پایان نامه مقایسه رفتار لرزه ای مهاربندهای خارج از مرکز باتیر پیوند عمودی و افقی با استفاده از فولاد کم مقاومت یا فولاد نرمه

پایان نامه مقایسه رفتار لرزه ای مهاربندهای خارج از مرکز باتیر پیوند عمودی و افقی با استفاده  از فولاد کم مقاومت یا فولاد نرمه 

هدف تحقیق  

همانطور که می دانیم ،یکی از سیستمهای مقاوم در برابر بارهـای جـانبی ،سیسـتم مهاربنـدهای خـارج از مرکز می باشد. مهاربند خارج از مرکز با توجه به نحوه قرارگیری تیر پیوند به دو دسته تیر پیوند افقـی(H-EBF) و تیر پیوند قائم ( V-EBF) تقسیم بندی می شود.

امروزه استفاده از سیستم مهاربند خارج از مرکز باتیر پیونـد افقـی در کشـورمان رواج یافتـه اسـت . یکـی از مسائلی که بعد از وقوع زلزله مهم می باشد ، تعمیر آن می باشـد . چـون اکثـر سـازه هـا بعـد از وقـوع زلزله آسیب می بینند. استفاده از تیـر پیونـد افقـی در مهاربنـد خـارج از مرکـز باعـث چـرخش تیـر اصـلی می شود و تعمیر آن بعد از زلزله وقت گیر و سخت می باشد برای رفع این مشـکل از تیـر پیونـد قـائم در مهاربند های خارج از مرکز استفاده می شـود کـه از چـرخش تیـر جلـوگیری مـی کنـد و خرابـی سـازه را کاهش می دهد .همچنین تعویض وتعمیر آن بعد از زلزله آسان مـی باشـد. در ایـن تحقیـق رفتـار لـرزه ای مهاربند های خارج از مرکز با تیر پیوند افقی و قائم بررسی می شود و عملکرد آنهـا تحـت زلزلـه مـورد بررسی قرار می گیرد.

یکی دیگر از هدفهایی کـه در ایـن تحقیـق دنبـال شـده اسـت ، مزیـت اسـتفاده از فـولاد کـم مقاومـت (جـاذب انرژی ) در تیر پیوند به جای فولاد سـاختمانی مـی باشـد. همـانطور کـه مـی دانـیم وظ یفـه تیـر پیونـد جـذب انرژی ١زلزله می باشد و اسـتفاده از فـولاد کـم مقاومـت در تیرپیونـد جـذب انـرژی زلزلـه را افـزایش مـی دهد.

پارامترهای لرزه ای مدل های انتخابی برای زلزله های حوزه نزدیک مـورد بررسـی قـرار گرفتنـد. یکـی از هدفهای دیگری که دنبال می شود این است که آیین نامه ٢٨٠٠ اشاره ای به زلزله های حوزه نزدیـک نکــرده و ط یــف ط ــرح آیــین نامــه بــه ط یــف حاصــل از زلزلــه هــای حــوزه دور بســیار نزدیــک مــی باشــد ، بنابراین در این تحقیق مقایسه بین ط یف ط رح حاصل از زلزله های حوزه نزدیـک و ط یـف ط ـرح ٢٨٠٠ مد نظر می باشد.

بطورخلاصه در این تحقیق هدف های زیر دنبال می شود:

١-  مقایسه رفتار لرزه ای مهاربند خارج از مرکز با تیر پیوند افقی و قائم

٢-  مقایسه رفتار لرزه ای تیر پیوند با فولاد کم مقاومت (جاذب انـرژی ) نسـبت بـه فـولاد سـاختمانی در مهاربندهای خارج از مرکز

٣-  مقایسه ط یف پاسخ زلزله های حوزه نزدیک و ط یف ط رح ٢٨٠٠

فهرست مطالب

 عنوان                                                                                                                صفحه

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

مقدمه  ....................................................................................................               ٢

فصل اول :کلیات   .......................................................................................              ٤

١-١- هدف تحقیق ......................................................................................              ٥

١-٢- بیشینه تحقیق در مورد رفتار مهاربندهای خارج از مرکز .............................              ٦

١-٣- روش تحقیق .....................................................................................              ٧

فصل دوم : سیستم فولادی با مهاربندی خارج از مرکز ........................................             ٨

٢-١- انواع سیستم های متداول در ساختمان های فولادی  .....................................             ٩

٢-٢- انواع مهاربند های خارج از مرکز...........................................................            ٩

٢-٣- عوامل موثر در رفتار تیر پیوند ..............................................................            ١٠

٢-٣-١- تسلیم ومکانیسم خرابی در تیر پیوند ......................................................            ١٢

٢-٣-٢- ظ رفیت دوران پلاستیک تیر پیوند .........................................................            ١٢

٢-٣-٣- اثر کمانش جان تیر پیوند ...................................................................            ١٣

٢-٣-٤- ضوابط سخت کننده های تیر پیوند .......................................................            ١٣

