2-8 -دال های بدون تیر (دال تخت)...........................................................................................11
1-2-2-9-آسیبهای وارده در اثر زلزله های پیشین...............................................................................11
1-2-2-10- سیستمهای قاب خمشی تنها ...........................................................................................12
1-2-2-11- تعداد طبقات..................................................................................................................12
1-2-2-12- اثر شالوده ها..................................................................................................................13
1-2-2-13- محل قرارگیری سازه های مجاور هم در بلوک ساختمانی................................................14
1-2-2-14-تاثیر مقاومت مشخصه بتن ...............................................................................................14
1-2-2-15-تاثیر زمان نوسان.............................................................................................................15
1-2-2-16- خسارات ناشی از ضعف عناصر سازه ای.........................................................................17
-2-2-16-1- ضعف ستون ها ......................................................................................................17
1-2-2-16-2- ضعف تیرها ...........................................................................................................18
1-2-2-16-3- اتصال تیر و ستون ...................................................................................................18
1-3-ساختار پایان نامه.................................................................................................................................19
فصل دوم(راهکارهای بهسازی و کنترل ارتعاش لرزه ای سازه)..........................................21
2-1-مقدمه ..............................................................................................................................................21
2-2- سازه های مقاوم در برابر زلزله...........................................................................................................22
2-3- معرفی راهکارهای بهسازی...............................................................................................................23
2-3-1-کاهش نیروی زلزله..................................................................................................................24
2-3-2- افزایش مقاومت و سختی.........................................................................................................25
2-3-3- افزایش شکل پذیری. .............................................................................................................27
2-3-4- کاهش سختی موضعی.............................................................................................................28
2-3-5- تغییر کاربری سازه ..................................................................................................................28
2-3-6-روش ارزیابی بر اساسا عملکرد....................................................................................................282-4-اعضای کنترل شونده توسط نیرو و تغییر شکل ....................................................................................33
2-4-1-مزایای روش کنترل بر اساس عملکرد ......................................................................................36
2-5- بررسی ضوابط دستورالعمل بهسازی...................................................................................................37
2-5-1-مبانی بهسازی...........................................................................................................................37
2-5-2-مراحل بهسازی.........................................................................................................................37
2-5-3- هدف بهسازی..........................................................................................................................37
2-5-4- سطح عملکرد ساختمان ...........................................................................................................37
2-5-4-1- سطوح عملکرد اجزای سازه ای ........................................................................................37
2-5-4-1-1-سطح عملکرد 1-قابلیت استفاده بی وقفه...................................................................38
2-5-4-1-2- سطح عملکرد 2-خرابی محدود...............................................................................38
2-5-4-1-3-سطح عملکرد 3- ایمنی جانی...................................................................................38
2-5-4-1-4- سطح عملکرد 4-ایمنی جانی محدود......................................................................39
2-5-4-1-5- سطح عملکرد 5- آستانه فروریزش..........................................................................39
2-5-4-1-6- سطح عملکرد 6-لحاظ نشده ..................................................................................39
2-5-4-2- سطوح عملکرد اجزای غیر سازه ای..................................................................................39
2-5-4-2-1- سطح عملکرد A-خدمت رسانی بی وقفه ................................................................40
2-5-4-2-2-سطح عملکرد D- ایمنی جانی محدود ......................................................................40
2-5-4-2-3- سطح عملکرد E- لحاظ نشده ...................................................................................40
2-5-4-3- سطوح عملکرد کل ساختمان ............................................................................................40
2-5-5- اطلاعات وضعیت موجود ساختمان ...........................................................................................41
2-5-5-1- جمع آوری اطلاعات در سطح حداقل...............................................................................41
2-5-5-2-جمع آوری اطلاعات در سطح متعارف..............................................................................42
2-5-5-3- جمع آوری اطلاعات در سطح جامع .................................................................................42
2-5-5-4- ضریب آگاهی....................................................................................................................43
2-5-6-راهکارهای بهسازی......................................................................................................................43
