فاصله مورد نیاز ساختمان های با قاب خمشی فولادی به منظور جلوگیری از برخورد در حین زلزله با تحلیل غیر خطی به روش ارتعاشات تصادفی
• پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی عمران گرایش سازه با عنوان: فاصله مورد نیاز ساختمان های با قاب خمشی فولادی، به منظور جلوگیری از برخورد در حین زلزله، با تحلیل غیر خطی به روش ارتعاشات تصادفی
• دانشگاه خلیج فارس
• استاد راهنما: دکتر علیرضا فیوض
• پژوهشگر: علی پورحیدر
• سال انتشار: دی 1387
• فرمت فایل: Word (قابل ویرایش) و شامل 138 صفحه
چکیــــده:
یکی از پدیده هایی که در خلال زلزله های شدید قابل رویت است برخورد بین ساختمان‌های مجاور هم در نتیجه ارتعاش ناهمگون ساختمان‌ها می‌باشد. نیرویی که از برخورد بین ساختمان‌ها بوجود می‌آید ( نیروی تنه‌ای) (Pounding) در طراحی در نظر گرفته نمی‌شود و در نتیجه منجر به شکل گیری تغییر شکل‌های پلاستیک و گسیختگی‌های موضعی و کلی می‌گردد. از مهمترین راهکارهای ارائه شده در زمینه حذف نیروی تنه‌ای می‌توان به تعبیه درز انقطاع کافی بین دو ساختمان مجاور هم، اشاره کرد. در این تحقیق فاصله مورد نیاز بین سازه‌های با سیستم قاب خمشی فولادی با تحلیل غیر خطی به روش ارتعاشات پیشا محاسبه شده و اثر پارامترهای دینامیکی (زمان تناوب، میرایی، جرم) روی این فاصله بررسی گردید. همچنین رابطه‌ای برای محاسبه درز انقطاع مدل‌های سازهای مورد نظر پیشنهاد شده و نتایج حاصل از این رابطه با روابط آیین نامه‌های IBC2006 و استاندارد 2800 ایران مقایسه گردید.
نتایج نشان می‌دهند که با نزدیک شدن زمان تناوب دو سازه و همچنین افزایش میرایی، فاصله بین سازه‌ها کاهش می‌یابد. با مقایسه درز انقطاع محاسباتی به روش ارتعاشات تصادفی در دو حالت تحلیل خطی و غیر خطی مشاهده می‌شود که برای مدل‌های تا چهار طبقه نتایج تحلیل خطی و غیر خطی تقریبا نزدیک به هم می‌باشند. ولی برای سازه‌های بیشتر از چهار طبقه، نتایج تحلیل خطی بیشتر از تحلیل غیر خطی می‌باشد و با افزایش تعداد طبقات این اختلاف بیشتر می‌شود. همچنین، درز انقطاع محاسباتی بر اساس استاندارد 2800 ایران برای سازه‌های تا 7 طبقه، کمتر و برای سازه‌های بیشتر از 7 طبقه، بیشتر از مقدار بدست آمده بر اساس آیین نامه IBC2006 و روش استفاده شده در این تحقیق می‌باشد.
مقدمه
در هنگام زلزله در اثر حرکات زمین، ساختمان‌ها تحت نیروهای دینامیکی قرار می‌گیرند و به ارتعاش در می‌آیند. در ساخت و سازهای شهری به مواردی برخورد می‌کنیم که ساختمان‌های مجاور به هم چسبیده و یا با فاصله کم از یکدیگر قرار دارند. این سازه‌ها بدلیل اختلاف خواص دینامیکی در یک جهت معین دارای زمان تناوب‌های مساوی نمی‌باشند. تفاوت زمان تناوب در سازه باعث اختلاف در واکنش‌های آنها نسبت به شتاب زمین خواهد شد و در نتیجه با توجه به تعییر مکان‌های آنها در لحظات مختلف، در طول زلزله دو سازه گاهی به هم نزدیک و گاهی از هم دور خواهد شد. و اگر فاصله دو سازه به اندازه کافی بزرگ نباشد، در هنگام زلزله ممکن است با یکدیگر برخورد کرده و ضربه‌ای به همدیگر وارد نمایند برای جلوگیری از این رخداد باید فاصله بین ساختمان‌های مجاور قرار داده شود تا از برخورد آنها جلوگیری گردد، این فاصله را درز انقطاع گویند. در این پایان نامه درز انقطاع بین دو سازه با روش ارتعاشات تصادفی و فرض رفتار غیر خطی اعضاء محاسبه و اثر پارامتر های مختلف بر روی آن بررسی می‌شود.
