بسته تحقیقاتی خرابی پیش‌رونده سازه

    این بسته شامل 33 پایان نامه در زمینه خرابی پیش رونده 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.

 

خرابی پیش‌رونده در سازه‌های فضاکار

چکیده

سازه‌های فضاکار به آن دسته از سازه‌ها اطلاق می‌شود که ماهیتاً دارای رفتار و عملکرد سه‌بعدی می‌باشند، یعنی سیستمی متشکل از اعضای خطی که طرز قرارگیری آن‌ها به گونه‌ای است که بارها را به صورت سه‌بعدی منتقل می‌کند و انتقال بار در اعضای آن عمدتاً به صورت محوری (کششی و یا فشاری) است. سازه‌های دولایه‌ی فضاکار با وجود داشتن درجه‌ی نامعینی بالا، دارای رفتار تُرد هستند به گونه‌ای که خرابی در یک عضو یا قسمت کوچکی از سازه می‌تواند به اعضا و قسمت‌های دیگر سازه انتشار یافته و موجب بروز خرابی پیش‌رونده شود. خرابی پیش‌رونده پدیده‌ای است که در آن خرابیِ قسمت کوچکی از سازه به سایر قسمت‌های آن گسترش یافته و نهایتاً می‌تواند منجر به خرابی کل سازه شود.در این تحقیق ابتدا یک سازه‌ی خرپایی کوچک دوبعدی نامعین مورد طراحی و تحلیل قرار گرفته است. این خرپا پس از طراحی، ابتدا تحت تحلیل غیرخطی استاتیکی قرار گرفت. نتیجه‌ی تحلیل نشان داد که با افزایش بارگذاری، ابتدا کمانش گروهی از اعضا موجب خرابی موضعی بدون فروجهش دینامیکی می‌شود. سپس با افزایش بار، گروه دیگری از اعضا کمانه کرده و سازه به خرابی کلی می‌رسد. بعد از آن، خرپای مورد نظر تحت تحلیل دینامیکی قرار گرفت و تحت بارگذاری مرده و زنده، ناگهان یکی از اعضای بحرانی سازه حذف شد. این تحلیل نشان داد که سازه با حذف ناگهانی عضو بحرانی مورد نظر، دچار ارتعاش می‌شود اما خراب نمی‌شود.در مدل بعدی یک سازه‌ی فضاکار چلیکی دولایه با نقش مربع روی مربعِ جابه‌جا شده، با تکیه‌گاه‌های محیطی در امتداد طول سازه، مورد طراحی قرار گرفت. این سازه نیز تحت تحلیل استاتیکی غیرخطی قرار گرفته و در دو مرحله با کمانش دو گروه مختلف از اعضا دچار خرابی موضعی بدون فروجهش دینامیکی شد و نهایتاً در مرحله‌ی سوم با کمانش تعداد دیگری از اعضا در یک لحظه دچار خرابی کلی گردید. در این سازه برای بررسی حداکثر جابه‌جایی گره‌های سازه بر اثر ارتعاش ناشی از حذف ناگهانی یک عضو، عکس‌العمل دینامیکی سازه برای حذف تک تک اعضا به دست آمد و گره‌هایی از سازه که به ازای حذف هر عضو، بیش‌ترین تغییرمکان قائم را داشتند تعیین شدند. یعنی مشخص شد که بیش‌ترین تغییرمکان قائم، در کدام گره و به ازای حذف کدام عضو رخ می‌دهد.

فصل اوّل: مقدمه 1 
1-1- مقدمه 2 
فصل دوم: معرفی اجمالی سازه‌های فضاکار چلیکی و تاریخچه‌ی آن 5 
2-1- مقدمه 6 
2-2- تعریف سازههای فضاکار 6 
2-3- مشخصههای سازههای فضاکار 7 
2-3-1- تاشهی سازههای فضاکار 7 
2-3-2- اتصالات سازههای فضاکار 8 
2-4- مزایای سازههای فضاکار 8 
2-5- انواع سازه های فضاکار 10 
2-6- معرفی سازه های فضاکار چلیکی 10 
2-7- تاریخچهی چلیکها در کشورهای مختلف 11 
فصل سوم: مبانی نظری خرابی چلیک‌های فضاکار 15 
3-1- مفهوم خرابی پیشرونده 16 
3-2- عوامل به وجود آورنده‌ی خرابی پیشرونده 17 
3-3- تاریخچهی خرابی پیش‌رونده در سازه‌های فضاکار 18 
3-4- رفتار اعضای سازههای فضاکار 19 
3-5- انواع رفتار خرابی شبکههای دولایهی فضاکار 25 
3-5-1- خرابی کلی سازه 26 
3-5-2- خرابی موضعی سازه با یک فروجهش دینامیکی 27 
3-5-3- خرابی موضعی بدون فروجهش 28 
3-6- مطالعات بر روی خرابی پیشرونده 30 
3-7- مطالعات استاتیکی 31 
3-8- مطالعات دینامیکی 34 
فصل چهارم: طراحی و تحلیل مدل ها 40 
4-1- مدل خرپای ساده 41 
4-2- مدلسازی رفتار کششی و فشاری اعضای سازه 44 
4-3- تحلیل استاتیکی خرابی سازه 49 
4-4- تحلیل دینامیکی فروجهش سازه 50 
4-5- رفتار خرابی سازهی خرپایی 52 
4-6- مشخصات کلی مدل چلیک دولایهی فضاکار 55 
4-7- بارگذاری مدل 59 
4-7-1- بار مرده 59 
4-7-2- بار برف متوازن 59 
4-7-3- بار برف نامتوازن 60 
4-7-4- بار برف لغزنده 61 
4-7-5- بار زلزله 62 
4-8- طراحی سازه 62 
4-9- مدلسازی رفتار کششی و فشاری اعضای سازه 64 
4-10- ارزیابی رفتار خرابی مدل چلیک دولایهی فضاکار 68 
4-10-1- کلیات 68 
4-10-2- تحلیل استاتیکی خرابی سازه 68 
4-10-3- تحلیل دینامیکی فروجهش سازه 68 
4-11- مدلسازی چلیک دولایهی فضاکار در نرمافزار OPENSEES 68 
4-12- رفتار خرابی مدل سازهی فضاکار چلیکی دولایه 69 
فصل پنجم: نتيجه‌گيري و بحث 86 
5-1- مدل سازهی خرپایی 87 
5-1-1- نتایج تحلیل استاتیکی 87 
5-1-2- نتایج تحلیل دینامیکی 87 
5-2- مدل سازهی چلیکی دولایهی فضاکار 87 
5-2-1- نتایج تحلیل استاتیکی 87 
5-2-2- نتایج تحلیل دینامیکی 89 
5-3- پیشنهادها برای تحقیقات آتی 90 
فهرست منابع و مآخذ 91 

 

تأثیر عملکرد سیستم‌های مختلف سازه‌ای بر خرابی پیش‌رونده

چکیده

با توجه به امکان ایجاد خرابی در قسمت اعظم سازه بر اثر ایجاد یک خرابی موضوعی و وقوع حوادث ناگوار که نمونه های زیادی از این پدیده نیز در واقعیت رخ داده و در قسمت های مختلف این تحقیق بررسی شده است و با توجه به افزایش تعداد طبقات ساختمان ها ضروری به نظر می رسد که جنبه های مختلف بحث خرابی پیش رونده مورد تحقیق و بررسی قرار گیرد. در این راستا ما نیز بر آن شدیم تا در این تحقیق اثر تغییر ارتفاع و سیستم باربر جانبی مختلف را بر روی این موضوع بررسی کنیم. در این راستا چهار مدل بر اساس آیین نامه های معتبر داخلی آماده شده و مورد بررسی قرار گرفتند. در این تحقیق از نرم افزار هایی مانند etabs 2015 , sap2000 , excel و seismosignal جهت بررسی ها بهره گرفته شده است. همچنین پدیده ی حذف ستون که تاثیرات دینامیکی بر روی سازه خواهد داشت بر اساس ضوابط آیین نامه ی GSA اعمال شده و تاثیرات آن بررسی شده است. نتاج حاکی از آن است که در مقیاس مورد مطالعه در این پایان نامه رفتار سیستم قاب خمشی نسبت به قاب ساختمانی سده همرا ه با مهار بند برون محور فولادی بهتر به نظر می رسد. افزایش ارتفاع نیز باعث بهتر شدن رفتار سازه ها می باشد که می تواند به دلیل افزایش ظرفیت های اضافی اعضا باشد.

1 فصل اول: پیشینه‌ی تحقیق
1-1 مقدمه 2 
1-2 اهمیت تحقیق 3 
1-3 تاریخچه‌ی بررسی خرابی پیش‌رونده 4 
1-4 پیشینه‌ی تحقیق 8 
2 فصل دوم: مبانی گسیختگی پیش‌رونده. 21 
2-1 تعریف گسیختگی پیش‌رونده 21 
2-2 انواع گسیختگی پیش‌رونده 22 
2-2-1 گسیختگی دومینویی 23 
2-2-2 گسیختگی پنکیکی 24 
2-2-3 گسیختگی زیپی 25 
2-2-4 گسیختگی مقطعی 27 
2-2-5 گسیختگی به علت ناپایداری 27 
2-2-6 گسیختگی ترکیبی 28 
3 فصل سوم: بررسی آیین‌نامه‌های خرابی پیش‌رونده.. 30 
3-1 مقدمه 30 
3-2 استاندارد 05-7 انجمن مهندسين عمران آمريكا 30 
3-3 استاندارد GSA 31 
3-4 استاندارد UFC 32 
3-4-1 روش نیروی بند 32 
3-4-2 روش مسیر بار جایگزین 33 
3-4-3 روش مقاوم‌سازی محلی 34 
3-5 انواع تحلیل از دیدگاه آیین‌نامه GSA 35 
3-5-1 تحلیل استاتیکی خطی 35 
3-5-2 تحلیل استاتیکی غیرخطی 37 
3-5-3 تحلیل دینامیکی خطی 37 
3-5-4 تحلیل دینامیکی غیرخطی 38 
3-6 تعیین سطح عملکرد بر اساس استانداردFEMA-356 38 
3-6-1 تعاریف مقدماتی: 38 
3-6-2 سطوح عملکرد اجزای سازه‌ای 39 
3-6-3 سطوح عملکرد اجزای غیر سازه‌ای 41 
3-6-4 سطوح هدف عملکرد ساختمان 42 
3-7 مفاصل پلاستیک 47 
3-7-1 مدل‌سازی غیرخطی سازه و اختصاص مفاصل پلاستیک 47 
4 فصل چهارم : تحلیل دینامیکی غیرخطی تاریخچه‌ی زمانی.. 51 
4-1 مقدمه 51 
4-2 معرفی زمین‌لرزه‌ی طبس 52 
4-3 تهیه و آماده‌سازی رکوردهای زمین‌لرزه طبس 54 
4-4 تحلیل دینامیکی تاریخچه‌ی زمانی حذف ستون 63 
5 فصل پنجم : مدل‌سازی و تحلیل تاریخچه‌ی زمانی.. 66 
5-1 مقدمه 66 
5-2 طراحی مدل‌های دوبعدی در نرم‌افزار ETABS 67 
5-2-1 طراحی قاب خمشی متوسط دوبعدی فولادی 4 طبقه 67 
5-2-2 طراحی قاب خمشی متوسط دوبعدی فولادی 8 طبقه 72 
5-2-3 طراحی قاب مهاربندی‌شده ی دوبعدی فولادی ویژه 3 دهانه ی 4 طبقه 77 
5-2-4 طراحی قاب ساختمانی ساده مهاربندی‌شده‌ی دوبعدی فولادی 8 طبقه 71 
5-3 تحلیل تاریخچه زمانی مدل‌ها 86 
5-3-1 روش انجام تحلیل تاریخچه‌ی زمانی 87 
5-3-2 نتایج قاب خمشی چهار طبقه 88 
5-3-3 نتایج قاب خمشی 8 طبقه 91 
5-3-4 نتایج قاب ساده ی ساختمانی با مهار بند های هم محور ویژه 4 طبقه 94 
5-3-5 نتایج قاب ساده ی ساختمانی با مهار بند های هم محور ویژه 8 طبقه 96 
5-3-6 بررسی مفاصل پلاستیک ایجاد شده در مدل های قاب خمشی در اثر زمین لرزه ی طبس97.. 
5-4 نتایج 99 
6 منابع و مأخذ101..

 

بررسی تاثیر نامعینی بر خرابی پیش رونده قاب‌های بتن مسلح

چکیده

امروزه موضوع خرابی پیش‌رونده در سازه‌ها توجه بسیاری از محققین را به خود جلب نموده است. به طور خاص، در سال‌های اخیر خطرپذیری سازه‌های بتن‌آرمه در مقابل این پدیده توسط پژوهشگران بسیاری مورد مطالعه قرار گرفته ‌است. آیین نامه‌های مختلفی مانند آیین نامه UFC بیان می‌کنند که در طراحی سازه‌ها در برابر خرابی پیش‌رونده لازم است پارامترهای مختلفی که می‌توانند در مقاومت سازه‌ها نقش موثری داشته باشند مورد توجه قرار گیرند. این آیین نامه ها بیان می‌کنند این پارامترها می‌توانند در افزایش مقاومت سازه تحت اثر بارهای غیرعادی موثر بوده و احتمال توسعه خرابی در سازه را کاهش دهند. بدون شک نامعینی سازه‌ها جزء یکی از این پارامترها است. شایان ذکر است اگرچه در آیین نامه‌های مختلف به طور ضمنی به تاثیر مثبت نامعینی بر رفتار سازه‌ها تحت خرابی پیش‌رونده اشاره شده، اما صراحتا به این موضوع اشاره‌ای نشده است. به عبارت دیگر، تاثیر دقیق نامعینی بر رفتار سازه‌های تحت بارگذاری غیر عادی و خرابی پیش‌رونده مشخص نیست. از این رو هدف اصلی پژوهش حاضر بررسی تاثیر نامعینی بر خرابی پیش‌رونده قاب‌های خمشی بتن مسلح تحت اثر حذف المان‌های کلیدی است. برای این منظور، 16 نمونه قاب خمشی بتن مسلح ابتدا مطابق آیین نامه بارگذاری آمریکا (ASCE-07-10) بارگذاری و سپس بر اساس ضوابط موجود در آیین نامه بتن آمریکا (ACI-318-11) طراحی شده‌اند. پس از آن مدل عددی سازه‌ها در نرم‌افزار OpenSees ساخته شده و تحت سناریوهای مختلف حذف المان باربر کلیدی در پلان و ارتفاع قرار گرفته‌اند. مقایسه نتایج به دست آمده از تحلیل‌های دینامیکی غیرخطی حاکی از آن است که نامعینی تاثیر زیادی بر مقاومت سازه‌ها در برابر خرابی پیش‌رونده دارد. در پایان، بر اساس نتایج به دست آمده از تحلیل ها روابطی جهت برآورد پاسخ سازه‌ها تحت خرابی پیش‌رونده ارائه شده است.

فهرست مطالب 
فصل اول: کلیات 1 
1-1- مقدمه‌ای بر خرابی پیش‌رونده 2 
1-2- نمونه‌هایی از وقوع خرابی پیش‌رونده در سازه‌ها 3 
1-2-1- ساختمان رونان پوینت 3 
1-2-2- ساختمان آلفرد مورا 4 
1-2-3- مرکز تجارت جهانی 7 
1-2-4- مرکز تجاری سامپونگ 7 
1-2-5- ساختمان الخوبر 8 
1-2-6- اسکای لاین پلازا 9 
1-3- نمونه‌هایی از سازه‌های مقاوم در برابر خرابی پیش‌رونده 10 
1-3-1- ساختمان اکسچکر کورت 11 
1-3-2- عمارت کانزالیس 11 
1-4- روشهای کلی برای کاهش خطر وقوع خرابی پیش رونده 12 
1-5- مقدمه‌ای بر نامعینی در سازه‌ها 13 
1-6- مروری بر پژوهشهای پیشین 13 
1-6-1- تخریب پیش‌رونده در سازه‌ها 14 
1-6-2- نامعینی در سازه‌ها 17 
1-7- بیان مسئله و اهداف پژوهش 19 
1-8- ساختار پایان‌نامه 19 

فصل دوم: مبانی نظری 20 
2-1- تعریف خرابی پیش رونده 21 
2-2- ضوابط آیین نامه‌های خرابی پیش‌رونده 21 
2-2-1- اروپا 21 
2-2-2- انگلستان 21 
2-2-3- کانادا 21 
2-2-4- آمریکا 22 
2-3- منتخبی از آیین نامه UFC 22 
2-3-1- فصل اول: مقدمه 22 
2-3-1-1- کلیات 22 
2-3-1-2- اهمیت خرابی پیش‌رونده 23 
2-3-1-3- شیوه‌های طراحی 23 
2-3-1-4- خلاصه‌ای از روش‌های طراحی در برابر تخریب پیش‌رونده 24 
2-3-2- فصل دوم : الزامات طراحی در برابر خرابی پیش‌رونده 24 
2-3-2-1- تعیین دسته سکونت 24 
2-3-2-2- الزامات طراحی برای ساختمان‌های جدید و موجود 25 
2-3-3- فصل سوم: روش‌های طراحی در برابر خرابی پیش‌رونده 25 
2-3-3-1- ضرایب بار و مقاومت 26 
2-3-3-2- عناصر اصلی و غیر اصلی 26 
2-3-3-3- تلاش‌های کنترلشونده توسط نیرو و تغییرشکل 27 
2-3-3-4- حذف المان‌های باربر در روش مسیر بار جایگزین 28 
2-3-3-5- معیارهای پذیرش 30 
2-3-3-6- روش تحلیل دینامیکی غیرخطی 31 
2-3-4- فصل چهارم : بتن مسلح 31 
2-3-4-1- مشخصات مصالح بتن مسلح 31 
2-3-4-2- ضریب کاهش مقاومت برای بتن مسلح 32 
2-3-4-3- مدل سازی و معیار پذیرش برای بتن مسلح 32 
2-4-روش‌های تحلیل دینامیکی غیرخطی 33 
2-4-1- معادله ی حرکت دینامیکی 34 
2-4-2- انتگرال گیری مستقیم از معادلات حرکت 35 
2-4-2-1- روش شتاب متوسط 37 
2-4-2-2- روش شتاب خطی 38 
2-4-2-3- روش Wilson-Theta 38 
2-4-2-4- روش Newmark-Beta 39 
2-4-2-5- روش تفاضل محدود 40 
2-4-3- خطاهای عددی موجود در انتگرال گیری سیستمهای غیرخطی 40 
2-4-3-1- روش Newton-Raphson 41 
2-4-3-2- روش سختی سکانتی 42 
2-4-3-3- روش Event-to-Event 44 
2-4-4- ماتریس میرایی سازه 46 

فصل سوم: مدلسازی 49 
3-1- نرم‌افزار مورد استفاده 50 
3-2- ساختار نرم‌افزار OpenSees 51 
3-2-1- کلاس ModelBuilder 52 
3-2-2- کلاس Domain 53 
3-2-2-1- زیرکلاس Element 53 
3-2-2-2- زیرکلاس Node 53 
3-2-2-3- زیرکلاس MP-Constraints 54 
3-2-2-4- زیرکلاس SP-Constraints 54 
3-2-2-4- زیرکلاس Pattern 54 
3-2-2-5- زیرکلاس UniaxialMaterial 54 
3-2-2-6- زیرکلاس Section 54 
3-2-3- کلاس Analysis 55 
3-2-3-1- زیرکلاس ConstraintHandler 55 
3-2-3-2- زیرکلاس Numberer 55 
3-2-3-3- زیرکلاس Integrator 55 
3-2-3-4- زیرکلاس Algorithm 55 
3-2-3-5- زیرکلاس SystemOfEqn 56 
3-2-3-6- زیرکلاس ConvergenceTest 56 
3-2-3- کلاس Recorder 56 
3-3- مدل‌های مورد مطالعه 57 
3-3-1- معرفی مدل ها 57 
3-3-2- مدل رفتاری بتن 60 
3-3-3- مدل رفتاری فولاد 61 
3-4- صحت سنجی مدل ها 61 
3-5- سناریوهای حذف ستون در پلان و ارتفاع 63 

فصل چهارم: نتایج تحلیلها 65 
4-1- بیشینه دوران در تیرهای مجاور ستون محذوف 66 
4-2- نسبت بیشینه بار محوری به ظرفیت ستون‌ها 71 
4-3- بحث در مورد نتایج 75 

فصل پنجم: جمعبندی، نتیجهگیری و پیشنهاد 77 
5-1- جمع‌بندی 78 
5-2- نتیجهگیری 79 
5-3- پیشنهاد برای پژوهش‌های آتی 80 

فهرست مراجع 81 

پیوست‌ها 84 

 

بررسی خرابی پیش رونده در پل های کابلی ناشی از خرابی کابل های نگهدارنده

چکیده

خرابی های پیش‌رونده یکی از رایج‌ترین دلایل خرابی سازه های امروزی بوده و هرساله جان انسانهای بسیاری را گرفته و یا منجر به وارد آمدن خسارت های مالی بسیاری می‌گردد. در این پایان نامه به بررسی روند وقوع خرابی پیش‌رونده، تاثیر عوامل موثر نظیر مشخصات هندسی عناصر سازه ای، اثر زلزله و ارائه راهکار برای کاهش ریسک وقوع این نوع خرابی پرداخته می‌شود. به منظور انتخاب ابعاد اعضا نظیر قطر کابل‌ها، ابعاد عرشه، ابعاد پایه‌ها و غیره یکبار سازه تحت بار‌های استاتیکی تحلیل شده و سپس به روش طراحی بر مبنای عملکرد طرح می‌گردد. پس از آن ارزیابی دینامیکی به منظور نشان دادن اثر دینامیکی حذف کابل توسط آنالیز غیرخطی تاریخچه زمانی نرم افزارsap2000ver.17 و به روش انتگرال‌گیری مستقیم نیومارک انجام می‌پذیرد. بدین منظور نیروی محوری کابل‌ها در فواصل زمانی یکسان تحت ترکیب بار پیشنهادی PTI و یا در حین زلزله ارزیابی شده و در صورت تجاوز از حد مجاز، کابل ظرفیت باربری خود را از دست می‌دهد و کابل‌های مجاور نیروی کابل گسیخته شده را تحمل می‌کنند. نتایج آنالیز نشان دهنده بیشترین بازتوزیع نیروی محوری و شدیدترین ارتعاش به وجود آمده در نزدیک ترین کابل به کابل(یا کابل های)گسیخته شده می باشد، لذا از آنجاییکه نیروی محوری در تمامی کابل ها به دلیل پس کشیده شدن تقریبا یکسان است می‌توان با بررسی نیرو در نزدیک‌ترین کابل‌های کابل گسیخته شده وضعیت خرابی متعاقب را بررسی نمود. بنابراین در صورتی که کابل کناری ظرفیت لازم برای تحمل بار جدید و افزایش یافته را نداشته باشد مکانیزم خرابی پیش‌‌رونده اتفاق می‌افتد. بر اساس آنالیز‌های انجام پذیرفته مشخص گردید که المان‌های میانی دهانه وسط المان‌های بحرانی برای حالت حذف بار بوده و حذف آن‌ها بیش‌ترین تاثیر بر روی سازه را دارد. همچنین نتایج حاکی از آن است که در حالتی‌که سازه تنها تحت بار مرده و زنده (بر مبنای طرح اولیه این تحقیق) است، حذف یک و دو کابل در پل با آرایش دو صفحه‌ای کابل و حذف یک کابل در آرایش تک صفحه‌ای کابل منجر به ایجاد نیروها و جابجایی‌های ثانویه بزرگ می‌شود، اما پس از گسیختگی این کابل‌ها نیروی کابل‌های دیگر به حالت نهایی خود نرسیده و المان‌های دیگر سازه قادر به تحمل بار جدید افزایش یافته می‌باشند. این در حالیست که با حذف سه کابل در پل با آرایش دو صفحه‌ای کابل و حذف دو کابل در آرایش تک صفحه‌ای ، نیرو‌های جدید از حد نهایی قابل تحمل کابل‌ها فراتر شده و خرابی پیش‌رونده رخ می‌دهد. همچنین بررسی‌های انجام شده نشان دهنده تاثیر ناچیز ابعاد مقطع و ارتفاع پایه ها بر روی خرابی پیش‌رونده بوده، در حالیکه آرایش کابل تاثیر چشم‌گیری در روند وقوع خرابی‌های دنباله‌دار دارد، به طوریکه با نیروهای اولیه یکسان حذف دو کابل در آرایش موازی کابل‌ها و حذف سه کابل در آرایش بادبزنی و شعاعی منجر به بوقوع پیوستن خرابی پیش‌رونده می‌شود. در زلزله‌های دارای مولفه‌های عمودی بزرگ وقوع خرابی در دو کابل منجر به بوقوع پیوستن خرابی پیش‌رونده می‌گردد و ازآنجاییکه احتمال خرابی در کابل‌ها به دلیل خطا در ساخت یا مونتاژ در زمان زلزله بسیار بالا بوده، خطر بوقوع پیوستن خرابی پیش‌رونده در حین زلزله همواره سازه‌ها را تهدید می‌کند. بررسی‌های انجام شده نشان دهنده عملکرد بسیار مناسب سازه‌های جداسازی شده با جداگر‌های لرزه‌ای دارد به گونه‌ای که استفاده از آنها در بحرانی‌ترین وضعیت حذف کابل نیز مانع وقوع خرابی پیش‌رونده در المان‌های دیگر می‌شود.