2-5-7- مقاومت مصالح............................................................................................................................44
2-5-7-1- مقاومت مورد انتظار مصالح ..............................................................................................44
2-5-7-2- حدپایین مقاومت مصالح...................................................................................................44
2-5-7-3-مقاومت مشخصه مصالح ...................................................................................................44
2-5-8- ظرفیت اجزای سازه ....................................................................................................................44
2-5-8-1- روشهای خطی....................................................................................................................44
2-5-8-2- روشهای غیر خطی...............................................................................................................45
2-5-9-روشهای تحلیل غیر خطی..................................................................................................................46
2-5-9-1- تحلیل استاتیکی غیر خطی(pushouers).............................................................................46
2-5-9-1-1-تغییر مکان هدف................................................................................................................48
2-5-9-1-2-روش ضرایب ..................................................................................................................48
2-5-9-1-3-روش طیف ظرفیت ........................................................................................................51
2-5-9-2-2-شکل توزیع بار جانبی در ارتفاع ساختمان.........................................................................52
2-5-9-2-1- محدودیت های تحلیل استاتیکی غیر خطی (Pushover)..............................................54
2-5-9-2-2-مزیت های تحلیل استاتیکی غیر خطی(pushover)...........................................................55
2-5-9-2-3-تحلیل دینامیکی غیر خطی....................................................................................................57
2-5-9-2-4-معیارهای پذیرش روشهای غیر خطی....................................................................................57
2-5-10-اضافه نمودن دیوار برشی در ساختمان بتن آرمه موجود...................................................................61
2-5-11-تاثیر افزودن دیوار برشی برای کاهش نامنظمی سازه ای در ساختمان ...............................................61
2-5-12-تاریخچه استفاده از دیوار برشی درساختمان بتنی.............................................................................64
2-5-13-ضوابط استفاده از دیوار برشی در ساختمان بتنی موجود.............................................................................66
2-5-13-1-اضافه کردن دیوارهای برشی و میانقاب............................................................................................66
2-5-13-2- دیوار برشی بتنی ..............................................................................................................................67
فصل سوم(ساختمان مورد مطالعه و ارزیابی آسیب پذیری آن)......................................................71
3-1- مقدمه..............................................................................................................................................................71
3-2- ساختمانهای مورد مطالعه .................................................................................................................................72
3-3- مشخصات ساختمان موجود ...........................................................................................................................73
3-3-1- مشخصات هندسی ساختمان...................................................................................................................73
3-3-2-سیستم سازه ای ساختمان ........................................................................................................................74
3-3-3- مشخصات مصالح ..................................................................................................................................74
3-4- بارگذاری ثقلی................................................................................................................................................74
3-5-سیستم انتقال بار ثقلی......................................................................................................................................75
3-5-1-سیستم مقاوم در برابر بارهای جانبی........................................................................................................75
3-5-2-مشخصات مصالح مصرفی در سازه..........................................................................................................75
3-5-3بارگذاری ثقلی و جانبی..............................................................................................................................76
3-6- بارگذاری جانبی ............................................................................................................................................80
3-6-1- ساختمان های10طبقه نامنظم مورد مطالعه ..................................................................................................80
3-6-2- ساختمان های15طبقه نامنظم مورد مطالعه .................................................................................................80
3-6-3- ساختمان های20طبقه نامنظم مورد مطالعه ..................................................................................................82
3-6-2-انجام تحلیل.................................................................................................................................................83
3-6-4-1-مقاطع تیرهای ساختمان مورد مطالعه........................................................................................................87
3-7- ارزیابی کیفی آسیب پذیری ساختمان های مورد مطالعه .........................................................................88
3-7-1- هدف بهسازی .............................................................................................................................88
3-7-1-1- سطح خطر ..........................................................................................................................88
3-7-1-1-1- سطح خطر 1................................................................................................................88