٢-٣-٥- مقاومت نهایی تیر پیوند ....................................................................            ١٦

٢-٤- کلیاتی از سیستم قاب فولادی با مهاربندهای خارج ازمرکز با پیوندهای افقی .......           ١٧

٢-٤-١- خصوصیات مهاربند های خارج از مرکز با پیوند های افقی ........................           ١٨

٢-٤-١-١- سختی قاب ..................................................................................           ١٨

٢-٤-١-٢- زمان تناوب قاب و مقاومت قاب .......................................................           ١٩

٢-٤-١-٣-  مکانیسم جذب انرژی (EDM) ........................................................           ١٩

٢-٤-٢- نیروی تیرپیوند و تیرهای متصل به آن ..................................................           ٢١

٢-٤-٣- تعیین مرز تیرهای پیوند برشی و خمشی ................................................           ٢٢

٢-٤-٤- اثرنیروی محوری تیرپیوند ................................................................            ٢٥

٢-٤-٥- رفتار مهاربند خارج از مرکز با پیوندهای افقی ،مرکب بتن وفولاد ................          ٢٦

٢-٤-٦- اتصال پیوند افقی به ستونها .................................................................          ٢٧

٢-٤-٧- وضعیت لنگرهای انتهایی تیرهای پیوند افقی .............................................         ٢٧

٢-٥- بررسی کیفی رفتار مهاربندهای خارج از مرکز باپیوندهای قائم برمبنای ط ول پیوند         ٢٧

٢-٥-١- ط راحی مهاربندهای خارج از مرکز با پیوندهای قائم ...................................        ٢٨

٢-٦- اصول رفتار غیرخطی مهاربندهای خارج از مرکز .......................................         ٢٩

٢-٧- تیر پیوند ............................................................................................         ٣٠

٢-٧-١- مزایای پیوندهای بلندتر .......................................................................        ٣٠

٢-٧-٢- معایب پیوندهای بلندتر ........................................................................        ٣٠

٢-٧-٣- مزایای پیوندهای کوتاهتر ....................................................................        ٣٠

٢-٧-٤- معایب پیوندهای کوتاهتر .....................................................................        ٣٠

٢-٨- فولاد کم مقاومت (جاذب انرژی ) ..............................................................        ٣١

فصل سوم : معرفی روشهای تحلیل ...................................................................       ٣٤

٣-١- مقدمه .................................................................................................       ٣٥

٣-٢- معرفی انواع روشهای تحلیل سازه .............................................................       ٣٥

٣-٢-١- تحلیل خطی .....................................................................................        ٣٦

٣-٢-٢- تحلیل غیرخطی ................................................................................        ٣٦

٣-٢-٢-١- تحلیل دینامیکی غیرخطی .................................................................        ٣٧

٣-٢-٢-٢- تحلیل استاتیکی غیرخطی .................................................................        ٣٧

٣-٣- منحنی ظ رفیت (CSM) ..........................................................................        ٣٨

٣-٤- هدف عملکرد ......................................................................................         ٣٩

٣-٥- ترازهای زلزله ....................................................................................         ٣٩

٣-٦- تراز عملکرد سازه ای ...........................................................................         ٤٠

٣-٦-١- تراز عملکرد اسکان فوری (IO) ..........................................................         ٤٠

٣-٦-٢- تراز عملکرد ایمنی جانی (LS) ...........................................................          ٤٠

٣-٦-٣- تراز عملکرد پایداری سازه (SS) یا جلوگیری از فرو ریزش (CP) .............           ٤١

٣-٧- هدف عملکرد انتخابی ..........................................................................           ٤١

٣-٨- ارزیابی غیرخطی عملکرد لرزه ای سازه ها در تراز عملکرد جانی .................           ٤١

٣-٩- مدل سازی غیرالاستیک ........................................................................           ٤٢

٣-٩-١- مدل سازی غیرخطی با استفاده از رابطه نیرو - تغییرشکل ........................           ٤٢

٣-٩-٢-١- مفصل پلاستیک محوری (P) ..........................................................           ٤٣

٣-٩-٢-٢- مفصل خمشی (M) یا خمشی – فشاری (PMM) ................................           ٤٥

٣-٩-٢-٣- مفصل پلاستیک برشی (V) ............................................................           ٤٧

٣-١٠- توزیع بار جانبی ..............................................................................      ٤٧

٣-١٠-١- توزیع بار جانبی به روش استاتیکی خطی ...........................................      ٤٨

٣-١٠-٢- توزیع متناسب بانیروهای جانبی حاصل از تحلیل دینامیکی خطی ط یفی ......      ٤٨

٣-١٠-٣- توزیع یکنواخت ...........................................................................      ٤٨

٣-١١- تغییرمکان هدف .............................................................................       ٤٩

٣-١٢- مدل رفتار دوخطی نیرو- تغییرمکان سازه .............................................      ٥٣

٣-١٣- محاسبه زمان تناوب اصلی موثر ........................................................      ٥٣

