فهرست:
چکیده .........................................................................................................................١
علایم ......................................................................................................................... ٢
مقدمه ..........................................................................................................................5
هدف تحقیق ....................................................................................................................................8
روش انجام کار ...............................................................................................................................9
فصل اول : بررسی اجمالی انواع مختلف سیستم های مهاربندی
مقدمه ...........................................................................................................................................11
١-١- سیستم های مهاربندی در فلسفه جدید طراحی ..................................................................13
١-٢ - چند نمونه از خرابی بادبند ها در زلزله های شدید ...........................................................15
١-٣ - انواع سیستم ساختمانهای اسکلت فولادی .........................................................................19
١-٣-١- مهار بندی های هم محور ..............................................................................................20
١-٣-١-١- بادبند های ضربدری ..................................................................................................22
١-٣-١-٢- بادبند های قطری .......................................................................................................23
١-٣-١-٣- بادبند شورن ٧ و ٨ ....................................................................................................23
١-٣-١-٤- بادبند های K ............................................................................................................24
١-٣-٢- مهار برون محور .............................................................................................................27
١-٣-٢-١- ترکیب سیستم مهاربندی شده واگرا با سیستم های سازه ای دیگر ............................30
١-٣-٣- مهاربند زانوئی.................................................................................................................31
١-٣-٤- معرفی بادبندهای دروازه ای............................................................................................33
١-٤- مقایسه تاثیر استفاده از بادبند دروازه ای ، هم محور ضربدری و برون محور در یک قاب دو طبقه ..............................................................................................................................................36
فصل دوم : مطالعه ضریب رفتار و بررسی رفتار لرزه ای قاب با مهاربند دروازه ای تحت تحلیل استاتیکی غیر خطی با تغییر موقعیت گره میانی
مقدمه ............................................................................................................................................40
٢-١- نواقص طرح برمبنای مقاومت ...........................................................................................41
٢-٢- انواع روش های محاسبه R.................................................................................................43
٢-٣- ضریب رفتار .......................................................................................................................44
٢-٣-١- عوامل مؤثر بر ضریب رفتار ...........................................................................................45
٢-٣-١-١- ضریب کاهش بر اثر شکل پذیری .............................................................................45
٢-٣-١-٢- ضریب مقاومت افزون Ω یا Rs ...............................................................................47
٢-٣-١-٣- ضریب تنش مجاز Y ................................................................................................47
٢-٣-٢- تعیین ضریب رفتار .........................................................................................................46
٢-٤- تحلیل استاتیکی غیرخطی Pushover .................................................................................49
٢-٤-١- فرضیات روش تحلیل استاتیکی غیر خطی ...................................................................51
٢-٤-٢- مزایا روش استاتیکی غیر خطی ......................................................................................51
٢-٤-٣- محدودیتهای آنالیز استاتیکی غیر خطی ..........................................................................52
٢-٤-٤- طریقه اعمال بار در آنالیز استاتیکی غیر خطی.................................................................53
٢-٤-٦- روش های تعیین تغییر مکان هدف ................................................................................53
٢-٤-٦-١- روش طیف ظرفیت ...................................................................................................53
