این بسته شامل 43 پایان نامه در زمینه اندرکنش خاک و سازه می باشد که به صورت فایل word و pdf در اختیار شما قرار میگیرد.

تمامی پایان نامه ها مربوط به سال 90 به بعد می باشد.

تاثیر اندرکنش خاک و سازه در نیازهای لرزه‌ای سازه‌ها در تحلیل استاتیکی غیرخطی (مطالعه موردی ساختگاه‌های شهر تهران)

چکیده

در بسیاری از طراحی‌های مهندسی، تحلیل سازه‌ها عمدتا با فرض بستر صلب انجام می‌شود. این در حالی است که وارد کردن اثر انعطاف‌پذیری بستر سازه می‌تواند تاثیر بسزایی در پاسخ سازه و خصوصیات دینامیکی سازه‌ها داشته باشد. با در نظر گرفتن خاک زیر شالوده، سیستم جدیدی از خاک و سازه تشکیل می‌شود که پاسخ آن متاثر از مشخصات حرکت‌های زمین، خاک مجاور و خود سازه است. تاثیرپذیری پاسخ سازه از رفتار خاک و در مقابل آن، تغییر پاسخ لایه خاک زیرین به دلیل وجود سازه، پدیده اندرکنش خاک- سازه نامیده می‌شود. با منظور نمودن اثرات اندرکنش خاک- سازه می‌توان نیروها و تغییرمکان‌های واقعی یک سیستم سازه- پی- خاک را تحت اثر حرکات لرزه‌ای سطح آزاد تعیین نمود. در این پایان‌نامه با فرض رفتار غیرخطی خاک و سازه به بررسی اثرات اندرکنش خاک- سازه در تغییر نیازهای لرزه‌ای سازه‌ها پرداخته شده است. به این منظور با استفاده از روش اجزای محدود، اقدام به مدل‌سازی یک سازه تک درجه آزادی به همراه پی و خاک زیر آن شده است. در این مطالعه با تغییر پارامترهای مختلفی مانند زمان تناوب، نوع زمین، مدل نیرو- تغییرمکان، و تاریخچه شتاب ورودی به سازه، اقدام به تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی سیستم سازه- پی- خاک شده است. نتایج تحلیل‌ها در قالب ضریب رفتار و بیشینه تغییرمکان جانبی مرکز جرم ارایه شده است. نتایج حاکی از تاثیر قابل توجه پدیده اندرکنش خاک- سازه در تغییر تغییرمکان جانبی سازه متکی بر خاک‌های سخت ناشی از بلندشدگی پی می‌باشد.

فصل اول: مقدمه و کلیات تحقیق ۱
۱-۱- مقدمه ۲
۱-۲- بیان مساله ۲
۱-۳- اهمیت و ضرورت تحقیق ۴
۱-۴- اهداف تحقیق ۶
۱-۵- قلمرو تحقیق ۶
۱-۶- فرضیه‌های تحقیق ۷
۱-۷- ساختار پایان‌نامه ۸
فصل دوم: مبانی نظری و پیشینۀ تحقیق ۹
۲-۱- مقدمه ۱۰
۲-۲- پدیده اندرکنش خاک و سازه ۱۰
۲-۳- روش‌های مختلف حل مسایل اندرکنش خاک و سازه ۱۳
۲-۳-۱- روش زیرسازه ۱۳
۲-۳-۲- روش مستقیم ۱۵
۲-۴- روش ساده شده مهندسی برای حل مسایل اندرکنش خاک و سازه ۱۷
۲-۴-۱- مروری بر بحث اندرکنش خاک- سازه در آیین‌نامه‌های ایران ۲۰
۲-۴-۱-۱- نشریه ۳۶۰ تجدید نظر اول ۲۰
۲-۴-۱-۱- استاندارد ۲۸۰۰ ویرایش چهارم ۲۱
۲-۵- نیازهای لرزه‌ای سازه‌ها ۲۲
۲-۶- پاسخ واقعی و ایده‌آل سازه‌ها ۲۳
۲-۶-۱- شکل‌پذیری سازه‌ای ۲۶
۲-۶-۲- مقاومت افزون ۲۷
۲-۶-۳- ضریب رفتار ۲۹
۲-۶-۴- ضریب بزرگ‌نمایی تغییرشکل ۳۰
۲-۷- تحلیل بار افزون و تغییرمکان هدف ۳۰
۲-۸- مروری بر تحقیقات پیشین ۳۲
فهرست مطالب

۲-۹- جمع‌بندی و نتیجه‌گیری ۴۱
فصل سوم: روش انجام تحقیق ۴۳
۳-۱- مقدمه ۴۴
۳-۲- فرآیند انجام تحقیق ۴۴
۳-۳- روش مدل‌سازی اندرکنش خاک- سازه ۴۵
۳-۴- تعیین پارامترهای ارتجاعی و پلاستیک خاک ۴۶
۳-۴-۱- طبقه‌بندی زمین ساختگاه ۴۶
۳-۴-۲- تعیین پارامترهای سختی و مقاومت برشی خاک ۴۷
۳-۴-۳- تعیین ضرایب میرایی خاک ۴۹
۳-۵- توصیف مدل عددی ۵۰
۳-۵-۱- هندسه و جزءبندی لایه خاک ۵۱
۳-۵-۲- مدل رفتاری خاک ۵۳
۳-۵-۳- هندسه و جزءبندی سازه و فونداسیون ۵۶
۳-۵-۳-۱- تعیین مشخصات سازه و بزرگی جرم متمرکز ۵۶
۳-۵-۳-۲- طراحی شالوده ۶۰
۳-۵-۳-۳- مدل‌سازی سازه و فونداسیون در آباکوس ۶۴
۳-۵-۴- مشخصات مصالح سازه ۶۵
۳-۵-۴-۱- مشخصات ارتجاعی مصالح فولاد و بتن ۶۵
۳-۵-۴-۲- مدل‌سازی رفتار غیرخطی فولاد ۶۵
۳-۵-۵- تماس فونداسیون با خاک ۶۸
۳-۶- انتخاب و مقیاس کردن شتاب‌نگاشت‌ها ۶۹
۳-۶-۱- شتاب‌نگاشت‌های بکار رفته ۶۹
۳-۶-۲- هم‌پایه کردن شتاب‌نگاشت‌ها ۷۱
۳-۷- تعیین ضریب رفتار سازه ۷۴
۳-۸- تعیین تغییرمکان هدف ۷۵
فهرست مطالب

۳-۹- جمع‌بندی ۷۵
فصل چهارم: نتایج مدل‌سازی عددی و تفسیر آن‌ها ۷۶
۴-۱- مقدمه ۷۷
۴-۲- صحت‌سنجی‌های مدل عددی ۷۷
۴-۲-۱- راستیآزمایی مدل تهیه شده برای لایۀ خاک ۷۷
۴-۲-۲- راستیآزمایی اتصال گیردار پای ستون ۷۸
۴-۲-۳- راستیآزمایی رفتار غیرخطی سازه ۸۰
۴-۳- معرفی تحلیل‌های انجام شده ۸۳
۴-۴- نتایج تحلیل‌های عددی ۹۰
۴-۵- بررسی نتایج تحلیل‌های عددی ۹۷
۴-۵-۱- بررسی تغییرات ضریب کاهش مقاومت ۹۷
۴-۵-۱- محاسبه ضریب رفتار سازه ۱۰۴
۴-۵-۳- بررسی مقادیر بیشینۀ تغییرمکان جانبی سازه ۱۰۷
۴-۵-۴- نقش سخت‌شدگی کرنشی ۱۱۰
۴-۶- جمع‌بندی و نتیجه‌گیری ۱۱۲
فصل پنجم: بحث، نتیجه‌گیری و پیشنهادها ۱۱۴
۵-۱- مقدمه ۱۱۵
۵-۲- جمع‌بندی و نتیجه‌گیری ۱۱۵
۵-۳- پیشنهادهایی برای پژوهش‌های بعدی ۱۱۷
پیوست (الف): تاریخچه زمانی شتاب زمین‌لرزه‌های بکار رفته ۱۱۸
منابع و مراجع ۱۲۲

اثر اندرکنش خاک و سازه بر رفتار پلاستیک سازه‌های فولادی با مهاربندهای واگرا EBF

چکیده

مسئله اندرکنش خاک و سازه به‌عنوان یک پدیده‌ی تأثیرگذار بر رفتار سازه‌ها در سال‌های اخیر ورد توجه مهندسان سازه قرارگرفته است. بررسی تحقیقات حاکی از این مطلب است که تأثیر پدیده اندرکنش بر پاسخ لرزه‌ای سازه در قیاس با پاسخ سازه پایه ثابت، بسته به خصوصیات خاک و سازه ممکن است فزاینده یا کاهنده باشد. همچنین نوع خاک در بستر سازه در تحلیل، طراحی، ارزیابی و بهسازی ساختمان‌ها حائز اهمیت می‌باشد بطوریکه در مراحل تحلیل و طراحی در نظر نگرفتن نوع خاک بستر در شرایط واقعی ساخت گاه سازه می‌تواند منجر به سطح عملکردی متفاوت با واقعیت شود. در این تحقیق به بررسی اثر اندرکنش خاک و سازه بر پاسخ غیر خطی قاب‌های خمشی فولادی همراه با بادبندهای واگرا پرداخته شده است. در این تحقیق سازه‌های 5، 15 و 25 طبقه با دوره تناوب‌های مختلف انتخاب گردیده و اثر اندرکنش خاک‌های مختلف و سازه به روش فنرهای غیر هم بسته بر روی پاسخ غیر خطی این سازه‌ها به روش تحلیل غیر خطی استاتیکی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان‌گر آن است که حضور اندرکنش خاک و سازه منجر به تغییر رفتار در عملکرد سازه در مقابل نیروهای جانبی می‌شود. همچنین تقاضای لرزه‌ای بر روی اعضای شکل‌پذیر در این حالات تغییر کرده و متناسب با محاسبات قاب با حضور اثر اندرکنش نیاز به کنترل و بررسی دارد. با مشاهدات صورت گرفته حضور اندرکنش هرچند تغییر مکان هدف سازه را افزایش داده است ولی تقاضای شکل‌پذیری اعضای شکل‌پذیری را کاهش می‌دهد.

