پایان نامه بررسی ضریب رفتار سازه‌ های فولادی با سیستم دوگانه قاب خمشی و مهاربند زانویی

فهرست:

فصل اول: کلیات تحقیق............................................................................................. 1

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

1-2- تاریخچه-ضریب رفتار ................................................................................................................. 3

1-3- تاریخچه- بادبند زانویی .............................................................................................................. 4

1-4- طرح لرزه‌ای .................................................................................................................................. 6

1-5- ضریب رفتار .................................................................................................................................. 8

1-6- لزوم انجام تحقیق ........................................................................................................................ 8

1-7-  روند پیش رو ........................................................................................................................... 10

2- فصل دوم: مروری بر ادبیات موضوع .................................................................. 11

2-1- مقدمه .......................................................................................................................................... 11

2-2- رفتار سازه در برابر زلزله ........................................................................................................ 11

2-2-1- اثر انواع زوال و کمانش در سازه .................................................................................... 12

2-2-2- منحنی چرخه هیسترزیس .............................................................................................. 15

2-2-3- اصول و فلسفه طراحی لرزه‌ای ........................................................................................ 17

2-3- مفهوم ضریب رفتار .................................................................................................................. 19

2-3-1- پارامترهای موثر بر ضریب رفتار ..................................................................................... 21

2-3-1-1- شکل‌پذیری ..................................................................................................................... 23

2-3-1-2- ضریب مقاومت افزون(اضافه مقاومت) ..................................................................... 27

2-3-1-3- ضریب نامعینی .............................................................................................................. 31

2-3-1-4- ضریب میرایی ................................................................................................................ 32

2-4- مروری بر تحقیقات انجام شده ............................................................................................. 33

2-4-1- نیومارک و هال .................................................................................................................... 33

2-4-2- لایی و بیگس ....................................................................................................................... 35

2-4-3- ریدل و نیومارک ................................................................................................................. 35

2-4-4- القادامسی و محرز ............................................................................................................... 36

2-4-5- ریدل، هیدالکو و کروز ....................................................................................................... 37

2-4-6- آرایز و هیدالگو .................................................................................................................... 37

2-4-7- ناسار و کراوینکلر ................................................................................................................ 38

2-4-8- ویدیک، فجفر و فیشینگر ................................................................................................. 40

2-4-9- میراندا و برتراوا ................................................................................................................... 41

2-4-10- مروری بر تحقیقات انجام شده بر روی سیستم مهاربند زانویی ......................... 43

2-5- روش‌های محاسبه ضریب رفتار ............................................................................................ 44

2-5-1- روش‌های آمریکایی ............................................................................................................. 44

2-5-1-1- روش ضریب شکل‌پذیری یوانگ ............................................................................... 45

2-5-1-1-1- فرمول ضریب شکل‌پذیری سازه  .............................................................. 47

2-5-1-1-2- فرمول ضریب کاهش نیرو بر اثر شکل‌پذیری  ..................................... 47

2-5-1-1-3- فرمول ضریب مقاومت افزون  ..................................................................... 47

2-5-1-1-4- فرمول ضریب تنش مجاز (Y) ............................................................................. 48

2-5-2- فرمول‌بندی ضریب رفتار .................................................................................................. 48

3- اصول و مبانی طراحی لرزه‌ای ............................................................................ 51

3-1- مقدمه .......................................................................................................................................... 51

3-2- تحلیل استاتیکی غیر خطی و آنالیز Pushover (بار افزون) ......................................... 52

3-2-1- توزیع بار جانبی در تحلیل استاتیکی غیر خطی ....................................................... 53

3-2-1-1- توزیع توانی عمومی ...................................................................................................... 54

3-2-1-2- توزیع منطبق بر مودها ................................................................................................ 55

3-2-1-3- توزیع یکنواخت ............................................................................................................. 57

3-2-2- روش FEMA-356 برای تحلیل پوش‌آور ..................................................................... 58

3-3-1- پاسخ نیرو-تغییر مکان سازه ............................................................................................ 58

3-3-2- ارزیابی آزمایشگاهی روابط نیرو-تغییر مکان ............................................................... 62

3-4- طراحی بر اساس سطوح عملکرد اجزاء سازه‌ای .............................................................. 63

3-4-1- سطح عملکرد 1 برای اجزاء سازه‌ای-قابلیت استفاده بی‌وقفه ................................ 64

3-4-2- سطح عملکرد 3 برای اجزای سازه‌ای ایمنی جانی ................................................... 64

3-4-3- سطح عملکرد 5 برای اجزای سازه‌ای-آستانه فرو ریزش ........................................ 65

3-5- بررسی رفتار لرزه‌ای و غیر خطی مهاربند زانویی ........................................................... 67