ابتدا نیروی تنه‌ای تعریف می‌شود. سپس، مطالبی در مورد اهمیت مسئله ذکر شده و استفاده از درز انقطاع به عنوان یکی از راهکارهای کاهش نیروی تنه‌ای معرفی می‌گردد. در فصل دوم تاریخچه نسبتاً مفصلی از تحقیقات صورت گرفته در طی سالیان گذشته برای تعیین درز انقطاع ارائه می‌گردد. در فصل سوم مدل تحلیلی مورد استفاده در تعیین پاسخ تغییر مکانی سازه معرفی و روش تحلیل به همراه توضیحات کامل در مورد فرضیات به کار گرفته شده ارائه می‌گردد. در فصل چهارم فاصله لازم بین مدل‌های سازهای مورد نظر با روش ارتعاشات پیشا محاسبه شده و اثر پارامترهایی مثل زمان تناوب، میرایی، جرم و رفتار خطی و غیرخطی اعضاء سازه روی این فاصله بررسی می‌گردد. در فصل پنجم رابطه‌ای برای تعیین درز انقطاع با در نظر گرفتن رفتار غیر خطی اعضاء سازه ارائه می‌شود و با روابط آیین نامه‌های مختلف مقایسه می‌شود. در فصل هفتم نتایجی که از این تحقیق بدست آمده در قالب پیشنهاداتی ارائه می‌گردد.
نتایج نشان می‌دهند که با نزدیک شدن زمان تناوب دو سازه و همچنین افزایش میرایی، فاصله لازم برای درز انقطاع کاهش می‌یابد. همچنین درز انقطاع محاسباتی بر اساس استاندارد 2800 ایران برای سازه های تا 7 طبقه، کمتر و برای سازه های بیشتر از 7 طبقه، بیشتر ازمقدار بدست آمده بر اساس آیین نامه IBC2006 و روش استفاده شده در این تحقیق می‌باشد.
مقصود از نیروی تنه‌ای (Pounding) نیروی حاصل از برخورد ساختمان‌ها در هنگام زلزله می‌باشد. در بسیاری از زلزله‌های بزرگ گذشته در اکثر کلان شهرهای موجود در سراسر دنیا، خرابی ناشی از نیروهای تنه‌ای مشاهده شده است. بحث نیروی تنه‌ای (Pounding) یکی از رایجترین و مرسوم ترین پدیده‌های است که در خلال زلزله‌های شدید قابل رویت است. نیروی تنه‌ای می‌تواند باعث ایجاد خسارت‌های سازهای و معماری در ساختمان شده و بعضاً باعث ریزش کلی ساختمان می‌گردد.
در خلال زلزله 1985 مکزیکوسیتی حدود 15% از 330 ساختمان تحت اثر نیروی برخورد (تنه‌ای) تخریب شدند. همچنین در خلال زلزله 1989 لوماپریوتا، تا حدود 200 مورد شکل گیری نیروی تنه‌ای مشاهده گردید. در این زلزله حدود 79 درصد از ساختمان‌ها دچار تخریب معماری شدند.
در طی زلزله 1964 آلاسکا برج هتل آنچوراگ وستوارد دراثر برخورد با قسمتی از یک سالن رقص سه طبقه مجاور هتل، تخریب شد. همچنین، خرابی‌های ناشی از نیروی تنه‌ای در زلزله‌های 1967 و نزوئلا و 1971 سانفرناندو نیز مشاهده گردید.
از طرف دیگر برخورد بین عرشه‌ها وپایه‌های کناری پل‌ها در طی زلزله 1971 سانفرناندو مشاهده شد. در سال 1995در اثر زلزله هایاکو کن نانبو در ژاپن حرکت طولی المان‌های پل هان شین تا 3/0متر نیز رسید. از این زلزله به بعد تحقیقات اساسی بر روی نیروی تنه‌ای شکل گرفت.