فصل 1: مقدمه 3
فصل 1: فصل 2: مروری بر تحقیقات گذشته 7
فصل 2: 7
2-1- مقدمه 7
2-2- تحقیقات انجام‌شده در ارتباط با قاب‌های مهاربندی‌شده واگرا 7
2-3- اندرکنش خاک و سازه و اثر آن بر رفتار لرزهای سازهها 11
2-4- مکانیسم غیر خطی مورد استفاده در تحلیل سازه 12
2-5- نرم افزار استفاده اشاره شده در تحقیق 13
2-6- جمعبندی 13
فصل 3: فصل 3: مروری بر نشریه 360 و مبانی نظری اندرکنش خاک وسازه 14
3-1- مقدمه 14
3-2- مقاومت و سختی پی 14
2-2-1- ظرفیت باربری تجویزی 14
2-2-2- ظرفیت باربری ساخت گاهی 15
2-2-3- منحنی نیرو ـ تغییر مکان پی 15
2-2-4- پی‌های سطحی 16
فصل 4: فصل 4: نحوه عملکرد لرزه‌ای قاب‌های مهاربندی EBF 23
4-1- مقدمه 23
4-2- قاب‌های مهاربندی‌شده واگرا (EBF) 23
4-3- رفتار قاب‌های مهاربندی EBF 24
3-3-1- تغییر شکل تیر پیوند 24
3-3-2- مقاومت نهایی تیر پیوند 26
3-3-3- رفتار تیر پیوند 26
3-3-4- اثرات بارهای محوری 31
3-3-5- اثر دال بتنی بر رفتار تیر پیوند 32
3-3-6- جزئیات تیر پیوند 32
3-3-7- نیروی طراحی اعضا به‌غیراز تیر پیوند 33
3-3-8- اتصال تیر پیوند به ستون 33
4-4- الزامات قاب‌های مهاربندی‌شده واگرای ویژه 35
3-4-1- مدل‌سازی و تحلیل قاب‌های EBF 36
3-4-2- الزامات تیرهای دهانه مهاربندی‌شده 37
3-4-3- تیر در ناحیه پیوند 38
3-4-4- تیر در خارج ناحیه تیر پیوند 45
3-4-5- طراحی مهاربند‌ها 47
3-4-6- طراحی ستون‌ها 48
3-4-7- تعیین نیروهای طراحی اعضای خارج از ناحیه تیر پیوند 48
4-5- الزامات قاب‌های مهاربندی‌شده واگرای ویژه (مطابق با مبحث دهم از مقررات ملی ساختمانی ایران) 49
3-5-1- مقاومت برشی تیر پیوندها 49
4-6- نحوه‌ی ارزیابی سازههای فولادی با مهاربندهای واگرا بر اساس ضوابط نشریه 360 51
3-6-1- مشخصات مصالح و بازرسی وضعیت موجود ساختمان 51
3-6-2- مشخصات مصالح 52
3-6-3- بازرسی وضعیت موجود 54
3-6-4- ضریب آگاهی K 56
4-7- ملزومات و فرضیات طراحی 56
3-7-1- سختی 56
3-7-2- مقاومت 60
3-7-3- معیارهای بهسازی 61
4-8- قاب‌های فولادی مهاربندی‌شده 61
3-8-1- کلیات 61
3-8-2- قاب‌های مهاربندی‌شده با محورهای غیرمتقارب 61
فصل 5: فصل 5: تعریف روش تحقیق 65
5-1- مقدمه 65
5-2- مشخصات سازه 65
5-3- اهمیت و دخالت بحث اندرکنش خاک- سازه در پاسخ سازه 67
5-4- روش مدلسازی جهت بررسی اندرکنش 68
5-4-1- روش های مرسوم در مدلسازی بستر فونداسیون کم‌عمق 68
5-4-2- محاسبه پارامترهای فنر غیرهمبسته 69
5-5- ساخت مدل 73
5-5-1- رفتار اعضای غیرخطی 75
5-5-1-1- تیر پیوند (Link-Beam) در بادبندهای واگرا EBF 75
5-5-2- الگوی بار جانبی 77
فصل 6: فصل 6: نتایج و پیشنهاد‌ها برای مطالعات آتی 79
6-1- مقدمه 79
6-2- نتایج 79
6-2-1. دوره تناوب سازه 79
6-2-2. دوره تناوب موثر و تغییر مکان هدف 80
6-2-3. منحنی ظرفیت 80
6-2-4. تقاضای اعضای شکل‌پذیر 83
6-2-5. تغییر مکان هدف قابها بر روی بستر متفاوت 85
6-2-4-1- روش ATC40 85
6-2-5- بررسی، نتیجه‌گیری و مقایسه نتایج 87
6-2-6- ارائهی پیشنهادات برای مطالعات آتی 88
منابع و مراجع 89

 

طراحی بهینه قابهای فولادی با درنظرگرفتن اندرکنش خاک و سازه با استفاده از محاسبات نرم

چکیده

در گذشته طراحی بهینة سازه‌ها، برای انواع سازه‌ها مورد توجه بسیار قرارگرفته است. درسالهای اخیر با پیشرفت تکنولوژی کامپیوتر روش‌های جدید بهینه سازی سازه‌ها پدید آمده‌اند که اکثر این روشها از مکانیسم های موجود درطبیعت الهام گرفته اند. دراین تحقیق از الگوریتم جستجوی هارمونی، جامعه پرندگانوکرم شب تاب برای بهینه سازی سازه ها با در نظر گرفتن قیود تنش ، جابجایی و فرکانس استفاده شده است. همچنینیک الگوریتم طراحی ارائه شده است تا سازه های فولادی را بادر نظرگیری رفتار خاک و اندرکنش آن با سازه سطح مقاطع بهینه اعضا سازه را محاسبه نماید، برای این منظور یک برنامه کامپیوتری درنرم افزار MATALB تدوین شده است که با لینک آن با نرم افزار ANSYS فرایند بهینه سازی انجام می گردد که در این بین ANSYS وظیفه تحلیل سازه را بر عهده دارد. در فرآیند بهینه سازی وزن هر قاب به عنوان تابع هدف در نظر گرفته شده و قیود طراحی مطابق با محدودیت های آیین نامه ای پایه-ریزی شده اند. مثال های طراحی به منظوربررسی تاثیر و کارآمدی الگوریتم بهینه سازی توسعه یافته، ارائه شده اند.

فصل اول
مقدمه
1-1 مقدمه 2
1-2 توصیف کلی بهینه¬سازی 2
1-3 کار در تحقیق حاضر 3
1-3-1 روند انجام کار 4
1-4 حدود تحقیق 6
1-5 خلاصه فصول پايان نامه 7
فصل دوم
پیشینه تحقیق و ادبیات فنی
2-1 مقدمه 9
2-2 بهینه¬سازی و روشهای موجود 9
2-2-1 تقسیم بندی مسائل بهینه¬سازی 10
2-2-2 بررسي روش‌هاي جستجو و بهينه¬‌سازي 10
2-2-2-1 روش‌هاي کلاسیک (Classic Method) 11
2-2-2-2 روش‌هاي فراکاوشی (Metaheuristic Method) 12
2-3 روشهای بهینه¬سازی از دیدگاه کلی 12
2-3-1 روند کلی بهینه سازی گرادیانی 13
2-3-2روشهای فراکاوشی(Metaheuristic Methods) 14
2-3-2-1 روش بهینه¬سازی الگوریتم کرم شب تاب (Firefly algorithm) 15
2-4 تحقیقات انجام گرفته در مورد انواع بهینه¬سازی سازه ها 17
2-4-1 بهینه¬سازی ابعاد اعضای سازه 17
2-4-2 بهینه¬سازی شکل 18
2-4-3 بهینه¬سازی توپولوژی 19
2-5 اندرکنش خاک و سازه 19
2-5-1 مقدمه 20
2-5-2 کلیات 20
2-5-3 اهمیت موضوع 21
2-6 تاریخچه تحقیقات 22
2-6-1 مدل کردن رفتار خاک 22
2-6-2 مدل کردن محیط خاک 23
2-7 روش تحلیل سیستم (خاک و سازه) 25
2-7-1 روش اجزا محدود 26
2-7-2 تلفیق روش اجزا محدود و اجزا مرزی 26
2-7-3 تلفیق روش اجزا محدود و اجزا نامحدود 27
2-8 لزوم درنظرگیری اندرکنش خاک و سازه 28
2-9 خلاصه فصل دوم 29
فصل سوم
فرمولبندی طراحی جهت استفاده در بهینه سازی
3-1 مقدمه 31
3-2 طراحی سازه¬های فولادی 31
3-3 طراحی سازه¬های فولادی به روش حالت حدی (LRFD) و روش تنش مجاز(ASD) 32
3-3-1 مقدمه 32
3-3-2 طراحی سازه¬ها به روش حالات حدی(LRFD) 32
3-3-2-1 ضرایب بار 32
3-3-2-2 ضرایب مقاومت 33
3-3-2-3 استحکام طراحی قطعات کششی و فشاری 33
3-3-2-4 طراحی تیر¬ها و تیرستون¬ها 34
3-3-3 طراحی سازه¬ها به روش تنش مجاز 35
3-3-3-1 مقاومت طراحی اعضای دارای نیروی محوری 35
3-3-3-2 مقاومت طراحی اعضای خمشی 36
3-4 مسأله بهينه سازی 36
3-4-1 شکل کلی مسأله بهينه سازی 36
3-4-2 متغيرهای طراحی 37
3-4-3 تابع هدف 38
3-4-4 قیود بهینه سازی 38
3-4-4-1 قيدهای تنش 38
3-4-4-2 قيدهای تغيیرمکان 39
3-4-4-3 قیدهای فرکانس 39
3-5 خلاصه فصل سوم 40
فصل چهارم
نتایج عددی
4-1- مقدمه 42
4-2 مسائل بهینه¬سازی اندازه 42
4-2-1 خرپای 10 عضوی (گسسته) 42
شکل. 4-2: نمودار همگرایی خرپای 10 میله¬ای (حالت اول) 46
4-2-2 خرپای 72 عضوی (گسسته) 47
4-3 مسائل بهینه¬سازی اندازه و شکل 42
4-3-1 خرپای مسطح 15 عضوی (گسسته) 52
4-3-2 خرپای فضایی 25 عضوی (گسسته) 56
4-4 کنترل برنامه 59
4-4-1 قاب دو طبقه یک دهانه تحت قید فرکانس 59
4-4-2 قاب دو طبقه یک دهانه تحت قید تنش و جابجایی 62
4-4-3 قاب هفت طبقه یک دهانه تحت قید فرکانس 66
4-4-4 قاب ده طبقه سه دهانه تحت قید فرکانس 69
جدول4-19: نتایج بهینه‌سازی قاب ده طبقه سه دهانه تحت قیدفرکانس 70
4-5 بهینه سازی سازه با درنظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه 71
4-5-1 فرضيات اصلی در مثال¬های حل شده 71
4-5-2 مقاطع استفاده شده 72
4-5-3 بهینه سازی بر اساس قید فرکانس 73
4-5-3-1 قاب ده طبقه سه دهانه 74
4-5-3-2 قاب پانزده طبقه سه دهانه 76
4-5-3-3 قاب هفت طبقه سه دهانه 78
4-6 خلاصه فصل چهارم 81
فصل پنجم
جمع بندی و پیشنهادات
5-1 مقدمه 84
5-2 جمع بندی و مرور مطالعات گذشته 84
5-3 جمع بندی روش تحلیل سازه در تحقیق حاضر 84
5-4 جمع بندی و نتیجه‌گیری کلی از مثالهای حل شده 85
5-6 پيشنهاداتی برای مطالعات آتی 86
منابع 87