3-6- مروری بر سیستم غیر فعال مهاربند زانویی ..................................................................... 69

3-7- مقطع و طول المان زانویی تسلیم شونده .......................................................................... 70

3-8- مبانی طراحی قاب مهاربند زانویی ...................................................................................... 72

3-9- اندرکنش V-M المان‌های زانویی ........................................................................................ 74

3-10- الزامات المان‌های زانویی ..................................................................................................... 76

4- فصل چهارم: مدل‌سازی، طراحی و محاسبه پارامترهای مورد نیاز ضریب رفتار.. 78

4-1- مقدمه............................................................................................................................................ 78

4-2- معرفی نحوه مدل‌سازی و مدل‌های مورد بررسی.............................................................. 78

4-2-1- نحوه مدل‌سازی و محاسبه طول المان زانویی.............................................................. 79

4-2-2- نام‌گذاری مدل‌ها................................................................................................................... 80

4-3- تحلیل استاتیکی معادل و طراحی سیستم دوگانه قاب خمشی و مهاربند زانویی.. 82

4-3-1- محاسبه ضریب زلزله........................................................................................................... 83

4-3-1-1- محاسبه ضریب زلزله برای سازه‌های 5 طبقه:........................................................ 83

4-3-1-2- محاسبه ضریب زلزله برای سازه‌های 9 طبقه......................................................... 84

4-3-1-3- محاسبه ضریب زلزله برای مدل‌های 13 طبقه...................................................... 84

4-4- ملاحظات تحلیل غیر خطی................................................................................................... 85

4-5- تعیین و کنترل ضریب رفتار سیستم دوگانه قاب خمشی و مهاربندی زانویی........ 86

4-5-1- روند محاسبه ضریب رفتار سازه برای مدل 5S-DB-M............................................ 86

4-5-2- روند محاسبه ضریب رفتار سازه برای مدل 5S-DB-T............................................. 91

4-5-3- روند محاسبه ضریب رفتار سازه برای مدل 5S-DB-B............................................. 93

4-5-4- روند محاسبه ضریب رفتار سازه برای مدل 5S-XB-M............................................ 95

4-5-5- روند محاسبه ضریب رفتار سازه برای مدل 5S-XB-T............................................. 97

4-5-6- روند محاسبه ضریب رفتار سازه برای مدل 5S-XB-B............................................. 99

4-5-7- روند محاسبه ضریب رفتار سازه برای مدل 9S-DB-M........................................ 101

4-5-8- روند محاسبه ضریب رفتار سازه برای مدل 9S-DB-T.......................................... 103

4-5-9- روند محاسبه ضریب رفتار سازه برای مدل 9S-DB-B......................................... 105

4-5-10- روند محاسبه ضریب رفتار سازه برای مدل 9S-XB-M..................................... 107

4-5-11- روند محاسبه ضریب رفتار سازه برای مدل 9S-XB-T....................................... 109

4-5-12- روند محاسبه ضریب رفتار سازه برای مدل 9S-XB-B...................................... 111

4-5-13- روند محاسبه ضریب رفتار سازه برای مدل 5S-XB-M..................................... 113

4-5-14- روند محاسبه ضریب رفتار سازه برای مدل 13S-DB-T.................................... 115

4-5-15- روند محاسبه ضریب رفتار سازه برای مدل 13S-DB-B................................... 117

4-5-16- روند محاسبه ضریب رفتار سازه برای مدل 13S-XB-M.................................. 119

4-5-17- روند محاسبه ضریب رفتار سازه برای مدل 5S-XB-M..................................... 121

4-5-18- روند محاسبه ضریب رفتار سازه برای مدل 5S-XB-M..................................... 123

5- جمع‌آوری و نتیجه‌گیری................................................................................... 126

5-1- مقدمه........................................................................................................................................ 126

5-2- ضریب رفتار محاسبه شده................................................................................................... 126

5-3- ارائه ضریب رفتار جامع........................................................................................................ 127

5-4- ارائه ضریب رفتار مناسب بر اساس عملکرد مناسب مدل........................................... 127

5-5- خلاصه نتایج............................................................................................................................ 128

5-6-  پیشنهادات.............................................................................................................................. 130

* فهرت منابع و مأخذ....................................................................................................................... 131

پیوست‌ها................................................................................................................................................ 134

 Abstract............................................................................................................................................. 140

منبع:

[1] uajg, C.M.., “Establishing R(or Rw) and Cd factor for building seismic Provisions” , J. of struct. Engrg., ASCE, vol.117,NO.l,pp.19-28m1991.