3-7-1-1-2- سطح خطر 2................................................................................................................89
3-7-2-سطح عملکرد ساختمان ................................................................................................................89
3-7-2-1- سطح عملکرد اجزای سازه ای .................................................................................................89
3-7-2-2- سطح عملکرد اجزای غیر سازه ای ..........................................................................................89
3-7-2-3- سطح عملکرد کل ساختمان ....................................................................................................90
3-7-3-تعیین سطح اطلاعات و ضریب آگاهی..........................................................................................90
3-7-4-مشخصات مصالح ............................................................................................................................91
3-7-4-1- مصالح بتنی...............................................................................................................................91
3-7-5-شتاب نگاشت ها................................................................................................................................91
3-7-5-1-مشخصات شتاب نگاشت ها...................................................................................................91
3-7-5-1-مشخصات شتاب نگاشت ها...................................................................................................91
3-7-5-1-1-مقیاس کردن شتاب نگاشت ها...........................................................................................91
3-7-5-1-2-هم پایه کردن شتاب نگاشت ها........................................................................................93
3-7-5-1-3-رکوردهای زمین لرزه مورد استفاده در تحلیل..................................................................93
3-8- ارزیابی کمی آسیب پذیری ساختمان ها ..............................................................................................94
3-8-1- تحلیل استاتیکی غیر خطی (Pushover) .................................................................................95
3-8-1-1- تعیین تغییر مکان هدف ........................................................................................................95
3-8-1-1-1- تغییر مکان هدف برای ساختمان های 20طبقه مورد مطالعه..............................................95
3-8-1-1-2-تغییر مکان هدف برای ساختمان 15طبقه مورد مطالعه ....................................................97
3-8-1-1-3-تغییر مکان هدف برای ساختمان 10طبقه مورد مطالعه...................................................99
3-8-1-2-انجام تحلیل........................................................................................................................101
3-8-1-2-1-تعریف مفاصل پلاستیک ...........................................................................................101
3-8-1-2-1-1-تعریف مفاصل پلاستیک در تیرهای بتنی............................................................101
3-8-1-2-1-2-تعریف مفاصل پلاستیک در ستون های بتنی .......................................................103
3-8-1-3- پارامترهای مدل سازی و معیارهای پذیرش برای روش های غیر خطی –اعضای کنترل شونده توسط خمش.........................................................................................................................................................104
3-8-1-3-تعریف حالت های مختلف تحلیل(case) .................................................................................105
3-8-1-4- نتایج تحلیل استاتیکی غیر خطی (pushover) ........................................................................107
3 -8-1-4-1- نتایج تحلیل pushover ساختمان 20طبقه مورد مطالعه ......................................................107
3-8-1-4-2- نتایج تحلیل pushover ساختمان 15طبقه مورد مطالعه ......................................................109
3-8-1-4-3- نتایج تحلیل pushover ساختمان 10طبقه مورد مطالعه ......................................................110
3-8-1-5- اثر همزمان مولفه های زلزله .....................................................................................................111
3-8-1-6- تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیر خطی ..............................................................................111
3-8-1-6-1-انجام تحلیل ........................................................................................................................111
3-8-1-6-2-نتایج تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیر خطی ..................................................................112
3-8-1-6-2-1- منحنی های نسبت کاربردی تحت زلزله های مختلف برای ساختمان 20طبقه مورد
مطالعه..................................................................................................................................................................112
3-8-1-6-2-2- منحنی های نسبت کاربردی تحت زلزله های مختلف برای ساختمان 15طبقه مورد
مطالعه..............................................................................................................................................................114
3-8-1-6-2-3- منحنی های نسبت کاربردی تحت زلزله های مختلف برای ساختمان 10طبقه مورد
مطالعه................................................................................................................................................................115
3-9-نتیجه گیری .............................................................................................................................................117
فصل چهارم(بهسازی لرزه ای ساختمان های مورد مطالعه) ....................................................118
4-1 مقدمه ........................................................................................................................................................118
4-2- اضافه نمودن دیوار برشی برای بهبود نامنظمی در ساختمان های بتنی موجود .............................................119
4-3-انجام تحلیل ............................................................................................................................................120
4-3-1- تعیین تغییر مکان هدف ...............................................................................................................120
4-3-1-1-تغییر مکان هدف برای ساختمان های مورد مطالعه.......................................................................120