 

بررسی اثر سختی اتصالات قاب ‌خمشی فولادی در برابر خرابی‌های پیش‌رونده

چکیده

خرابی پیشرونده پدیدهای است که در آن یک خسارت جزئی یا شکست موضعی ناشی از بارهای غیرعادی باعث خرابی کل سازه یا قسمت زیادی از آن می شود در این مقاله اثر اتصالات نیمه‌گیردار با پنج سختی‌ مختلف، بر پتانسیل خرابی پیش‌رونده قاب‌های خمشی فولادی نیمه‌صلب دوبعدی پنج، ده و پانزده طبقه و سه‌بعدی پنج طبقه مورد بررسی قرار گرفته است برای نیل به اهداف این پایان‌نامه، هر یک از مدل‌های قاب خمشی فوق دارای پنج دهانه پنج متری در هر جهت) با پنج سختی مختلف اتصالات،صلبFR، EI/L20، EI/L16، EI/L12و EI/L8) در ابتدا مطابق آیین‌نامه استاندارد 2800) ویرایش 4، بارگذاری لرزه‌ای و مطابق آیین نامه مبحث ششم بارگذاری ثقلی شده و به دلیل استفاده از اتصالات نیمه‌صلب، الزاماً مطابق آیین‌نامه AISC به روش حدی LRFD طراحی گردیدند پانزده قاب دوبعدی و پنج قاب سه بعدی) آنگاه مطابق آیین نامه UFC-2013 برای ارزیابی پتانسیل خرابیهای پیش رونده، هریک از قابهای طراحی شده فوق با اعمال حذف ستون تحت تحلیل استاتیکی غیرخطی و دینامیکی غیرخطی پوش‌دان، قرار داده شدند از 180 مورد تحلیلهای پوش‌دان انجام شده بر روی قاب های دوبعدی، در 41 حالت آن، سازه خراب شده است، که از این مقدار حدود 22% مربوط به سختی اتصال FR صلب) ، 22% مربوط به سختی اتصال EI/L20 ، 19% مربوط به سختی اتصال EI/L16 ، 19% مربوط به سختی اتصال EI/L12 و 17% احتمال خرابی مربوط به سختی EI/L 8 بوده است مطابق این نتایج و همچنین با توجه به تعداد مفاصل تشکیل شده و سطح عملکردی آنها می توان نتیجه گرفت که سازه های با اتصالات انعطاف پذیرتر پتانسیل خرابی پیش رونده کمتری دارند

فصل 1: مقدمه 1 
1-1- مقدمه2 
1-2- هدف از انجام این تحقیق 3 
1-3- محدودیتهای تحقیق4 
1-4- سئوالات تحقیق4 
1-5- فرضیه‌های تحقیق5 
1-6- روش تحقیق5 
1-7- ساختار پایاننامه6 
1-8- روند‌نما7 

فصل 2: مبانی خرابی پیش‌رونده و مروری برمنابع 8 
2-1- مقدمه‌9 
2-2 – تعاریفی از خرابی پیش‌رونده نامتجانس9 
2-3- عوامل به وجود آورنده خرابی پیش‌رونده 10 
2-3-1- خطاهای طراحی و ساخت اجرائی10 
2-3-2- بارهای غیرعادی 12 
2-4- انواع خرابی پیش‌رونده13 
2-4-1- خرابی پن‌کیکی 13 
2-4-2- خرابی زیپی 14 
2-4-3- خرابی دومینویی 14 
2-4-4- خرابی مقطع 15 
2-4-5- خرابی به علت ناپایداری 15 
2-4-6- خرابی ترکیبی16 
2-5- نمونه‌هایی از تخريب پيش‌رونده 17 
2-6- عوامل موثر بر مقاومت سازه در برابر خرابی پیش‌رونده 23 
2-6-1-یکپارچگی 24 
2-6-2- پیوستگی 24 
2-6-3- اضافه مقاومت چندوجهی 25 
2-6-4- تنومندی سازهای 25 
2-6-5- مقید کردن25 
2-6-6- شکل‌پذیری26 
2-6-7- مقاومت برشی مناسب 260 
2-6-8- ظرفیت مناسب جهت مقابله با بارگذاری برگشتی 270 
2-7- معیارهای طراحی پیشنهادی برای دستیابی به تنومندی کل سازه ‌ 27 
2-8- روشهای ارزیابی شاخص تنومندی 28 
2-8-1- تعریف تنومندی سازه 28 
2-8-2- تخمین تنومندی بر اساس سختی29 
2-8-3- شاخص استواری مبتنی بر انرژی29 
2-8-4- تخمین استواری بر اساس برش پایه30 
2-9- ضوابط مربوط به تخريب پيشرونده در آيين‌نامه‌ها 30 
2-9-1- استانداردهاي انگليسي در طراحي 31 
2-9-2- ضوابط يوروكد Eurocode 31 
2-9-3- ضوابط آيين نامه كانادا31 
2-9-4- استاندارد وزارت دفاع ايالات متحده 32 
2-9-4-1- شرایط طراحی برای ساختمانهای موجود و ساختمانهای جدید34 
2-9-4-2- انتخاب ستون و یا دیوارهایی که باید حذف شوند35 
2-9-4-3- ترکیب بار تحلیل استاتیکی غیرخطی35 
2-9-4-4-روند بارگذاری در تحلیل استاتیکی غیرخطی38 
2-9-4-5- ترکیب بار تحلیل دینامیکی غیرخطی39 
2-9-4-6- روند بارگذاری در تحلیل دینامیکی غیرخطی39 
2-10- روشهاي طراحي در برابر خرابي پيشرونده 41 
2-10-1- كنترل حادثه41 
2-10-2- طراحي غيرمستقيم41 
2-10-3- طراحي مستقيم42 
2-10-3-1- روش مقاومت موضعي مشخص42 
2-10-3-2- روش مسير باربري جايگزين43 
2-10-4- مقایسه روش‌های کاهش خطر فروریزش پیش‌رونده43 
2-11- روش‌های تحلیل خرابی پیش‌رونده43 
2-11-1- روش تحلیل استاتیکی خطی43 
2-11-2- روش تحلیل استاتیکی غیرخطی44 
2-11-3- تحلیل پوشدان44 
2-11-4- روش تحلیل دینامیکی خطی45 
2-11-5-روش تحلیل دینامیکی غیرخطی ‌‌45 
2-12- ابزارهای تحلیل45 
2-13- مقایسه ترکیب بارگذاری و معیارهای پذیرش46 
2-14- مروری بر شیوه‌های بهسازی ارائه‌شده برای مقابله با خرابی پیش‌رونده 48 
2-14-1- نمونه‌هایی از بهسازی اعضای باربر48 
2-14-2- نمونه‌هایی از بهسازی اعضای خمشی 49 
2-15- مروری بر مطالعات انجامشده در زمینه خرابی پیش‌رونده 50 
2-16- جمع بندی مطالب 59 

فصل 3: معرفی اتصالات نیمه‌صلب در سازه 60 
3-1- مقدمه61 
3-2- انواع اتصال از نظر گیرداری61 
3-3- طبقه‌بندی اتصالات طبق آیین‌نامه FEMA 355D2000) 62 
3-3-1- اتصالات کاملاً گيردار FR) 62 
3-3-2- اتصالات نيمه‌گيردار PR) 63 
3-3-2-1- اتصالات نيمه‌گيردار سخت64 
3-3-2-2- اتصالات نيمه‌گيردار متوسط65 
3-3-2-3- اتصال نيمه‌گيردار نرم65 
3-4- مزایای اتصالات نیمهصلب69 
3-5- سختی خمشی اتصال بر اساس تقسیم بندی آستانه – مروان71 
3-6- سختي اتصال مطابق آیین نامه AISC 2005) 72 

فصل 4: مفهوم سطح عملکرد 73 
4-1- مقدمه74 
4-2- اعضای سازه‌ای اصلی و غیراصلی74 
4-3- تلاش‌های تغییرشکل کنترل و نیرو کنترل74 
4-4- سطوح عملکرد اجزای سازهای75 
4-5- مفاصل پلاستیک اعضاء77 
4-5-1- مفاصل پلاستیک تیرها78 
4-5-2- مفاصل پلاستیک ستونها 78 
4-6- روش ضرایب در تعیین تغییرمکان هدف 79 

فصل 5: ارائه مد‌لها، تحلیل‌ها و نتایج آنها 82 
5-1- مقدمه 83 
5-2- مدلسازی سازه‌ها و فرضیات تحلیل و طراحی83 
5-3- پلان و محل انتخابی برای حذف ستون85 
5-4- مقاطع مورد استفاده برای مدل‌ها85 
5-5- سختی خمشی اتصال 87 
5-6- تحلیل استاتیکی و دینامیکی غیرخطی سازه پنج‌طبقه دو‌بعدی88 
5-7- تحلیل استاتیکی و دینامیکی غیرخطی سازه ده‌طبقه دو‌بعدی94 
5-8- تحلیل استاتیکی و دینامیکی غیرخطی سازه پانزده‌طبقه دو‌بعد101 
5-9- تحلیل استاتیکی غیرخطی پوشآور 106 
5-10- تحلیل استاتیکی و دینامیکی غیرخطی سازه پنج‌طبقه سه‌بعدی110 

فصل 6: نتیجه‌گیری و پیشنهادات 116 
6-1- مقدمه117 
6-2- نتایج 117 
6-2-1- نتایج تحلیل‌های استاتیکی و دینامیکی غیرخطی قاب دوبعدی پنج، ده و پانزده طبقه117 
6-2-2- نتایج تحلیل‌های استاتیکی و دینامیکی غیرخطی قاب سهبعدی پنجطبقه118 
6-2-3- نتایج تحلیل‌های استاتیکی غیرخطی پوش‌آور برای قاب دوبعدی ده‌طبقه 119 
6-3- جمع بندی کلی119 
6-4- پیشنهادات جهت ادامة تحقیق 119 

مراجع121 
پیوست 1 124 
پیوست 2 128 

 

بهبود رفتار سازه‌های فولادی تحت خرابی پیش‌رونده با به کارگیری سیستم‌های کابلی

چکیده

خرابی پیش‌رونده زمانی اتفاق می‌افتد که الگوی باربری یا شرایط مرزی یک سازه به صورت موضعی تغییر کرده باشد مانند این که یک المان در داخل سازه بیش‌تر از ظرفیت بارگذاری شود و در یک الگوی پیش‌رونده فرو‌‌ریزد در نتیجه حذف المان‌های موضعی، سازه باقیمانده مجبور می‌شود که مسیرهای جایگزین را برای بارهای اعمالی که قبلا توسط المان‌های حذف شده تحمل می‌شدند؛ جستجو کند در نتیجه، سایر المان‌ها ممکن است که ناشی از بازتوزیع نیروی اضافی تخریب شوند این پژوهش بر روی استفاده از کابل‌های پیش‌تنیده در عملکرد زنجیره‌ای برای بهبود رفتار سازه در مقابل خرابی پیش‌رونده متمرکز شده است عبارت عملکرد زنجیره‌ای به صورت کلاسیک برای توصیف رفتار کابل‌ها استفاده شده است وقتی یک کابل به صورت آزادانه آویزان و برای تحمل وزن خودش انتخاب می‌شود؛ شکل یک زنجیر را به خود خواهد گرفت در عملکرد زنجیره‌ای، یک کابل در مقابل باری که در جهت عمود بر طولش به کار برده شده است، مانند وزنش مقاومت می‌کند یک کابل با گسترش کشش داخلی و عکس‌العمل‌های خارجی در برابر این بارهای عمود مقاومت می‌کند در عملکرد زنجیره‌ای، طبقه و کابل‌ها نیروهای کششی داخلی را برای مقاومت در برابر بارهای واژگونی گسترش می‌دهند هدف از این پژوهش دستیابی به بهترین رویکرد در بهره‌گیری از سیستم کابلی برای بهبود رفتار سازه‌ای در مقابل رخداد خرابی پیش‌رونده در ساختمان‌های فولادی می‌باشد و برای این منظور از نرم-افزارهای رایج برای مدل‌سازی استفاده شده است

فهرست شکل¬ها ‌م 
فهرست جداول ‌ق 
فهرست معادلات ‌ش 
1 فصل اول: مقدمه 2 
1-1 واژگونی سازه: 2 
1-1-1 واژگونی قابل پیش¬بینی سازه: 2 
1-1-2 واژگونی غیر قابل پیش¬بینی سازه: 5 
1-2 استحکام سازه¬ای: 6 
1-3 دامنه و اهداف پژوهش: 7 
1-4 شاکلۀ این پایان¬نامه: 7 
2 فصل دوم: آشنایی با خرابی پیش¬رونده 10 
2-1 چشم انداز تاریخی خرابی پیش¬رونده: 10 
2-2 تعاریف خرابی پیش¬رونده: 17 
2-3 مقررات برای طراحی خرابی پیش¬رونده 19 
2-3-1 آیین¬نامه¬ها و مقررات رسمی: 19 
2-3-2 آیین¬نامه¬های طراحی بریتانیا و اروپا 20 
2-3-2-1 آیین¬نامه¬های اروپا: 20 
2-3-2-2 مقررات ساختمانی Approved document A (AD-A): 20 
2-3-3 استانداردها و آیین¬نامه¬های ایالات متحدۀ آمریکا: 22 
2-3-3-1 آیین¬نامه¬های GSA: 23 
2-3-3-1-1 آیین¬نامۀ عمومی دربارۀ استاندارد تسهیلات P100: 23 
2-3-3-1-2 آیین¬نامه¬های خاص برای آنالیز و طراحی خرابی پیش¬رونده: 23 
2-3-3-2 استاندارد ASCE 7-10: 25 
2-3-3-3 Unified Facilities Criteria of Department of Defence: 26 
2-3-3-4 IBC 2012: 28 
2-3-4 ارزیابی انتقادی مقررات حاضر: 29 
2-4 رویکردهای طراحی در مقابل خرابی پیش¬رونده: 33 
2-4-1 کنترل رویداد: 34 
2-4-2 رویکردهای طراحی مستقیم: 35 
2-4-3 رویکردهای طراحی غیر مستقیم: 36 
2-5 روندهای آنالیز روش مسیر بار جایگزین: 36 
2-5-1 آنالیز استاتیکی خطی: 36 
2-5-2 آنالیز استاتیکی غیرخطی: 37 
2-5-3 آنالیز دینامیکی خطی: 37 
2-5-4 آنالیز دینامیکی غیرخطی: 37 
2-6 عملکرد زنجیره¬ای: 37 
3 فصل سوم: مروری بر مطالعات انجام شده پیرامون خرابی پیش¬رونده 40 
3-1 پتانسیل خرابی پیش¬روندۀ ساختمان¬های فولادی: 40 
3-2 رویکردهایی برای کاهش خرابی پیش¬رونده: 45 
3-3 پشتوانه¬های پژوهش: 52 
3-3-1 شرح پروژۀ آزمایشگاهی سه¬گانۀ انجام شده توسطA Astaneh-Asl et al : 52 
3-3-1-1 طراحی و ساخت نمونۀ آزمایشگاهی: 53 
3-3-1-1 ویژگی¬های مصالح: 55 
3-3-1-2 فرآیند آزمایش: 59 
3-3-1-3 آنالیز پیش از انجام آزمایش: 60 
3-3-1-4 نتایج آزمایش: 62 
3-3-1-4-1 گروه اول آزمایش¬های انجام شده بر روی جهت شمالی نمونۀ با کابل¬های قرار گرفته در داخل سقف: 62 
3-3-1-4-2 گروه دوم آزمایش¬های انجام شده بر روی جهت جنوبی نمونۀ بدون کابل: 62 
3-3-1-4-3 گروه سوم آزمایش¬های انجام شده بر روی جهت جنوبی نمونۀ با کابل¬های تقویتی: 64 
3-4 جمع¬بندی: 64 
3-4-1-1 پیشنهادات زمینه¬ساز این پژوهش: 67 
4 فصل چهارم: شرح طرح پیشنهادی 68 
4-1 مقدمه: 68 
4-2 طراحی ساختمان معمولی 68 
4-3 کاربرد عملکرد زنجیره¬ای در سازه¬ها به منظور جلوگیری از خرابی پیش¬رونده: 72 
4-4 شرح طرح پیشنهادی: 73 
4-4-1 مقدمه: 73 
4-4-2 نرم¬افزارهای اصلی استفاده شده در این پژوهش: 74 
4-4-2-1 SAP2000: 74 
4-4-2-2 LEAP PRESTO: 75 
4-4-3 صحت¬سنجی مدل انتخاب شده: 75 
4-4-3-1 شرح آنالیز: 75 
4-4-3-2 سناریوی حذف: 76 
4-4-3-3 ویژگی¬های مصالح و اندازۀ المان¬ها: 77 
4-4-3-4 حدود پاسخ: 77 
4-4-3-5 ویژگی¬های غیرخطی المان: 78 
4-4-3-6 ویژگی¬های غیرخطی هندسی: 78 
4-4-3-7 بارگذاری¬ها: 79 
4-4-3-8 آنالیز خرابی پیش¬رونده: 79 
4-4-3-9 فرآیند استاتیکی خطی و مقایسۀ نتایج: 80 
4-4-4 مدل¬سازی و روش آنالیز: 82 
4-4-4-1 سناریوی حذف ستون میانی قاب خارجی: 84 
4-4-4-2 سناریوی حذف ستون میانی قاب داخلی: 87 
4-4-4-3 فرآیند انجام آنالیز دینامیکی غیرخطی 90 
4-5 خلاصۀ فصل: 91 
5 فصل پنجم: بررسی نتایج 93 
5-1 مقدمه: 93 
5-2 ساختمان هفت طبقه، بدون در نظر گرفتن طرح پیشنهادی: 93 
5-2-1 پاسخ ساختمان به حذف ستون: 93 
5-3 ساختمان هفت طبقه، با در نظر گرفتن طرح پیشنهادی: 97 
5-3-1 پاسخ سازه با اعمال طرح پیشنهادی به حذف ناگهانی ستون: 97 
5-4 مقایسۀ بازتوزیع نیروها در دو سازۀ بدون و با دال پیش¬تنیده: 100 
5-5 ساختمان ده طبقه، بدون در نظر گرفتن طرح پیشنهادی: 106 
5-5-1 پاسخ ساختمان به حذف ستون: 106 
5-6 ساختمان ده طبقه، با در نظر گرفتن طرح پیشنهادی: 109 
5-6-1 پاسخ سازه با اعمال طرح پیشنهادی به حذف ناگهانی ستون: 109 
5-7 مقایسۀ بازتوزیع نیروها در دو سازۀ بدون و با دال پیش¬تنیده: 111 
5-8 جمع¬بندی: 118 
5-9 پیشنهادات آتی : 121 
منابع 122 

 

ارزیابی خرابی پیش رونده در ساختمان‌های بتن مسلح با سیستم سقف حبابدار

چکیده

خرابی پیش رونده را می توان بر اساس عملکرد زنجیر وار گسیختگی که با حذف یک یا تعدادی از المان های باربر سازه ای، در اثر خطرات طبیعی یا انسانی آغاز می شود، تعریف کرد هر چند مطالعات نسبتا زیادی در ارتباط با پدیده خرابی پیش رونده تحت بار انفجار انجام گرفته است ولی می توان دید که گسیختگی به وجود آمده از سازه ها در حین رخداد زلزله های شدید نیز به یکباره اتفاق نمی افتد بلکه به علت ضعف در طراحی یا اجرای سازه، المان یا المان های ضعیف زود تر آسیب دیده و متعاقب آن، بازتوزیع نیرو ها انجام شده و ممکن است اعضای مجاور المان های آسیب دیده گسیخته شود و در نتیچه پدیده خرابی پیش رونده رخ دهد و در نهایت منجر به انهدام کل سازه گردد در سال های اخیر وقوع حوادث ناگوار نظیر 11 سپتامبر توجه بسیاری را به مساله خرابی پیشرونده جلب کرده است و باعث شده است تا در طراحی سازه ای های جدید مورد توجه قرار گیرد با توجه به اینکه در چند سال اخیر تحقیقات زیادی در زمینه خرابی پیشرونده انجام گرفته است، اما کمتر به بررسی اثر سقف های سازه بر روری خرابی پیشرونده پرداخته شده است یکی از سیستم های سقف که در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است، سیستم سقف دال حبابی است این سیستم به دلیل مزایایی از جمله مقاومت بال، کاهش بار مرده، استفاده در دهانه های بزرگ و به سرعت در حال جایگزینی دیگر سقف های موجود است هدف از این تحقیق، ارزیابی خرابی پیشرونده در سازه های بتن مسلح با سیستم سقف دال حبابدار می باشد با روش های گوناگون می توان رفتار سازه ها و مقدار و نحوه پخش خرابی در آنها را بررسی نموددر این تحقیق از روش تحلیلی استاتیکی غیر خطی با استفاده از نرم افزار SAP2000 استفاده شده است در این بررسی، آیین نامه DoD2013 به عنوان آیین نامه مرجع برگزیده شده و بارگذاری ها و معیار های خرابی نیز بر اساس آن تعیین شده استساختمان های بتن مسلح چهار، شش و هشت طبقه در سه نسبت طول به ارتفاع 1/5، 2/5 و 3/5 و درسه حالت حذف ستون گوشه، کناری و داخلی مورد طراحی و ارزیابی خرابی پیشرونده قرار گرفته است قاب ها به صورت سه بعدی با در نظر گرفتن اثر دال حبابی مدل شده اند نتایج بدست آمده نشان می دهد که سناریوی حذف ستون میانی بحرانی ترین حالت در بین دیگر سناریوها است حذف ستون در طبقات بالاتر باعث ایجاد تغییر شکل بزرگ تری نسبت به تغییر شکل حاصل از حذف ستون در طبقات پایین تر می شود از بین سناریوهای مختلف حذف ستون، سناریوی حذف ستون گوشه باعث ایجاد تغییر شکل های بزرگ تری نسبت به دیگر سناریوهای حذف می شود