٣-١٤- رفتار اعضای سازه ای با توجه به منحنی نیرو- تغییرشکل ........................      ٥٤

٣-١٤-١- رفتار شکل پذیر ..........................................................................      ٥٤

٣-١٤-٢ رفتار نیمه شکل پذیر .....................................................................      ٥٥

٣-١٤-٣- رفتار ترد .................................................................................       ٥٥

٣-١٥- انواع اجزای سازه ای ......................................................................      ٥٦

٣-١٦- مکانیزم خرابی و کنترل آن ...............................................................       ٥٦

٣-١٦-١- کنترل شونده توسط تغییرشکل ........................................................       ٥٦

٣-١٦-٢- کنترل شونده توسط نیرو ...............................................................       ٥٧

فصل چهارم : معرفی وط راحی ساختمان های مدل شده .....................................       ٥٨

٤-١- مقدمه ............................................................................................       ٥٩

٤-٢- انتخاب شرایط اولیه مدل سازی ............................................................       ٥٩

٤-٢-١- هندسه مدل ها ...............................................................................      ٥٩

٤-٢-٢- مشخصات مصالح ..........................................................................      ٦٣

٤-٢-٣- بارگذاری ثقلی ..............................................................................      ٦٤

٤-٢-٤- بارگذاری لرزه ای ..........................................................................     ٦٥

٤-٢-٤-١- محاسبه زمان تناوب اصلی ............................................................     ٦٥

٤-٢-٤-٢- برش پایه .................................................................................      ٦٦

٤-٢-٤-٣- محاسبه ضریب برش پایه .............................................................      ٧٠

٤-٢-٥- ترکیبات بارهای ط راحی .................................................................       ٧٠

٤-٢-٦- ترکیب بارهای زلزله تشدید یافته .......................................................       ٧١

٤-٣- ط راحی تیرپیوند با فولاد نرمه و کم مقاومت (جاذب انرژی ) ........................       ٧١

٤-٤- ساخت ط یف ط راحی .........................................................................       ٧٤

٤-٤-١- زلزله های حوزه نزدیک ....................................................................        ٧٥

٤-٤-٢- ط یف ط راحی میانگین زلزله ها ...........................................................        ٧٨

٤-٤-٣- ضریب مقیاس .................................................................................       ٨١

فصل پنجم : بررسی عملکرد و استخراج نتایج ...................................................        ٨٥

٥-١- مقدمه ...............................................................................................        ٨٦

٥-٢- معرفی مشخصات تحلیل استاتیکی غیرخطی ...............................................        ٨٦

٥-٢-١- معرفی مفصل پلاستیک ......................................................................        ٨٦

٥-٢-٢- بارگذاری .......................................................................................       ٨٩

٥-٢-٢-١ بارگذاری ثقلی ...............................................................................       ٨٩

٥-٢-٢-٢- بارگذاری جانبی ...........................................................................        ٩٠

٥-٢-٢-٣- بارگذاری یکنواخت .......................................................................        ٩٠

٥-٢-٣- محاسبه تغییرمکان هدف ......................................................................      ٩٠

٥-٣- بررسی رفتار سازه ها با استفاده از تحلیل استاتیکی غیرخطی .........................        ٩٢

٥-٣-١- وضعیت مفصل پلاستیک .....................................................................       ٩٦

٥-٣-٢- ارزیابی تغییرمکان نسبی جانبی ط بقات (Dritf)  .....................................      ١٠٠

٥-٣-٣- تغییرمکان جانبی و برش پایه متناظ ر با تشکیل اولین مفصل پلاستیک در سازه ...     ١٠٦

٥-٣-٤- بررسی عملکرد تیرپیوند در مدل های H-EBF .......................................     ١٠٨

٥-٤- تحلیل دینامیکی ...................................................................................      ١١١

٥-٤-١- بررسی رفتار سازه ها با استفاده از تحلیل ط یفی .....................................      ١١١

٥-٤-١-١- بررسی تغییرمکان جانبی نسبی ط بقات .............................................      ١١٢

٥-٤-٢- بررسی رفتار سازه ها با استفاده از تحلیل دینامیکی غیرخطی ....................      ١١٥

٥-٤-٢-١- بررسی عملکرد تیر پیوند .............................................................       ١١٦

٥-٤-٢-٢- اثرات پارامترهای مختلف حوزه نزدیک بر مدل های انتخابی ..................     ١٢٢

٥-٤-٢-٢-١- بررسی تغییرمکان جانبی نسبی ط بقات .........................................      ١٢٢

٥-٤-٢-٢-٢- بررسی شتاب نسبی و سرعت نسبی ...........................................        ١٢٤

٥-٤-٢-٢-٣- بررسی برش پایه ..................................................................        ١٢٧

٥-٥- نتایج استفاده از فولاد کم مقاومت (جاذب انرژی ) در تیر پیوند .....................        ١٢٨

فصل ششم : نتیجه گیری و پیشنهادات .........................................................        ١٣٢

نتیجه گیری ...........................................................................................        ١٣٣