٢-٤-٦-٢- سیستم یک درجه آزادی معادل .................................................................................56
٢-٤-٦-٣- روش آنالیز دینامیکی الاستیک ...................................................................................56
٢-٥- تشریح کامل روش طیف ظرفیت ......................................................................................56
٢-٥-1-الگوی بارگذاری ..............................................................................................................57
٢-٥-1-١- توزیع نوع اول ...........................................................................................................57
٢-٥-1-٢- توزیع نوع دوم ...........................................................................................................58
٢-٥-2- تعریف مفاصل پلاستیک .............................................................................................58
٢-٦- روش نوین دوخطی سازی منحنی Pushover برای ارزیابی لرزهای سازه های فولادی...........................................................................................................................................60
٢-٦-١- روش پیشنهادی ATC – 40..........................................................................................60
٢-٦-٢- روش پیشنهادی جدید.....................................................................................................61
٢-٧- مدل سازی، بررسی خروجی های نرم افزار و تعیین ضریب رفتار قاب با سیستم مهاربند دروازه ای.......................................................................................................................................62
٢-٧-١- تشریح مدل و هندسه سازه ............................................................................................63
٢-٧-٢- بارگذاری سازه ...............................................................................................................65
٢-٧-٣- مدلسازی بادبندهای دروازه ای در برنامه SAP2000 ..................................................66
٢-٧-٤- تعریف بارگذاری تحلیل غیر خطی (پوش) ...................................................................68
٢-٧-٤-١- تعریف مفاصل پلاستیک ...........................................................................................69
٢-٧-٤-٢- نحوه معرفی مفاصل پلاستیک اعضاء در آنالیز پوش آور ..........................................71
٢-٧-٤-٢-١- مفاصل پلاستیک در ستون ها ...............................................................................71
٢-٧-٤-٢-٢- مفاصل پلاستیک دربادبند ها .................................................................................71
٢-٧-٤-٢-٣- مفاصل پلاستیک درتیر ها .....................................................................................٧٢
٢-٧-٥- فرایند تحلیل استاتیکی غیر خطی درنرم افزار ................................................................٧٢
٢-٧-٦- بررسی رفتار قاب با بادبند ضربدری و قاب با مهاربند دروازه ای در تحلیلی استاتیکی غیرخطی ........................................................................................................................................76
٢-٧-٧- مراحل تعیین ضریب رفتار .............................................................................................79
٢-٨- بررسی تاثیرات خروج از مرکزیت گره میانی بادبند دروازه ای بر رفتار قاب.....................82
٢-۹- تاثیر ارتفاع طبقات برروی سختی، شکل پذیری و ظریب رفتار بادبند دروازه ای ..............85
٢-١٠- بررسی معیار تغییر مکان ...................................................................................................87
فصل سوم: تحلیل غیر ارتجاعی و مقایسه عملکرد قاب های فولادی با مهاربند دروازه ای، ضربدری و برون محور
مقدمه ............................................................................................................................................89
٣- ١- تفاوت تحلیل های خطی و غیر خطی................................................................................91
٣-٢- رفتار غیر خطی سازه ها.......................................................................................................94
٣-٣- رفتار خطی و غیر خطی فولاد..............................................................................................95
٣-٣-١- رفتار فولاد در بارهای رفت و برگشتی (منحنی هیسترزیس یا چرخه ای)......................96
٣-٤- تحلیل های غیر خطی و انواع تحلیل های غیر خطی دینامیکی...........................................۹8
٣-٤-١- آنالیز دینامیکی با استفاده از طیف پاسخ غیر خطی RSA................................................99
٣-٤-٢- تحلیل های غیر خطی دینامیکی NDA...........................................................................99
٣-٤-٢-١- تحلیل دینامیکی افزایشی IDA.................................................................................100
٣-٤-٢-٢-آنالیز تاریخچه زمانی غیر خطی RHA.....................................................................101
٣-٤-٢-٢-١- قواعد روش آنالیز دینامیکی غیر خطی به روش تاریخچه زمانی.........................١٠3