مدل تحلیلی اندرکنش خاک و سازه تحت امواج P یا SV با در نظر گرفتن خاک توسط مکانیک محیط‌های متخلخل

چکیده

در این پایان‌نامه با در نظر گرفتن خاک به عنوان یک محیط دو فازه اثر گذر امواج صفحه‌ای بر پاسخ‌ها با در نظر گرفتن اندرکنش خاک – سازه مورد بررسی قرار گرفته است. به عنوان مدل، سازه‌ای به شکل تیر برشی واقع بر یک پی صلب با مقطع نیم دایره، مدفون در نیم‌فضای متخلخل کاملاً اشباع در نظر گرفته شده که تحت تحریک امواج P و SV قرار دارد. جابجایی بخش جامد خاک با استفاده از تئوری انتشار امواج بیوت در محیط متخلخل اشباع بیان می‌گردد. سطح تماس پی و نیم‌فضا کاملاً متصل و در دو حالت زهکشی شده و بدون قابلیت زهکشی فرض شده است. به کمک روش هلمهولتز و با استفاده از توابع پتانسیل امواج در دو بخش میدان آزاد و موج پراکنشی، ماتریس سختی نیم‌فضای اشباع و نیروهای وارد بر پی محاسبه شده و با نوشتن معادله تعادل دینامیکی پی معادله اندرکنش خاک- پی- سازه شکل می‌گیرد. در استخراج نتایج عددی حالات مختلفی مورد توجه قرار گرفته‌اند که از جمله این حالات می‌توان به بررسی اثر هندسه پی بدون جرم بر پاسخ‌ها، بررسی پاسخ‌ها بدون حضور سازه فوقانی، اثر اشباع بودن نیم‌فضا بر پاسخ‌ها و فرکانس‌های طبیعی سازه و اثر تغییر تخلخل نیم‌فضا بر پاسخ‌ها اشاره نمود.

فصل اول-مقدمه
1-1-‌انگیزه‌ها و اهداف این تحقیق 2
1-2-ساختار پایان‌نامه 3
فصل دوم-مروری بر مطالعات پیشین
2-1-‌مروری بر تحقیقات پیرامون انتشار موج در محیط متخلخل 6
2-2-‌مروری بر تحقیقات پیرامون اندرکنش پی-سازه در محیط متخلخل 8
فصل سوم-اندرکنش خاک-سازه( تئوری، مدل و ارائه پاسخ‌ها برای امواج P و SV )
3-1-تشریح مدل اندرکنش خاک – سازه 14
3-2-انتشار امواج در محیط الاستیک متخلخل اشباع 16
3-2-1-تئوری بیوت 16
3-2-2-محدوده قابل قبول برای استفاده از تئوری بیوت 18
3-2-3-پاسخ برای موج P 20
3-2-3-پاسخ برای موج S 21
3-3-ثابت‌های مواد تشکیل دهنده محیط دو فازه 22
3-4- مسئله اندرکنش خاک – سازه 23
3-4-1- موج پراکنشی 24
3-4-2- جابجایی میدان آزاد (free field motion ) 32
3-4-2-1- جابجایی میدان آزاد تحت اثر موج P: 32
3-4-2-2- جابجایی میدان آزاد تحت اثر امواج SV: 35
3-4-3-شرایط مرزی در سطح تماس 37
3-4-4-ضرائب بسط امواج پراکنشی 38
3-4-5-جابجایی‌ها و تنش‌ها در نیم فضا 42
3-4-6-نیروهای مؤثر در سطح تماس پی صلب و نیم‌فضا 45
3-4-7-مدل سازه (جابجایی‌ها و نیروهای آن) 50
3-4-7-1-مدل سازه 50
3-4-7-2-جابجایی‌ها و نیروهای سازه 53
3-4-8-تعادل نیروهای وارد بر پی و یافتن جابجایی‌های مجهول 58

فصل چهارم-نتایج عددی
4-1-مشخصات نیم‌فضای ارتجاعی متخلخل ( بستر انتشار امواج ) 63
4-2-کمیت‌های بی‌بعد 65
4-3-جابجایی‌های نسبی سازه 66
4-4-نتایج برای امواج برخورد ‌P‌ی صفحه‌ای 66
4-4-1-اثر هندسه پی بدون جرم بر جابجایی‌ها در غیاب سازه 66
4-4-2-پاسخ پی بدون حضور سازه فوقانی 70
4-4-2-1- تأثیر محیط اشباع و شرایط مرزی سطح تماس بر پاسخ‌ها 70
4-4-2-2- تأثیر جرم پی بر پاسخ‌ها 77
4-4-3- اندرکنش پی و خاک و سازه 77
4-4-3-1- تأثیر جرم سازه بر پاسخ‌ها 77
4-4-3-2- تأثیر سختی سازه بر پاسخ‌ها 81
4-4-4- تأثیر تخلخل نیم‌فضا بر پاسخ‌ها 110
4-5- نتایج برای امواج برخورد ‌SV‌ی صفحه‌ای 126
4-5-1-اثر هندسه پی بدون جرم بر جابجایی‌ها در غیاب سازه 126
4-5-2- اثر اشباع شدگی بر فرکانس سازه تحت برخورد امواج SV 130
فصل پنجم-نتیجه‌گیری و پیشنهاد برای تحقیقات آتی
5-1-نتیجه‌گیری 134
5-2-پیشنهاد برای تحقیقات آتی 135
فهرست مراجع 136
پیوست الف 142
پیوست ب 143 

لحاظ نمودن اندرکنش خاک-سازه در بهسازی لرزه‌ای سازه‌ها فولادی با استفاده از سیستم‌های کنترل سازه‌ای هایبرید

چکیده

در تحلیل و طراحی معمول سازه‌ها با فرض پایه ثابت و اعمال شتاب نگاشت زلزله در تحلیل تاریخچه زمانی صورت می‌گیرد. این روش برای حالتی که سازه بر روی بستر سنگی و یا خاک سخت بنا شده باشد، مناسب است. درحالی که اگر سازه بر روی خاک نرم ساخته شده باشد، باید اثر انعطاف پذیری خاک در تحلیل سازه لحاظ شود. این امر منجر به افزایش تعداد درجات آزادی سازه می‌شود که سبب تغییر در پاسخ رفتار سازه و متعاقب آن کنش سیستم کنترلی و اثرگذاری آن می‌شود. از آنجایی که بحث اندرکنش خاک-سازه برای سازه‌های بنا شده در خاک‌های مختلف قابل توجه است؛ لذا به بررسی و ارزیابی قاب‌های دو بعدی 3، 6، 9، 15 و 20 طبقه در سه نوع ساختگاه مطابق با آیین نامه 2800 ویرایش چهارم پرداخته شده است. برای انجام این امر ابتدا از نرم‌افزار SHAKE جهت در نظر گرفتن رفتار غیر خطی لایه‌های خاک و سپس از نرم‌افزار SASSI برای اندرکنش خاک-سازه استفاده شده است.در دهه‌های اخیر، کاربرد سیستم‌های کنترلی به جهت اتلاف انرژی ناشی از زلزله و کاهش و متوقف نمودن ارتعاش سازه‌ها و در نتیجه کاهش خسارات جانی و مالی مورد استقبال زیادی قرار گرفته است. سیستم‌های کنترل هایبرید ترکیبی از سیستم‌های کنترل غیرفعال و فعال می‌باشند. از جمله سیستم‌های هایبرید می‌توان به سیستم کنترل HDABC اشاره نمود. سیستم‌های کنترل غیر فعال به واسطه ارتعاش و حرکت سازه، انرژی را مستهلک می‌نمایند. سیستم‌های کنترل فعال به واسطه پایش سازه و قانون کنترل، مستقیما نیرویی به سازه جهت مقابله با نیروی زلزله اعمال می‌نمایند. هدف از این پژوهش بررسی سازه‌های فولادی تجهیز شده با سیستم‌های HDABC و لحاظ نمودن اثر اندرکنش خاک-سازه می‌باشد. جهت نیل به این هدف، مدل مناسب از سازه و سیستم‌های کنترلی هایبرید در فضای برنامه MATLAB به صورت کد نوشته گردید. جهت مدل سازی سختی و میرایی سیستم خاک-سازه وابسته به فرکانس با استفاده از روش فنر-جرم-میراگر لایسمر می‌توان ضرایب سختی و میرایی سیستم خاک سازه را مستقل از فرکانس بیان کرد. در بخش کنترل فعال سیستم کنترل هایبرید از دو نوع الگوریتم کنترلی، الگوریتم بهینه خطی درجه دو LQR و الگوریتم کنترل جایدهی قطب‌ها PPC، جهت تعیین نیروی کنترل فعال استفاده شده است.

