فایلها و مقالات دانشجویی

پایان نامه بررسی تخریب پیشرونده ساختمانهای منظم و نامنظم فولادی مهاربندی شده هم مركز

چکیده

تخریب پیشرونده یک پدیده غیرخطی است که از آسیب دیدگی قسمتی اسازشروع شده وبه کل سازه و تخریب کلی آن ختم می شود . لذا بررسی این پدیده دسازه های بلند مرتبه وبااهمیت ضمن ایمن کردن آن باعث اطمینان اطراحی سازه نیخواهدشد. در این مطالعه به بررسی تخریب پیشرونده در قاب مهار بندی شده هم محورمنظم ونامنظم در ارتفاع پرداختشده است . تخریب پیشرونده معمولا دسازه به دلیل از بین رفتن یکی ازعضو های اصلی دسازه که معمولاستون مورد نظر می باشدصورت می گیرد. باحذف ناگهانی یکستون در سازه ،در گره ای که ستون اسازحذف شده است ، تغییر مکانی که ماهیت لرزه ای دارد به وجود می آید . این تغییر مکان به وجود آمده وهمین طور باز توزیع نیرو، ناشی احذف ستون بر روی دیگر المان ها در تحلیل دینامیکی مورد نظر است . بررسی می شود که ستون های کناری ستون حذف شده توانایی تحمل بارِ توزیع شده رادارند یاپس از توزیع بار بر روی ستون ها بر اث کمانش وگسیختگی از بین می روند. برای این منظوشش مدل که شامل سه مدل قاب نامنظم بادبندی شده وسه مدل قاب منظم بادبندی شده د ۵و۱۰و۵طبقه ، مدل شده وسپس مطالعات موردی روی ستون های حذف شده صورت می گیرد . در این حالت تغییر مکان های دینامیکی بدست آمده وتوزیع بار وبررسی پتانسیل تخریب پیشرونده بر روی سازه مورد بررسی قرار می گیرد. 

روند انجام آنالیز استاتیکی ودینامیکی غیخطی دسازه با استفاده از نرم افزار SAP2000 بیان می گردد.  مبنای بارگذاری وتحلیل سازه باتوجه به آیین نامه UFC2009 می باشد. نتایج بدست آمده از آنالیز نشان می دهدکه در آنالیز دینامیکی پتانسیل تخریب پیشرونده ،در قاب های نامنظم در ارتفاع برای حذف یکستون ، پایین ارزیابی می شود. توزیع بار بعد احذف ستون در همه ستون هصورت می گیرد ومختص به ستون های کناری ستون حذف شده وستونی خاص نمی باشد. درقاب منظم توزیع بار بعد احذف ستون فقط مختص به ستون - های بادبندی شده می باشد. تغییر مکان جانبی در قاب های نامنظم به علت حذف ستون وبعد احذف آن ، در مقایسه با قاب های منظم بسیار کم است . باتوجه به بررسی قاب ها در آنالیز استاتیکی غیرخطی ملاحظ می شود که ضریب افزایش بار ۲ درحالت استاتیکی غیخطی ضریب بسیار بزرگ ومحافظه کارانه می باشد.

آیین نامه UFC پیشنهاداتی برای حذف ستون در پلان و ارتفاع بیان کرده است ا در این پایان نامه برای پیش بینی حذف ستون در هنگام زلزله از آنالیز  PUSH OVERاستفادشده است . 

مقدمه

باپیشرفت دانش طراحی ساختمان ،آیین نامه ها و استاندارده های مختلف به جهت طراحی و ایمن سازی ساختمان ها دائما درحال تغییر می باشند.پارامتر های مختلفی برای طراحی ساختمان و البته بر حسب اهمیت ساختمان مطرح می گردد. باپیشرفت آیین نامه های زلزله متمرکز بر روی بار گذاری جانبی می باشندو به بار گذاری ثقلی توجه زیادی نمی شود.اما بعد ازحوادثی از قبیل تخریب شدن مرکز تجارت جهانی در نیویرک وساختمان RONAN POINTدرلندن ودیگرساختمان هکه بر اثر ازبین رفتن یک یچندستون تمامی ساختمان ، دچار تخریب وفرو پاشی شد،آیین نامه ها این مطلب را مورد بررسی قرار دادند. یکی از مسائلی که با عث ایمن سازی و اطمینان ازطراحی سازه می شود بررسی مسیر بار درسازه است .این مسئل برای جلوگیری از تخریب پیشرونده درساختمان ها مطرح می شود. روش های زیادی برای جلوگیری از تخریب پیشرونده درسازه وجود دارد اما روش APMیکی ازبهترین روش ها برای بررسی مسیر بار درسازه و اطمینان از ایمنی سازه می باشد.در این روش انواع تحلیل های استاتیکی خطی وغیرخطی ودینامیکی غیرخطی مورد بررسی قرار می گیرد. آیین نامه هایی که به طور تخصصی در مورد تخریب پیشرونده مطرح می شوند ،دو آیین نامه ٠٣-٠٢٣-٤ UFCو GSA2003می باشد. 