فهرست مطالب 
فصل اول: کلیات29 
1-1- مقدمه 30 
1-2- تعریف خرابی پیش‌رونده 30 
1-2-1- طراحی بر اساس حداقل بارها برای ساختمان‌ها و دیگر سازه‌ها (ASCE/7SEI-05)]4[ 31 
1-2-2- بهترین شیوه برای کاهش پتانسیل خرابی پیش‌رونده در ساختمان‌ها (NIST)]4[ 31 
1-2-3- استانداردهای اروپا – اداره تحقیقات کانادا (NBCC)]4[ 31 
1-2-4- مدیریت تعمیرات کلی آمریکا (GSA)]2[ 31 
1-2-5- آیین‌نامه وزارت دفاع آمریکا (DoD)]3[ 31 
1-2-6- استانداردهای انگلیسی BS:]4[ 32 
1-2-7- جامعه مهندسین آمریکا (ASCE)]37[ 32 
1-2-8- کد ساختمانی شهر نیویورک (NYCBC)]4[ 32 
1-3- مثال‌هایی از خرابی‌های پیش‌رونده‌ی اتفاق افتاده 32 
1-3-1- ساختمان Ronan Point، انگلستان، لندن،]4[ 32 
1-3-2- ساختمان تجاری Sky line plaza،]4[ 33 
1-3-3- ساختمان Ambiance Plaza،]4[ 34 
1-3-4- ساختمان فدرال آلفرد پی موراه،:]4[ 35 
1-3-5- برج‌های دوقلو سازمان تجارت جهانی، آمریکا،]4[ 35 
1-3-6- ساختمان بانک تراست- نیویورک]4[ 36 
1-4- انواع مختلف خرابی پیش‌رونده]5[ 37 
1-4-1- خرابی پن کیکی Pancake-type ]5[ 37 
1-4-2- خرابی زیپی Zipper-type ]5[ 38 
1-4-3- خرابی دومینویی Domino-type ]5[ 39 
1-4-4- خرابی مقطع section- type ]5[ 39 
1-4-5- خرابی به علت ناپایداری Instability-type ]5[ 40 
1-4-6- خرابی ترکیبی Mixed –type ]5[ 40 
1-5- دلایل ایجاد پدیده تخریب پیش‌رونده ]5[ 41 
1-6- معرفی دال حبابی]14[ 42 
1-6-1- مقدمه 42 
1-6-2- مزایای دال‌های حبابی]35[ 44 
1-7- مراحل انجام تحقیق و آرایش فصول 47 
فصل دوم: مروری بر تحقیقات انجام شده 48 
2-1- مقدمه: 49 
2-2- تحقیقات انجام‌شده در زمینه ی دال حبابی 49 
2-3- بررسی کلی دال حبابی توسط شرکت Bubble deck ]14 [ 52 
2-4- تحقیقات انجام‌شده در زمینه خرابی پیش‌رونده 52 
فصل سوم: مبانی نظری 60 
3-1- مقدمه: 63 
3-2- میزان خرابی مجاز بر اساس آیین‌نامه DoD ]3[ 63 
3-2-1- محدوده خرابی برای حذف ستون خارجی یا دیوار باربر خارجی:]3[ 63 
3-2-2- محدوده خرابی برای حذف ستون داخلی یا دیوارهای باربر داخلی ]3[ 64 
3-2- موارد کاربرد ملاحظات مرتبط با خرابی پیش‌رونده 64 
3-2-1- آیین‌نامه DoD ]3[ 64 
3-2-2- استاندارد انگلیسی (BS):]1[ 64 
3-2-3- آیین‌نامه GSA ]2[ 64 
3-3- روش‌های طراحی خرابی پیش‌رونده]3[ 64 
3-3-1- روش غیرمستقیم ]3[ 65 
3-3-2- روش‌های مستقیم ]3[ 66 
3-3-2-1- روش مقاومت موضعی ویژه ]3[ 66 
3-3-2-2- روش مسیر جایگزین انتقال بار]3[ 66 
3-4- روش‌های تحلیل خرابی پیش‌رونده]3[ 67 
3-4-1- تحلیل استاتیکی خطی 67 
3-4-2- تحلیل استاتیکی غیرخطی 67 
3-4-3- تحلیل دینامیکی خطی 68 
3-4-4- تحلیل دینامیکی غیرخطی 69 
3-5- ترکیب بارهای پیشنهادی آیین‌نامه‌ها برای مقابله در برابر خرابی پیش‌رونده 69 
3-6 مقایسه آیین‌نامه DoD و GSA ]3[ 70 
3-7- آیین نامه ی انتخابی در تحقیق حاضر: 70 
3-8- انواع سناریوی خرابی ستون: 70 
3-9- تعیین معیار پذیرش برای انواع سناریوی خرابی: 71 
3-9-1- معیار پذیرش پیشنهادی آیین‌نامه GSA:]2[ 72 
3-9-2- بارگذاری در آیین‌نامه UFC (DOD) ]3[ 73 
3-9-3- تعیین فاکتور افزایش دینامیکی(DIF)]3[ 75 
3-10- نحوه اعمال بارگذاری و اختصاص مفاصل پلاستیک 78 
3-11- سطوح عملکرد لرزه‌ای سازه]38[ 79 
3-11-1- قابلیت استفاده بی‌وقفه 80 
3-11-2- ایمنی جانی 80 
3-11-3- آستانه فروریزش 80 
3-12- کنترل ستون‌ها برای سناریوی حذف ستون گوشه: 80 
3-12- تئوری مدل فیبری(لایه ای)]34[ 81 
3-13- تئوری بکار گرفته‌شده برای مدل‌سازی دال حبابی 82 
3-14- معرفی نرم‌افزار SAP2000 ]36[ 85 
3-15- صحت سنجی نرم‌افزار و مدل‌سازی عددی 85 
فصل چهارم: نتایج تحلیل عددی 81 
4-1- مقدمه: 90 
4-2- تقسیم‌بندی موقعیت تخریب ستون: 90 
4-3- مشخصات مدل‌های موردبررسی 90 
4-3- بررسی خرابی پیش‌رونده در ساختمان‌های 4طبقه با نسبتLH=15 92 
4-3-1- بررسی حالت ST4-R15-CF 92 
4-3-1-2- مشخصات هندسی: 93 
4-3-1-3- مشخصات مصالح: 94 
4-3-2- نتایج تحلیل عددی مدل ST4-R15-CF1 97 
4-3-3- نتایج تحلیل عددی مدل ST4-R15-EF 100 
4-3-4- نتایج تحلیل عددی مدل ST4-R15-EF1 104 
4-3-5- نتایج تحلیل عددی مدل ST4-R15-MF 106 
4-3-6- نتایج تحلیل عددی مدل ST4-R15-MF1 110 
4-4- بررسی خرابی پیش‌رونده در ساختمان‌های 4طبقه با نسبتLH=25 112 
4-4-1 – نتایج تحلیل عددی مدل ST4-R25-CF 112 
4-4-2- نتایج تحلیل عددی مدل ST4-R25-CF1 116 
4-4-3- نتایج تحلیل عددی مدل ST4-R25-EF 119 
4-4-4- نتایج تحلیل عددی مدل ST4-R25-EF1 124 
4-4-5- نتایج تحلیل عددی مدل ST4-R25-MF 127 
4-4-6- نتایج تحلیل عددی مدل ST4-R25-MF1 130 
4-5- بررسی خرابی پیش‌رونده در ساختمان‌های 4طبقه با نسبتLH=35 133 
4-5-1- نتایج تحلیل عددی مدل ST4-R35-CF 133 
4-5-2- نتایج تحلیل عددی مدل ST4-R35-CF1 137 
4-5-3- نتایج تحلیل عددی مدل ST4-R35-EF 140 
4-5-4- نتایج تحلیل عددی مدل ST4-R35-EF1 144 
4-5-5- نتایج تحلیل عددی مدل ST4-R35-MF 147 
4-5-6- نتایج تحلیل عددی مدل ST4-R35-MF1 151 
4-6- نتیجه گیری کلی مدل های 4 طبقه 153 
4-7- بررسی خرابی پیش‌رونده در ساختمان‌های 6 طبقه با نسبتLH=15 154 
4-7-1- نتایج تحلیل عددی مدل ST6-R15-CF 154 
4-7-2- نتایج تحلیل عددی مدل ST6-R15-CF1 158 
4-7-3- نتایج تحلیل عددی مدل ST6-R15-EF 160 
4-7-4- نتایج تحلیل عددی مدل ST6-R15-EF1 163 
4-7-5- نتایج تحلیل عددی مدل ST6-R15-MF 166 
4-7-6- نتایج تحلیل عددی مدل ST6-R15-MF1 169 
4-8- بررسی خرابی پیش‌رونده در ساختمان‌های 6طبقه با نسبتLH=25 172 
4-8-1- نتایج تحلیل عددی مدل ST6-R25-CF 172 
4-8-2- نتایج تحلیل عددی مدل ST6-R25-CF1 176 
4-8-3- نتایج تحلیل عددی مدل ST6-R25-EF 178 
4-8-4- نتایج تحلیل عددی مدل ST6-R25-EF1 182 
4-8-5- نتایج تحلیل عددی مدل ST6-R25-MF 184 
4-8-6- نتایج تحلیل عددی مدل ST6-R25-MF1 187 
4-9- بررسی خرابی پیش‌رونده در ساختمان‌های 6طبقه با نسبتLH=35 191 
4-9-1- نتایج تحلیل عددی مدل ST6-R35-CF 191 
4-9-2- نتایج تحلیل عددی مدل ST6-R35-CF1 195 
4-9-3- نتایج تحلیل عددی مدل ST6-R35-EF 197 
4-9-4- نتایج تحلیل عددی مدل ST6-R35-EF1 200 
4-9-5- نتایج تحلیل عددی مدل ST6-R35-MF 203 
4-9-6- نتایج تحلیل عددی مدل ST6-R35-MF1 207 
4-10- نتیجه گیری کلی مدل های 6 طبقه 210 
4-11- بررسی خرابی پیش‌رونده در ساختمان‌های 8طبقه با نسبتLH=15 212 
4-11-1- نتایج تحلیل عددی مدل ST8-R15-CF 212 
4-11-2- نتایج تحلیل عددی مدل ST8-R15-CF1 216 
4-11-3- نتایج تحلیل عددی مدل ST8-R15-EF 218 
4-11-4- نتایج تحلیل عددی مدل ST8-R15-EF1 223 
4-11-5- نتایج تحلیل عددی مدل ST8-R15-MF 225 
4-11-6- نتایج تحلیل عددی مدل ST8-R15-MF1 229 
4-12- بررسی خرابی پیش‌رونده در ساختمان‌های 8طبقه با نسبتLH=25 232 
4-12-1- نتایج تحلیل عددی مدل ST8-R25-CF 232 
4-12-2- نتایج تحلیل عددی مدل ST8-R25-CF1 237 
4-12-3- نتایج تحلیل عددی مدل ST8-R25-EF 239 
4-12-4- نتایج تحلیل عددی مدل ST8-R25-EF1 244 
4-12-5- نتایج تحلیل عددی مدل ST8-R25-MF 246 
4-12-6- نتایج تحلیل عددی مدل ST8-R25-MF1 251 
4-13- بررسی خرابی پیش‌رونده در ساختمان‌های 8طبقه با نسبتLH=35 254 
4-13-1- نتایج تحلیل عددی مدل ST8-R35-CF 254 
4-13-2- نتایج تحلیل عددی مدل ST8-R35-CF1 257 
4-13-3- نتایج تحلیل عددی مدل ST8-R35-EF 260 
4-13-4- نتایج تحلیل عددی مدل ST8-R35-EF1 264 
4-13-5- نتایج تحلیل عددی مدل ST8-R35-MF 267 
4-13-6- نتایج تحلیل عددی مدل ST8-R35-MF1 272 
4-14- نتیجه گیری کلی مدل های 8 طبقه 275 
فصل پنچم: نتیجه گیری و پیشنهادها: 275 
5-1- نتیجه گیری 278 
5-2- پیشنهادها برای کارهای آینده 280 
منابع و مراجع 281 

 

بررسی رفتار قاب‌های سه‌بعدی بتن‌آرمه تحت اثر خرابی پیش‌رونده

چکیده

هدف این پایان نامه، بررسی رفتار قاب های خمشی بتن آرمه در برابر پدیده خرابی پیش رونده می باشد. خرابی پیشرونده، نخستین بار در سال 1968 و در جریان خرابی ساختمان بیست و دو طبقه رونان پوینت در لندن، توجه مهندسان را به خود جلب کرد. بررسی های ابتدایی در این زمینه در دهه هفتاد میلادی صورت گرفت. پس از حادثه یازده سپتامبر سال 2001 در نیویورک و خرابی کامل برج های دوقلو بر اثر پدیده خرابی پیشرونده، اهمیت بیشتری به تهیه روشهای طراحی مناسب، برای کنترل رفتار سازه ها در برابر این فرآیند، اختصاص داده شد. با روش های گوناگون، می توان رفتار سازه ها و مقدار و نحوه پخش خرابی در آنها را بررسی نمود. در این پایان نامه، سه روش تحلیل استاتیکی خطی، استاتیکی غیرخطی و دینامیکی غیرخطی برای تحلیل قابها به کار برده شده اند. قابها به سه صورت دو بعدی، سه بعدی بدون دال و سه بعدی به همراه دال مدل شده اند.آیین نامه DoD2009 به عنوان آیین نامه مرجع برگزیده شده و بارگذاریها و معیارهای خرابی نیز براساس آن تعیین شده است. نرم افزار اجزاء محدود به کار رفته برای این پژوهش نیز، SAP2000 بوده است‌. قابهای بتن مسلح پنج، ده و پانزده طبقه در دو حالت حذف ستون گوشه و حذف ستون میانی پلان، به سه روش مدل سازی یاد شده، مدل شده اند. قاب های به کار رفته، از نوع قاب های خمشی ویژه (با شکل پذیری بالا) بوده و با درنظر گرفتن ملاحظات لرزه ای طراحی شده اند. بررسی نتایج به دست آمده نشان میدهد که با بیشتر شدن ارتفاع قابها، اثرات مخرب حذف یک ستون کاهش می یابد و مدل کردن قابها به صورت سه بعدی، نسبت به مدل سازی های دو بعدی، رفتار سازه را در برابر حذف ناگهانی یک ستون، بهبود می بخشد. همچنین در نظر گرفتن دالها در مدل سازی، موجب کم شدن تغییرشکلهای ناشی از حذف ستون، در فرآیند خرابی پیش رونده خواهد گردید.

بخش اول 
فصل ا کلیات 1 
1-1 اهمیت موضوع 1 
1-2 هدف پژوهش 2 
1-3 معرفی بخشها 2 
فصل 2 خرابی پیش رونده 3 
2-1 تعریف خرابی پیش رونده 3 
2-1-1 تعریف خرابی 3 
2-1-2 تعریف خرابی پیشرونده 4 
2-2 شبیه سازی دینامیکی فرآیند خرابی پیشرونده 5 
2-3 انواع خرابی پیش رونده 7 
2-3-1 Pancake- type 7 
2-3-2 type-Zipper 7 
2-3-3 Domino-type 8 
2-3-4 Instability-type 8 
2-3-5 Section-type 8 
2-3-6 حالت ترکیبی 8 
2-4 نمونه های پیشین 9 
2-4-1 ساختمان رونان پوینت 9 
2-4-2 استادیوم هاسکی 10 
2-4-3 ریزش پارکینگ 10 
2-4-4 ساختمان فدرال اوکلاهاما 11 
2-4-5 برج های دوقلوی نیویورک 11 
2-4-6 برج ویندسور 12 
2-4-7 ساختمان پنتاگون 12 
2-4-8 ساختمان دویچه بانک 13 
2-4-9 خرابی در اثر زلزله 14 

بخش دوم 
فصل 3 مروری بر مطالعات پیشین 15 
3-1 مقدمه 15 
3-2 مقاومت یک سازه طراحی شده در برابر زلزله 15 
3-3 درنظر گرفتن اثر دالها 17 
3-4 مطالعه پارامترهای مؤثر بر روی پاسخ سازه ها 18 
3-5 مطالعه بر روی یک سازه واقعی 18 
3-6 تحلیلهای سه بعدی 19 
3-7 تفاوت مدل سازی سه و دو بعدی 20 
فصل 4 روش های مقابله با بروز خرابی 22 
4-1 مقدمه 22 
4-2 تعیین سازه های مستعد 23 
4-3 انتخاب محدوده مورد بررسی 24 
4-4 معرفی روش های مقابله با خرابی 24 
4-4-1 کنترل حادثه 24 
4-4-2 روشهای غیرمستقیم 24 
4-4-2-1 نیروی پیوستگی کششی 25 
4-4-2-2 رفتار زنجیری 26 
4-4-3 روش های مستقیم 27 
4-4-3-1 روش مسیر بار جایگزین 28 
4-4-3-2 روش مقاومت موضعی 29 
4-4-3-3 تقسیم بندی سازه ها 29 
4-5 آیین نامه ها 31 
4-5-1 British Code 31 
4-5-2 Canadian Code 31 
4-5-3 ACI 318 31 
4-5-4 ASCE 7 32 
4-5-5 ASCE 2002 32 
4-5-6 Eurocode 32 
4-5-7 DoD 2005 32 
4-5-8 GSA 2003 34 
4-6 تفاوت تحلیل خرابی پیش رونده و تحلیل لرزهای 34 
4-7 بررسی اثر دالها در تحلیلها 35 
فصل 5 روش های تحلیل 39 
5-1 مقدمه 39 
5-2 انواع تحلیل 40 
5-2-1 تحلیل استاتیکی خطی 40 
5-2-1-1 روش انجام تحلیل استاتیکی خطی 40 
5-2-1-2 بارگذاری 41 
5-2-1-3 کنترل مقاومت اعضاء 42 
5-2-2 تحلیل استاتیکی غیرخطی 43 
5-2-2-1 بارگذاری 43 
5-2-2-2 ضریب افزایش دینامیکی 44 
5-2-2-3 کنترل مقاومت اعضا 44 
5-2-2-4 مفصل پلاستیک 44 
5-2-2-5 تحلیل پوش- دوان 45 
5-2-3 تحلیل دینامیکی خطی 46 
5-2-4 تحلیل دینامیکی غیرخطی 46 
5-2-4-1 بارگذاری 47 
5-2-4-2 روش تحلیل 47 
5-3 مدل سازی 49 

بخش سوم 
فصل 6 مدل سازی و تحلیل 51 
6-1 مقدمه 51 
6-2 ویژگی های هندسی 51 
6-3 بارگذاری 52 
6-4 مشخصات مصالح 53 
6-5 مدلسازی و تحلیل در برنامه کامپیوتری 53 
6-6 قاب های دو بعدی 53 
6-7 سه بعدی بدون دال 54 
6-8 قاب های سه بعدی به همراه دال 56 
6-9 حذف ستون گوشه 57 
6-9-1 قاب های دو بعدی 57 
6-9-1-1 نتایج تحلیل استاتیکی خطی 57 
6-9-1-2 نتایج تحلیل استاتیکی غیرخطی 62 
6-9-1-3 نتایج تحلیل دینامیکی غیرخطی 69 
6-9-2 قاب های سه بعدی بدون دال 79 
6-9-2-1 نتایج تحلیل استاتیکی 79 
6-9-2-2 نتایج تحلیل استاتیکی غیرخطی 82 
6-9-2-3 نتایج تحلیل دینامیکی غیرخطی 89 
6-9-3 قابهای سه بعدی به همراه دال 99 
6-9-3-1 نتایج تحلیل دینامیکی غیرخطی 99 
6-10 حذف ستون مرکزی 110 
6-10-1 قاب دو بعدی 110 
6-10-1-1 نتایج تحلیل استاتیکی خطی 110 
6-10-1-2 نتایج تحلیل استاتیکی غیرخطی 112 
6-10-1-3 نتایج تحلیل دینامیکی غیرخطی 118 
6-10-2 قابهای سه بعدی بدون دال 126 
6-10-2-1 نتایج تحلیل استاتیکی خطی 126 
6-10-2-2 نتایج تحلیل استاتیکی غیرخطی 129 
6-10-2-3 نتایج تحلیل دینامیکی غیرخطی 134 
6-10-3 قابهای سه بعدی به همراه دال 143 
6-11 حذف ستون در طبقات بالا 151 
6-11-1 ده طبقه 151 
6-11-1-1 تغییرمکان ها 151 
6-11-1-2 مفصلهای پلاستیک 151 
6-11-2 پانزده طبقه 152 
6-11-2-1 طبقه پنجم 152 
6-11-2-2 طبقه دهم 154 
6-11-3 نتایج 156 
6-12 اهمیت تحلیل سه بعدی 156 
6-12-1 تغییرمکانهای گره 157 
6-12-1-1 تغییرمکان عمودی 157 
6-12-1-2 تغییرمکان افقی 158 
6-12-1-3 بازپخش نیروها در اعضای کناری 160 
6-12-1-4 مفصلهای پلاستیک 161 
فصل 7 نتیجه گیری 163 
7-1 مقدمه 164 
7-2 اثر ارتفاع قابها 164 
7-2-1 تحلیل استاتیکی خطی 164 
7-2-2 تحلیل استاتیکی غیر خطی 166 
7-2-3 تحلیل دینامیکی غیرخطی 168 
7-3 اثر روشهای تحلیل متفاوت 169 
7-3-1 تحلیل استاتیکی خطی 169 
7-3-2 تحلیل استاتیکی غیرخطی 169 
7-3-3 تحلیل دینامیکی غیرخطی 170 
7-4 اثر روش های متفاوت مدل سازی 170 
7-5 اثر محل حذف ستون 171 
7-5-1 حذف ستون در طبقات بالا 171 
7-5-2 حذف ستون در دو نقطه از پلان 172 
7-5-2-1 بررسی نتایج تحلیل استاتیکی خطی 172 
7-5-2-2 بررسی نتایج تحلیل استاتیکی غیرخطی 173 
7-5-2-3 بررسی نتایج تحلیل دینامیکی غیرخطی 174 
7-6 پیشنهاد برای تحقیقات در آینده 175 
8 منابع 176 

 

تحلیل و بررسی خرابی پیش‌رونده در پل معلق تحت بار ضربه ای

چکیده

گسیختگی پیشرونده، توسعه و گسترش پیوسته ی خرابی موضعی اولیه می باشد. آیین نامهASCE 7-02 2002 خرابی پیش رونده را بصورت گسترش گسیختگی موضعی اولیه از یک عضو به عضو دیگر تعریف می کند که سرانجام منجر به خرابی کل سازه و یا بطور نامتناسب قسمت اعظمی از آن می شود. این خرابی نامتناسب، بخاطر خرابی اولیه موضعی کوچک ایجاد شده توسط حملات پیش بینی نشده می باشد و نشانگر این است که سیستم سازه ای توانایی مقاومت در برابر انتشار خرابی را بدلیل ظرفیت باربری ناکافی ندارد . انفجار، آزاد شدن انرژی در مقیاس بزرگ سریع و ناگهانی تعریف شده است. انفجارها را می‌توان بر اساس ماهیت خود از قبیل رخداد فیزیکی، هسته ای، یا شیمیایی طبقه بندی کرد. در انفجارهای فیزیکی انرژی ممکن است از شکست فاجعه بار یک سیلندر گاز فشرده، فوران آتشفشان یا اختلاط دو مایع با دماهای متفاوت آزاد شود.حملات ترویستی بر این نوع سازه ضرورت ایجاد طرحی جهت بررسی نحوه وقوع خرابی و سپس ایجاد راهکاری برای مشکل خرابی پیش رونده را بوجود آورده است. در این تحقیق با استفاده نرم افزار CSI Bridge و Sap2000 مدلی از پل طراحی و با اعمال انواع مختلف بار انفجار بر سازه در موقعیت های مختلف و بررسی نیروی محوری، لنگرهای خمشی و پیچشی در روسازه پل، پاسخ سازه و اینکه تا چه حد در برابر این نوع بار می تواند پایداری خود را حفظ کند بررسی و تحقیق شد. نتیجه این که اثر بار انفجار بر سازه که البته بستگی به مقدار این نوع بار هم دارد بیشتر موضعی است. همچنین با از بین بردن یک یا چند عضو از سازه نحوه توزیع نیروها در کل سازه بررسی شده که با توجه به یکپارچگی سازه و اینکه خرابی حاصله موضعی بود، این بیش نیروی حاصله از خرابی اعضا در دیگر اعضا توزیع شده و مانع از خراب شدن اعضای مجاور و در نتیجه انتشار آن به کل سازه می شود.