٣-٥- مشخصات شتاب نگاشت ها و اصلاح آن ها....................................................................104
٣-٦- بررسی رفتار شکل پذیر و لرزه ای بادبند ضربدری...........................................................107
٣-٦-١- انواع بادبندهای ضربدری..............................................................................................108
٣-٦-٢-تشریح رفتار سیکلی غیرارتجاعی...................................................................................110
٣-٦-٣-اتصالات وسط بادبند ضربدری......................................................................................١١1
٣-٧- بررسی رفتار شکل پذیر و لرزه ای بادبند برون محورEBF...............................................113
٣-٧-١- بررسی پارامتر های لرزه ای بادبند واگرا بر اساس نسبت ....................................116
٣-٧-١-١- سختی قاب...............................................................................................................١١٧
٣-٧-١-٢- مقاومت قاب............................................................................................................117
٣-٧-١-٣- پریود طبیعی.............................................................................................................118
٣-٧-١-٤- مکانیسم جذب انرژی...............................................................................................118
٣-٨- بررسی رفتار شکل پذیر و لرزه ای بادبند دروازه ای........................................................ 119
٣-٨-١- بررسی رفتار اعضای مهاربند دروازه ای در کشش........................................................120
٣-٨-٢- بررسی رفتار اعضای مهاربند دروازه ای در فشار..........................................................123
٣-۹- بررسی و مقایسه منحنی هیسترزیس بادبند های دوازه ای، ضربدری و برون محور..........124
٣-۹-١- شکل پذیری..................................................................................................................124
٣-۹-١-١- شکل پذیری سازه....................................................................................................125
٣-۹-٢- منحنی رفتار حلقوی......................................................................................................126
٣-۹-٢-١- تحلیل قاب های یک طبقه با مهاربند دروازه ای، ضربدری و برون محور تحت اثر بارهای تناوبی...............................................................................................................................128
٣-١٠- مدل سازی وانجام تحلیل دینامیکی غیر خطی تاریخچه زمانی وتحلیل استاتیکی غیر خطی و بررسی نتایج.............................................................................................................................................130
٣-١٠-١- تشریح مدل و هندسه ی سازه....................................................................................131
٣-١٠-٢- بارگذاری سازه برای تحلیل خطی..............................................................................133
٣-١٠-٣- تعریف مشخصات مصالح به صورت غیرخطی به برنامه............................................136
٣-١٠-٤- مراحل آماده سازی شتاب نگاشت ها برای انجام تحلیل دینامیکی غیر خطی تاریخچه زمانی............................................................................................................................................137
٣-١٠-٤-١- دانلود شتاب نگاشت ها.........................................................................................138
٣-١٠-٤-٢-استفاده از نرم افزار SeismoSignal ......................................................................138
٣-١٠-٤-٣- بدست آوردن ضرایب مقیاس.................................................................................141
٣-١٠-٥- تعریف مفاصل پلاستیک (به روش FEMA356 ) ....................................................144
٣-١٠-٥-١- تعریف مفاصل پلاستیک در تیرها..........................................................................144
٣-١٠-٥-٢- تعریف مفاصل پلاستیک در مهاربندها...................................................................147
٣-١٠-٥-٣- تعریف مفاصل پلاستیک در ستون ها.....................................................................147
٣-١٠-٦- معرفی سه زوج شتاب نگاشت به نرم افزار................................................................150
٣-١٠-٧- معرفی حالات تاریخچه زمانی به نرم افزار.................................................................150
٣-١٠-٧-١- تنظیم پارامتر های انتگرال گیری زمان....................................................................151
٣-١٠-٧-٢- حالات تحلیل غیر خطی........................................................................................151
٣-١٠-٧-٣- میرایی سازه............................................................................................................152
٣-١٠-٨- نتایج تحلیل غیرخطی تاریخچه زمانی سازه................................................................152