فصل 1: فصل اول: کلیات 1
1-1- مقدمهای بر تحقیق 2
1-2- لزوم انجام تحقیق 3
1-3- اهداف تحقیق و نوآوری 5
1-4- فرضیههای تحقیق 8
1-5- روش تحقیق 8
1-6- فصول پایاننامه 8
1-7- فلوچارت تحقیق 9
فصل 2: فصل 2: تاریخچه تحقیقات کنترل سازه‌ها و اندرکنش خاک سازه 11
2-1- تاریخچه تحقیقات کنترل سازه‌ها 12
2-1-1 سیستم‌های کنترل غیر فعال 13
2-1-1-1- جداگر‌های لرزه‌ای 13
2-1-1-2- سیستم‌های غیر فعال استهلاک انرژی PED: 15
2-1-1-2-1- میراگر تسلیمی 16
2-1-1-2-2- میراگر اصطکاکی 16
2-1-1-2-3- میراگر مایع ویسکوز 17
2-1-1-2-4- روش آییننامه ASCE در مدل سازی سیستم میراگر 18
2-1-2 سیستم‌های کنترل فعال، نیمه فعال و هایبرید 19
2-1-4 سیستم کنترل هایبرید مهاربندی میرایی محرک 27
2-2- تاریخچه تحقیقات اندرکنش خاک و سازه 29
2-2-1 روش‌های تحلیل سیستم اندرکنش خاک و سازه 29
2-2-2 مدل جایگزین خاک 31
2-2-2-1- روابط تقریبی Veletsos و Verbic در تعیین سختی دینامیکی پی سطحی 31
2-2-2-2- مدل‌های مخروطی برای پی سطحی 33
2-2-1- مدل‌ جایگزین خاک برای پی سطحی به روش Lysmer’s Analog 37
2-3- مروری بر کارهای انجام یافته در زمینه اثر اندرکنش خاک-سازه بر سیستمهای کنترلی 40
فصل 3: فصل 3 : مبانی تئوری اندرکنش خاک_سازه، کنترل فعال و هایبرید سازه‌ها 42
3-1- مقدمه 43
3-1-1 مروری بر مفاهیم اندرکنش خاک-سازه 44
3-1-1-1- روش مستقیم: 46
3-1-1-2- روش زیر سازه: 47
3-1-2- روش زیر سازه تحلیل SSI در SASSI2000 50
3-1-2-1- روش حجم انعطاف پذیر 51
3-1-2-2- روش زیرسازه تفاضلی 55
3-1-2-3- تحلیل پاسخ سایت 58
3-1-2-4- مدل تحلیلی پاسخ سایت یک بعدی 58
3-1-2-4-1- حرکت سطح آزاد 60
3-1-2-4-2- شرایط مرزی 63
3-1-2-5- تعیین ماتریس امپدانس 66
3-2- بررسی سازه‌های هوشمند لرزه‌ای با استفاده از سیستم‌های کنترل فعال و هایبرید HDABC 70
3-2-1 سیستم های کنترل فعال سازه 70
3-2-1-1- مدل تحلیلی سازه‌های هوشمند لرزه‌ای با کنترل فعال 70
3-2-1-2- معادلات حرکت سازه هوشمند لرزه‌ای با کنترل میله‌ای کششی فعال 71
3-2-1-3- بیان فضای حالت دینامیک سازه لرزه‌ای هوشمند 74
3-2-1-4- قانون بازخورد و تمهیدات اجرایی 75
3-2-2 سیستم‌های کنترل نیمه فعال و هایبرید سازه 80
3-2-2-1- سیستم کنترل هایبرید HDABC 81
3-2-2-2-مدل سازی محرک هیدرولیکی با دریچه برقی کنترل پذیر 82
3-2-2-3- مدل سازی میراگر ویسکوز مایع 90
3-2-2-4- مدل دینامیکی سازه برشی با سیستم کنترلی HDABC 94
3-2-2-5- بیان فضای حالت سیستم HDABC 99
3-2-2-6- حل معادلات فضای حالت خطی نا متغیر با زمان 101
3-2-2-7- الگوریتم‌های کنترل 103
3-2-2-8- طراحی جانمایی قطب‌ها با استفاده از بازخورد کامل 103
3-2-2-9- طراحی رگولاتور جانمایی قطب‌ها برای سیستم با یک ورودی 106
3-2-2-10- فرمول بندی عمومی کنترل بهینه برای مسئله رگولاتورها 108
3-2-2-11- طراحی رگولاتورهای خطی بهینه در شرایط پایای سیستم کنترل سازه 112
3-3-1- اثر اندرکنش خاک-سازه بر سیستم‌های کنترلی هایبرید مهاربندی میرایی_محرک ( HDABC) 114
3-3-2- فرمول بندی فضای حالت سیستم HDABC با اثر اندرکنش خاک سازه 119
3-3-3- مدل جرم-فنر-میراگر لایسمر برای تابع امپدانس 120
فصل 4: معرفی مشخصات مدل‌های سازه‌ای و ساختگاه‌ در تحلیل اندرکنش خاک سازه 122
4-1- مقدمه 123
4-2- مدل سازی سازه‌ها فولادی قاب خمشی 123
4-2-1 نرم افزار های مورد استفاده 124
4-2-2 آیین نامه های طراحی سازه 125
4-2-3 پارامترهای طراحی سازه در آیین نامه 2800 125
4-2-4 مشخصات سازه‌‌ها و نوار پی 126
4-3- معرفی ساختگاه‌ها 128
4-3-1 مشخصات میرایی و مدول برشی لایه‌های خاک 130
4-3-2 تغییرات سرعت موج برشی و میرایی در ساختگاه‌ تحت تحریک لرزه‌ای 132
4-4- تحلیل اندرکنش خاک-سازه (SSI) با برنامه SASSI 135
4-4-1 نحوه مدل سازی اندرکنش خاک-سازه در نرم افزار SASSI 135
4-4-2 حرکت سطح آزاد 138
4-4-3 تابع انتقال 141
4-4-4 حرکت ورودی فونداسیون برای سازه‌ها در ساختگاه‌ها تحت تحریک لرزه‌ای 142
4-4-5 توابع امپدانس سازه‌ها و تعیین ضرایب مدل KMC 146
فصل 5:مشخصات سیستم کنترل هایبرید و تحلیل با اثر اندرکنش خاک سازه 152
5-1- مقدمه 153
5-2- مشخصات مدل سازی سازه 154
5-2-1 ماتریس جرم: 154
5-2-2 ماتریس سختی: 154
5-2-3 ماتریس میرایی ذاتی سیستم 155
5-3 صحت سنجی کد متلب با نرم‌افزار SASSI 156
5-4 مشخصات سیستم کنترلی هایبرید HDABC 157
5-4-1 سیستم کنترل غیر فعال 157
5-4-2 سیستم کنترل فعال 158
5-4-3 سیستم مهاربندی 159
5-5- الگوریتم کنترلی جایدهی قطبها PPC 159
5-6- الگوریتم کنترلی بهینه خطی مرتبه دو LQR 162
فصل 6: جمع بندی و پیشنهادات 186
6-1- مقدمه 187
6-2- نتایج بدست آمده از این تحقیق 187
6-3- پیشنهادات برای ادامه تحقیق 189
فصل 6: مراجع 191
پیوست ها 196
پیوست الف: حرکت سطح آزاد، حرکت ورودی فونداسیون سازهها در ساختگاههای مختلف تحت تحریک لرزهای 197
پیوست پ: پاسخ جابجایی بام سازهها تحت زلزلهها در ساختگاهها 214
پیوست ت: پاسخ شتاب بام سازهها تحت زلزلهها در ساختگاهها 229
پیوست ج: کد متلب سازه 3 طبقه برای حالت پایه ثابت 239

 

بررسی اندرکنش خاک و سازه در پاسخ دینامیکی ارتعاشات افقی ماشین‌آلات

چکیده

هدف اصلی در طراحی شالوده ماشین‌آلات محدود کردن حرکت آن در حدی است که عملیات رضایت‌بخش ماشین را به خطر نیاندازد، کرنش‌های شالوده و پی از حد الاستیک خارج نشده و همچنین در کار افرادی که در اطراف ماشین مشغول به کار هستند مزاحمت ایجاد نکند. بنابراین نکته اصلی در طراحی موفق شالوده ماشین‌آلات، تحلیل دقیق پاسخ شالوده به بارهای دینامیکی ناشی از عملیات ماشین می‌باشد.در تحقیق حاضر، به مطالعه عددی پاسخ دینامیکی شالوده های سطحی به بار افقی ناشی از ماشین‌آلات پرداخته شده‌است. در این مسیر، با استفاده از نرم افزار ABAQUS به تحلیل دینامیکی سه بعدی یک محیط پیوسته شامل خاک‌-شالوده یا خاک‌-شالوده‌-بستر تحت بارگذاری سینوسی افقی اقدام گشته است. به‌منظور اطمینان از صحت نتایج مدل عددی به‌کار رفته، ابتدا مدل ساخته شده با یکی از تحقیقات آزمایشگاهی موجود، آزموده شده‌ و نتایج مدلسازی با اندازه‌گیری‌های آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفته است. پس از اطمینان از صحت نتایج مدل عددی، این نرم‌افزار برای انجام مطالعه‌ی پارامتریک به‌کار گرفته شده‌است. این تحقیق پارامتری، اثرات تغییرات پارامترهایی مانند شکل، وزن و ابعاد پی، مقدار دامنه و فرکانس نیروی محرک دینامیکی، وزن سازه را بر دو ضریب توابع امپدانس یعنی سختی دینامیکی و میرایی را بررسی می-کند و بقیه پارامترها مانند نوع و جنس ستون، نوع خاک بستر و غیره ثابت نگه داشته می‌شود. بر‌اساس نتایج مطالعه پارامتریک، افزایش ابعاد فونداسیون موجب کاهش تنش و سختی دینامیکی حداکثر شده‌است، تغییرات نسبت طول به عرض فونداسیون تغییر چندانی در مقدار حداکثر نرمال شده‌ی سختی دینامیکی ندارد، افزایش دامنه‌ی نیرو باعث افزایش سختی دینامیکی می‌شود و همچنین افزایش وزن موجب کاهش سختی دینامیکی و افزایش ضریب میرایی می‌شود.

فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول – مقدمه و كليات 1
1-1- مقدمه 1
1-2- اهمیت تحقیق 3
1-3- اهداف تحقیق 4
1-4- ساختار پایان‌نامه 6
فصل دوم – مباحث تئوری در زمینه‌ی ارتعاش شالوده‌ها 7
2-1- مقدمه 7
2-2- مباحث تئوری در زمینه‌ی ارتعاش شالوده‌ها 13
2-2-1- سیستم‌های جرم – فنر – میراگر 13
2-2-2- توابع امپدانس 19
2-2-2-1- توابع امپدانس دینامیکی 19
2-2-2-2- روش‌های تئوريک در به دست آوردن تابع امپدانس 26
2-2-3- تعیین نسبت میرایی (D) 28
فصل سوم – مروري بر مطالعات انجام‌شده 30
3-1- مقدمه 30
3-2- اصول شیوه‌های جاري در آناليز ارتعاشات – ديدگاه تاريخي 31
3-3- ارائه نتایج مطالعات صورت گرفته 36
3-3-1- شالوده‌های سطحی واقع بر نیم فضای همگن 39
3-3-1-1- شالوده‌های دایره‌ای صلب 39
3-3-1-2- شالوده نواری صلب 43
3-3-1-3- شالوده چهاروجهی صلب 46
3-3-2- شالوده‌های صلب سطحی واقع بر خاک لایه‌ای همگن 54
3-3-2-1- شالوده دایره‌ای روی لایه خاک واقع بر بستر صلب 55
3-3-2-2- شالوده واقع بر یک‌لایه خاک روی نیم فضا 63
3-3-3- شالوده با شکل دلخواه 64
3-3-4- شالوده‌های صلب مدفون 66
3-3-4-1- شالوده دایره‌ای با تماس کامل دیواره و خاک واقع در یک‌لایه خاک همگن 66
3-3-4-2- تماس ناقص مابین دیوار جانبی و پرکننده 70
3-3-5- تعیین تابع امپدانس با استفاده از روش‌های عددی 72
3-3-5-1- میتا و لوکو [22] 72
3-3-5-2- بو و لین [23] 72
3-3-5-3- سلبی و همکاران [24] 73
فصل چهارم – روش شناسی تحقیق 75
4-1- مقدمه 75
4-2- مشخصات مکانیکی مصالح 76
4-2-1- نمودار تنش-کرنش واقعی (مهندسی) 76
4-2-2- معیار تسلیم فولاد 77
4-2-3- معیار خرابی-کرنش پلاستیک معادل 79
4-2-4- مشخصات مکانیکی بتن 79
4-2-5- مشخصات مکانیکی خاک بستر شالوده 80
4-3- نرم‌افزار ABAQUS 82
4-3-1- تاریخچه نرم‌افزار 82
4-3-2- المان‌ها در نرم‌افزار ABAQUS 83
4-3-2- 1- خانواده 84
4-3-2-2- درجات آزادی 84
4-3-2-3- تعداد گره‌ها 85
4-3-2-4- فرمول‌بندی 86
4-3-2-5- انتگرال‌گیری 87
4-4- تشریح مدل‌سازی- فرایند آنالیز 87
فصل پنجم – مدل‌سازی اجزاء محدود و نتایج 92
5-1- مقدمه 92
5-2- نحوه مدل‌سازی 93
5-3- محاسبه تابع امپدانس 95
4-3- همگرایی مش بندی 96
5-4- رویکرد صحت سنجی 98
5-5- مطالعه اثر پارامترهای مختلف و بحث روی نتایج 100
5-5-1- اثرات شکل‌پذیری تکیه‌گاه بر منحنی رفتار 100
5-5-2- اثرات ابعاد و وزن فونداسیون در سختی دینامیکی 104
5-5-3- اثرات شکل فونداسیون در سختی دینامیکی 108
5-5-4- اثر دامنه‌ی نیروی تحریک کننده 110
5-5-5- اثرات وزن سازه 112
فصل ششم – نتیجه گیری و پیشنهاد‌ها 116
6-1- مقدمه 116
6-2- مروری بر نتایج 117
6-3- پیشنهادات برای ادامه تحقیق 121
فهرست مراجع 122
پیوست الف: کد مورد استفاده در نرم افزار MATLABبرای محاسبه مساحت زیر نمودار

 

تأثیر اندرکنش خاک و سازه بر پاسخ لرزه‌ای سازه های جداسازی شده تحت اثر زلزله‌های حوزه نزدیک و حوزه دور

چکیده

یکی از روش‌های موثر برای طراحی لرزه‌ای سازه های مقاوم در برابر زلزله، جداسازی لرزه‌ای است. مطالعات انجام‌شده در مورد اثر خاک در عملکرد سازه‌ها بیشتر در حوزه اثر ساخت گاه انجام‌گرفته و به پدیده اندرکنش خاک-سازه کمتر توجه شده است. فرض پایه صلب و صرف‌نظر کردن از اثر اندرکنش خاک-سازه در طراحی این سازه‌ها، منجر به ارزیابی پاسخ‌های نادرست به خصوص در خاک‌های نرم‌تر می‌شود. این اثر در زلزله‌های حوزه نزدیک بیشتر است. در این مطالعه به بررسی تأثیر اندرکنش خاک و سازه بر پاسخ سازه های دارای جداساز لرزه‌ای پایه ‌پرداخته می‌شود. مدل های مورد نظر، قاب‌های فولادی خمشی 1، 4 و 8 طبقه، در چهار حالت سازه بدون جداساز روی فونداسیون صلب، سازه جداسازی شده روی فونداسیون صلب، سازه بدون جداساز روی خاک و سازه جداسازی شده روی خاک می‌باشد. مدل‌سازی خاک بستر با استفاده از روش المان محدود در نرم‌افزار ABAQUS صورت گرفته است. نتایج بررسی‌ها نشان می‌دهد در نظر گرفتن تأثیر خاک باعث افزایش بزرگ‌نمایی شتاب طبقات می‌شود. لیکن پاسخ شتاب سازه های جداسازی شده به تغییرات نوع خاک نسبت به سازه‌های پایه ثابت کمتر حساس می‌باشد. در قاب‌های جداسازی شده، تغییرات اندکی در میزان جابه‌جایی جانبی نسبت به تراز پایه برای خاک‌های سخت تر دیده می‌شود ولی در خاک نرم‌تر این مقدار قابل ملاحظه است. همچنین جابه‌جایی میان طبقه‌ای در قاب‌های جداسازی شده در مقایسه با قاب‌های بدون جداساز کاهش یافته است.

فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول: مقدمه و تاریخچه تحقیقات
1-1-مقدمه 2
1-2 پیشینه تحقیق 3
1-3- اهداف تحقیق 10

فصل دوم: معرفی جداسازی لرزهای، اندرکنش خاک و سازه و زلزله های حوزه نزدیک
2-1 جداساز لرزه ای 12
2-1-1- مفهوم جداسازی لرزه ای 12
2-1-2- اثرات کلی جداگرها بر رفتار لرزه‌ای سازه‌ها 14
2-1-3- عملکرد 16
2-1-4- اجزای اصلی سیستم‌های جداکننده 17
2-1-5- انواع جداساز لرزه‌ای 19
2-1-5-1- جداسازهای لاستیکی با ورقه‌های فولادی 20
2-1-5-2- تکیه‌گاه لایه‌ای الاستومری 20
2-1-5-3- جداسازهای لاستیکی با میرایی زیاد 21
2-1-5-4- تکیه‌گاه لاستیکی با هسته سربی 21
2-1-5-5- جداسازهای اصطکاکی 22
2-1-6- مثال طراحی جداساز لرزه‌ای و تحلیل تاریخچه زمانی از یک قاب با جداساز لرزه‌ای 23
2-2- اندرکنش خاک و سازه 33
2-2-1- تعریف اندرکنش خاک و سازه 34
2-2-2- تحلیل دینامیکی اندرکنش خاک و سازه 35
2-2-3- روش‌های تحلیل سیستم خاک و سازه 37
2-2-3-1- روش حل مستقیم 37
2-2-3-1-1- روش مرزهای ابتدایی 38
2-2-3-1-2- مرزهای محلی 38
2-2-3-1-3- مرزهای سازگار 38
2-2-3-2- روش زیر سازه 39
2-2-3-3- روش حل مختلط 39
2-2-4- مقدمه‌ای بر اجزا محدود و رابطه سازی عمومی 40
2-2-5- فرمول‌بندی المان نامحدود 41
2-2-6- انتخاب سنگ کف لرزه ای 42
2-3- زلزله‌های حوزه نزدیک 43
2-3-1- خصوصیات حرکات نزدیک گسل 44
2-4- روش تحلیل با نرم افزار 47
2-4-1 روش های صریح 47
2-4-2- روش های ضمنی 48

فصل سوم: معرفی مدل های مورد مطالعه و مدل‌سازی
3-1- مقدمه 50
3-2- مشخصات مدل های مورد مطالعه 50
3-3- مدل سازی 55
3-4- صحت سنجی مدلسازی 59
3-4-1- تحلیل مودال 59
3-4-2- شبیه سازی عددی 60
فصل چهارم: بررسی تحلیل‌ها و نتایج
4-1 تأثیر بر پاسخ بزرگ‌نمایی شتاب سازه‌ها 63
4-2- تأثیر بر پاسخ جابه‌جایی جانبی در سازه‌ها 65
4-3- نسبت شتاب پایه به حداکثر شتاب زمین 68
4-4- تغییر مکان پایه 69
4-5- انرژی مستهلک‌شده در سازه 70

فصل پنجم73 نتیجه‌گیری و پیشنهادات
5-1- نتیجه‌گیری 74
5-2- پیشنهادات پژوهشی 76
مراجع 77

تاثیر اندرکنش خاک و سازه بر رفتار ساختمان بلند بتن آرمه با سیستم هسته بتنی

چکیده

حدود یکصد سالی است که بحث ساخت ساختمان های بلند بصورت مدرن امروزی مطرح شده است . از آنجا که طراحی و ساخت سازه ها ئی بسیار وزین بر روی خاک های بسیار نرم (همانند نیروگاه های اتمی، سازه های کنار ساحلی، تونلها و شاه راه های ارتباطی در زیر دریاها ). از طریق دولت ها به جامعه مهندسی واگذار شده است، طراحان جهت لحاظ نمودن اثرات و پارامترهای دخیل در طراحی این پروژه های خاص متوجه تاثیرات مثبت و منفی خاک های مختلف بر روی سازه های متفاوت شدند، لذا جهت حصول اطمینان از طراحی سازه امن، بر روی زمین های مختلف، محققان دست به مطالعات و تحقیقاتی در زمینه اندرکنش خاک و سازه زده اند و در نتیجه این تحقیقات آئین نامه ها و استاندارد های کشورهای مختلف دچار تغییرات شدند. دست اندرکاران استاندارد 2800 ایران از ابتدای مهر سال1394 این بحث را در پیوست پنجم این استاندارد جای دادند. با توجه به اینکه این مطلب به تازگی جز الزامهای طراحی کشور ما قرارگرفته است، لذا هنوز راه مدون و روشنی برای اعمال این مطلب در نرم افزارهائی همانند Etabs دیده نشده است،بنابراین در این تحقیق سعی بر آن است که موضوع اندرکنش خاک و سازه را بصورت کاربردی در آورده و ما حصل این پایان نامه بصورت دستور العملی برای اعمال اندرکنش خاک و سازه، به سازه های ( ساختمان های مسکونی و اداری و تجاری و آموزشی ) متعارف مورد استفاده جامعه مهندسی ایران قرار بگیرد.با این دیدگاه فرآیندی، جهت حصول به مورد یاد شده، سازه30 طبقه قاب خمشی بتنی ویژه و سازه30 طبقه قاب خمشی بتنی ویژه با دیواربرشی ویژه واقع بر 13 نوع خاک متفاوت مورد بررسی و انطباق با ضوابط استاندارد2800 قرار گرفت و چنین نتیجه حاصل شد که چنانچه طراحی پروژه ای با ویژگی های خاص (وزن بسیارزیاد، قرارگرفتن روی خاک بسیارنرم ) در حال بررسی است حتما نتیجه مطالعات ساختگاه و طیف ساختگاه با توجه به لایه بندی خاک، به همراه تغییر مشخصات گیرداری پی (به منظور در نظرگرفتن اثر اندرکنش خاک و سازه)، به سازه اعمال و سازه آنالیز دینامیکی طیفی شود. در سازه های بتنی با مشخصات ذکر شده چنین برداشت شد که، بجز خاک تیپ 1 می بایست ضوابط اندرکنش خاک و سازه را برای خاک تیپ2، 3 ( که در آنها حدود 25 درصد تغییر مکان جانبی افزایش و حدود 3 درصد برش پایه کاهش یافته است ) و بخصوص تیپ 4 کنترل شود.