 

بررسی رفتار قاب‌های سه‌بعدی بتن آرمه تحت اثر خرابی پیش‌رونده

چکیده

هدف این پایان نامه، بررسی رفتار قاب های خمشی بتن آرمه در برابر پدیده خرابی پیش رونده می باشد. خرابی پیشرونده، نخستین بار در سال 1968 و در جریان خرابی ساختمان بیست و دو طبقه رونان پوینت در لندن، توجه مهندسان را به خود جلب کرد. بررسیهای ابتدایی در این زمینه در دهه هفتاد میلادی صورت گرفت. پس از حادثه یازده سپتامبر سال 2001 در نیویورک و خرابی کامل برجهای دوقلو بر اثر پدیده خرابی پیشرونده، اهمیت بیشتری به تهیه روشهای طراحی مناسب، برای کنترل رفتار سازه ها در برابر این فرآیند، اختصاص داده شد. با روشهای گوناگون، میتوان رفتار سازه ها و مقدار و نحوه پخش خرابی در آنها را بررسی نمود. در این پایان نامه، سه روش تحلیل استاتیکی خطی، استاتیکی غیرخطی و دینامیکی غیرخطی برای تحلیل قابها به کار برده شده اند. قابها به سه صورت دو بعدی، سه بعدی بدون دال و سه بعدی به همراه دال مدل شده اند.در این بررسی، آیین نامه DoD2009 به عنوان آیین نامه مرجع برگزیده شده و بارگذاریها و معیارهای خرابی نیز براساس آن تعیین شده است. نرم افزار اجزاء محدود به کار رفته برای این پژوهش نیز، SAP2000 بوده است.قابهای بتن مسلح پنج، ده و پانزده طبقه در دو حالت حذف ستون گوشه و حذف ستون میانی پلان، به سه روش مدل سازی یاد شده، مدل شده اند. قابهای به کار رفته، از نوع قابهای خمشی ویژه (با شکل پذیری بالا) بوده و با درنظر گرفتن ملاحظات لرزهای طراحی شده اند. بررسی نتایج به دست آمده نشان میدهد که با بیشتر شدن ارتفاع قابها، اثرات مخرب حذف یک ستون کاهش می یابد و مدل کردن قابها به صورت سه بعدی، نسبت به مدلسازی های دو بعدی، رفتار سازه را در برابر حذف ناگهانی یک ستون، بهبود میبخشد. همچنین در نظر گرفتن دالها در مدلسازی، موجب کم شدن تغییرشکلهای ناشی از حذف ستون، در فرآیند خرابی پیشرونده خواهد گردید.

بخش اول 
فصل 1 کلیات 1 
1-1 اهمیت موضوع 1 
1-2 هدف پژوهش 2 
1-3 معرفی بخش¬ها 2 
فصل 2 خرابی پیش¬رونده 3 
2-1 تعریف خرابی پیش¬رونده 3 
2-1-1 تعریف خرابی 3 
2-1-2 تعریف خرابی پیش¬رونده 4 
2-2 شبیه سازی دینامیکی فرآیند خرابی پیش¬رونده 5 
2-3 انواع خرابی پیش رونده 7 
2-3-1 Pancake- type 7 
2-3-2 type-Zipper 7 
2-3-3 Domino-type 8 
2-3-4 Instability-type 8 
2-3-5 Section-type 8 
2-3-6 حالت ترکیبی 8 
2-4 نمونه¬های پیشین 9 
2-4-1 ساختمان رونان پوینت 9 
2-4-2 استادیوم هاسکی 10 
2-4-3 ریزش پارکینگ 10 
2-4-4 ساختمان فدرال اوکلاهاما 11 
2-4-5 برج های دوقلوی نیویورک 11 
2-4-6 برج ویندسور 12 
2-4-7 ساختمان پنتاگون 12 
2-4-8 ساختمان دویچه بانک 13 
2-4-9 خرابی در اثر زلزله 14 

بخش دوم 
فصل 3 مروری بر مطالعات پیشین 15 
3-1 مقدمه 15 
3-2 مقاومت یک سازه طراحی شده در برابر زلزله 15 
3-3 درنظر گرفتن اثر دال¬ها 17 
3-4 مطالعه پارامترهای موثر بر روی پاسخ سازه¬ها 18 
3-5 مطالعه بر روی یک سازه واقعی 18 
3-6 تحلیل¬های سه بعدی 19 
3-7 تفاوت مدل سازی سه و دو بعدی 20 
فصل 4 روش¬های مقابله با بروز خرابی 22 
4-1 مقدمه 22 
4-2 تعیین سازه¬های مستعد 23 
4-3 انتخاب محدوده مورد بررسی 24 
4-4 معرفی روش های مقابله با خرابی 24 
4-4-1 کنترل حادثه 24 
4-4-2 روش¬های غیرمستقیم 24 
4-4-2-1 نیروی پیوستگی کششی 25 
4-4-2-2 رفتار زنجیری 26 
4-4-3 روش های مستقیم 27 
4-4-3-1 روش مسیر بار جایگزین 28 
4-4-3-2 روش مقاومت موضعی 29 
4-4-3-3 تقسیم بندی سازه¬ها 29 
4-5 آیین¬نامه¬ها 31 
4-5-1 British Code 31 
4-5-2 Canadian Code 31 
4-5-3 ACI 318 31 
4-5-4 ASCE 7 32 
4-5-5 ASCE 2002 32 
4-5-6 Eurocode 32 
4-5-7 DoD 2005 32 
4-5-8 GSA 2003 34 
4-6 تفاوت تحلیل خرابی پیش¬رونده و تحلیل لرزه¬ای 34 
4-7 بررسی اثر دال¬ها در تحلیل¬ها 35 
فصل 5 روش¬های تحلیل سازه 39 
5-1 مقدمه 39 
5-2 انواع تحلیل 40 
5-2-1 تحلیل استاتیکی خطی 40 
5-2-1-1 روش انجام تحلیل استاتیکی خطی 40 
5-2-1-2 بارگذاری 41 
5-2-1-3 کنترل مقاومت اعضاء 42 
5-2-2 تحلیل استاتیکی غیرخطی 43 
5-2-2-1 بارگذاری 43 
5-2-2-2 ضریب افزایش دینامیکی 44 
5-2-2-3 کنترل مقاومت اعضا 44 
5-2-2-4 مفصل پلاستیک 44 
5-2-2-5 تحلیل پوش- دوان 45 
5-2-3 تحلیل دینامیکی خطی 46 
5-2-4 تحلیل دینامیکی غیرخطی 46 
5-2-4-1 بارگذاری 47 
5-2-4-2 روش تحلیل 47 
5-3 مدل سازی 49 

بخش سوم 
فصل 6 مدل¬سازی و تحلیل 51 
6-1 مقدمه 51 
6-2 ویژگی¬های هندسی 51 
6-3 بارگذاری 52 
6-4 مشخصات مصالح 53 
6-5 مدلسازی و تحلیل در برنامه کامپیوتری 53 
6-6 قاب های دو بعدی 53 
6-7 سه بعدی بدون دال 54 
6-8 قاب¬های سه بعدی به همراه دال 56 
6-9 حذف ستون گوشه 57 
6-9-1 قاب های دو بعدی 57 
6-9-1-1 نتایج تحلیل استاتیکی خطی 57 
6-9-1-2 نتایج تحلیل استاتیکی غیرخطی 62 
6-9-1-3 نتایج تحلیل دینامیکی غیرخطی 69 
6-9-2 قاب های سه بعدی بدون دال 79 
6-9-2-1 نتایج تحلیل استاتیکی 79 
6-9-2-2 نتایج تحلیل استاتیکی غیرخطی 83 
6-9-2-3 نتایج تحلیل دینامیکی غیرخطی 89 
6-9-3 قاب¬های سه بعدی به همراه دال 99 
6-9-3-1 نتایج تحلیل دینامیکی غیرخطی 99 
6-10 حذف ستون مرکزی 109 
6-10-1 قاب دو بعدی 109 
6-10-1-1 نتایج تحلیل استاتیکی خطی 109 
6-10-1-2 نتایج تحلیل استاتیکی غیرخطی 112 
6-10-1-3 نتایج تحلیل دینامیکی غیرخطی 118 
6-10-2 قاب¬های سه بعدی بدون دال 125 
6-10-2-1 نتایج تحلیل استاتیکی خطی 125 
6-10-2-2 نتایج تحلیل استاتیکی غیرخطی 127 
6-10-2-3 نتایج تحلیل دینامیکی غیرخطی 133 
6-10-3 قاب¬های سه بعدی به همراه دال 141 
6-11 حذف ستون در طبقات بالا 149 
6-11-1 ده طبقه 149 
6-11-1-1 تغییرمکان ها 149 
6-11-1-2 مفصل¬های پلاستیک 150 
6-11-2 پانزده طبقه 151 
6-11-2-1 طبقه پنجم 151 
6-11-2-2 طبقه دهم 152 
6-11-3 نتایج 154 
6-12 اهمیت تحلیل سه بعدی 154 
6-12-1 تغییرمکانهای گره 155 
6-12-1-1 تغییرمکان عمودی 155 
6-12-1-2 تغییرمکان افقی 156 
6-12-1-3 بازپخش نیروها در اعضای کناری 158 
6-12-1-4 مفصل¬های پلاستیک 159 
فصل 7 نتیجه¬گیری 161 
7-1 مقدمه 162 
7-2 اثر ارتفاع قاب¬ها 162 
7-2-1 تحلیل استاتیکی خطی 162 
7-2-2 تحلیل استاتیکی غیر خطی 164 
7-2-3 تحلیل دینامیکی غیرخطی 165 
7-3 اثر روش¬های تحلیل متفاوت 167 
7-3-1 تحلیل استاتیکی خطی 167 
7-3-2 تحلیل استاتیکی غیرخطی 167 
7-3-3 تحلیل دینامیکی غیرخطی 168 
7-4 اثر روش های متفاوت مدل سازی 168 
7-5 اثر محل حذف ستون 169 
7-5-1 حذف ستون در طبقات بالا 169 
7-5-2 حذف ستون در دو نقطه از پلان 170 
7-5-2-1 بررسی نتایج تحلیل استاتیکی خطی 170 
7-5-2-2 بررسی نتایج تحلیل استاتیکی غیرخطی 171 
7-5-2-3 بررسی نتایج تحلیل دینامیکی غیرخطی 172 
7-6 نتیجه پایانی 173 
7-7 پیشنهاد برای تحقیقات در آینده 173 
8 منابع 175 

 

تحلیل مقاومت سازه‌ای قاب خمشی فولادی در برابر خرابی پیش‌رونده

چکیده

خرابی پیش رونده در سازه ها زمانی اتفاق می افتد که یک المان باربر کلیدی در سازه تحت انفجار و یا برخورد آسیب ببیند و این آسیب دیدگی از یک المان به المان دیگر گسترش یافته و باعث خرابی در کل سازه و یا قسمت اعظمی از آن شوددر این میان انتخاب نوع سیستم سازه ای و نوع اتصالات از اهمیت ویژه ای در بهبود عملکرد سازه در برابر خرابی پیش رونده برخوردار می باشداز نمونه سازه هایی که در اثر آسیب دیدگی اولیه دچار خرابی پیش رونده شدند می توان به سازه رونان پوینت در کشور انگلستان اشاره کرد.دو ایین نامه GSA,DOD روشی را تحت عنوان AP به منظور افزایش مقاومت سازه در برابر خرابی پیش رونده معرفی کرده اند که در ان به بررسی توانایی پل زدن سازه بر روی المان آسیب دیده پرداخته می شوددر این پایان نامه به بررسی مقاومت سازه ای یک قاب خمشی فولادی ویژه سه طبقه تحت اثر سه نوع اتصال RBS,EP,WCPF به روش AP پرداخته شده و با حذف ستون میانی از سازه به بررسی مقاومت سازه و روند خرابی در اتصالات پرداخته شده استنتایج حاصل از این پایان نامه که بوسیله نرم افزار اباکوس انجام و صحت سنجی شده است نشان می دهد که اتصال WCPF نسبت به دو اتصال دیگر دارای عملکردی به مراتب بهتر در برابر خرابی پیش رونده بوده است و این در حالی است که هر سه اتصال برای یک قاب طراحی شده بودند.

مقدمه1 
1) فصل اول:خرابی پیش رونده 3 
1-1) مقدمه 3 
1-2) هدف از انجام تحقیق 3 
1-3) خرابی پیش رونده 3 
1-4) انواع خرابی پیش رونده 4 
1-4-1) خرابی پنکیکی 4 
1-4-2) خرابی زیپی 5 
1-4-3) خرابی دومینویی 6 
1-4-4) خرابی سطح مقطع و ناپایداری 6 
1-5) تاریخچه خرابی پیش رونده 7 
1-5-1) ساختمان رونان پوینت 7 
1-5-2) ساختمان موره در شهر اوکلاهاما 8 
1-5-3) ساختمان برج های تجارت جهانی 8 
1-6) آیین نامه های مربوط به خرابی پیش رونده 10 
1-7) تعریف خرابی پیش رونده در آیین نامه های مختلف 11 
1-8) انواع سطوح حفاظت سازه در برابر خرابی پیش رونده در آیین نامه DOD 12 
1-9) روش های ارائه شده در آیین نامه ها 13 
1-10) روش TF 13 
1-10-1) ترکیب بار برای اتصالات و گره های داخلی اعضای فولادی 14 
1-10-2) ترکیب بار برای اتصالات و گره های پیرامونی اعضای فولادی 14 
1-11) انواع دیدگاه های طراحی در آیین نامه 14 
1-12) انفجار 15 
1-12-1) تاثیر انفجار برروی سازه های فولادی 17 
1-13) روش مسیر جایگزین 19 
1-14) روش های تحلیل سازه در برابر خرابی پیش رونده 21 
1-14-1) تحلیل استاتیکی 21 
1-14-2) تحلیل استاتیکی غیر خطی 21 
1-14-3) تحلیل دینامیکی غیر خطی 21 
1-15) روند طراحی سازه در سطح حفاظت بسیار کم 22 
1-16) روند طراحی سازه در سطح حفاظت کم 23 
1-17) روند طراحی سازه در سطح حفاظت متوسط و زیاد 24 
2) فصل دوم:پژوهش های انجام شده 26 
3) فصل سوم:معرفی اتصالات خمشی مورد بررسی 41 
3-1) مقدمه 41 
3-2) زلزله نرث ریج 41 
3-3) علل خرابی ها در زلزله نرث ریج 44 
3-3-1) کیفیت بازرسی و نحوه اجرای اتصالات 44 
3-3-2) جوش بال تحتانی تیر به بال ستون 44 
3-4) بازنگری در اتصالات خمشی 45 
3-5) راهبردهای جدید جهت بهبود رفتار اتصالات خمشی 47 
3-5-1) راهبرد تقویت اتصال 49 
3-5-2) راهبرد تضعیف تیر 49 
3-6) اصول طراحی قابهای خمشی ویژه 50 
3-6-1) نیروها و لنگرها در قاب خمشی ویژه 51 
3-6-2) چند نکته مربوط به طراحی قاب های خمشی ویژه 52 
3-6-3) تامین شکل پذیری و شرایط کلی اتصالات در قاب خمشی ویژه 53 
4) فصل چهارم:طراحی اتصالات 55 
4-1) مقدمه 55 
4-2) طراحی المانها و اتصالات 55 
4-3) بارگذاری 56 
4-3-1) بار مرده: 56 
4-3-2) بار زنده: 57 
4-4) طراحی اتصال تیر با مقطع کاهش یافته 60 
4-5) طراحی اتصال تیر با صفحات بالاسری و زیرسری 64 
4-6) طراحی اتصال تیر با صفحه انتهایی 67 
4-7) کنترل فشرده لرزه ایی مقطع 73 
5) فصل پنجم:معرفی نرم افزار آباکوس و نحوه اعتبار سنجی نتایج 74 
5-1) مقدمه 74 
5-2) آباکوس 74 
5-3) تاریخچه 75 
5-4) بخش های مختلف نرم افزار 75 
5-5) کتابخانه المانهای آباکوس 77 
5-5-1) خانواده المان 77 
5-5-2) درجه ازادی المان 78 
5-5-3) تعداد گره در المان 78 
5-5-4) فرمول بندی المان 79 
5-5-5) انتگرال گیری 79 
5-6) المان شل 80 
5-7) المان توپر 81 
5-8) صحت سنجی نتایج 82 
5-8-1) مدل عددی 82 
5-8-2) مقایسه نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی 85 
6) فصل ششم:مدل سازی و تحلیل نتایج 89 
6-1) اتصال تیر با مقطع کاهش یافته 89 
6-2) اتصال تیر با صفحه انتهایی 91 
6-3) اتصال تیر با صفحات زیرسری و بالاسری 92 
6-4) تحلیل مدل ها و نتیجه گیری 94 
6-4-1) مقدمه 94 
6-4-2) اتصال تیر با مقطع کاهش یافته 95 
6-4-3) تاثیر کاهش فاصله ستون ها بر مقاومت سازه با اتصال RBS 101 
6-4-4) اتصال تیر با صفحات بالاسری و زیرسری 102 
6-4-5) اتصال تیر با صفحه انتهایی 109 
6-5) اتصال تیر با مقطع کاهش یافته(حذف ستون کناری) 116 
6-6) اتصال تیر با صفحه انتهایی(حذف ستون کناری) 117 
6-7) اتصال تیر با صفحات بالاسری و زیرسری(حذف ستون کناری) 118 
6-8) مقایسه نتایج 121 
6-8-1) محدوده الاستیک 121 
6-8-2) محدوده سخت شدگی 122 
6-8-3) محدوده کمانش 124 
6-8-4) محدوده گسیختگی 125 
6-8-5) شکل پذیری 126 
6-8-6) میزان انرژی پلاستیک جذب شده 128 
7) فصل هفتم:جمع بندی و پیشنهادات 130 
7-1) جمع بندی نتایج و ارائه راهکارها 131 
7-2) پیشنهاد موضوع برای تحقیقات بعدی 132 
منابع:133 

 

 

بررسی خرابی پیش رونده قاب های خمشی و مهاربندی تحت اثر نشست تکیه گاهی

چکیده

خرابی پیش رونده با حذف ظرفیت باربری موضعی قسمت کوچکی از سازه شروع می شود و در ادامه خرابی هایی در المان های سازه بوجود می آید که بطور مستقیم تحت تاثیر رخداد موضعی اولیه نمی باشد. این خرابی های متوالی ممکن است در کل سازه یا بخش وسیعی از آن گسترش پیدا کند. در سال های اخیر، روش های مختلفی در تحقیقات و آیین نامه های ارایه شده است. یکی از این روش ها، روش مسیر بار جایگزین است. در این روش برای ارزیابی رفتار سازه ها، علاوه بر تحلیل های استاتیکی خطی و استاتیکی غیر خطی، تحلیل دینامیکی غیر خطی نیز پیشنهاد می گردد. در تحلیل دینامیکی غیر خطی، بار ناشی از حذف ستون در مدت زمان محدود به صورت دینامیکی (تاریخچه زمانی) به سازه اعمال می شود و پاسخ سازه در برابر آن ارزیابی می شود. در این تحقیق، اثر نشست تکیه گاهی بر پتانسیل خرابی پیش رونده در ساختمان های فولادی طراحی شده بر اساس مباحث ششم و دهم مقررات ملی ساختمان ایران و آیین نامه 2800 ویرایش چهارم و با در نظر گرفتن ضوابط لرزه ای به روش تحلیل دینامیکی غیر خطی تاریخچه زمانی با نرم افزار SAP 2000 مورد ارزیابی قرار گرفته است. ساختمان ها با دو سیستم قاب خمشی متوسط و قاب مهاربندی همگرای ویژه فولادی بر اساس آیین نامه UFC 2005 برای خرابی پیش رونده مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که به ازای اعمال نشست های یک و دو برابر حالت مجاز به یک دو و سه تکیه گاه (اعمال نشست متقارن و نامتقارن) سیستم قاب خمشی متوسط نسبت به سیستم قاب مهاربندی همگرای ویژه مقاوم می باشد.