[2] wakabayashi, M., “Desing of Earthquake – Resistant Buildings” , MC Graw-Hill, 1986

[3] Miranda, E., V. V. Bertrro, “Evaluation of strength Reduction for earthquake – Resistant design” Earthquake spectra, Volio, No 2, pp357-379-01994

[4] Riddell. R, P. Hidalgo and E. cruz, “Response modification factor for earthquake Resistant design of short period structures”

[5] Nassar. A. A, J. D. ostras and H. krawinkler.” Seismic design based an strength and ductility demands”. Proc. Tenth world conference on Earthquake engineering. Vol 10. pp. 5861-5866.1992

[6] uang, C. M., and Bertero. V. V, “Implications of Recorded Earthquake Ground Motions on Seismic Design of Building structures” Report N. UCB/EERC-88/13.

Earthquake Engineering research center, university of California Berkeley, November 1998.

[9] Cosenza, E., and monfredi, G.” seismic Design Based on low cycle fatigue criteria”, Earthquake engineering and structural Dynamics, vol21, pp. 837-848,1992

[10] Powell, G. H. , and all ahabadi, Ro, seismic Damage prediction by deterministic methods: concepts and procedures”, Earthquake engineering and structural dynamic, vol 16. pp. 719-734,1998

[11] uang, C. M. (1992), “ seismic force reduction and displacement Amplification factor” proceedings”, of the 10th world conference on earthquake engineering Balkema, Rotterdom, 5875-5880

[12] Lee. D. G., song . J. k and yun. C.B., “ Estimation of system – Level dactility demands for multi story structures” , J. of en                ineering structures, vol 19, no 12, pp. 1025-1033, 1997

[13] Housner, G.W. “limit design of structures to resist earthquake”, proc. First world conf. on earthquake engineering , pp 5-1 to 5-13 , Berkeley , California , 1959

[14] Bertero, V.V , “ State - of - the report on: design criteria” world conf. on earthquake engineering. , paper No 2005, 1996.

[15] Rojhan, C., “An Investigation of structural response modification factors” proceedings of 9th world conference on eathquak engineering, Tokyo-Kyoto , Japan, PP.1087-1092, 1988

[16] Aristizabal - ochoa JD. Disposable knee bracing: Improvement in seismic design of steel from” Journal of structural engineering , ASCE 1988; 112(7): 1544-52

[17] Balendra. T, sam M.T, liaw . C.Y, “ diagonal broace with ductile knee anchor for a seismic steel fram” Earthquake engineering and structural dynamics 1990; 19: 847-58.

[18] Mina Naeemi and majid bozorg “Seismic perfor mance of knee braced frame” world academy of science, Engineering and technology – vol3.2009-02-26

[19] Mahmoud miri, Abdolreza zare, Hossein Abbaszadeh” seismic behavior of steel frames investigation with knee brace based on pushover analysis”, world academy of science, enngiaeering and technology, vol: 3, 2009-02-22

[20] Jinkoo kim , hyunboon ehoi” response modification factors of chevron – braced frames”, Department of architectural engineering, sung kyun kwan university, suwon, republic of korea

[21] uang. C.N., A. Maarouf “ Evaluation of displacement Amplication factor for seismic design provisions” , Department of civilengineering, Northeastern university, Boston(1996)

[22] Popov, E. 1980 “ seismic behaviour of structural subassemblages”. ASCE Journal of the structural , ST. 7, page 145-1470

[23] ATC, seismic evaluation and retrofit of concrete building, vol, 1, Atc40Applied technology council, redwood city 1996

[24] ATC 13, “ Earthquake damage evaluation data for California” Applied Technology Council.

[25] Balendra T,lim el and Liaw CY, “Ductile knee braced fromes with whear yielding knee for seismic resistant structures” Engineering structures, 16(4). 263-269(1994)

[26] FEMA1997, NEHRP Guidelines for the seismic Rehabilitation Buildings, FEMA273, and NEHRP Commentary on the Guidelines for the seismic Rehabilitation of the building, FEM 274, October, Federal Emergancy Management Agency, Washington. D.C

[27] SEAOC, vision 2000, performance based seismic engineering of building, structural engineer association of California Sacrament. 1995

[28] FEMA 2000, “FEMA 356 : Seismic Rehabilitation of building”, federal emergency Management Agency, washing ton . D.C

[29] P. Khosravi and M. Mofid, “Non-linear analysis f disposable knee bracing” Compaters and structures 75, 2000, PP65-72

[30] Bourahla N, (), “Knee bracing system for earthquake resisting steel frames” PhD- thesis, departmeant of civil Engineering and structural Dy nami cs, 19, 847-858

[31] Hung, z,li, Q,chen, l(2005) “Elastoplastic analysis of knee bracing frame” zhejiang university Sci 6A(8), 748-789