فصل 1: مقدمه 1
1-1- مقدمه 2
1-2- بیان مسئله تحقیق 3
1-2-1- تعریف ساختمان بلند[2] 3
1-2-2- انتشار امواج زلزله و ایجاد اندر کنش خاک و سازه 3
1-3- اهداف تحقیق 6
1-4- روش شناسی تحقیق (methodology) 6
1-5- ضرورت تحقیق 6
1-6- فلوچارت تشکیلاتی 7
1-7- ساختار فصول پایان نامه 9
فصل 2: معرفی اندرکنش خاک و سازه و روشهای تحلیل و پارامترهای موثر بر آن 10
2-1- مقدمه 11
2-2- دیدگاه NEHRP در مورد اندرکنش خاک و سازه 11
فصل 3: تاریخچه تحقیقات – دیدگاه آئین نامه های معتبر دنیا در خصوص اندرکنش خاک و سازه 44
3-1- مقدمه 45
3-2- تاریخچه مسئله اندرکنش خاک- سازه 45
3-3- تحقیقات”ﻓﺮﻳﺒﺮز ﻧﺎﻃﻘﻲ اﻟﻬﻲ – ﻋﻠﻲرﺿﺎﻳﻲ ﺗﺒﺮﻳﺰي”[13] 49
3-4- تحقیقات ” ﻣﯿﺜﻢ رﺑﯿﻌﯽ، اﺑﻮاﻟﻔﻀﻞ ﻏﻼﻣﺮﺿﺎ ﺗﺒﺎر و ﻋﺴﮑﺮ ﺟﺎﻧﻌﻠﯿﺰاده ﭼﻮب ﺑﺴﺘﯽ”[14] 50
3-5- تحقیقات “ﺣﻤﻴﺪرﺿﺎ ﻃﺒﺎﻃﺒﺎﺋﻲﻓﺮ، ﻋﻠﻲ ﻣﻌﺼﻮﻣﻲ”[15] 51
3-6- تحقیقات ” ﺑﻬﺮوز ﺻﻤﺪﻳﺎن،ﻋﺴﻜﺮ ﺟﺎﻧﻌﻠﻲ زاده ﭼﻮب ﺑﺴﺘﻲ، ﺟﻮاد واﺛﻘﻲ اﻣﻴﺮي”[16] 52
3-7- تحقیقات ” شورش احمدی خطیر- محسن بزرگ نسب”[17] 53
3-8- تحقیقات “عمادقدرتي-حسين جهانخواه-محمدعلي قناد”[18] 55
3-9- تحقیقات ” مجتبي حسيني ، عبدالله قوامي”[19] 56
3-10- تحقیقات ” محسن گرامی، رضا وهدانی،نوید رجبی، سید مجتبی هاشمی “[20] 58
3-11- تحقیقات ” فريبرز ناطقي الهي و نقدعلي حسين زاده”[21] 59
3-12- تحقیقات ” اميرحسين نوروزي، محسن گرامي، رضا وهداني”[22] 60
3-13- تحقیقات “ساسان محاسب، علی حیدري منصف، آیدا رنجبرفر”[23] 61
3-14- تحقیقات ” شورش احمدي خطیر، محسن بزرگ نسب “[24] 62
3-15- تحقیقات “پريسا خدابخشي، حسين جهانخواه، محمد علي قناد”[25] 64
3-16- تحقیقات “سید مجتبی حسینی ، فرامرز یوسف پور، فریدين سینائیان، کاوه کریمی، عطا آقایی آرایی”[26] 64
3-17- تحقیقات ” عبدالله حسيني، مهرداد صديقي لنگر”[27] 65
3-18- دیدگاه های آئین نامه های معتبرزلزله درخصوص اندرکنش خاک–سازه 66
3-18-1- مقدمه 66
3-18-2- آئین نامه FEMA 440 ( Chapter 8 & Apendix E ) : 67
3-18-3- محدودیتها 72
3-18-4- آئین نامه Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures فصل 19 ASCE(7-10) (پیوست5 استاندارد 2800 ایران ویرایش چهارم) 73
3-19- نتیجه گیری 79
فصل 4: مشخصات هندسی، تحلیل و طراحی سازه های مورد مطالعه 80
4-1- مقدمه 81
4-2- زمین شناسی منطقه 81
4-2-2- زمین شناسی عمومی 82
4-2-3- گسل های مهم منطقه، ویژگی های لرزه خیزی ساختگاه و نوع زمین 84
4-3- معرفی مشخصات زلزله اعمال شده به سازه های این تحقیق 86
4-4- معرفی مشخصات خاک های قرارگرفته در زیر سازه ها 100
4-4-1- تخمین سرعت موج برشی در لایه های مختلف 100
4-5- مشخصات هندسی سازه 134
4-5-2- روش تحلیل دینامیکی طیفی 136
4-6- مشخصات تحلیل 136
4-7- مشخصات طراحی 138
4-7-1- اثر اندرکنش قاب و هسته در طراحی سازه های دوگانه 139
4-7-2- مشخصات مقاطع تیر و ستون ودیواربرشی اختصاص داده شده به سازه ها 140
4-7-3- مشخصات قطر لینک های فلزی(به عنوان خاک زیر فونداسیون) 141
4-8- معرفی مدل های مورد مطالعه 142
4-9- کلیات 142
فصل 5: تجزیه و تحلیل نتایج 145
5-1- مقدمه 146
5-2- ارزیابی وصحت سنجی 146
5-3- تحلیل وبررسی نتایج و تفسیر آنها 188
فصل 6: نتیجه گیری و پیشنهادات 241
6-1- نتیجه گیری 242
6-2- پیشنهادات 246
مراجع 247

 

مقایسه آثار اندرکنش خاک-سازه بر پاسخ دینامیکی ساختمانهای بتنی با سیستم قاب خمشی و دیوار برشی

چکیده

عمومًا در تحلیل سازه ها فرض می شود که خاک واقع در زیر سازه صلب است و از اثر اندرکنش خاک سازه صرفنظر می گردد . این در حالی است که خاک در واقعیت صلب نیست و وجود خاک در زیر سازه باعث تغییر خصوصیات دینامیکی سازه و در نتیجه پاسخ آن می گردد . از طرف دیگر قرارگیری فونداسیون نسبتًا صلب سازه در خاک باعث تغییر تحریکات ورودی به سیستم خاک سازه می گردد . این اثر که اصطلاحًا اثر سینماتیکی نامیده می شود،خصوصاً در سازه های دارای پی مدفون و عمیق بیشتر حائز اهمیت است .اثرات اندرکنش خاک و سازه می تواند باعث افزایش و یا کاهش پاسخ سازه تحت نیروی زلزله بشود که این امر به مشخصه های حرکت میدان آزاد زمین بعلاوه خواص سازه و تکیه گاه انعطاف پذیر بستگی دارد. در این مطالعه سعی می شود بر پایه روش تحلیل دینامیکی طیفی استاندارد 2800 ایران (که در آن پایخ سازه گیردار فرض شده و از اثرات اندرکنش خام و سازه صرف نظر می گردد) اثرات اندرکنش در قاب خمشی بتنی و دیوار برشی بتنی با روش cone بررسی شده است. چنین نتیجه گیری شده است که صرفنظر کردن از اثراندرکنش خاک سازه در طراحی سازه های واقع بر بستر انعطاف پذیر به نتایج نامحافظه کارانه منجر می شود.

فهرست مطالب
عنوان صفحه
چکیده 1
فصل اول: کلیات تحقیق
1-۱- مقدمه 2
1-2- معرفی اندرکنش خاک سازه 3
1-3- تأثیر اندرکنش خاک و سازه در رفتار دینامیکی سازه‌ها 4
1-3-1- نتایج بررسی سه سازه بعنوان نماینده سازه هاي کوتاه، متوسط، بلند 5
1-1-3-1- ساختمان چهار طبقه با عمر 100 ساله واقع در مرز سوئیس و ایتالیا 6
1-1-3-2- ساختمان ده طبقه در سوئیس 6
1-1-3-3- ساختمان شانزده طبقه در سوئیس 7
1-4 – اهمیت و ضرورت انجام تحقیق 7
1-5- اهداف تحقیق 7
1-۶- رئوس مطالب پایان‌نامه 8
فصل دوم: مروری بر تحقیقات انجام شده
2-1- مقدمه 9
2-2- انواع مکانیسم‌های اندركنش خاك و سازه 10
2-2-1- اندرکنش کينماتيك 10
2-2-2- اندرکنش اینرسی 11
2-3- مرور سوابق و روش‌های تحلیل 12
2-3-1- مرور سوابق و ادبیات تحقیق 12
2-3-2- روش‌های پیشنهادشده برای در نظر گرفتن اثرات برهم‌کنش خاک-سازه 16
2-3-3- بررسی اجمالی روش‌های عددي اندرکنش 17
2-3-3-1- روش‌های دقیق 18
2-3-3-2- روش‌های تقریبی 20
2-4- روش آیین‌نامه NEHHRP 85 برای لحاظ کردن اثرات اندرکنش خاک و سازه 23
2-4-1- مقدمه 23
2-4-1-2- روش نیروی جانبی معادل 23
فصل سوم: ﻣﻮاد و روشﻫﺎي ﺗﺤﻘﯿﻖ
3-1- مقدمه 28
3-2- فرمول بندی در تغییر مکان های کلی 28
3-2-1- پی انعطاف پذیر 28
3-2-2-پی صلب 34
3-3- روشها و تکنیک‌های حل 38
3-3-1- روشهای حل ساده مهندسی 38
3-3-2- روش مستقیم 39
3-3-3- روش مختلط 42
3-4-تعیین انواع بارگزاری در تحریکات لرزه ای ویژه 44
3-5- اساس و پایه مدل خاک سازه 44

فصل چهارم: نتایج
4-1- مقدمه 50
4-2- مدل‌سازی خاک به روش مخروطی 51
4-3- معادلات تعادل روش مخروطی 54
4-3- مشخصات سازه‌ای 54
4-5- مشخصات خاک 54
4-6- مدلسازی و تحلیل 55
4-6-1- تحلیل در برابر زلزله 57
4-6-2- استخراج پاسخ سازه 60
4-6-3- تعریف و ایجاد فایل متنی خاک 61
4-6-4- مراحل انجام تحلیل دینامیکی خاک و دریافت ضرایب سختی و میرایی 62
4-6-5- مدلسازی خاک و اعمال ضرایب سختی و میرایی در sap2000 64
4-7- جمع‌بندی نتایج 68
فصل پنجم: بحث و نتیجه‌گیری
5-1 –نتیجه‌گیری 74
5-2–پیشنهادات 75
فهرست منابع 76
چکیده انگلیسی 79