4-3-2-نتایج تحلیل استاتیکی غیر خطی ((pushover)................................................................................121
4-3-2-1-نتایج تحلیل pushover ساختمان 20 طبقه مورد مطالعه بعد از بهسازی......................................121
4-3-2-2-نتایج تحلیل pushover ساختمان 15 طبقه مورد مطالعه بعد از بهسازی.....................................123
4 -3-2-3-نتایج تحلیل pushover ساختمان 10 طبقه مورد مطالعه بعد از بهسازی....................................125
4-3-3- تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیر خطی.......................................................................................126
4-3-3-1- انجام تحلیل..........................................................................................................................126
4-3-3-2- نتایج تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیر خطی....................................................................127
4-3-3-2-1-منحنی های نسبت کاربردی تحت زلزله های مختلف برای ساختمان 20 طبقه مورد مطالعه
بعد از بهسازی.................................................................................................................................127
4-3-3-2-2-منحنی های نسبت کاربردی تحت زلزله های مختلف برای ساختمان 15 طبقه مورد مطالعه
بعد از بهسازی...............................................................................................................................129
4-3-3-2-3-منحنی های نسبت کاربردی تحت زلزله های مختلف برای ساختمان 10 طبقه مورد مطالعه
بعد از بهسازی....................................................................................................................................130
4-3-3-3- نتیجه گیری........................................................................................................................132
4-4- مقایسه نتایج ...................................................................................................................................... 132
4-5- مقایسه شاخص های ارزیابی ..............................................................................................................133
4-5-1 – بررسی تغییر شکل نسبی طبقات................................................................................................133
4-5-1-1-نمودار مقایسه تغییر شکل ساختمان های 20،15،10مورد مطالعه قبل و بعد از بهسازی.............134
4-5-1-1- مقایسه نتایج تغییر شکل ساختمان های 20 و 15 و 10 طبقه مورد مطالعه.......................................134
4-5-2- منحنی هیسترزیس............................................................................................................................136
4-5-2-1-منحنی هیسترزیس سازه 20 طبقه مورد مطالعه قبل از بهسازی تحت رکورد طبس.......................136
4-5-2-2-منحنی هیسترزیس سازه 20 طبقه مورد مطالعه بعد از بهسازی تحت رکورد طبس.........................137
4-5-2-3-مقایسه نتایج منحنی های هیسترزیس رسم شده برای ساختمان 20 طبقه مورد مطالعه......................137
4-5-2-4-منحنی هیسترزیس سازه 15 طبقه مورد مطالعه قبل از بهسازی تحت رکورد طبس و منجیل..........137
4-5-2-5-منحنی هیسترزیس سازه 15 طبقه مورد مطالعه بعد از بهسازی تحت رکورد طبس و منجیل...........138
4-5-2-6-مقایسه نتایج منحنی های هیسترزیس رسم شده برای ساختمان 15 طبقه مورد مطالعه......................139
4-5-2-7-منحنی هیسترزیس سازه 10 طبقه مورد مطالعه قبل از بهسازی تحت رکورد طبس و منجیل.............140
4-5-2-8-منحنی هیسترزیس سازه 10 طبقه مورد مطالعه بعد از بهسازی تحت رکورد طبس و منجیل..............141
4-5-2-9-مقایسه نتایج منحنی های هیسترزیس رسم شده برای ساختمان 10 طبقه مورد مطالعه........................142
4-5-3-نمودار تاریخچه زمانی..........................................................................................................................142
4-5-4- بررسی مکانیزم اتلاف انرژی در سازه..................................................................................................146
4-5-4-1-ساختمان 20 طبقه قبل از بهسازی................................................................................................146
4-5-4-2-ساختمان 20 طبقه بعد از بهسازی................................................................................................147
4-5-4-3-ساختمان 15 طبقه قبل از بهسازی...............................................................................................147
4-5-4-4-ساختمان 15 طبقه بعد از بهسازی...............................................................................................148
4-5-4-5-ساختمان 10 طبقه قبل از بهسازی..............................................................................................148
4-5-4-6-ساختمان 10 طبقه بعد از بهسازی..............................................................................................149
4-5-4-7-مقایسه نتایج نمودار اتلاف انرژی برای ساختمان 20 و 15 طبقه و 10 مورد مطالعه.......................150
4-5-5-تغییر مکان نسبی طبقات ....................................................................................................................150
4-5-5-1-ساختمان 20 طبقه نامنظم...............................................................................................................151
4-5-5-2- ساختمان 15 طبقه نامنظم .............................................................................................................153
4-5-5-3- ساختمان 10 طبقه نامنظم ............................................................................................................155
4-6-نتیجه گیری..........................................................................................................................................156
فصل پنجم(نتیجه گیری و پیشنهادات ) ..............................................................................157
5-1- مقدمه ...............................................................................................................................................157
5-2- نتیجه گیری .......................................................................................................................................158
5-3- پیشنهادها جهت ادامه کار تحقیق ........................................................................................................159
منابع ................................................................................................................................160
چکیده انگلیسی..................................................................................................................163