فهرست مطالب
شماره و عنوان مطالب صفحه
فصل اول: 1
کلیات پایان نامه 1
1-1- بیان مساله 1
1- 2- ضرورت 2
1-3- هدف 3
1-4 خلاصه و روش کار 3
1-5- فصل بندی 4
فصل دوم: 5
تحلیل خرابی پیش رونده 5
2-1- مقدمه 5
2-2- تعاریف خرابی پیش رونده 7
2-2-1- اداره خدمات همگانی آمریکا (GSA 2003) 7
2-2-2- وزارت دفاع (DOD) وضوابط تسهیلات متحد (UFC) 7
2-2-3 موسسه ملی استاندارد و تکنولوژی ایالات متحده آمریکا (NIST) 7
2-2-4- انجمن مهندسین آمریکا (ASCE/SEA 7-05) 8
2-2-5- استاندارد انگلیسی (BS) 8
2-2-6- آیین نامه ملی ساختمان کانادا (NBCC) 9
2-2-7- دستورالعمل ساختمانی شهر نیویورک (NYCBC) 9
2-3- نمونه های معروف رخداد خرابی پیش رونده 10
2-3-1-ساختمان رونان پوینت 10
2-3-2- ساختمان فدرال آلفرد پی مواره 11
2-3-3- ساختمان بانک اعتماد 13
2-4- انواع مختلف خرابی پیش رونده 14
2-4-1- خرابی پن کیکی ( Pancake-type) 14
2-4-2- خرابی زیپی (Zipper-typ) 15
2-4-3- خرابی دو مینویی (Domino-type) 16
2-4-4- خرابی مقطع (Section-type) 17
2-4-5- خرابی به علت ناپایداری (Instability-type) 17
2-4-6- خرابی ترکیبی (Mixed-type) 18
2-5- ضوابط آیین نامه اداره خدمات همگانی آمریکا(GSA 2003) 19
2-6-ضوابط وزارت دفاع (DOD) وضوابط تسهیلات متحد (UFC) 25
2-7- روش های طراحی در برابر خرابی پیش رونده 31
2-7-1- روش کنترل حادثه 32
2-7-2- روش طراحی غیر مستقیم 32
2-7-3- روش طراحی مستقیم 33
2-7-3-1- روش مقاوم سازی محلی ویژه 33
2-7-3-2- روش مسیر جایگزین 34
2-8- روش های تحلیل خرابی پیش رونده 36
2-8-1- تحلیل استاتیکی الاستیک خطی 37
2-8-2- تحلیل استاتیکی غیر خطی 37
2-8-3- تحلیل دینامیکی الاستیک خطی 38
2-8-4- تحلیل دینامیکی غیر خطی 39
2-9- مروری بر تحقیفات گذشته 40
2-10 نشست خاک 45
2-10-1 ساز های مطلقا انعطاف پذیر 46
2-10-2 سازه های عملا انعطاف پذیر 46
2-10-3 سازه های مطلقا صلب 46
2-10-4 سازه های عملا صلب 47
فصل سوم: 49
مدل سازی وتحلیل 49
3-1- مقدمه 49
3-2- مدل سازی سیستم قاب خمشی فولادی متوسط 52
3 -2-1- مشخصات هندسی مدل 52
3-2-2- جزییات بارگذاری و سازه ای 54
3-2-3-تحلیل و طراحی سازه 54
3-3- مدل سازی سیستم قاب ساختمانی مهاربندی همگرای ویژه 55
3-3-1-مشخصات هندسی مدل 55
3-3-2- جزییات بارگذاری و سازه ای 57
3-3-3- تحلیل و طراحی سازه 57
3-4- ارزیابی پتانسیل خرابی پیش رونده در قاب خمشی فولادی متوسط 58
3-4-1- تعیین تعداد حالت های خرابی پیش رونده با اعمال نشست به یک تکیه گاه 60
3-4-1-1- اعمال سه برابر نشست مجاز(075/0 متر) به یک تکیه گاه 61
3-4-1-2- اعمال چهار برابر نشست مجاز(1/0 متر) به یک تکیه گاه 63
3-4-1-2-1- حذف ستون A-1 63
3-4-1-2-2- حذف ستون A-2 65
3-4-1-2-3- حذف ستون های A-1 و A-2 67
3-4-2- تعیین تعداد حالت های خرابی پیش رونده با اعمال نشست به دو تکیه گاه 69
3-4-2-1- اعمال سه برابر نشست مجاز(075/0 متر) به دو تکیه گاه 70
3-4-2-1-1- حذف ستون A-2 71
3-4-2-1-2- حذف ستون A-3 72
3-4-2-1-3- حذف هر دو ستون A-2 , A-3 74
3-4-2-2- اعمال چهار برابر نشست مجاز(1/0 متر) به دو تکیه گاه 76
3-4-2-2-1- حذف ستون A-2 77
3-4-2-2-2- حذف ستون A-3 79
3-4-2-2-3- حذف ستون A-1 81
3-4-2-2-4- حذف هر سه ستون A-1, A-2, A-3 83
3-4-3- تعیین تعداد حالت های خرابی پیش رونده با اعمال نشست به سه تکیه گاه 85
3-4-3-1- اعمال سه برابر نشست مجاز(075/0 متر) به سه تکیه گاه 85
3-4-3-1-1- حذف ستون A-3 86
3-4-3-1-2- حذف ستون A-4 88
3-4-3-1-3- حذف ستون A-4 و A-3 90
3-4-3-2- اعمال چهار برابر نشست مجاز(1/0 متر) به سه تکیه گاه 91
3-4-3-2-1- حذف ستون A-3 92
3-4-3-2-2- حذف ستون A-4 94
3-4-3-2-3- حذف ستون A-1 96
3-4-3-2-4- حذف ستون A-3, A-4 98
3-4-4- تعیین تعداد حالت های خرابی پیش رونده با اعمال نشست به چهار تکیه گاه 100
3-4-4-1- حذف ستون A-2 101
3-4-4-2- حذف ستون A-1 103
3-4-4-3- حذف ستون های A-1,A-2 105
3-5- ارزیابی پتانسیل خرابی پیش رونده در قاب مهاربندی همگرای ویژه فولادی 107
3-5-1- تعیین تعداد حالت های خرابی پیش رونده با اعمال نشست به یک تکیه گاه 107
3-5-1-1- اعمال یک برابر نشست مجاز(025/0 متر) به یک تکیه گاه 108
3-5-1-2- حذف ستون A-2 109
3-5-1-3- حذف ستون A-3 112
3-5-1-4- حذف هر دو ستون A-2 , A-3 115
3-5-2- اعمال دو برابر نشست مجاز(05/0 متر) به یک تکیه گاه 117
3-5-2-1- حذف ستون A-2 117
3-5-2-2- حذف ستون های A-1,A-2 119
3-5-2-3- حذف ستون های A-3,A-4 122
3-5-2-4- حذف ستون های A-1,A-2,A-3,A-4 124
3-5-3- اعمال سه برابر نشست مجاز(075/0 متر) به یک تکیه گاه 127
3-5-3-1- حذف ستون A-2 127
3-5-3-2- حذف ستون های A-1,A-2 129
3-5-3-3- حذف ستون هایA-3,A-4 132
3-5-3-4- حذف ستون های A-1,A-2,A-3,A-4 134
3-5-4- اعمال چهار برابر نشست مجاز(1/0 متر) به یک تکیه گاه 137
3-5-4-1- حذف ستون A-2 137
3-5-4-2- حذف ستون A-1,A-2 140
3-5-4-3- حذف ستون A-3,A-4 142
3-5-4-4- حذف ستون A-1, A-2, A-3, A-4 145
3-5-5- تعیین تعداد حالت های خراب پیش رونده با اعمال نشست به دو تکیه گاه 148
3-5-6- تعیین تعداد حالت های خراب پیش رونده با اعمال نشست به سه تکیه گاه 149
3-5-6-1- اعمال یک برابر نشست مجاز(025/0 متر) به سه تکیه گاه 149
3-5-6-2- حذف ستون A-1 150
3-5-6-3- حذف ستونA-4 153
3-5-6-4- حذف ستون های A-1,A-4 155
3-5-6-5- اعمال دو برابر نشست مجاز (05/0 متر) به سه تکیه گاه 158
3-5-6-5-1- حذف ستون A-4 158
3-5-6-5-2- حذف ستون های A-1,A-2 160
3-5-6-5-3- حذف ستون های A-3,A-4 163
3-5-6-6- اعمال سه برابر نشست مجاز (075/0 متر) به سه تکیه گاه 169
3-5-6-6-1- حذف ستون A-4 169
3-5-6-6-2- حذف ستون های A-1,A-2 171
3-5-6-6-3- حذف ستون های A-3,A-4 174
3-5-6-6-4- حذف ستون های A-1, A-2, A-3, A-4 177
3-5-6-7- اعمال چهار برابر نشست مجاز (1/0 متر) به سه تکیه گاه 180
3-5-6-7-1- حذف ستون A-4 180
3-5-6-7-2- حذف ستون های A-1,A-2 183
3-5-6-7-3- حذف ستون های A-3,A-4 186
3-5-6-7-4- حذف ستون های A-1, A-2, A-3, A-4 189
3-5-7- تعیین تعداد حالت های خرابی با اعمال نشست به چهار تکیه گاه 192
فصل چهارم: 193
نتیجه‌گیری و بحث 193
فهرست منابع و مآخذ: 196

 

بررسی رفتار سازه‌های فولادی با سیستم قاب مهاربندی شده تحت اثر خرابی پیش‌رونده

چکیده

خرابی پیش رونده پدیده ایست که با خرابی موضعی اولیه، در اثر بارگذاری غیرعادی یا خطای طراحی و ساخت، آغاز شده و با فروپاشی بخش وسیعی و یا کل سازه پایان می گیرد. البته پدیده خرابی پیش رونده در طول عمر مفید سازه بندرت اتفاق خواهد افتاد. با این حال این پدیده می -تواند خسارات مالی و جانی زیادی به بار آورد، از اینرو به چالشی مهم تبدیل شده است.هدف اصلی این پژوهش، کنترل عملکرد سازه های فولادی با قاب مهاربندی شده طراحی شده براساس آئین نامه های ایران در مقابل خرابی پیش رونده و ارزیابی تأثیر تعداد طبقات و موقعیت خرابی موضعی اولیه در خرابی نهایی سازه می باشد. بدین منظور مدل های سازه ای با تعداد طبقات 3، 5 و 8 به صورت سه بعدی در نرم افزار SAP2000 V.15 مدلسازی و مورد تحلیل دینامیکی غیرخطی قرار گرفتند. در این ارزیابی از روش مسیر باربری جایگزین، براساس راهنما UFC4-023-03 که اقتصادی ترین و منطقی ترین روش است، استفاده شده است.با توجه به مقادیر جابجایی در محل حذف المان و درصد تغییرات نیروی محوری در المان های مجاور و مفاصل پلاستیک ایجاد شده در تیرها و بادبندها مهمترین نتیجه حاصله حاکی از آنست که :•احتمال وقوع خرابی پیش رونده در موقعیت های حذف ستون از دهانه مهاربندی شده و دهانه مهاربندی نشده متفاوت می باشد، بطوریکه : در دهانه ی مهاربندی شده با افزایش تعداد طبقات سازه این احتمال افزایش می یابد حال آنکه در دهانه ی مهاربندی نشده بالعکس می باشد.بنابر این نتیجه ستون های دهانه های بدون مهاربند حائز اهمیت بالاتری بوده و برای مقاوم سازی آنها باید تدابیر بهتری اندیشید.

فصل 1: کلیات 1 
1-1- مقدمه 2 
1-2- تعریف موضوع 2 
1-3- ضرورت انجام پژوهش 3 
1-4- اهداف و نوآوری پژوهش 4 
1-5- ساختار پایان نامه 4 
فصل 2: خرابی پیش رونده و بررسی آئین نامه های مرتبط 6 
2-1- مقدمه 7 
2-2- تعریف خرابی پیش رونده 7 
2-3- عوامل بوجود آورنده خرابی پیش رونده 9 
2-3-1- خطاهای طراحی و ساخت 9 
2-3-2- بارهای غیرعادی 11 
2-4- شناخت انواع خرابی پیش رونده 23 
2-4-1- خرابی به شکل پن کیک 23 
2-4-2- خرابی مدل زیپی 25 
2-4-3- خرابی مدل دومینو 27 
2-4-4- خرابی مدل ناپایداری 28 
2-4-5- خرابی مدل ترکیبی 29 
2-5- آئین نامه ها و راهنماهای مربوط به خرابی پیش رونده 31 
2-5-1- جامع ترین مراجع مربوط به خرابی پیش رونده 34 
2-6- احتمال وقوع خرابی پیش رونده 35 
فصل 3: پتانسیل و تحلیل خرابی پیش رونده 37 
3-1- مقدمه 38 
3-2- عوامل موثر در کاهش اثرات خرابی پیش رونده 38 
3-3- روش های کاهش اثرات خرابی پیش رونده 38 
3-3-1- فراهم آوردن درجات نامعینی ( افزایش ظرفیت مازاد ) 39 
3-3-2- تأمین مقاومت موضعی ( شکل پذیری ) 39 
3-3-3- فراهم آوردن اتصال (پیوستگی) 40 
3-4- روش های ارزیابی و کاهش خطر خرابی پیش رونده 41 
3-4-1- ارزیابی سایت 41 
3-4-2- ارزیابی سیستم سازه ای 44 
3-5- مقایسه روش های کاهش خطر خرابی پیش رونده 48 
3-6- تحقیقات انجام شده در زمینه خرابی پیش رونده 49 
3-7- ارزیابی کلی 55 
3-8- روش های تحلیل خرابی پیش رونده 56 
3-8-1- تحلیل استاتیکی خطی(LSP) 57 
3-8-2- تحلیل استاتیکی غیرخطی(NSP) 57 
3-8-3- تحلیل دینامیکی خطی(LDP) 58 
3-8-4- تحلیل دینامیکی غیرخطی (تحلیل تاریخچه زمانی) (NDP) 59 
3-9- روش های تحلیل خرابی پیش رونده مطابق با راهنمای GSA 59 
3-9-1- روش غیرمستقیم 59 
3-9-2- روش مستقیم 60 
3-10- روش های تحلیل خرابی پیش رونده مطابق با راهنمای UFC 60 
3-11- سطوح عملکرد لرزه ای سازه 61 
3-11-1- سطوح عملکرد اجزاء سازه ای 61 
3-11-2- سطوح عملکرد اجزاء غیرسازه ای 62 
3-11-3- سطح عملکرد کل سازه 63 
3-11-4- رفتار سازه در سطوح عملکرد 63 
3-11-5- سطوح اصلی عملکرد 64 
فصل 4: مدلسازی و تحلیل 65 
4-1- مقدمه 66 
4-2- مشخصات سازه ها 67 
4-3- جزئیات بارگذاری 69 
4-3-1- بارگذاری لرزه ای 69 
4-3-2- بارگذاری ثقلی 69 
4-4- مشخصات مصالح 70 
4-5- مدلسازی ، تحلیل و طراحی سازه 70 
4-6- ارزیابی پتانسیل خرابی پیش رونده در قاب های مهاربندی شده فولادی 74 
4-7- روند تحلیل دینامیکی غیرخطی – تحلیل تاریخچه زمانی 74 
4-7-1- مدلسازی غیرخطی سازه و تعریف مفاصل پلاستیک 75 
4-7-2- اختصاص اتوماتیک مفاصل پلاستیک 76 
4-7-3- معرفی تحلیل دینامیکی غیرخطی و بارهای وارده 77 
4-7-4- نحوه اعمال بارگذاری خرابی پیش رونده 78 
4-8- بررسی وضعیت و معیارهای پذیرش مفاصل سازه از لحاظ سطح عملکرد 79 
4-9- بررسی وضعیت المان های مجاور بعد از حذف ستون و بادبندها 79 
فصل 5: نتیجه گیری و پیشنهادها 110 
5-1- مقدمه 111 
5-2- پیشنهادات 111 
مراجع 113 

 

بررسی اثر پدیده خرابی پیش‌رونده در قابهای خمشی فولادی

چکیده

خرابی پیش‌رونده یک پدیده فاجعه‌بار در سازه‌ هاست که می‌تواند بخاطر حوادث طبیعی یا عوامل انسانی اتفاق افتد در مکانیزم خرابی پیش‌رونده، یک خرابی موضعی منفرد ممکن است سبب تغییر شکل‌های قابل توجهی شود که منجر به انهدام یک سازه گردد خسارت‌های جانی و مالی فراوانی که به واسطه مکانیزم خرابی پیش‌رونده ممکن است در سازه اتفاق افتد، بررسی مقاومت و ظرفیت سازه ها در برابر این پدیده را امری الزامی جلوه می‌دهد هدف از این مطالعه بررسی مقاومت سازه های فولادی با قاب خمشی متوسط، در برابر پدیده خرابی پیش‌رونده در دو وضعیت حذف ستون کناری و میانی براساس دستورالعمل‌های DOD2005 و GSA2003، با استفاده از روش مسیر باربری جایگزین می‌باشد به همین منظور تحلیل‌های استاتیکی و دینامیکی غیرخطی روی مدل‌های 3 بعدی با استفاده از نرم‌افزار SAP2000 انجام شده است و به منظور بررسی دقیق این پدیده، مسئله حذف ستون‌های میانی و کناری در زمانهای بسیار کوتاه(00025,0005,001) مورد بررسی قرار گرفت و در پایان اثر تعداد طبقات، طول و ارتفاع دهانه‌ها بر مکانیزم خرابی پیش‌‌رونده با مدل‌های 3 بعدی مورد ارزیابی قرار گرفت نتایج این تحلیل‌ها شامل مقدار جابجایی حداکثر نقطه هدف، شکل‌گیری مفاصل پلاستیک، مقادیر لنگرهای حداکثر مثبت و منفی تیرهای دهانه‌های آسیب‌دیده، شدت نوسانات جابجایی نقطه هدف ناشی از حذف آنی ستون و بررسی مقاومت سازه ها در برابر پدیده خرابی پیش‌رونده می‌باشد

فصل اول: پیشگفتار 

1-1 مقدمه2 
1-2 تعریف مساله3 
1-3 مثالهایی از خرابی پیش رونده4 
1-3-1 رونان پوینت4 
1-3-2 ساختمان فدرال آلفرد مورا5 
1-3-3 ساختمان بانکرز تراست7 
1-3-4 برج الکوبار8 
1-3-5 نمونه هایی از ساختمان های آسیب دیده در زلزل9 
1-4 هدف10 
1-5 ساختار پایان نامه 11 

فصل دوم: مبانی خرابی پیش‌رونده 

2-1 مقدمه 14 
2-2 مروری بر خرابی پیش رونده در اسناد و استانداردها 15 
2-2-1 تعاریفی از خرابی پیش رونده/نا متجانس 15 
2-2-2 انواع خرابی پیش رونده 17 
2-2-3 دسته بندی انهدام پیش رونده 20 
2-2-4 مقاومت سازه ای نسبت به خرابی پیش رونده 21 
2-2-5 تنومندی سازه ای 22 
2-2-6 روش های ارزیابی شاخص تنومندی 25 
2-2-7 روش های طراحی در برابر خرابی پیش¬رونده 27 
2-2-8 استانداردها و راهنماهای اصلی کاهش خرابی پیش‌رونده 28 
2-2-9 تحلیل خرابی پیش رونده 31 
2-2-10 مقایسه ترکیبات بارگذاری و معیار های پذیرش 34 
2-3 مروری بر تکنیک های بهسازی ارائه شده برای مقابله با خرابی پیش رونده 36 
2-3-1 نمونه هایی از بهسازی اعضای باربر 36 
2-3-2 نمونه هایی از بهسازی اعضای خمشی 37 
2-4 مروری بر مطالعات انجام شده در زمینه خرابی پیش¬رونده 39 
2-5 نتیجه گیری 44 

فصل سوم: مدلسازی و فرضیات 

3-1 مقدمه 47 
3-2 مدل سازی اولیه در نرم افزار ETABS 47 
3-3 مدلسازی در SAP2000 49 
3-3-1 اعمال مفاصل پلاستیک به سازه 49 
3-3-1-1 اعمال مفاصل پلاستیک به تیرها 49 
3-3-1-2 اعمال مفاصل پلاستیک به ستون ها 50 
3-3-2 ایجاد Load Case مناسب برای مدل 50 
3-3-2-1 تعریف Load Case برای تحلیل دینامیکی غیر خطی (NDP) 50 
3-3-2-2 تعریف Load Case برای تحلیل استاتیکی غیر خطی (NSP) 53 
3-4 طراحی سازه در برابر خرابی پیش رونده 53 
3-4-1 نحوه حذف المان باربر قائم خارجی 54 
3-5 ترکیب بارهای مورد استفاده در تحلیل خرابی پیش رونده 55 
3-5-1 ترکیب بار در آیین نامه GSA2003 55 
3-5-2 ترکیب بار در آیین نامهDOD2005 55 
3-6 طراحی بر اساس خرابی پیش رونده 56 
3-6-1 روند طراحی بر اساس تحلیل استاتیکی غیر خطی NSP (Push down) 56 
3-6-2 روند طراحی بر اساس تحلیل دینامیکی غیر خطی NDP 58 
3-7 فرضیات مدلسازی 60 