 

اندرکنش دینامیکی خاک و سازه در پی‌های حجیم

چکیده

توسعه و ساخت نیروگاه‌های هسته‌ای و توربین‌های بادی در سال‌های اخیر و ضرورت بررسی رفتار آنها در هنگام زلزله و آسیب‌های ناشی از آن در این گونه سازه‌ها باعث شده است تا طراحی لرزه‌ای پی‌های مربوط به آنها که از نوع پی‌های بزرگ و حجیم محسوب می‌گردند ، از مباحث مهم و پراهمیت در مهندسی زلزله گردد.آنچه که تحلیل دینامیکی پی‌ها را از تحلیل دینامیکی سازه‌ها متمایز می‌کند، وجود خاک در اطراف پی و اثر آن بر پاسخ پی که با اندرکنش خاک و سازه معرفی می‌شود، می‌باشد. پی میز لرزان پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله که دارای جرم 4000 تن و همچنین ابعاد 15 × 15و ارتفاع 9 متر می‌باشد ، از نوع پی‌های حجیم محسوب می‌شود. این پی در معرض ارتعاشات دینامیکی ناشی از سیستم محرک میز لرزان بوده و اندرکنش دینامیکی پی با خاک و محیط اطراف بررسی گردیده است. در گزارش حاضر خصوصیات دینامیکی پی میز لرزان و نحوه انتقال ارتعاشات از سیستم محرک میز لرزان پژوهشگاه زلزله به محیط اطراف که در مجتمع آزمایشگاهی واقع در سوهانک تهران می‌باشد ارائه شده است. پی میز لرزان ، علاوه بر تحمل بارهای استاتیکی ناشی از وزن خود و وزن دستگاه و مدل روی آن بایستی بتواند در حین حرکت دینامیکی سیستم محرک میز و مدل مورد آزمایش آن عملکرد مناسبی داشته باشد. در واقع نقش مهم پی در میز لرزه ، کنترل ارتعاشات و پایدار کردن حرکت سیستم محرک روی آن است به نحوی که اختلالی در حرکت کنترل شده میز لرزان و مدل روی آن به وجود نیاید. همچنین انتقال حرکت و ارتعاش از سیستم محرک میز به محیط پیرامونی (ساختمان‌های اداری و مسکونی) بایستی طوری صورت گیرد که باعث آسیب به بخش‌های پیرامونی و اختلال در عملکرد آنها نگردد. پی میز لرزان باید کلیه حرکت‌های اعمالی را با حداکثر ظرفیت سیستم محرک ( جک‌های دینامیکی افقی و قائم ) در بحرانی‌ترین حالت تحمل نماید. بنابراین از آزمایش ارتعاش محیطی و ارتعاش اجباری ( توسط شیکر یا دستگاه لرزاننده ) جهت بررسی سیستم پی و خاک زیر آن و همچنین عملکرد محیط اطراف که تحت ارتعاشات میز لرزان قرار دارد ، استفاده گردیده است. با استفاده از پردازش نتایج این آزمایشات ، خصوصیات دینامیکی این پی ‌‌( ‌فرکانس ارتعاشی مودی و نسبت میرایی مودی و …. ) در هر درجه آزادی تعیین شده است. این خصوصیات از جمله پارامترهای اصلی برای بررسی عملکرد صحیح میز لرزان و صحت و دقت نتایج آزمایشات مربوطه محسوب می شود . بنابر این ، قبل از ساخت نمونه و انجام آزمایشهای واقعی روی میز لرزان ، لازم است عوامل موثر در عملکرد میز لرزان مانند : ارتعاشات ناشی از اندرکنش میز با مدلهای سازه ای و همین طور اثرات اندر کنش میز با پیِ و محیط اطراف بخوبی شناخته شوند. اگر این ارتعاشات بیش از حد مجاز باشند ممکن است منجر به شکست یا خسارات خود پی‌ها، دستگاه‌ها و یا سازه‌ها گردند. علاوه بر این در صورتی که فرکانس و دامنه ارتعاشات پی دستگاه‌ها کنترل نشده باشد ممکن است در سازه مورد نظر تاثیر زیادی داشته باشد.در فصل اول ، تاریخچه‌ای از اندرکنش خاک – سازه ارائه گردیده و همچنین ادبیات فنی مربوط به مبانی نظری ارتعاشات پی‌های سطحی و مدفون در خاک و اندرکنش دینامیکی و سینماتیکی آنها با خاک ، بیان گردیده است. در فصل دوم نحوه اجرای آزمایشات دینامیکی انجام شده روی پی ( آزمایش ارتعاش محیطی و اجباری ) ، شرح داده شده است. در این فصل مشخصات سازه مورد بررسی ( پی میز لرزان ) و سیستم محرک میز لرزان و همچنین وسایل مورد نیاز برای انجام آزمایشات ارتعاش محیطی و ارتعاش اجباری ( شتابنگار – دستگاه لرزاننده – دستگاه جی‌پی‌اس و غیره ) و نحوه آرایش شتابنگارها شرح داده شده است.در فصل سوم ، داده‌های مربوط به آزمایش‌های ارتعاش محیطی و اجباری استخراج گردیده و با استفاده از پردازش آنها در نرم‌افزار متلب ، نتایج نهایی حاصل گردیده است. نمودار طیف فوریه مربوط به آزمایشات در بازه فرکانس 1 تا 20 هرتز رسم گردیده و با شناسایی فرکانس مربوط به ناحیه تشدید در آن ، فرکانس طبیعی سیستم در تمام درجات آزادی ( سه درجه انتقالی و سه درجه دورانی ) شناسایی گردیده است. همچنین نسبت میرایی مودی مربوط به هر درجه آزادی نیز با استفاده از روش عرض نوار نیم توان محاسبه شده است. همچنین نتایج آزمایشات ارتعاش محیطی و اجباری باهم مقایسه گردیده و میزان تاثیر نویزهای محیطی در پاسخ سیستم ارزیابی شده است. میزان انتقال ارتعاشات به بیرون از پی و محیط اطراف ( ساختمان‌های مجاور ) اندازه‌گیری شده و با مقادیر مجاز در آیین‌نامه‌های مربوط به اختلال در عملکرد انسان مقایسه گردیده است.در فصل چهارم ، سیستم سازه – پی – خاک در نرم‌افزار سپ به صورت جرم متمرکز در دو حالت تکیه‌گاه ثابت و انعطاف پذیر مدل شده است. در حالت تکیه‌گاه ثابت با توجه به فرض سختی بی‌نهایت خاک ، از اثر اندرکش پی و خاک زیر آن در پاسخ نمونه‌ی ساخته شده بر روی میز لرزان، صرفنظر شده است. اما در حالت تکیه‌گاه انعطاف‌پذیر ، با استفاده از نتایج آزمایشات در فصل سوم ، مشخصات خاک زیر پی ( سختی و میرایی خاک ) به وسیله فنر و میراگر مدل گردیده است. در نهایت تاثیر اندرکنش سازه – پی – خاک، در پاسخ نمونه‌ی ساخته شده بر روی میز لرزان (‌برش پایه و تغییر مکان افقی و پریود سیستم) بررسی گردیده است. همچنین ماتریس سختی دینامیکی و میرایی خاک در بازه فرکانس 1 تا 20 هرتز در هر شش درجه آزادی محاسبه شده است.در فصل پنجم ، جمع‌بندی و نتیجه‌گیری کلی صورت گرفته و راهکارها و پیشنهادات لازم جهت کاهش دامنه‌ی ارتعاشاتی که به محیط اطراف منتقل می‌شوند، ارائه شده است.

عنوان فهرست مطالب صفحه

چکیده ث‌
مقدمه ‌ف
فصل اول – مقدمه و مروری بر ادبیات فنی 2
1-1- مقدمه 2
1-2- تاریخچه اندرکنش خاک و سازه 3
1-2-1- تحقیقات سویه هیرو 3
1-2-2- تحقیقات کانای و سزاوا 3
1-2-3- تحقیقات بایوت 4
1-3- اندرکنش اینرسی خاک و سازه 5
1-3-1- رفتار سیستم خاک-سازه 5
1-3-2- روش¬های تحلیل ساده شده 13
1-3-3- روش¬های تحلیل کامل 17
1-4- مبانی نظری ارتعاش پی¬ها 18
1-4-1- تئوری نیم فضای ارتجاعی 19
1-4-2- تاثیر مدفون شدگی پی 35
1-4-3- انتخاب سختی و میرایی 42
1-4-4- توابع امپدانس 46
1-5- اندرکنش سینماتیکی خاک و پی 55
1-5-1- اندرکنش پی های واقع در سطح زمین 55
1-5-2- اندرکنش پی های واقع در زیر سطح زمین 57
فصل دوم – برنامه ریزی آزمایشات ارتعاشات محیطی و اجباری پی 60
2-1- مقدمه 60
2-2- ضرورت انجام آزمایش¬های دینامیکی 60
2-3- اهداف آزمایش¬های دینامیکی 61
2-4- مشخصات سازه مورد بررسی 62
2-4-1- مشخصات ژئوتکنیکی ساختگاه مربوط به پی میز لرزه 65
2-4-2- مشخصات میز لرزان 69
2-5- آزمایش¬های دینامیکی انجام شده روی پی میز لرزان 72
2-5-1- آزمایش ارتعاش محیطی پی 72
2-5-2- آزمایش ارتعاش اجباری پی توسط شیکر 79
2-5-3- دستگاه ثبت ارتعاش 90
فصل سوم – تجزیه و تحلیل نتایج آزمایشات 93
3-1- مقدمه 93
3-2- پردازش داده¬ ها 93
3-2-1- مراحل تصحیح داده¬های خام 94
3-2 -2- تعیین خصوصیات دینامیکی اولیه 98
3-2-3- محاسبه نسبت میرایی به روش عرض نوار نیم توان در منحنی پاسخ-فرکانس 99
3-2-4- شناسایی خصوصیات سیستم با انجام آزمایش 100
3-3- پردازش داده¬های حاصل از آزمایش ارتعاش محیطی 101
3-4- پردازش داده¬های حاصل از آزمایش ارتعاش اجباری 105
3-4-1- منحنی پاسخ – فرکانس تحت نیروی متغیر و ثابت شیکر 106
3-4-2- نتایج پاسخ ارتعاش پی در جهت افقی ( شمال – جنوب ) 108
3-4-3- نتایج پاسخ ارتعاش پی در جهت افقی ( شرقی – غربی ) 114
3-4-4- نتایج پاسخ ارتعاش پی در جهت قائم 121
3-4-5- دوران حول محورهای افقی پی ( مود راکینگ ) 127
3-4-6- دوران حول محور قائم پی ( مود پیچشی ) 129
3-4-7- نحوه انتقال ارتعاشات به محیط اطراف 130
3-4-8- استانداردهای مربوط به ارتعاشات و مقادیر مجاز حرکت 135
3-4-9- مقایسه نتایج ارتعاشات منتقل شده به محیط اطراف با مقادیر مجاز 138
3-5- جمع بندی و نتیجه¬گیری از پردازش داده¬ها 145
3-5-1- محاسبه فرکانس طبیعی و میرایی سیستم در تئوری و آزمایش 145
فصل چهارم – مدلسازی و تحلیل اندرکنش سازه – پی – خاک 149
4-1- مقدمه 149
4-2- ماتریس سختی و میرایی دینامیکی 149
4-3- تاثیر اندرکنش در پاسخ سازه¬ی روی میز لرزان 156
فصل پنجم – جمع بندی و نتیجه¬گیری و پیشنهادات 164
مراجع و منابع 167
چکیده انگلیسی 172