[32] Kasai k and popov EP.(1986)” General Behavior of steel shear link beams” Jurnal of sturactural Engineering. 112(2), 362-386

[33] Neal, B, G, “Effect of shear force on the fully plastic moment of on I Beam” Jurnal of Mechanics and Engineering science. Col 3, P. 258

[34] Celement, D.E.” Seismic Analysis of knee Elements for steel frames” PHD, Thesis, university of oxford, Trinity Term, 2002.(2002)

[35]  زرین‌کوه، رضا « بررسی رفتار سیستم بادبندی EBF» پایان نامه کارشناسی ارشد؛ دانشگاه صنعتی امیرکبیر- 1375

[36]  واکابایشی، مینورو« ساختمان‌های مقاوم در برابر زلزله » ترجمه سعادت‌پور، محمدمهدی - انتشارات دانشگاه صنعتی اصفهان، 1374

[37]  بهزادی‌پور، عفوری‌پور«تعیین شکل‌پذیری قاب فولادی دارای اتصال استخوانی تیر به ستون با استفاده از آنالیز پوش‌آور» پایان‌نامه کارشناسی ارشد سازه، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران، مرکز.

[38]  غفوری، مهدی« محاسبه ضریب رفتار سازه‌های فولادی» پایان‌نامه کارشناسی ارشد سازه، دانشکده فنی دانشگاه تهران، 1382.

[39]  سجادی‌نصب، دکتر ناصری« بررسی تأثیر عوامل شکل‌پذیری و اضافه مقاومت در ضریب رفتار سازه‌های فولادی با مهاربند همگرا» پایان‌نامه کارشناسی ارشد سازه، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد زاهدان.

[40]  ثابتی، محمودرضا، «ارزیابی و مقایسه ضریب رفتار ناشی از تغییرات زمان تناوب، شکل‌پذیری و افزایش درجات آزادی در سیستم بادبندی واگراEBF » پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه علم و صنعت ایران، 1377.

[41]  محمودی، دکتر نقی‌پور، «ارزیابی اتصال میانی مهاربند زانویی» پایان‌نامه کارشناسی ارشد دانشگاه علوم و فنون مازندران 1393.

[42]  سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی،« دستورالعمل بهسازی لرزه‌ای ساختمان‌های موجود نشریه 360» پژوهشگاه بین‌المللی زلزله، 1381.

[43]  تقی‌نژاد، رامین، «طراحی و بهسازی لرزه‌ای سازه‌ها براساس سطح عملکرد با استفاده از تحلیل پوش‌آور SAP-ETABS» نشر کتاب دانشگاهی، 1392.

[44]  دکتر محمدرضا تابش‌پور، «تحلیل غیر خطی سازه‌ها» انتشارات فدک ایساتیس، چاپ اول، 1390

[45]  علیرضا فاروقی«بهسازی لرزه‌ای سازه‌ها، بررسی سازه‌ها به روش تحلیل استاتیکی غیر خطی(Pushove)Sap-ETABS » انتشارات سیمای دانش تهران، 1388.

[46]  پاک نیت« تحلیل‌های مورد نیاز در بهسازی لرزه‌ای سازه‌ها با نرم‌افزار Seismosignal-SAFE-SAP-STABS» انتشارات متفکران، چاپ اول، 1390

[47]  پاک‌نیت، میمندی پاریزی«بهسازی لرزه‌ای سازه‌های فولادی و تحلیل بار افزون(Pushover) با استفاده از نرم‌افزارهایSAP , ETABS » انتشاراتن متفکران، چاپ اول، 1391.

[48]  استاندارد 2800 و مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، 1388.

[49]  فرامرز عالمی، بهرخ حسینی هاشمی«مقایسه رفتار قاب‌های مهاربندی شده زانویی با هم مرکز» پژوهش‌نامه پژوهشگاه بین‌المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله 1379.

[50]  سیدمحمد زهرایی، میثم جلالی«مطالعه تحلیلی رفتار لرزه‌ای قاب‌های مهاربندی شده زانویی» نشریه علمی پژوهشی سازه‌ و فولاد، سال چهارم، شماره دوم، 1387.

[51]  مهرداد امیری مقدم، حامد صفاری«مقایسه تحلیلی ضریب شکل‌پذیری سازه‌های قاب فولادی با سیستم مهاربندی گوناگون» پایان‌نامه کارشناسی ارشد سازه، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرمان، 1387.

[52]  مهرداد امیری مقدم، حامد صفاری«مقایسه تحلیلی ضریب شکل‌پذیری سازه‌های قاب فولادی با سیستم مهاربندی گوناگون» پایان‌نامه کارشناسی ارشد سازه، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرمان، 1387.