تخریب پیشرونده

تخریب پیشرونده عبارت است ازحذف یک یاچند عضو اصلی سازه ای به دلیل بار هایی از  قبیل ضربه ، تصادف ، انفجار،زلزله وغیره  که به واسطه حذف این جزء یا اجزاء،ساختمان دچار تخریب  پی در پی درطول زمان وسبب تخریب کلی سازه خواهدشد و یابه عبارتی انتشار گسیختگی محلی اولیه از المانی به المان دیگر وتخریب کل یایک قسمت بزرگی ازساختمانمی باشد.

کاربرد تخریب پیشرونده

تخریب پیشرونده داری کاربرد های زیر می باشد:

۱-تحلیل بار انفجار درساختمان .

۲-تحلیل آتش سوزی درساختمان حذف عناصری که امکان از بین رفتن آنها دسازه زیاد است .

۳-تحلیل ضربه در اثر برخورد وسایل وماشین آلات باستون های کناری ساختمان .

۴-تحلیل ساختمان درزلزله های شدید.

۵-تحلیل ساختمان های مهم وحیاتی در اداره کشور.

۶-تحلیل تخریب ستون ها درساختمان در اثر برخورد دوساختمان (pounding)

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                     شماره صفحه 

چکیده .............................................................................................. ..................... ۱

مقدمه  .....................................................................................................................................۲

فصل اول : مقدمه ومبانی .................................................................................۳  

۱- ۱ مقدمه .....................................................................................................۴

۱-۲ مبانی .......................................................................................................۶

۳۱مروری برساختمان های آسیب دیده در اثر تخریب پیشرونده .....................................۷

۳۱-۱ساختمان Ronan point .............................................................................۷

۳۱-۲ساختمان A. P. MURRAH .......................................................................۸

۳۱-۳ساختمان BANKERS TRUST ..................................................................۸

 فصل دوم : قاب های منظم ونامنظم درطراحی مقاوم در برابر زلزله .................................. ۱۰

۲- ۱ساختمان های طراحی شده در مقابل زلزله .............................................................................................  ۱۱

۲-۲ مشخصات  هندسی اولیه قاب برای قاب های منظم ونامنظم .......................................................... ۱۲

۳۲ بارگذاری ومحاسبات بارگذاری جانبی مربوط به قاب ........................................................................۱۷

۴۲ فرضیات مربوط به طراحی اولیه قاب ........................................................................................................ ۱۹

۵۲ ابعاد ومقاطع اولیه برای طراحی مقابل زلزله ......................................................................................... ۲۰

 فصل سوم :ضوابط طراحی در مقابل تخریب پیشرونده ............................................۲۵

۳- ۱-سطوح حفاظتی وطراحی بر اساس ٢٠٠٩ UFC ............................................................................۲۶

۳- ۱-۱-سطوح محافظت اسازه بر اساس UFC2005 ............................................................................۲۷

۳- ۱-۲-سطوح محافظت اسازه بر اساس ٢٠٠٩ UFC .............................................................................. ۲۹

۳-۲-انواع روش های طراحی در مقابل تخریب پیشرونده بر اساس ٢٠٠٥ UFC ........................................... ۲۹

۳-۲-۱-روش TF (tie force )...................................................................................................................... ۳۰

۳-۲-۱-۱-گره های داخلی ................................................................................................................................. ۳۲

۳-۲-۲- گره های پیرامونی ............................................................................................................................... ۳۲

۳-۲-۱-۳-گره های قائم ...................................................................................................................................... ۳۲

۳-۲-۲-روش APM ...................................................................................................................................................................۳۳

۳۳-انواع روش های طراحی در مقابل تخریب پیشرونده بر اساس ٢٠٠٩ UFC .....................................۳۳

۳۳-۱-روش ( tie force) ..............................................................................................................................۳۳ 

۳۳-۱-۱-کلاف های طولی وعرضی .............................................................................................................۳۴

۳۳-۱-۲کلاف پیرامونی ...............................................................................................................................۳۴

۳۳-۱-۳-کلاف قائم  .......................................................................................................................................۳۴

۳۳-۲-روش مقاومت محلی یا enhance local resistant( ELR)  ......................................................۳۴

۴۳-نیاز مندیهای طراحی ..............................................................................................................................۳۴

۴۳-۱-دلایل پذیرش ٤١ ASCEدر تخریب پیشرونده .............................................................................۳۹

۴۳-۲-اختلاف دو استاندارد ٤١ ASCEو UFC .......................................................................................۳۶

۵۳-ترکیب بارهای تحلیل های استاتیکی ودینامیکی در تخریب پیشرونده ...................................۳۶

۶۳-انواع تحلیل ها برای ارزیابی تخریب پیشرونده ................................................................................۳۹

۶۳-۱-تحلیل استاتیکی خطی .......................................................................................................................۳۹

۶۳-۲ - تحلیل استاتیکی غیرخطی ............................................................................................................۳۹