٣-١٠-٨-١- کنترل معیار پذیرش و مقایسه تشکیل مفاصل پلاستیک.........................................152
٣-١٠-٨-٢- بررسی توابع جابجایی قاب ها و جابجایی ماکسیمم قاب ها.................................154
٣-١٠-٨-٣- بررسی منحنی های هیسترزیس قاب ها ................................................................156
٣-١٠-٨-٤- منحنی برش پایه قاب ها .......................................................................................158
٣-١٠-۹ - انجام تحلیل استاتیکی غیر خطی برای مقایسه پارامتر های لرزه ای قاب ها.............159
٣-١٠-۹ –١- مقایسه پارامتر های لرزه ای بادبند دروازه ای، ضربدری و برون محور................160
فصل چهارم : بررسی کمانش اعضا و ضریب طول موثر در بادبند دروازه ای
مقدمه ..........................................................................................................................................162
٤-١- کمانش...............................................................................................................................164
٤-٢- تحلیل پایداری قاب ها......................................................................................................165
٤-٢-١- تحلیل کیفی پایداری یک قاب ساده..............................................................................165
٤-٣- پایداری بادبند ها...............................................................................................................167
٤-٤- تاثیر نیروی محوری بر روی سختی خمشی - استخراج رابطه شیب - افت اصلاح شده..............................................................................................................................................169
٤-٥- تعیین نیروهای محوری اعضای مورب..............................................................................١٧٠
٤-٦- مدل سازی وفرمول بندی..................................................................................................١٧2
٤-٦-١- تعیین بار کمانشی سیستم مهاربند دروازه ای با فرض تغییر شکل های کوچک...........172
٤-٦-٢- تعیین بار کمانشی سیستم مهاربند دروازه ای با فرض تغییر شکل های بزرگ..............176
٤-٧- تاثیر موقعیت گره میانی در مقدار بار کمانش خارج از صفحه...........................................١٧٨
٤-٨- محاسبه ضریب طول موثر.................................................................................................١٧۹
٤-۹- کمانش خارج از صفحه در برابر کمانش داخل صفحه......................................................١٨٠
٤-١٠- بررسی اتصال گره میانی در بادبند دروازه ای..................................................................182
٤-١١- اجرای بادبند دروازه ای بصورت بادبند کمانش ناپذیر....................................................١٨٦
٤-١١-١-تحلیل پایداری مهاربندهای کمانش ناپذیر...................................................................191
٤-١١-١-١- تحلیل بر اساس تئوری های پایداری.....................................................................191
٤-١١-١-٢- تحلیل بر اساس مثال عددی...................................................................................١۹٢
٤-١٢- نمودارهایی جهت تعیین بار کمانشی و ضریب طول مؤثر با ذکر یک مثال.................١۹٣
فصل پنجم : مرور نتایج .................................................................................................٢٠2
منابع...........................................................................................................................................206
منبع:
]1[. آقاکوچک، وشکینی؛ "تعیین ضریب رفتار برای قاب های فولادی دارای اتصالات خورجینی"، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس، (١٣٨٠).
]2[. باجی، حسن، جواد هاشمی؛ " تکنیک های مدلسازی تحلیل و طراحی کامپیوتری سازه ها با استفاده از برنامه های SAP2000-ETABS-SAFE "، انتشارات مبتکران.
]3[. برگی، خسرو؛ "دینامیک سازه‌ها"، موسسه چاپ و انتشارات دانشگاه تهران.
]4[. بزاز، محمد، محمد علی کافی، زهرا عندلیب و حامد اسمعیلی؛ "رفتار لرزه ای بادبند دروازه ای" (١٣90)، ششمین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان.
]5[. جاوید خیاطی، فرشاد و فخرالدین دانش آشتیانی؛ "بررسی رفتار لرزه ای ساختمان های فولادی با سیستم مهاربند دروازه ای "، (١٣٨6) ، سومین کنگره ملی مهندسی عمران، تبریز، دانشگاه تبریز، دانشکده فنی مهندسی عمران.
]6[. زارع زاده، ع، "بررسی پارامتریک تیرپیوند در مهاربندی های واگرا،" پایانامه کارشناسی ارشد مهندسی عمران گرایش سازه، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، (١٣٨١).
]7[. صفاری، حامد، محمدجواد فدایی، و ایمان محسنی؛ "تعیین ضریب رفتار بادبندهای دروازه ای تحت بارهای دینامیکی زلزله"، (١٣٨٤)، دومین کنفرانس سازه های جدار نازک، کرمان، دانشگاه باهنر کرمان.
]8[. صفری، فرهاد؛ " ارزیابی رفتار خطی و غیرخطی بادبندهای واگرا و همگرا و مقایسه با رفتار خطی آن ها (تعیین ضریب رفتار) "، پایان نامه کارشناسی ارشد سازه، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس، (١٣75).
]9[. قاسم وتر، محمد، و علیرضا رضائیان؛ " رفتار لرزه ای، تحلیل و طراحی قابهای با مهاربندی هم مرکز شکل پذیر براساس نتایج آزمایشگاهی"، نشریه علمی و پژوهشی سازه و فولاد، سال چهارم، شماره دوم، بهار 1387.