فصل چهارم: بررسی نتایج تحلیل استاتیکی و دینامیکی غیرخطی 

4-1 مقدمه 63 
4-2 تحلیل دینامیکی و استاتیکی غیر خطی بر سازه ی قاب خمشی 4 طبقه 64 
4-2-1 تحلیل دینامیکی غیر خطی در آیین نامه GSA2003 64 
4-2-1-1 بررسی مقاومت سازه در تحلیل دینامیکی غیر خطی تحت حذف ستون وسط 63 
4-2-1-2 بررسی مقاومت سازه در تحلیل دینامیکی غیر خطی تحت حذف ستون گوشه 66 
4-2-2 تحلیل استاتیکی غیر خطی در آیین نامه GSA2003 69 
4-2-2-1 بررسی مقاومت سازه در تحلیل استاتیکی غیر خطی تحت حذف ستون وسط پیرامونی 69 
4-2-2-2 بررسی مقاومت سازه در تحلیل استاتیکی غیر خطی تحت حذف ستون گوشه 
72 
4-2-3 تحلیل دینامیکی غیر خطی در آیین نامه DOD2005 74 
4-2-3-1 بررسی مقاومت سازه در تحلیل دینامیکی غیر خطی تحت حذف ستون وسط 75 
4-2-3-2 بررسی مقاومت سازه در تحلیل دینامیکی غیر خطی تحت حذف ستون گوشه 78 
4-2-4 تحلیل استاتیکی غیر خطی بر اساس آیین نامه DOD2005 80 
4-2-4-1 بررسی مقاومت سازه در تحلیل استاتیکی غیر خطی تحت حذف ستون وسط 81 
4-2-4-2 بررسی مقاومت سازه در تحلیل استاتیکی غیر خطی تحت حذف ستون گوشه 83 
4-2-5 نتایج ناشی از تحلیل های دینامیکی و استاتیکی غیر خطی 89 
4-3 اثرات حذف آنی ستون 90 
4-3-1 اثرات حذف آنی ستون در جابجایی نقطه هدف 90 
4-3-2 اثرات حذف آنی ستون در مقدار حد اکثر لنگر خمشی تیر های دهانه¬های آسیب دیده 98 
4-3-2-1 اثرات حذف آنی ستون در مقدار لنگرهای منفی 98 
4-3-2-2 اثرات حذف آنی ستون در مقدار لنگر های مثبت102 
4-4 تأثیر تغییرات زمان حذف ستون در میزان جابجایی نقطه هدف107 
4-5 اثرات تغییر طول و ارتفاع دهانه‌ای سازه بر پدیده خرابی پیش‌رونده112 
4-5-1 مقدمه112 
4-5-2 بررسی تحلیل دینامیک غیرخطی بر سازه‌ها112 
4-5-3 بررسی میزان جابجایی نقطه هدف118 
4-6 اثرات تعداد طبقات و دهانه‌ها بر پدیده خرابی پیش‌رونده120 
4-6-1 مقدمه 120 
4-6-2 بررسی تحلیل دینامیکی غیرخطی بر سازه‌ها120 
4-6-3 بررسی میزان جابجایی نقطه هدف126 

فصل پنجم: نتیجه¬گیری و پیشنهادات 

5-1 نتیجه‌گیری130 
5-2 پیشنهادات132 
فهرست منابع133 

 

بررسی رفتار قابهای خمشی فولادی تحت تاثیر خرابی پیش‌رونده

چکیده

در چند دهه گذشته شاهد حوادثی بودیم که در آنها تحت شرایط بارگذاری غیرعادی شدید بوجود آمده در اثر آتش ، ضربه و یا انفجار ، تعدادی از ساختمان ها در سراسر جهان متحمل خرابی جزئی یا کلی پیش رونده گردیدندخرابی پیش رونده در سازه زمانی رخ می دهد که خرابی جزئی(موضعی) یک یا چند عضو اصلی سازه ای منجر به خرابی اعضای مجاور گردیده و در نهایت سبب گسیختگی بخشی از سازه و یا خرابی کل سیستم سازه ای می شود خرابی پیش رونده یک پدیده دینامیکی بوده که معمولاً سبب ایجاد تغییرشکل های بزرگ در سازه می باشد در این پدیده سیستم خراب شده برای دوام آوردن، بدنبال مسیرهای بار جایگزین می گردد یکی از مهمترین مشخصه های خرابی پیش رونده آن است که خرابی نهایی متناسب با خرابی اولیه نمی باشددر ایالات متحده، وزارت دفاع(DOD) و اداره خدمات عمومی(GSA)، اطلاعات مفصل و آئین نامه هایی در خصوص روش های تامین مقاومت سازه ها در برابر خرابی پیش رونده منتشر کرده اند که در هر دوی آنها روش مسیر بار جایگزین برای اطمینان از مقاومت کافی سازه در برابر خرابی پیش رونده بکار گرفته شده است روش مورد استفاده بر مبنای سناریوی حذف ستون جهت بررسی پتانسیل خرابی پیش رونده و ارزیابی توان سازه برای جذب خرابی بوجود آمده می باشددر این تحقیق از روش های تحلیل استاتیکی خطی، استاتیکی غیرخطی و دینامیکی غیرخطی برای مقایسه و ارزیابی پتانسیل خرابی پیش رونده قابهای خمشی فولادی استفاده شده استبا استفاده از نرم افزار تجاری SAP2000 که بر مبنای روش المان محدود عمل می کند و با در نظر گرفتن مقررات آئین نامه وزارت دفاع آمریکا(UFC 4-023-03)، سازه فولادی 10 طبقه در نظر گرفته شده برای این تحقیق، مدلسازی شده و با حذف ناگهانی ستون مورد تحلیل قرار می گیرد(8 حالت حذف ستون)تاثیر پارامترهایی مانند موقعیت محل حذف ستون و تعداد ستون های حذف شده(یعنی موقعیت و بزرگی خرابی موضعی) در این ساختمان دارای سیستم قاب خمشی مورد مطالعه قرار گرفته و مهمترین نتایج بشرح ذیل می باشد:?تحت شرایط عمومی یکسان، با حذف ستون در طبقه فوقانی، تغییرمکان قائم محل حذف ستون و همچنین پتانسیل خرابی پیش رونده نسبت به حذف ستون در طبقه همکف بیشتر می باشد?با انجام تحلیل استاتیکی غیر خطی، مشخص گردید که تشکیل مفاصل پلاستیک از اعضای دارای نسبت تقاضا به ظرفیت(DCR) ماکزیمم آغاز می گردد?روشهای تحلیل استاتیکی خطی و استاتیکی غیرخطی نتایج محافظه کارانه ای نسبت به روش تحلیل دینامیکی غیرخطی بدست می دهند

چکیده I 
فهرست مطالب III 
فهرست جداول VIII 
فهرست اشکال IX 
فصل اول: کلیات 1 
مقدمه 1 
1-1 هدف تحقیق 3 
1-2 پیشینه تحقیق 4 
فصل دوم: خرابی پیش رونده8 
مقدمه8 
2-1 تعریف خرابی پیش رونده 8 
2-2 نمونه های مهم خرابی پیش رونده 10 
2-2-1 ساختمان های با خرابی عمده10 
2-2-1-1 برج های مرکز تجارت جهانی(WTC) 10 
2-2-1-2 ساختمان Ronan Point 13 
2-2-1-3 ساختمان هتل Kansas City 14 
2-2-1-4 ساختمان L,AmbiancePlaza 14 
2-2-1-5 ساختمان Alfred P Murrah 16 
2-2-2 سازه هایی با توانایی ممانعت از خرابی کلی17 
2-2-2-1 ساختمان Pentagon 17 
2-2-2-2 ساختمان LibertyStreet 130 18 
2-2-3 سازه های با طراحی لازم برای مقابله با خرابی پیش رونده19 
2-2-3-1 برج های Khobar 19 
2-3 پارامترها و تعاریف خرابی پیش رونده21 
2-3-1 ضریب افزایش دینامیکی(DIF) 21 
2-3-2 نسبت تقاضا به ظرفیت(DCR) 22 
2-3-3 نرخ کرنش مصالح 22 
فصل سوم: پتانسیل خرابی پیش رونده24 
مقدمه24 
3-1 خطرات و تهدیدات24 
3-1-1 تعریف خطر25 
3-1-2 تحلیل و ادراک خطر25 
3-2 خطرات و بارهای غیر عادی 26 
3-2-1 بارهای فشاری 27 
3-2-1-1 انفجار گاز 27 
3-2-1-2 انفجار بمب 28 
3-2-2 بارهای ضربه ای 29 
3-2-2-1 ضربه هواپیما 29 
3-2-2-2 ضربه وسائل نقلیه 30 
3-2-3 آتش 30 
3-2-4 خطای طراحی و اجرا 30 
3-3 پاسخ سازه ای به بارهای غیرعادی 30 
3-3-1 پاسخ ستون 33 
3-3-2 پاسخ تیر 31 
3-3-3 پاسخ دال 31 
3-3-4 پاسخ اتصال 31 
3-3-5 توسعه نیروهای زنجیری 32 
3-3-6 رفتار سیستم های سازه ای تحت خرابی پیش رونده 33 
3-4 ارزیابی پتانسیل خرابی پیش رونده33 
3-4-1 مقایسه استقلال و وابستگی به نوع تهدید 34 
3-4-2 روش طراحی مستقیم 35 
3-4-2-1 روش مسیر بار جایگزین(ALP) 35 
3-4-2-2 روش مقاومت موضعی مشخص 36 
3-4-3 روش طراحی غیر مستقیم 37 
3-4-3-1 روش نیروهای همبند(مهاری) 37 
3-4-4 ارزیابی سایت 39 
3-4-4-1 کنترل حادثه 39 
3-5 طراحی نیرومند سازه ها در برابر بارهای شدید 40 
3-5-1 فراهم آوردن شکل پذیری 40 
3-5-2 فراهم آوردن درجات نامعینی 41 
3-5-3 فراهم آوردن مقاومت موضعی41 
3-5-4 فراهم آوردن پیوستگی 42 
فصل چهارم: تحلیل خرابی پیش رونده43 
مقدمه43 
4-1 روش های تحلیل خرابی پیش رونده 43 
4-1-1 تحلیل استاتیکی خطی 43 
4-1-2 تحلیل استاتیکی غیرخطی44 
4-1-3 تحلیل دینامیکی خطی 45 
4-1-4 تحلیل دینامیکی غیرخطی(تاریخچه زمانی) 45 
4-2 نرم افزارهای متداول برای تحلیل خرابی پیش رونده46 
4-2-1 نرم افزارهای SAP2000,ETABS, PERFORM 3D47 
4-2-2 نرم افزارFLEX 47 
4-2-3 نرم افزارLS-DYNA 47 
4-2-4 نرم افزارELS 48 
4-3 آئین نامه ها و استانداردها 48 
4-3-1 استاندارد های انگلستان(BS) 48 
4-3-2 آئین نامه اداره خدمات عمومی آمریکا(GSA 2003) 48 
4-3-3 آئین نامه وزارت دفاع آمریکا (DOD یا UFC) 49 
4-3-4 انستیتوی ملی استاندارد و تکنولوژی آمریکا(NIST) 49 
4-3-5 آئین نامه انجمن مهندسان عمران آمریکا(ASCE) 49 
4-3-6 آئین نامه انجمن بتن آمریکا(ACI 318) 50 
4-3-7 آئین نامه ساختمانی شهر نیویورک(NYC) 50 
4-3-8 آئین نامه Eurocode 50 
4-3-9 آئین نامه ملی ساختمان کانادا(NBCC) 50 
4-3-10 مقایسه ما بین استراتژی آئین نامه ها50 
4-3-11 مقایسه ترکیبات بارگذاری آئین نامه ها52 
فصل پنجم: مدلسازی و تحلیل53 
مقدمه53 
5-1 مدلسازی54 
5-1-1 مشخصات هندسی مدل54 
5-1-2 جزئیات بارگذاری و سازه ای55 
5-1-3 مشخصات مصالح55 
5-2 تحلیل و طراحی سازه 56 
5-3 ارزیابی پتانسیل خرابی پیش رونده در قابهای خمشی فولادی57 
5-3-1 تحلیل استاتیکی خطی (LS) 57 
5-3-1-1 معیار پذیرش اعضای سازه ای59 
5-3-1-2 بارها و ترکیبات بار59 
5-3-1-3 پروسه تحلیل استاتیکی خطی60 
5-3-1-4 بحث و بررسی نتایج61 
5-3-1-4-1 ارزیابی رفتار کلی سازه برای حالات مختلف حذف ستون62 
5-3-1-4-2 ارزیابی رفتار تیرها برای حالات مختلف حذف ستون64 
5-3-2 تحلیل استاتیکی غیرخطی (NS) 69 
5-3-2-1 بار و ترکیبات بار69 
5-3-2-2 پروسه تحلیل استاتیکی غیرخطی(Analyses Pushdown) 70 
5-3-2-3 بحث و بررسی نتایج71 
5-3-2-3-1 حذف تک ستون گوشه طبقه همکف(COL1-G) 71 
5-3-2-3-2 حذف تک ستون میانی طبقه همکف(COL1-V) 75 
5-3-2-3-3 حذف تک ستون گوشه طبقه پنجم(COL1-T5) 79 
5-3-2-3-4 حذف تک ستون میانی طبقه پنجم(COL1-V-T5) 82 
5-3-2-3-5 حذف دو ستون همجوار گوشه طبقه همکف(COL1,2-G) 85 
5-3-2-3-6 حذف دو ستون همجوار میانی طبقه همکف(COL1,2-V) 88 
5-3-2-3-7 حذف دو ستون همجوار گوشه طبقه پنجم(COL1,2-T5) 92 
5-3-2-3-8 حذف دو ستون همجوار میانی طبقه پنجم(COL1,2-V-T5) 95 
5-3-2-4 بررسی باز توزیع نیرو در ستونهای مجاور اعضای حذف شده98 
5-3-3 تحلیل دینامیک غیرخطی (ND) 102 
5-3-3-1 پروسه تحلیل دینامیکی غیرخطی(Analyses Time History) 102 
5-3-3-2 بحث و بررسی نتایج103 
5-3-3-2-1 پاسخ دینامیکی سازه برای حالت حذف تک ستون گوشه طبقه همکف(COL1-G)103 
5-4 بررسی و جمع بندی نتایج برای سازه مورد مطالعه107 
5-4-1 تاثیر محل وقوع خرابی جزئی و بزرگی خرابی جزئی بر پتانسیل خرابی پیش رونده107 
5-4-1-1 تغییر مکان قائم محل حذف ستون 107 
5-4-1-2 دوران مفصل پلاستیک و DCR تیرها108 
5-4-1-3 مقاومت حد تسلیم و مقاومت نهایی سازه112 
5-4-1-4 مقایسه پتانسیل خرابی پیش رونده113 
5-4-2 باز توزیع نیرو در ستونهای مجاور اعضای حذف شده114 
فصل ششم: نتیجه گیری نهایی115 
6-1 نتیجه گیری115 
6-2 پیشنهادات117 
مراجع118 
ABSTRACT (چکیده لاتین) A 

 

تحلیل خرابی پیش رونده قاب های بتن آرمه با بادبندهای کمانش ناپذیر

چکیده

خرابی پیش رونده پدیده ای است که در آن یک خسارت جزئی، منجر به خرابی یکی پس از دیگری المان های مجاور شده و در نهایت منجر به خرابی کلی سازه یا قسمت زیادی از آن می شود ویژگی اصلی این پدیده این است که خرابی کلی سازه، تناسبی با خرابی اولیه ندارد این نوع از خرابی، نخستین بار در سال 1968 میلادی و در جریان خرابی ساختمان 22 طبقه رونان پوینت در لندن توجه مهندسان را به خود جلب کرد واضح است که پدیده خرابی پیش‌رونده، به دلیل وقوع آن در یک بازه زمانی بسیار کوتاه و تحمیل شدن تغییر شکل‌های غیرخطی به المان‌ها پیش از گسیختگی، ماهیتی دینامیکی و غیرخطی دارد از سال 1990 میلادی مطالعات فراوانی در زمینه تأثیر استفاده از بادبندهای کمانش ناپذیر بر بهبود سطح عملکرد قاب های فولادی و بتن آرمه انجام گرفته، اما تاکنون تأثیر استفاده از این نوع از بادبندها بر خرابی پیش رونده ی قاب های بتن آرمه بررسی نشده است در این پایان نامه، یک سازه بتن آرمه منظم مطابق با ویرایش اول استاندارد 2800 طراحی شده و سپس این سازه تحت تحلیل استاتیکی غیرخطی قرار گرفته است به دلیل آنکه سازه مذکور سطح عملکرد مورد نظر را ایفا نکرده، مطابق با ویرایش چهارم استاندارد 2800 و نشریه 360 ویرایش 1392 با استفاده از بادبندهای کمانش ناپذیر، شورون و V شکل مقاوم سازی شده است همچنین یک سازه بتن آرمه دیگر مطابق با ویرایش چهارم استاندارد 2800 طراحی شده و در آخر، اثر خرابی پیش رونده در قاب های بیرونی این سازه ها، طبق روش مسیر جایگزین بار، با استفاده از تحلیل دینامیکی غیر خطی در نرم افزار اپنسیس بررسی شده است نتایج نشان می دهد که استفاده از بادبندهای مزبور، نه تنها باعث بهبود عملکرد سازه تحت بارهای جانبی می شوند بلکه احتمال وقوع پدیده خرابی پیش رونده را در قاب های بتن آرمه مقاوم سازی شده کاهش می دهد و همچنین بادبندهای کمانش ناپذیر عملکرد مناسب تری نسبت به بادبندهای شورون و V شکل در زمان وقوع پدیده خرابی پیش رونده دارند

فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول: مروری بر ادبیات فنی
1-1- مقدمه2
1-2- تعاریف و ملاحظات انجمن ها و آیین نامه های مرتبط با خرابی پیش رونده (خرابی نامتناسب)4
1-2-1- انجمن مهندسین عمران آمریکا (ASCE)4
1-2-2-‌ استانداردهای انگلیسی (BS)4
1-2-3- مدیریت تعمیرات کلی آمریکا (GSA)5
1-2-4- دپارتمان دفاعی (DOD) و معیارهای تسحیلات متحد (UFC)5
1-2-5- آیین نامۀ ساختمانی ملی کانادا (NBCC)5
1-2-6- آیین نامه های اروپایی (CEN)6
1-3- عوامل ایجادکنندۀ خرابی پیش‌رونده 6
1-3-1- بارهای غیرعادی6
1-3-1-1- طبقه‌بندی بارهای غیرعادی7
1-4- تاریخچه ای از وقوع پدیدۀ خرابی پیش رونده8
1-4-1- ساختمان رونان پوینت8
1-4-2- ساختمان 16 طبقه در بستون (Boston)10
1-4-3- استادیوم های ورزشی هارتفورد و کاناس سیتی11
1-4-4- ساختمان آلفرد موراه12

1-4-5- برج های تجارت جهانی13
1-4-6- پدیده خرابی پیش‌رونده در ایران14
1-5- انواع مختلف خرابی پیش رونده15
1-5-1- خرابی پیش روندۀ پنکیکی (Pancake-type)15
1-5-2- خرابی زیپی (Zipper-type)16
1-5-3- خرابی دومینویی (Domino-type)17
1-5-4- خرابی مقطع (Section-type)17
1-5-5- خرابی به علت ناپایداری (Instability-type)17
1-5-6- خرابی ترکیبی (Mixed-type)18
1-6- روش‌های کلی بررسی پدیدۀ خرابی پیش‌رونده 18
1-6-1- روش کنترل حادثه19
1-6-2- روش طراحی مستقیم20
1-6-3- روش طراحی غیرمستقیم20
1-6-3-1- روش مقاوم‌سازی محلی ویژه20
1-6-3-2- روش مسیر جایگزین بار21

1-7- بادبندهای کمانش ناپذیر22
1-7-1- رفتار بادبندهای کمانش ناپذیر22
1-7-2 اجزای بادبندهای کمانش ناپذیر24
1-7-3- طراحی بادبندهای کمانش ناپذیر25
1-7-4- پایداری بادبندهای کمانش ناپذیر27
1-7-5- سختی واقعی بادبندهای کمانش ناپذیر28
1-7-6- اتصالات بادبندهای کمانش ناپذیر29
فصل دوم: پیشینۀ مطالعاتی
2-1- مروری بر مطالعات انجام شده32
فصل سوم: تئوری مدل سازی و روش های تحلیل
3-1- مقدمه37
3-2-‌ مدل طرح شده بر اساس ویرایش اول استاندارد 280037
3-3- ارزیابی لرزه ای استاتیکی غیر خطی39
3-3-1- هدف بهسازی39
3-3-1-1- بهسازی مبنا39
3-3-1-2- بهسازی مطلوب39
3-3-1-3- بهسازی ویژه40
3-3-1-4- بهسازی محدود40
3-3-1-5- بهسازی موضعی40
3-3-2- سطوح عملکرد ساختمان40
3-3-3- ترکیب بارگذاری ثقلی و نحوۀ توزیع بار جانبی41
3-3-4- تلاش های تغییر شکل کنترل و نیرو کنترل42
3-3-5- مفاصل پلاستیک44
3-3-6- تغییر مکان هدف45
3-3-7- اختصاص مفاصل پلاستیک به بادبندها47
3-3-8- نحوۀ اختصاص سطح مقطه به بادبندها47
3-4- مباحثی پیرامون نرم افزار اپنسیس47
3-4-1- مدل سازی تیرها، ستون ها و بادبندها در اپنسیس49
3-4-2- مدل سازی مواد و مصالح در نرم افزار50
3-4-3- انتقال هندسی در نرم افزار52
3-4-3-1- انتقال خطی53
3-4-3-2- انتقال P-D5۵
3-4-3-3- انتقال Corotational5۵
3-4-4- نوع المان‌ها5۵
3-4-5- نوع مقطع5۶
3-4-6- کمانش بادبندهای شورون و V شکل58
3-5- تحلیل خرابی پیش رونده و ترکیب بارگذاری59
3-6- سناریوی های حذف ستون در قاب های مورد بررسی67
فصل چهارم: نتایج مدل ها
4-1- مقدمه73
4-2-2- تلاش های کنترل شونده توسط نیرو در ساختمان مورد مطالعه73
4-2-1- تلاش های کنترل شونده توسط تغییر شکل در ساختمان مورد مطالعه73
4-2- نتایج مربوط به بهسازی73
فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادها
5-1- نتیجه گیری102
5-2- پیشنهادها104
منابع105

 

بررسی رفتار و عملکرد اتصالات سازه های فولادی تحت اثر انفجار و خرابی پیش رونده

چکیده

در سال های اخیر تحقیات زیادی بر روی انواع بارگذاری ها از جمله بارهای موقت همچون باد و زلزله انجام شده و رفتار سازه ها در مقابل این بارها مورد مطالعه قرار گرفته است اما در این میان، بارهای انفجاری از جمله بارهای احتمالی هستند که ممکن است بر اثرات حملات تروریستی یا حملات هوایی به سازه وارد شوند در مورد بارگذاری انفجار و اثرات آن بر سازه ها هنوز تحقیقات کمی صورت گرفته و سوالات زیادی بدون پاسخ باقی مانده است انفجار حاصل آزاد شدن ناگهانی انرژی است که می تواند به صورت انفجار گاز ها، هسته ای یا در اثر انواع مختلف بمب باشد یکی از رخ دادهای مهمی که ممکن است بعد از انفجار در سازه ها اتفاق بیافتد خرابی پیش رونده می باشد خرابی پیش رونده با حذف ظرفیت باربری موضعی قسمت کوچکی از سازه آغاز میشود، و در ادامه به سایر المان های سازه ای منتقل می‌شود این خرابی ممکن است در کل سازه یا سطح وسیعی از آن گسترش پیدا کند در سازه های فولادی، کارکرد سیستم به طور عمده وابسته به رفتار و مقاومت اتصالات است بنابراین جزییات و نحوه اجرای اتصالات اهمیت زیادی در رفتار سازه دارد در این پایان نامه، عملکرد سه نوع اتصال خمشی از نوع کاهش یافته، ورق انتهایی و تقویت شده با ورق بالا و پایین در پدیده انفجار و خرابی پیش رونده مورد مطالعه قرار گرفته است برای این منظور ابتدا بار انفجاری به سازه اعمال و نحوه عملکرد اتصالات در برابر بار انفجاری شناسایی می شود و سپس به بررسی تحلیل خرابی پیش رونده پرداخته می‌شود