 

مدل‌سازی اندرکنش خاک و سازه با استفاده از فنرهای غیرهمبسته و بررسی تاثیر آن بر روی پاسخ استاتیک غیرخطی سازه‌های بتنی

چکیده

هدف از این پایان نامه، بررسی تاثیری است که درنظرگرفتن اندرکنش خاک وسازه برروی پاسخ استاتیک غیرخطی سازه های بتن آرمه میگذاردبرای این منظور سه نوع قاب بتن مسلح 5و15و25 طبقه در نرم افزار SAP مدلسازی شده و مشخصات مفاصل پلاستیک با توجه به ضوابط آیین نامه برای آنها تعریف می شوند و برای5 نوع خاک فرضی با توجه به پارامترهای ژئوتکنیکی و ابعاد پی، بااستفاده ازفنرهای همبسته پارامترهای مربوط به سختی بستر محاسبه می گردد منحنی های ظرفیت سه نوع قاب برروی خاکهای نوع اتا5 وبسترصلب ترسیم ومقایسه شده سپس میزان دوره تناوب سازه نسبت به مدول برشی خاک درحالات مختلف بستر برای هرسه قاب ترسیم و مشاهده شدشدت تاثیر حضورخاک سست دربستر سازه های بادوره تناوب بالاتر,بیشترازسازه های بادوره تناوب کمترمی باشددرمرحله بعدتقاضای لرزه ای برروی اعضای شکل پذیروتغییرمکان هدف قاب ها برروی بسترهای متفاوت مشخص شددوره تناوب طبیعی بانرم شدن خاک افزایش می یابدمدل سازی خاک سخت برای سازه کارغیرلزومی بنظرمیرسد ولی برای بسترهای نرم صحیح آن است که اثراندرکنش درنظرگرفته شودازآنجاکه اثراندرکنش دربسترنرم باعث تغییردوره تناوب اصلی سازه میشودواین پارامتر,پارامتری تعیین کننده درپاسخ سازه میباشددرنظرنگرفتن این مهم باعث اشتباه در پاسخ سازه خواهدشد

فهرست مطالب:
فصل ۱: مقدمه 1
فصل ۲: مروری بر تحقیقات گذشته 4
2-1- مقدمه 4
2-2- نیاز به بهسازی و روشهای بهسازی 4
2-2-1- راهکارهای پیشنهادی جهت بهسازی 4
2-3- تحقیقات انجام‌شده درزمینه‌ی اندرکنش خاک و سازه 15
2-4- تحقیقات انجام‌شده درزمینه‌ی روش پوش آور و طراحی بر اساس عملکرد 15
فصل ۳: مروری بر روش ارزیابی سازه‌های بتنی 21
3-1- مقدمه 21
3-2- محدودهی کاربرد 21
3-3- مشخصات مصالح و بازرسی وضعیت موجود ساختمان 21
3-3-1- کلیات 21
3-3-2- مشخصات مصالح 22
3-3-2-1-کلیات24
3-3-2-2-جمع آوری مشخصات مصالح درسطح اطلاعات حداقل25
3-3-2-3- جمع آوری مشخصات مصالح26
3-3-2-3-1- کلیات26
3-3-2-3-2- آزمایش های متعارف27
3-2-3-3-3-آزمایش های جامع27
3-3-3- بازرسی وضعیت موجود 26
3-3-3-1-کلیات30
3-3-3-2- مشخصات اجزا31
3-3-3-3- روش هاومحدوده کاربرد32
3-3-3-4-آزمایش های اضافی33
3-3-3-5- مدل سازی تحلیلی ساختمان34
-4 -3-3 ضریب آگاهی(K) 29
3-4- ملزومات و فرضیات طراحی 30
3-4-1- مدل‌سازی 30
3-4-1-1-کلیات35
3-4-1-2-سختی36
3-4-1-2-1-روشهای خطی36
3-4-1-2-2-روشهای غیرخطی36
3-4-1-3- اعضای متشکل ازبال وجان39
3-4-2- مقاومت39
3-4-2-1- تلاش های کنترل شونده توسط تغییرشکل40
3-4-2-2- تلاش های کنترل شونده توسط نیرو41
3-4-2-3- طبقه بندی نیازشکل پذیری عضو41
3-4-3- بارهای محوری و خمشی35
3-4-3-1- حدکرنش قابل استفاده42
3-4-4- برش و پیچش 36
3-4-5- طول گیرایی و وصله‌های آرماتور 37
3-4-6- اتصالات 39
3-4-6-1- درجاریخته شده48
3-4-6-2- سیستم های بعدا نصب شده48
3-4-7- ضوابط کلی بهسازی 40
3-5- سیستم‌های سازه‌ای 40
3-5-1- قاب‌های خمشی بتنی 40
3-5-1-1- انواع قابهای خمشی بتنی49
3-5-1-1-1- قاب های خمشی بتن مسلح تیرستونی49
3-5-1-2- قاب های خمشی بتن مسلح دال -ستونی49
3-5-1-2-1- ملاحظات کلی50
3-5-1-2-2- سختی51
3-5-1-2-2-1- روش های استاتیکی ودینامیکی خطی51
۳-۵-۱-۲-۲-۲- روش استاتیکی غیرخطی 42
۳-۵-۱-۲-۲-۳- روش دینامیکی غیرخطی 43
3-5-1-2-3- مقاومت52
3-5-1-2-3-1- ضوابط تکمیلی ستون واتصالات52
۳-۵-۱-۲-۴- معیارهای پذیرش 44
۳-۵-۱- ۲-۴-۱- روش‌های استاتیکی و دینامیکی خطی 44
۳-۵-۱-۲-۴-۲- روش‌های استاتیکی و دینامیکی غیرخطی 45
۳-۵-۱-۲-۵- معیارهای بهسازی 45
3-6- مدل‌سازی اندرکنش خاک و سازه در نشریه ۳۶۰ و ATC40 46
3-6-1-مدل‌سازی اندرکنش خاک و سازه در نشریه 46
3-6-2- مدل‌سازی اندرکنش خاک و سازه در ATC40 46
فصل ۴: روش انجام تحقیق 51
4-1- مقدمه 51
4-2- طراحی به روش عملکردی(Performance Base Design) 51
۴-2-1- اهداف عملكرد 51
۴-۲-۲- سطوح عملكرد 51
۴-۲-۲-۱- سطوح عملكرد اجزاي سازه‌اي 51
۴-۲-۲-۲- سطوح عملكرد اجزاي غیر سازه‌ای 53
۴-۲-۲-۳- انواع سطوح عملكرد كل ساختمان 54
۴-۲-۳- سطوح خطر (خطرپذیری ) 55
۴-۲-۴- اهداف بهسازي 56
۴-۲-۴-۱- بهسازي مبنا 56
۴-۲-۴-۲- بهسازي مطلوب 56
۴-۲-۴-۳- بهسازي ويژه 57
4-3- تعیین پارامترهای تحلیل استاتیکی غیرخطی در SAP2000 57
4-4- روش تعریف مفاصل پلاستیک در SAP2000 63
4-5- جمعبندی 66
فصل ۵: بحث و تحلیل نتایج 69
5-1- مقدمه 69
5-2- مشخصات سازه 69
5-3- اندرکنش خاک- سازه 71
5-4- مدل‌سازی سازه 72
5-4-1- رویکردهای کلی 72
5-4-2- فونداسیون کم‌عمق 73
5-4-3- ضرایب سختی غیرهمبسته 73
5-5- تحلیل غیرخطی استاتیک سیستم اندرکنش خاک- سازه 75
5-5-1- محاسبه سختی خاک زیر پی 75
5-5-2- تنظیمات مربوط به تحلیل پوش 77
5-5-3- الگوی بار جانبی 78
5-6- جمع بندی
فصل ۶: ارائه نتایج، تفاسیر و پیشنهاد‌ها برای مطالعات آتی 81
6-1- مقدمه 81
6-2- نتایج تحقیق 81
6-2-1- منحنی ظرفیت 81
6-2-2- دوره تناوب سازه متناسب با سختی بستر 83
6-2-3- تقاضای اعضای شکلپذیر 84
6-2-4- تغییر مکان هدف قاب‌ها بر روی بستر متفاوت 85
6-2-4-1- روش ATC40 86
6-2-4-2- تغییر مکان هدف 86
6-2-5- بررسی، نتیجه‌گیری و مقایسه نتایج 88
6-2-6- ارائهی پیشنهاد‌ها برای مطالعات آتی 88
منابع و مراجع 91

 

بهینه‌سازی چند‌هدفه TMD با در نظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه با استفاده از الگوریتم ژنتیک

چکیده

میراگر جرمی تنظیم‌شده (TMD) یک ابزار کنترلی غیرفعال موثر در کاهش پاسخ‌های سازه‌ها تحت نیروی باد و ارتعاشات لرزه‌ای بشمار می‌رود؛ تخمین پارامترهای بهینه TMD از جمله موارد تاثیرگذار بر عملکرد این سیستم می‌باشد که متاثر از ارتفاع سازه، رفتار خطی و غیرخطی سازه و اثرات اندرکنشی خاک و سازه هستند این مطالعه به بهینه‌سازی پارامترهای میراگر جرمی تنظیم‌شده و بررسی عملکرد کنترلی آن در چند حالت مختلف سیستم سازه‌ای می‌پرد%