]10[. قدرتی امیری، غلامرضا، سامان یغمائی سابق، و مهدی اقبالی؛ " روش نوین دوخطی سازی منحنی Pushover برای ارزیابی لرزهای سازههای فولادی "، (1389)، پنجمین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشگاه فردوسی مشهد.
]11[. کاظمی، محمدتقی؛ " طراحی بادبندهای دروازه ای برای زلزله "، (١٣٨١)، سومین همایش ملی نقد و بررسی آئین نامه طراحی ساختمانها در برابر زلزله، مرکز تحقیقات دانشگاه تهران.
]12[. لایق رفعت، محمود، و منصور قلعه نوی؛ " پارامترهای لرزه ای بادبندهای دروازه ای به روش طیف ظرفیت"، (١٣٨٧)، سومین کنفرانس ملی بهسازی و مقاوم سازی ایران، تبریز، مرکز ملی مقاوم سازی ایران، دانشگاه تبریز.
]13[. مسلمان یزدی، حسنعلی، و حامد صفاری؛ " تعیین بار کمانشی سیستم مهاربندی دروازه ای"، (١٣٨١)، اولین کنگره مهندسی عمران، تهران، دانشگاه صنعتی شریف.
]14[. نادری، آرش؛ "بررسی سطح عملکرد قاب های فولادی مهاربندی شده با بادبند دروازه ای"، پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی عمران-سازه، دانشگاه سیستان وبلوچستان، (١٣٨۹).
]15[. " آیین نامه طراحی ساختمانها در برابر زلزله استاندارد ٢٨٠٠"، مرکز تحقیقات ساختمان ومسکن، ویرایش سوم، (١٣٨٤).
]16[. "دستورالعمل بهسازی لرز های ساختمان های موجود"، نشریه شماره٣٦0.
]17[. " مقررات ملی ساختمان مبحث دهم: طرح و اجرای ساختمانهای فولادی"
[18]. Chen, W.F., Lui, E.M; "Structral stability Theory And Implementation" NewYork, 1987.
[19]. Computers and Structures, Inc. SAP2000, Version 12.0.0, Integrated Structural Analysis and Design Software, Berkeley, CA, 2008.
[20]. Khatib, I.F., Mahin, S.A.,Pister, K.S.(1988); "Seismic behavior of concentrically braced steel frames". Report No. CB/EERC-88/01, Earthquake Engineering Research Center, University of California, Berkley, California.
[21]. Lee K, Foutch DA; "Performance evaluation of new steel frame buildings for seismic loads.
Earthquake Engineering and Structural Dynamics" 2002؛ 31(3): 653–670.
[22]. Moghadam, H. A.,Estekanchi,H. E.(1995). " On the characteristics of offcenter bracing system". J.Construction Steel Research, Vol. 35, pp. 361-76.
[23]. Moghadam, H. A.,Estekanchi,H. E.(1999); " Seismic behaviour of offcenter bracing systems ". J.Construction Steel Research, Vol. 50, pp. 177-96.
[24]. Mosalman, H. and N.R. Sulong, (2010); "Parametric investigation on an off-centre braced frame system's stiffness".
[25]. Popov, E.P., Kasaki, K.(1986); "A study of seismically resistant eccentrically braced steel framesystems". Report No. CB/EERC-86/01, Earthquake Engineering Research.
[26]. Selection and Scaling of Ground (2004)Motion Time Histories for Structural Design Using Genetic Algorithms, Earthquake Spectra, Volume 20, No. 2, pages 413–426, May 2004؛ © 2004, Earthquake Engineering.
[27]. Shome N, Cornell CA; "Probabilistic seismic demand analysis of nonlinear structures". Report No. RMS-35, RMS Program, Stanford University, Stanford 1999.
[28]. Theodore V. Galambos Andrea E. Surovek; "Structurl Stability of Steel Concepts and Applications for Structural Engineers",John Wiley & Sons, Inc.,2008.