فهرست مطالب 
1فصل اول : مقدمه 1 
1-1- کلیات 2 
1-2- تعریف انفجار 3 
1-3- تعریف خرابی پیش رونده 4 
1-4- ضرورت بررسی عملکرد اتصالات در پدیده های انفجار و خرابی پیش رونده 6 
1-5- روش انجام تحقیق 7 
1-6- ساختار پایان نامه 7 
2فصل دوم: مقدمه ای بر پدیده انفجار 9 
2-1- پدیده انفجار 10 
2-2- نمونه های معروف تخریب ساختمان ها بر اثر انفجار 10 
2-2-1- انفجار شهر Oklahoma 10 
2-2-2- انفجار برج الخوبار 11 
2-3- بارهای انفجاری 12 
2-3-1- موج ضربه 12 
2-3-2- موج فشار 13 
2-4- انتشار موج 14 
2-5- بارگذاری خارجی سازه در اثر انفجار 15 
2-6- آیین نامه ها و دستوالعمل ها در زمینه انفجار 18 
2-6-1- آیین نامه های ارتش آمریکا 18 
2-6-2 طراحی سازه های مقاوم در برابر انفجارات هسته ای 19 
2-6-3- طراحی مقاوم تاسیسات پتروشیمی در برابر انفجار 19 
2-6-4- آئین نامهGSA 20 
2-9-5مبحث 21 مقررات ملی ساختمان، پدافند غیر عامل20 
2-7- ویژگی های دینامیکی مواد 21 
2-7-1- ضریب افزایش مقاومت (SIF) 21 
2-7-2- ضریب افزایش دینامیکی (DIF) 21 
2-8- تنش تسلیم طرح در ساز‌ه های مقاوم در برابر انفجار 22 
3فصل سوم: مقدمه ای بر خرابی پیش رونده 23 
3-1- مقدمه 24 
3-2- نمونه های معروف رخداد خرابی پیشرونده 24 
3-2-1- خرابی ساختمان آپارتمانی رونان پوینت 24 
3-2-2- انفجار ساختمان Murrah Federa 25 
3-2-3- خرابی برج های مرکز تجارت جهانی 26 
3-3- پارامترهای موثر در خرابی پیشرونده 28 
3-3-1- اثرات دینامیکی 28 
3-3-2- اثرات غیر خطی هندسی و مصالح 28 
3-3-3- عملکرد زنجیروار 29 
3-4- روش های تحلیل خرابی پیشرونده 30 
3-4-1- تحلیل استاتیکی خطی 31 
3-4-2- روش تحلیل استاتیکی غیر خطی 32 
3-4-3- روش تحلیل دینامیکی خطی 32 
3-4-4- روش تحلیل دینامیکی غیر خطی 33 
3-5- روش های طراحی خرابی پیشرونده 33 
3-5-2- روش کنترل رخداد 34 
3-5-3- روش طراحی غیر مستقیم 34 
3-5-4- روش طراحی مستقیم 35 
3-5-5- روش مقاومت موضعی ویژه 36 
3-5-6- روش مسیر جایگزین 36 
3-6- ضوابط آیین نامه ها برای مقابله با خرابی پیشرونده 37 
3-6-1- آئین نامه GSA 37 
3-6-2- آیین نامه DOD 38 
3-6-3- آیین نامه ASCE2002 38 
3-6-4- آیین نامه ACI2005 39 
3-6-5- مبحث 21 مقررات ملی ساختمان، پدافند غیر عامل 39 
4فصل چهارم:تاریحچه مطالعات انجام شده بر روی اتصالات سازه های فولادی تحت اثر انفجار و خرابی پیش رونده 40 
4-1- مقدمه 41 
4-2- تاریخچه کلی طراحی و مطالعات انجام شده در عملکرد اتصالات سازههای فولادی در انفجار و خرابی پیشرونده 41 
4-2-1- مطالعه تحلیلی و آزمایشگاهی اتصالات در اثر بارهای انفجاری 41 
4-2-2- مطالعه تحلیلی و آزمایشگاهی اتصالات در اثر خرابی پیش رونده 43 
5فصل پنجم: مقدمه ای بر اجزای محدود 47 

5-1- مقدمه ای بر اجزای محدود 48 
5-1-1- دلیل استفاده از تحلیل اجزای محدود برای مطالعه اتصالات 48 
5-1-2- کلیاتی در مورد روش اجزای محدود 49 
5-2- تحلیل اجزای محدود توسط نرم افزار Abaqus 50 
5-2-1- نکات اولیه 50 
5-2-2- محیط کامل نرم افزار Abaqus 51 
5-2-3 اجزای محدود درABAQUS 52 
5-2-4- تعریف مصالح اجزاء 54 
5-2-5- مسائل غیر خطی 55 
5-2-6- تماس سطوح 57 
6فصل ششم:بررسی پاسخ سازه به بارگذاری انقجار و خرابی پیش رونده 60 
6-1- مقدمه 61 
6-2- راهبردهای جدید برای بهبود رفتار اتصالات: 61 
6-2-1- راهبرد تقویت اتصال: 62 
6-2-2- راهبرد تضعیف تیر 64 
6-3- اتصالات مورد مطالعه 65 
6-4- مدل سازی اولیه تحت اثر بارهای لرزه ای 66 
6-5- تحلیل دینامیکی غیر خطی 67 
6-6- مشخصات مواد 68 
6-7- مدل سازی بارهای انفجاری 70 
6-8- مدل سازی خرابی پیش رونده 71 
6-9- مقایسه سازی: 72 
6-10- بررسی پاسخ ها سازه و اتصالات تحت اثر بارهای انفجاری و خرابی پیش رونده 74 
6-10-1- مقایسه زاویه چرخش چشمه اتصال در اتصالات در اثر بارهای انفجاری 74 
6-10-2- مقایسه لنگر اتصال در محل اتصال تحت اثر بار انفجاری 80 
6-10-3- مقایسه انرژی جنبشی طبقه اول تحت اثر اتصالات بررسی شده 83 
6-10-4- مقایسه جابه جایی مرکز جرم بام: 86 
6-10-5- مقایسه نیروی داخلی ستون ها 89 
6-10-6- مقایسه نیروهای ستونی C15&C7 در اثر خرابی پیش رونده 92 
6-10-7- ررسی لنگر خمشی در تیرهای B15 و B38 در سناریو های اول و دوم 94 
6-10-8- مقایسه چرخش پلاستیک گره های شماره 2 و 3 در سناریو اول و دوم خرابی پیش رونده 96 
7فصل هفتم: 98 
7-1- نتیجه گیری 99 
7-2- پیشنهادات 100 
مراجع 102 
پیوست ها 106 

 

تحلیل خرابی پیش‌رونده پن‌کیکی تحت اثر بار انفجار

چکیده

اهمیت پرداختن به مبحث انفجار، مقاوم سازی و طراحی سازه های نظامی و غیرنظامی در برابر انفجار از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است به همین دلیل انجام این پروژه نیز در راستای همین موضوع جهت ارتقا امنیت سازه‌های مهم نظامی ضروری می‌باشد و می‌تواند استانداردهای طراحی سازه در این حوزه را ارتقا دهد و به عنوان تمهیداتی ویژه برای کنترل سازه‌ای در نظر گرفته شود در این راستا هر‌گونه اقدام غیرمسلحانه‌های که موجب کاهش آسیب‌پذیری ساختمان‌ها، تاسیسات و تجهیزات مهم در مقابل عملیات تروریستی گردد باید مورد توجه قرار گیرد در این تحقیق با تحلیل سازه‌های فولادی سه بعدی که دارای سختی و جرم متفاوت هستند و تحت اثر بارگذاری انفجاری قرار گرفته‌اند و اثر آن در سه ضخامت سقف مورد ارزیابی قرار گرفته است در این نحقیق، نتایج نشان دادند که ضخامت سقف‌ها می‌تواند در پاسخ‌های غیر‌خطی سیستم در ناحیه خرابی و قاب‌های پیرامونی تاثیرات زیادی داشته باشند

فصل:1کلیات 
1-1- مقدمه 1 
1-2- ضرورت توجه به نقش فرکانس طبیعی سازه در بارگذاری انفجار 2 
1-3 موضوع تحقیق 3 
فصل 2 :بررسی ادبیات موضوع 
2-1- مقدمه/ 4 
2-2- قاب های خمشی و تقسیم بندي اتصالات از نظر نحوه انتقال گشتاور بین تیر و ستون4 
2-2-1- اتصال صلب 4 
2-2-2- اتصال نیمه صلب 8 
2-3 پیشینه تحقیق 12 
2-4- بارگذاری انفجاری 14 
2-5 سازه های امن 15 
2-5-1 جایگاه مطالعات مهندسی 16 
2-5-2 تهدید و آسیب 17 
2-5-3 حفاظت و امنیت 19 
2-5-4- آسیب و آسیب پذیری 22 
2-5-5- ارزیابی آسیب پذیری 22 
1- درجه تاثیر ویران کننده 22 
2- درجه تاثیر خیلی شدید 23 
3- درجه تاثیر قابل توجه 23 
4- درجه تاثیر کم 23 
2-5-6- خطرپذیری24 
2-5-6-1 ارزیابی و خطرپذیری و سطح عملکرد 24 
2-5-6-2 ارزیابی خطرپذیری 26 
2-6- انواع خرابی پیشرونده 26 
2-6-1- انهدام از نوع پنکیک 26 
2-6-2- انهدام از نوع زیپر 28 
2-6-3- انهدام از نوع دومینو 28 
2-6-4- انهدام از نوع مقطع 29 
2-6-5- انهدام از نوع ناپایداری 29 
2-6-6- انهدام از نوع مرکب 30 
2-6-7- دسته بندی انهدام پیشرونده 30 
2-7- مقاومت سازه ای نسبت به خرابی پیشرونده 31 
2-7-1- تنومندی سازه ای 32 
2-7-2-ظرفیت مناسب جهت مقابله با بارگذاری متناوب 34 
2-7-3- روش های ارزیابی شاخص تنومندی 34 
2-7-4- روش های طراحی در برابر خرابی پیشرونده 36 
2-8- طبقه بندی عملکرد ساختمان 38 
2-8-1- پهنه بندی خطر 38 
2-9- سطح با انفجار 38 
فصل 3: روش تحقيق 
3-1- مقدمه 45 
3-2- مفهوم انفجار و انواع آن 45 
3-2-1 انواع انفجار بر اساس موقعیت وقوع آن 46 
3-2-2- انفجار ماده منفجره در سطح زمین 46 
3-2-3- انفجار ماده منفجره در هوا 47 
3-2-3-1- تقویت موج و تشکیل جبهه ماخ در اثر برخورد با زمین 47 
3-2-3-3 انفجار در فضای درون زمین 48 
3-3- پارامترهای موثر در بارگذاری انفجار 48 
3- 4- فشار مبنای انفجار و روابط مربوط به آن 50 
3-4-1- رابطه براد 50 
3-4-2-روابط هنریش 51 
3-4-3- زمان تداوم انفجار و روابط مربوط به آن 52 
3-5- پارامترهای وابسته 53 
3-5-1- مفهوم تکانه انفجار 53 
3-5-2- فشار دینامیکی انفجار 54 
3-5-3- فشار بازتاب انفجار 54 
3- 5 -4- سرعت موج انفجار 55 
3-5-5- طول موج ناشی از انفجار 55 
3-6- مقاومت دینامیکی مصالح 56 
3-7- تابع مقاومت- تغییر شکل سازه 57 
3-8- مصالح مناسب انفجاری 57 
3-9- مشخصات دینامیکی مصالح 58 
3-9-1- ضریب افزایش مقاومت 58 
3-9-2- ضریب افزایش دینامیکی 59 
3-9-3- تنش تسلیم طرح در سازه های مقاوم در برابر انفجار 60 
1- فولادی 60 
2- بتن 60 
3-10- کلیات تحلیل سازه‎ها 60 
3-10-1-روش تحلیل خطی سازه‎ها 61 
3-10-2- روش تحلیل های غیرخطی 62 
3-11- سازه‎های فولادی مورد بررسی در این پروژه 64 
3-11-1- تعیین بارهای مرده و زنده سازه های فولادی 64 
3-11-2- تعیین نیروی زلزله وارد بر ساختمان 65 
3-11-3- مشخصات هندسی سازه های مورد بررسی 66 
3-11-3- نحوه اعمال بار انفجاری بر روی سازه ها 68 
3-11-4- نمودارهای فشار ـ زمان در وقوع انفجار 69 
فصل 4: نتايج و تفسير آنها 
4-1- مقدمه 71 
4-2- مدل های سازه ای 71 
4-2-1- شکل مقاطع انتخاب شده در طراحی سازه ها 71 
4-2-2- نحوه اعمال بار انفجاری بر روی سازه در نرم افزار2000 SAP 74 
4-3- نتایج بدست آمده از آنالیز بر روی سازه 5 طبقه 74 
4-3-2- سازه 5 طبقه با ضخامت معادل 5 74 
4-3-3- سازه 5 طبقه با ضخامت معادل 7 79 
فصل 5: نتیجه گیري و پيشنهادها 
5-1-مقدمه 92 
5-2-نتیجه‌گیری 92 
5-3-پیشنهادات 93 
مراجع 93 

 

پیش‌گیری از خرابی پیش‌رونده در سازه‌های ساختمانی با استفاده از خرپاهای فضایی در سقف

چکیده

در سال‌های اخیر وقوع حوادث ناگوار نظیر 11 سپتامبر توجه بسیاری را به مساله خرابی پیش‌رونده جلب کرده است و باعث شده است تا در طراحی سازه‌های جدید مورد توجه قرار گیرد. در سازه‌‌‌های ساختمانی اتصالات تیر به ستون نقش بسیار مهمی را در تحمل نیروها و مقاومت در برابر وقوع خرابی پیش‌رونده بازی می‌کنند. معمولا ساختمان‌های بتنی دارای اتصالات تیر به ستون نسبتا صلب می‌باشند اما در قاب‌های فولادی اغلب اتصال تیر به ستون از گیرداری مناسب برخوردار نبوده و علاوه بر این بخش قابل توجهی از آن‌ها نیز با اتصالات مفصلی و نیمه گیردار طراحی می‌شوند که در صورت حذف المان‌های باربر به علت تغییر شکل‌های بیش از حد گسیخته می‌شوند. در این مطالعه پس از طراحی لرزه‌ای قاب‌های فولادی با 3 نوع سیستم باربر جانبی، رفتار آن‌ها با استفاده از روش آنالیز دینامیکی غیر خطی و به صورت سه بعدی در برابر حذف ناگهانی ستون‌های طبقه اول بررسی شده است. سپس با طراحی و نصب سیستمی متشکل از خرپاهای سقفی در سازه‌‌های مستعد به وقوع خرابی سعی بر آن بوده است تا با افزایش مسیرهای انتقال نیرو و جایگزین مقاومت آن‌ها را در برابر خرابی پیش‌رونده افزایش داد.

فهرست محتویات 
عنوان صفحه 
فصل اول: مقدمه 2 
1-1 تعریف مساله 3 
1-2 ضرورت و سابقه تاریخی 4 
1-3 اهداف تحقیق 6 
1-4 رئوس مطالب 6 
فصل دوم: بررسی منابع 7 
2-1 مقدمه 8 
2-2 انواع خرابی پیش‌رونده 8 
2-2-1 خرابی پنکیکی (Pancake-Type) 8 
2-2-2 خرابی زیپی(Zipper-Type) 9 
2-2-3 خرابی دومینویی (Domino-Type) 10 
2-2-4 خرابی مقطع (Section-Type) 11 
2-2-5 خرابی ناپایداری(Instability-Type) 11 
2-2-6 خرابی ترکیبی (Mixed-Type) 12 
2-3 دسته بندی کلی خرابیها 13 
2-4 عوامل تشدید گسیختگی 14 
2-4-1 رفتار دینامیکی، تمرکز نیرو، رفتار ترد و شکننده مصالح 14 
2-4-2 مقاومت اضافه و رفتار شکل‌پذیر مصالح 14 
2-5 نتیجه بررسی مکانیزم انواع خرابی 15 
2-6 حوادث مهم تاریخی 15 
2-6-1 حمله تروریستی به ساختمان Alfred P.Murrah Fedral Building 15 
2-6-2 برج‌های دوقلو نیویورک 16 
2-6-3 ساختمان شماره7 WTC 16 
2-6-4 آپارتمان Ronan Point 17 
2-7 بررسی آیین‌نامه ها و استانداردها 18 
2-7-1 ASCE7-05 18 
2-7-2 ACI-318 18 
2-7-3GSA2003 18 
2-7-4 NIST2005 19 
2-7-5 UFC (Unified Facilities Criteria) 19 
2-8 روش‌های تحلیل خرابی پیش‌رونده 21 
2-8-1 روش استاتیکی خطی 21 
2-8-2 روش استاتیکی غیر خطی (Pushdown) 21 
2-8-3 روش دینامیکی خطی 22 
2-8-4 روش دینامیکی غیر خطی 22 
2-9 روش‌های مقاوم‌سازی ارائه شده تاکنون 23 
2-9-1 مقاومسازی اعضای باربری ثقلی 23 
2-9-2 مقاوم‌سازی اعضای خمشی 24 
2-10 بررسی موردی مطالعات پیشین 25 
2-10-1 بررسی مقاومت قابهای مهاربندی شده در برابر خرابی پیشرونده 25 
2-10-1-1 مشخصات سازه‌‌ها 26 
2-10-1-2 نتایج آنالیز استاتیکی غیر خطی 27 
2-10-1-3 نتایج آنالیز دینامیکی غیر خطی 28 
2-10-1-4 نتیجه‌گیری 28 
2-10-2 بررسی وقوع خرابی پیش‌رونده در سازه‌‌های بلند مرتبه به روش مدل‌سازی سه بعدی المان محدود 29 
2-10-2-1 مدل‌سازی و مشخصات سازهها 29 
2-10-2-2 بررسی وقوع خرابی پیش‌رونده 30 
2-10-2-3 نتیجه‌گیری 31 
2-10-3 عملکرد سازه‌‌های ساختمانی با بازوهای خرپایی بر اثر حذف یک ستون 31 
2-10-3-1 مشخصات مدل‌های آنالیز 32 
2-10-3-2 آنالیز استاتیکی غیر خطی 32 
2-10-3-3 آنالیز دینامیکی غیر خطی 35 
2-10-3-4 عملکرد سازه‌ها پس از طراحی مجدد 36 
2-10-3-5 نتیجه‌گیری 38 
2-11 بررسی آییننامه بارگذاری ASCE7-10 38 
2-11-1 منحنی‌های شتاب طیفی زمین‌لرزه حداکثر ممکن (MCE) با میرایی 5 درصد 39 
2-11-2 اصلاح شتاب‌های طیفی براساس طبقه‌بندی خاک ساختگاه 39 
2-11-3 شتاب طیفی زمین‌لرزه طرح 40 
2-11-4 طیف طرح برای زمین‌لرزه 475 ساله 40 
2-11-5 روش گام به گام برای تعیین برش پایه طبق آییننامه ASCE7 41 
2-11-6 روش استاتیکی معادل 44 
فصل سوم: مدل سازی 45 
3-1 مقدمه 46 
3-2 مشخصات مدل‌‌ها 46 
3-2-1 سیستم کف و بارگذاری ثقلی سازه‌ها 47 
3-2-2 تعیین نیروهای لرزهای سازهها 48 
3-3 طراحی سازهها توسط نرمافزار 50 
3-3-1 مشخصات مصالح مصرفی 50 
3-3-2 اعمال نیروهای لرزه‌ای 50 
3-3-3 مشخصات مقاطع تیر، ستون، بادبند و کنترل لاغری 52 
3-3-4 ساخت هندسه مدلها 54 
3-3-5 کنترل دریفت طبقات 56 
3-4 بررسی خرابی پیش‌رونده 58 
3-4-1 آنالیز استاتیکی خطی و تعیین نیروهای داخلی ستون 58 
3-4-2 حذف ستون و جایگزینی نیروها 59 
3-4-3 تعریف مفاصل پلاستیک 59 
3-4-4 تعریف تاریخچه زمانی 61 
3-5 تحلیل خرابی براساس ضوابط آیین‌نامه GSA2003 63 
3-5-1 معیارها و ضوابط پذیرش درGSA2003 63 
3-6 تحلیل خرابی براساس ضوابط آییننامه UFC 65 
3-6-1 معیارهای پذیرش و مدلسازی برای سازه‌های فولادی 66 
3-7 نحوه محاسبه دوران اتصالات 67 
3-8 صحت سنجی نتایج 72 
فصل چهارم: ارائه و بررسی نتایج تحلیل 74 
4-1 مقدمه 75 
4-2 تحلیل دینامیکی سازه‌ها بر اثر حذف ستون 75 
4-2-1 قاب خمشی 75 
4-2-1-1 حذف ستون A-1 76 
4-2-1-2 حذف ستون A-2 78 
4-2-1-3 حذف ستون B-2 79 
4-2-2 قاب ساده مهاربندی شده 81 
4-2-2-1 حذف ستون A-1 81 
4-2-2-2 حذف ستون A-2 82 
4-2-2-3 حذف ستون A-3 83 
4-2-2-4 حذف ستون B-2 84 
4-2-3 سیستم قاب خمشی مهاربندی شده (دوگانه) 85 
4-2-3-1 حذف ستون A-1 85 
4-2-3-2 حذف ستون A-2 87 
4-2-3-3 حذف ستون B-2 90 
4-2-3-4 حذف ستون A-3 93 
4-3 بررسی میزان بهبود عملکرد سازه‌ها با نصب خرپای سقفی 93 
4-3-1 قاب خمشی مهاربندی شده مجهز به خرپای سقفی 94 
4-3-1-1 حذف ستون A-1 94 
4-3-1-2 حذف ستون A-2 96 
4-3-1-3 حذف ستون B-2 97 
4-3-1-4 حذف ستون A-3 98 
4-3-2 قاب ساده مهاربندی شده 99 
4-3-2-1 حذف ستون A-2 99 
4-3-2-2 حذف ستون A-3 100 
4-3-2-3 حذف ستون B-2 102 
4-3-2-4 حذف ستون A-1 103 
4-4 مقایسه وزن سازه‌ها 104 
فصل پنجم: جمع بندی، نتیجه گیری و پیشنهادات 105 
5-1 مقدمه 106 
5-2 نتایج حذف ناگهانی ستون‌ها 106 
5-3 پیشنهادات 108 
5-4 مراجع 109 

 

خرابی خمیری پیش‌رونده در لوله‌های فولادی فراساحل دارای قرشدگی تحت بارگذاری تناوبی محوری

چکیده

قطع و وصل جریان در حین بهره‌برداری از خطوط لوله فولادی انتقال نفت وگاز فراساحل، نیروهای تناوبی محوری کشش و فشار در خط ایجاد می‌کند که می‌توانند منجر به چین خوردگی، کمانش و یا خرابی خمیری پیش‌رونده در این خطوط شوند. این نوع از کاهش مقاومت موضعی غالباً بوسیله ناراستی‌های اولیه و خرابی‌های موجود در خط لوله تشدید می‌شود. از طرفی آسیب‌های ایجاد شده در خطوط لوله غیر مدفون مانند قرشدگی ناشی از عملیات حفاری، برخورد ابزارهای کششی در راستای افقی و مایل و یا برخورد لنگر کشتی در راستای قائم و دیگر وسایل تاثیر به سزاییبر ایمنی و عمر بهره‌برداری خطوط لوله دارد.در این تحقیق با استفاده از دو روش عددی و آزمایشگاهی،تاثیر قرشدگی به شکل کروی بر پدیده خرابیخمیری پیش‌رونده در خطوط لوله‌های فراساحل تحت بارگذاری تناوبی محوری مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش‌ها بر روی لوله‌ای از درجه X70 و نسبت قطر به ضخامت(D/t) 22انجام شده است. دو دسته کلی آزمایش بر روی نمونه‌های کوچک مقیاس انجام شده است.این نمونه‌ها به دو گروه سالم و دارای قرشدگی تقسیم بندی شده و به صورت جداگانه تحت بارگذاری یک‌سویه و تناوبی قرار گرفته‌اند. قرشدگی ایجاد شده در نمونه‌های آزمایشگاهی دارای عمق‌های نسبی 6و 12 و 18 % درصد بوده است. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که در نمونه‌های دارای قرشدگی امکان بروز خرابی پیش‌رونده به میزان زیادی تشدید می‌شود. در نمونه دارای قرشدگی،در شرایط بارگذاری یکسان نسبت به لوله سالم، نرخ رشد کرنش خمیری پیش رونده افزایش چشمگیری از خود نشان می‌دهد. در این حالت تعداد تناوب‌های بار محوری قابل تحمل در لوله‌های دارای قرشدگی به شکل قابل توجهی نسبت به لوله سالم کاهش یافته‌اند. با استفاده از مدل اجزاء محدود، آزمایش‌های انجام شده بر روی نمونه‌های سالم و دارایقرشدگی تحت بارهای یک‌سویه و تناوبی شبیه‌سازی شده‌اند. مشاهده شده است که، اگر مشخصات غیرخطی و سخت شوندگی مصالح با دقت خوبی تعریف شوند (با استفاده از آزمایش خواص مواد)، می‌توان به انطباق نسبتاً خوبی بین مدل عددی و نتایج آزمایشگاهی دست یافت. در ادامه به مطالعه پارامترهای مختلف و تاثیر گذار بر روی پدیده خرابی پیش رونده، در لوله های سالم و دارای قرشدگی پرداخته شده است. پارامترهایی همچون، مقدار کرنش آغازین، دامنه بارگذاری تناوبی،عمق قرشدگی و نسبت قطر سنبه به قطر لوله(d/D) مورد ارزیابی قرار گرفته‌اند.