۶۳-۳-تحلیل غیرخطی دینامیکی ................................................................................................................. ۴۱

۶۳-۴-شکل گیری ونحوه مدل سازی مفاصل آن در آیین نامه UFC ................................................... ۴۲

۷۳-طراحی ساختمان برای تخریب پیشرونده ...........................................................................۴۳

۷۳-۱محدودخسارت دساختمان برای حذف ستون .........................................................................۴۴

۷۳-۱-۱-محدودخسارت برای حذف ستون خارجی یادیوارحمال ..................................................۴۴

 ۳-۷-۲۱-محدوده خسارت برای حذف ستون داخلی یا دیواحمال .................................................۴۴

۸۳-مقایسه دو استاندارد  GSAوUFC درآنالیز تخریب پیشرونده ............................................۴۵

 فصل چهارم : بررسی تخریب پیشرونده  .............................................................................۴۶

۴- ۱- مدل سازی وفرضیات غیرخطی  .......................................................................................................۴۷

۴-۲- منحنی ظرفیت  ......................................................................................................................................... ۴۹

۳۴- محدودیت های مدل  .............................................................................................................................۵۴

۴۴-حذف المان ..............................................................................................................................................۵۴

۵۴- تحلیل استاتیکی غیرخطی  .................................................................................................................۵۸

۶۴- بررسی شکل گیری مفاصل در قاب منظم ..........................................................................۵۹

۶۴-۱- بررسی شکل گیری مفاصل در قاب طبقه منظم باتوجه به حذف ستون وبادبند .............. ......................... ۵۹ 

۶۴-۲-  بررسی شکل گیری مفاصل در قاب ۰طبقه منظم باتوجه به حذف ستون ...................................................  ۶۱

 ۴-۶-۳- بررسی شکل گیری مفاصل در قاب ۱۵طبقه منظم باتوجه به حذف ستون  ..............................................۶۴

۷۴- بررسی شکل گیری مفاصل در قاب نامنظم ......................................................................................۶۵

۷۴-۱- بررسی شکل گیری مفاصل در قاب طبقه نامنظم باتوجه به حذف ستون وبادبند ..................................۶۵

۷۴-۲- بررسی شکل گیری مفاصل در قاب ۱۰طبقه نامنظم باتوجه به حذف ستون ........................ .......................۶۸

۷۴-۳- بررسی شکل گیری مفاصل در قاب ۱۵طبقه نامنظم باتوجه به حذف ستون ....................... ......................... ۷۰

۸۴-  نمودار های نیرو-تغییر مکان (pushdown)  ازتحلیل استاتیکی غیرخطی ...................۷۳

۴-۹- ارائه نمودار های تغییر مکان قائم در محل گره حذف ستون .......................................................۷۶

۴- ۱۰- تحلیل دینامیکی غیرخطی ..............................................................................................................۷۸

۴- ۱۰- ۱- بررسی پاسخ سازه به نیروی دینامیکی .......................................................................................۷۸

۴- ۱۰-۲- نیروی یکنواخت ...............................................................................................................................۷۸

۴- ۳۱۰- نیروی شیبدار..................................................................................................................................... ۷۹

۴- ۴۱۰- نیروی شیبدار –پله ای .................................................................................................................... ۸۰

۴- ۵۱۰- روند اجرای تحلیل دینامیکی غیرخطی ...................................................................................... ۸۲

۴- ۱۱- بررسی قاب های منظم با استفاده از تحلیل دینامیکی غیرخطی .............................................. ۸۲

۴- ۱۱- ۱- قاب منظم ۵طبقه ............................................................................................................................ ۸۲

۴- ۱۱-۲- قاب ۱۰طبقه منظم .......................................................................................................................۸۴

۴- ۳۱۱- قاب ۱۵طبقه منظم .......................................................................................................................۸۵

۴-۱۲- بررسی قاب ها نامنظم با استفاده از تحلیل دینامیکی غیرخطی .............................................۸۶

۴-۱۲- ۱- قاب ۵طبقه ....................................................................................................................................۸۶

۴-۱۲-۲-قاب ۱۰طبقه ...................................................................................................................................۸۸

۴-۳۱۲-قاب ۱۵طبقه ..................................................................................................................................... ۹۱

۱۳۴- ارائه نمودار برای تغییر مکان قائم ...................................................................................................... ۹۲

۱۴۴- بررسی توزیع بارایجادشده در قاب ها و المان های مهم در توزیع بار  ...................................۹۴

۱۵۴- نمودار های تغییر مکان جانبی قاب ها به واسطه حذف ستون .................................................... ۱۰۱ 

۵- فصل پنجم : نتیجه گیری وارائه پیشنهادات ................................................................۱۰۳

 

۵- ۱- نتیجه گیری .............................................................................................................................................۱۰۴

۵-۲- پیشنهادات ................................................................................................................................................۱۰۵

مراجع ......................................................................................................................................۱۰۶

چکیده انگلیسی .....................................................................................................................۱۰۸

توجه : فایل فاقد تصاویر و برخی نمودارها میباشد