جنبه‌های اساسی تحقیقات انجام گرفته در زمینه نیروی تنه ای شامل موارد زیر می‌باشد:
1- بررسی خسارت‌های ایجاد شده در گذشته، شناخت و ارائه راهکارهای مقابله با این پدیده مبهم و پیچیده
2- تلاش جهت درک دینامیکی نیروی تنه‌ای (عمده رفتار نیروی تنه‌ای بصورت غیر خطی می‌باشد)
3- تلاش برای فراهم کردن یکسری ضوابط طبقه‌بندی شده جهت آموزش به مهندسین و کاربرد آنها در آیین نامه‌ها معتبر
4- کاهش خسارت‌های ناشی از نیروی تنه‌ای به کمک روش‌های مرسوم
نکته مهم اینکه نیروی تنه‌ای بین دو ساختمان یکی از پیچیده‌ترین پدیده‌هایی است که منجر به شکل‌گیری تغییر شکل‌های پلاستیک و همچنین گسیختگی‌های موضعی و کلی می‌گردد. در دهه‌های گذشته روش‌های مختلفی جهت کاهش نیروی تنه‌ای توسط محققین مختلف معرفی شده است که از مهمترین آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.
1- قرار دادن ساختمان‌های جدید در فاصله مناسب از ساختمان‌های قبلی (رعایت درز انقطاع)
2- متحد کردن پاسخ دو سازه از طریق یکسری فنرهای ارتباطی
3- استفاده از دیوارهای ضربه گیری (Bomber wall)
4- پر کردن فاصله ساختمان‌ها با ملات‌های ضربه گیر
5- تعبیه عناصر مقاوم جانبی کافی جهت محدود کردن جابجایی سازه
از بین روش‌های اعمال شده راحت‌ترین و موثرترین روش، ایجاد درز انقطاع بین ساختمان‌ها مجاور یکدیگر است. این فاصله بستگی به عوامل مختلفی از قبیل جرم و سختی طبقات، میرائی ساختمان‌ها، ارتفاع طبقات و بزرگی و مدت زلزله مورد نظر دارد. علاوه بر آن نوع رفتار دو ساختمان هم جوار نیز از پارامترهای موثر بر تخمین این فاصله می‌باشد.
درز انقطاع بین دو ساختمان باید مطابق اصول موجود در آیین نامه طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله تعیین و در هنگام اجرا رعایت گردد. نکته اصلی این است که آیا این فاصله که توسط ضوابط آیین نامه تعیین می‌گردد مناسب است یا خیر و آیا آیین-نامه‌ها کلیه پارامترهای موثر بر درز انقطاع را در نظر می گیرند یا خیر؟
عمده معایب استفاده از درز انقطاع عبارتند از:
1- دشوار بودن تهیه و اجرای دیتیل‌های اجرایی مطابق نقشه های سازه ها
2- بالا بودن قیمت زمین در کلان شهرها و عدم رضایت مالکین به کاهش زمین
3- محدودیت زمین در مراکز پر جمعیت کلان شهرها
روش‌های موجود در محاسبه درز انقطاع شامل موارد زیر می‌باشند:
1- روش ارتعاشات تصادفی
2- روش تاریخچه زمانی
3- روش ضرایب لاگرانژ
4- روش تفاضل طیفی
5- روش طیف پاسخ
______________________________
** توجه: خواهشمندیم در صورت هرگونه مشکل در روند خرید و دریافت فایل از طریق بخش پشتیبانی در سایت مشکل خود را گزارش دهید. **
** توجه: در صورت مشکل در باز شدن فایل PDF ، نام فایل را به انگلیسی Rename کنید. **
** درخواست پایان نامه:
با ارسال عنوان پایان نامه درخواستی خود به ایمیل civil.sellfile.ir@gmail.com پس از قرار گرفتن پایان نامه در سایت به راحتی اقدام به خرید و دریافت پایان نامه مورد نظر خود نمایید. **