فهرست مطالب 
فصل 1: پیش‌درآمد 1 
1-1- کلیات 2 
1-2- بارهای وارد بر لوله‌های فراساحل 4 
1-2-1- تاثیر فشار 5 
1-2-2- تأثیر حرارت 6 
1-3- هدف و روش تحقیق 7 
1-4- مراحل تحقیق 8 
1-5- روند ارائه مطالب 9 
فصل 2: خرابی خمیری پیشرونده 10 
2-1- کلیات 11 
2-2- بارگذاری یک سویه 11 
2-2-2- اثر باوشینگر 12 
2-3- بارگذاری تناوبی 13 
2-4- مقایسه بین منحنی تنش-کرنش در بارگذاری یک سویه و تناوبی 16 
2-4-1- کرنش خمیری پیشرونده میانگین 16 
2-4-2- نرخ کرنش پیشرونده 17 
2-5- دلیل وقوع خرابی خمیری پبشرونده 17 
2-6- عوامل موثر بر خرابی خمیری پیشرونده 18 
2-6-1- تاثیر تنش میانگین و دامنه تنش 18 
2-6-2- تاثیر سخت شدگی و نرم شدگی 20 
2-6-3- تاثیر سرعت بارگذاری 22 
2-7- مصالح مورد مطالعه 24 
2-8- مطالعات قبلی در زمینه خرابی خمیری پیشرونده در لوله‌های فولادی 27 
2-8-1- مطالعات انجام شده بر روی لوله‌های سالم 27 
2-8-2- مطالعات انجام شده بر روی لوله‌های دارای ناراستی 33 
فصل 3: مبانی نظری 40 
3-1- کلیات 41 
3-2- رفتار مصالح تحت بارگذاری تناوبی 41 
3-3- مدل های سخت شوندگی/نرم‌شوندگی 43 
3-3-1- مدل سخت شوندگی همسان دو خطی 44 
3-3-2- مدل سخت شوندگی حرکتی دوخطی BKIN 46 
3-3-3- مدل سخت شوندگی همسان غیرخطی NLISO 47 
3-3-4- مدل سخت شوندگی حرکتی غیرخطی Chaboche 1990 49 
3-3-5- ترکیب دو مدل NLISO,Chaboche 51 
3-4- ناراستی در لوله 53 
3-5- خوردگی 55 
3-6- ناراستی‌های مکانیکی 58 
3-7- رفتار لوله‌ها در مقابل فرورفتگی 59 
فصل 4: مطالعات آزمایشگاهی 64 
4-1- کلیات 65 
4-2- آزمایش‌های خواص مواد 65 
4-2-1- بررسی رفتار یک سویه 65 
4-2-2- بررسی رفتار تناوبی 68 
4-2-3- ‌روش تناوب متعدد پایدار شده 71 
4-3- آماده سازی نمونه‌های اصلی 75 
4-3-1- تراشکاری نمونه‌ها 75 
4-3-2- اندازه‌گیری دقیق نمونه‌ها به روش اسکن سه بعدی 79 
4-4- سیستم‌های اندازه‌گیری و تجهیزات اعمال نیرو 83 
4-4-1- اندازه‌گیری کرنش 83 
4-4-2- اندازه‌گیری نیرو و تغییرمکان 85 
4-4-3- دستگاه DATA LOGER 85 
4-4-4- دستگاه INSTRON 85 
4-5- اعمال قرشدگی 87 
4-6- مشخصات و اطلاعات کلی آزمایش‌ها 94 
4-7- بارگذاری یک سویه 95 
4-7-1- نمونه سالم(IM1) 95 
4-7-2- نمونه همراه با قرشدگی(DM) 100 
4-8- بارگذاری تناوبی 103 
4-8-1- تاثیر عمق قرشدگی 104 
4-8-2- تاثیر افزایش دامنه تنش 117 
4-8-3- تاثیر افزایش کرنش آغازین 132 
4-8-4- جمع‌بندی و نتیجه‌گیری 140 
فصل 5: شبیه‌سازی عددی 144 
5-1- کلیات 145 
5-2- مختصات هندسی مسئله 146 
5-3- تعریف المانها 148 
5-3-1- لوله فولادی 148 
5-3-2- سنبه و بستر 151 
5-4- شرایط مرزی و بارگذاری 151 
5-5- مصالح 152 
5-5-1- مدل سازی سخت شوندگی کینماتیک خطی 153 
5-5-2- مدل سخت شوندگی غیرخطی کینماتیک/همسان 154 
5-5-3- تعیین پارامترهای سخت شوندگی همسان با استفاده از قانون نمایی 154 
5-5-4- تعیین پارامترهای سخت شوندگی همسان از طریق داده های جدولی 154 
5-5-5- تعیین پارامترهای سخت شوندگی حرکتی از طریق تعیین مستقیم پارامترها 156 
5-5-6- تعیین مشخصات سخت شوندگی حرکتی با استفاده از نتایج آزمایش نیم تناوب کشش 156 
5-5-7- تعیین مشخصات سخت شوندگی حرکتی با استفاده از داده‌های آزمایش تناوبهای ثابت شده 157 
5-6- صحت‌سنجی نتایج آزمایشگاهی با استفاده از مدل اجزاء محدود 158 
5-6-1- شبیه‌سازی آزمایش کشش 158 
5-6-2- شبیه‌سازی رفتار نمونه‌ها تحت بارگذاری جانبی 159 
5-6-3- شبیه‌سازی رفتار اعضای لوله‌ای سالم و قرشده تحت بارگذاری یک‌سویه 162 
5-6-4- شبیه‌سازی رفتار نمونه های سالم و قرشده تحت بارگذاری تناوبی 165 
5-7- بررسی عوامل مختلف بر کرنش خمیری پیش‌رونده 167 
5-7-1- بارگذاری یک‌سویه 168 
5-7-2- تاثیر عمق قرشدگی 169 
5-7-3- تاثیر افزایش دامنه بارگذاری 172 
5-7-4- تاثیر افزایش کرنش آغازین 173 
5-7-5- تاثیر نسبت قطر سنبه به قطر لوله(d/D) 175 
5-8- نتیجه‌گیری 178 
فصل 6: 182 
نتایج و تحقیقات آتی 182 
6-1- کلیات 183 
6-2- نتایج حاصل از کارهای آزمایشگاهی 183 
6-2-1- آزمایش یک سویه بر روی نمونه‌های فاقد قرشدگی 183 
6-2-2- آزمایش تناوبی بر روی نمونههای فاقد قرشدگی 184 
6-2-3- آزمایش یک سویه بر روی نمونه‌های دارای قرشدگی 185 
6-2-4- آزمایش تناوبی بر روی نمونههای دارای قرشدگی 186 
6-3- نتایج حاصل از مطالعات عددی 187 
6-4- پیشنهاد برای تحقیق‌های آتی 189 
مراجع 190 
ضمائم 195 

 

تاثیر میزان شکل پذیری اتصالات تیر و ستون فولادی تحت اثر بار آتش بر خرابی پیش رونده

چکیده

وقوع آتش ســوزی در ســاختمان موجب ایجاد خرابیهای موضــعی، کلی و یا پیش رونده میگردد، درنتیجه لزوم بررســی رفتار المان های سـازه ای تحت بار آتش اهمیت خاصـی پیدا می کند افزایش درجه حرارت خواص مکانیکی فولاد را تغییر داده و در اعضـای تحت بارگذاری سـبب وقوع تغییر شـکل های زیاد می شـود زمانی که آتش سـوزی یک سـتون را تحت تأثیر قرار دهد، مقاومت و سختی ستون رفته رفته کاهش پیدا کرده و عملاً از سازه حذف می شود بارهای تحمل شده توسط آن ستون باید به دیگر اعضــای ســازه ای انتقال یابند، ازاین رو اتصــالات تیر به ســتون اهمیت زیادی پیدا می کنند در این پایان نامه سـعی بر آن اسـت تا با اعمال آتش بر سـازه و سـناریوی حذف سـتون به شـناخت عملکرد اتصـالات در برابر خرابی پیش رونده پرداخته شــود بدین منظور ابتدا یک ســازه با کاربری اداری طراحی شــده و مقاطع موردنیاز برای تحلیل برداشــت شده اند سپس به منظور تعیین حداکثر دمایی که باید به مدل اعمال گردد، یک مدل دوبعدی با فرض آتش سوزی در مجاورت ستون و تیرهای دو طرف آن ساخته شده و مشخص شد حداکثر دمای قابل تحمل سازه کمتر از C°1000 است پس از طراحی اتصالات موردنیاز تحقیق ، تعداد 6 مدل اجزای محدود از آن ها در دو نوع خاص اتصال طراحی گردیده و سپس در محیط نرم افزار آباکوس ساخته شده و تحت دماهای تا C°800 بررسی شدند نتایج نشان داد که با فرض سناریوی حذف ســتون در خرابی پیش رونده ، افزایش دما مد خرابی اتصــال را از منظر عکس العمل های تکیه گاهی تحت تأثیر قرار نداده اما در کاهش ظرفیت اتصال اثر قابل توجهی دارد برای مقایسه بیشتر اتصالات ، دو پارامتر ضریب اضافه مقاومت و شکل پذیری برای آن ها معرفی شد مشاهده شد که اتصال با بیشترین ضریب اضافه مقاومت را داشته و به عبارتی در محدوده غیر ارتجاعی بیشترین عکس العمل قائم را نتیجه می دهد در سوی مقابل ، اتصال با ورق انتهایی کمترین ضریب اضافه مقاومت را داشته و به بیان دیگر بیشـــترین عکس العمل قائم را در محدوده ارتجاعی از خود بروز میدهد اتصـــال با ورق انتهایی بلند، نزدیک ترین ضریب اضافه مقاومت را به عدد 1 داشته و این بدان معناست که این اتصال رفتار ارتجاعی مشابه با رفتار غیر ارتجاعی خود از لحاظ تأمین ظرفیت باربری قائم دارا ست دما بر روی شکل پذیری اتصالات مختلف اثر عمده ای دارد ، علت این امر را میتوان اثر عمده آتش بر سختی فولاد دانست که به نوبه خود با توجه به پیکربندی هر اتصال اثر متفاوتی بر روی آن ها می گذارد

فهرست مطالب عنوان صفحه

فصل ۱ : مقدمه و کلیات ۱

۱-۱ مقدمه ۲ ۱-۲ معرفی ۳

۱-۳ تعریف‌ خرابی پیش‌رونده ۳

۱- ۴ مثال‌هایی از خرابی پیش‌رونده انواع مختلف خرابی پیش رونده ۶

۱-۴-۱ رونان پوینت ۶

۱-۴-۲ آمبینس پلازا ۸

۱-۴-۳ ساختمان فدرال آلفرد پی مواره ۹

۱-۴-۴ ساختمان بانک اعتماد ۱۰

۱-۵ اهداف و گستره تحقیق ۱۱

فصل دوم : پیش زمینه و سابقه پژوهش ۱۳

۲-۱ مقدمه ۱۴

۲-۲ انواع مختلف خرابی پیش رونده ۱۴

۲- ۳ تقسیم‌بندی دیده‌گاهای موجود برای کاهش خرابی پیش‌رونده۱۹

۲-۴ راهنماها و استانداردهای کاهش خرابی پیش‌رونده ۲۰

۲-۵ چند نمونه از کارهای انجام شده در مورد کاهش احتمال خرابی پیش رونده۲۳

۲-۶ آتش ۲۴

۲-۷ سازه های فولادی درمعرض آتش رفتار فولاد در حرارت بالا ۲۵

۲-۷-۱ مقدمه ۲۵

۲-۷-۲ آتش سوزی در سازه های فولادی ۲۶

۲-۷-۲-۱ ساختمان براد گیت ۲۶

۲-۷-۲-۲ ساختمان وان مریدیان پلازا ۲۹

۲-۷-۲-۳ ساختمان ۷ مرکز تجارت جهانی ۳۱

۲-۷-۲-۴ ساختمان وایندسار ۳۳

۲-۸ آزمایش آتش کاردینگتون ۳۶

۲-۹ درس هایی از آتش سوزی های گذشته ۳۹

۲-۱۰ رفتار تیر و عملکرد زنجیری ۴۰

٢-۱۱ خرابی پیش رونده ناشی از آتش ۴۱

٢-۱۲ رفتار اتصالات و یکپارچگی سازه۴۲

٢-۱۳ مسئله حذف ستون ۴۴

٢-۱۴ انواع اتصالات سازه های اسکلت فولادی ۴۷

٢-١۴-١ اتصالات ساده۴۸

٢-١۴-٢ اتصالات صلب۴۸

٢-١۴-۳ اتصالات نیمه صلب۱۴۹

۲-۱۵ اتصالات فولادی تحت آتش ۵۰

٢-۱۶ جمع بندی ۵۷

فصل سوم : طراحی و مدل سازی ۵۸

۳-۱ مقدمه ۵۹

۳-۲ تفاوت میان تحلیل خطی و غیر خطی۵۹

۳-۳ درک انواع رفتار غیرخطی۶۰

٣-٣-١ هندسه غیرخطی ۵۶

۳-۳-۲ مصالح غیرخطی ۵۷

۳-۳-۳ تغییر شرایط سیستم ۶۲

٣-٣-٣-١- ناپایداری عضو ۶۲

٣-٣-٣-٢- تنش های تماسی و تکیه گاهی غیرخطی ۶۳

٣-٣-٤ تعداد گام های بارگذاری ۶۵

٣-٤ رویکردهای تحلیل در مسائل حرارت -جابجایی ۶۶

٣-٥ صحت سنجی مدل اجزای محدود ۶۷

٣-٥-١ معرفی مدل آزمایشگاهی۶۷

٣-٥-٢ ساختار دستگاه آزمایش ۶۷

٣-٥-٣ توزیع حرارت ۷۰

٣-٥-٤ جابجایی های ثبت شده ۷۲

۳-۵-۴-۱ تغییر مکان جانبی ستون۷۲

٣-٥-٤-٢- تغییر مکان طولی ستون ۷۳

۳-۵-۵ مدل سازی ۷۳

۳-۵-۶ مقایسه نتایج حاصل از آزمایش و مدل اجزای محدود۷۶

۳-۶ مدل سازی ساختمان فرضی۷۹

٣-٦-١ مشخصات مصالح ۷۹

٣-٦-٢ بارگذاری ۸۰

۳-۶-۳ ترکیب بار۸۴

٣-٧ پیکربندی سازه و اعضای انتخاب شده برای مطالعه ۸۴

٣-٨ جمع بندی ۸۸

فصل چهارم: نتایج وتفسیر آن ها ۸۹

۴-۱ مقدمه۹۰

۴-۲مدل‌سازی اتصالات فولادی تحت آتش ۹۰

۴-۲-۱ مشخصات مصالح ۹۱

۴-۲-۲ هندسه اعضا ۹۲

۴-۲-۳ مش بندی ۹۳

۴-۲-۴ منطق تحلیل۹۵

۴-۳ بررسی نتایج۹۶

۴-۳-۱ اتصال گیردار با ورق انتهایی۹۶

۴-۳-۲ اتصال گیردار با کمک ورقهای روسری و زیرسری۱۰۱

۴-۳-۳ ضریب اضافه مقاومت ۱۰۴

۴-۳-۴شکل‌پذیری۱۰۶

۴-۳-۵ جمع بندی۱۰۷

فصل پنجم: نتایج و پیشنهادات ۱۰۸

۵-۱ مقدمه۱۰۹

۵-۲ نتایج۱۱۰

۵-۳ پیشنهادات۱۱۱

منابع ۱۱۲

 

بررسی خرابی پیش رونده در قاب‌های کامپوزیت با ستون‌های فولادی صلیبی شکل نیمه مدفون در بتن

چکیده

هدف از این مطالعه بررسی خرابی پیش رونده در قاب های کامپوزیت با ستون های صلیبی شکل نیمه مدفون در بتن بود برای این منظور قاب های 5،8 و 12 طبقه یکبار با ستون های صلیبی تنها و بار دیگر با ستون های صلیبی نیمه مدفون در بتن طراحی شدند لازم به ذکر است که فقط در 2 طبقه اول قاب کامپوزیت از ستون های صلیبی نیمه مدفون در بتن استفاده شده است و سایر طبقات همان ستون های صلیبی تنها (بدون بتن) بودند در ادامه شش قاب طراحی شده در نرم افزار SAP2000 جهت بررسی های دقیق تر به نرم افزار اپنسیس انتقال داده شدند تا تحت آنالیزهای استاتیکی غیرخطی و هیسترزیس قرار بگیرند به منظور بررسی اثرات خرابی پیش رونده در رفتار کلی سازه ها، ستون گوشه در طبقه اول در هر شش سازه حذف شده (تحت بارگذاری آیین نامه GSM) و پارامترهای مختلف از جمله نیروی محوری ستون های طبقه اول، لنگر خمشی تیرهای طبقه اول و دهانه اول در تمام طبقات و تغییرمکان قائم گره بالای ستون حذف شده در کلیه ی قاب های فولادی و کامپوزیت با یکدیگر مقایسه شدند

1 کلیات موضوع 2 
1- 1 مقدمه 2 
1-2 مواردی از وقوع خرابی پیش رونده 5 
1-2-1ساختمان فدرال آلفرد پیمورا 5 
1-2-2 ساختمان رونان پوینت 7 
1-2-3 خرابی ساختمان آمبینس پلازا 10 
1-3 زلزله و خرابی پیش رونده 11 
1-4 انواع ستون های کامپوزیت 14 
1-4-1 ستون های فولادی محصور در بتن (SRC یا ESCC) 15 
1-4-2 ستون های تیوبی پر شده با بتن 17 
1-4-3 تیوب های فولادی پر شده با بتن با یک مقطع فولادی مدفون در بتن 18 
2 مروری بر ادبیات موضوع 20 
2-1 مقدمه 20 
2-2 تعاریفی از خرابی پیش رونده 20 
2-3 انواع خرابی پیش رونده 21 
2-3-1 خرابی پن کیکی 22 
2-3-2 خرابی زیپی 24 
2-3-3 خرابی دومینویی 26 
2-3-4 فروریزش مقطعی 27 
2-3-5 خرابی به علت ناپایداری 28 
2-3-6 خرابی ترکیبی 29 
2-4 دسته بندی انواع خرابی های پیش رونده 31 
2-5 عوامل ایجاد خرابی پیش رونده در سازه ها 32 
2-6 ویژگی های ترویج دهندهی خرابی 36 
2-7 آزمایش ها و مطالعات صورت گرفته در زمینه خرابی پیش رونده 37 
2-8 مطالعات و آزمایش های صورت گرفته در زمینه ستون های کامپوزیت 43 
2-8-1 مقدمه 43 
2-8-2 آشنایی با ستون های نیمه مدفون H شکل 44 
2-8-3 ستون های نیمه مدفون در بتن با مقاطع فولادی ساخته شده از ورق های لاغر 45 
2-8-3-1 ترمبلی و همکاران (42) 45 
2-8-3-2 چیکوین و همکاران (14) 48 
2-8-3-3 چیکوین و همکاران (41) 51 
2-8-3-4 چیکوین و همکاران (13) 52 
2-8-3-5 بوچراو و توپین (8) 53 
2-8-4 ستون های نیمه مدفون با مقاطع استاندارد 54 
2-8-4-1 الناشای و برادریک (18) 54 
2-8-4-2 هونایتی و فتاح (23) 55 
3 ضوابط و آیین نامه های مربوط به خرابی پیش رونده 57 
3-1 مقدمه 57 
3-2 معرفی آیین نامه های مختلف مرتبط با خرابی پیش رونده 59 
3-3 دیدگاه های آیین نامه های مختلف درباره خرابی پیش رونده 61 
3-3-1 انجمن مهندسین عمران آمریکا 61 
3-3-2 وزارت دفاع و ضوابط تسهیلات متحد 62 
3-3-3 اداره خدمات همگانی آمریکا 64 
3-3-4 دستورالعمل ساختمانی شهر نیویورک 65 
3-3-5 آیین نامه ملی ساختمان کانادا 66 
3-3-6 آیین نامه ی اروپا 67 
3-3-7 استاندارهای انگلیسی 68 
3-4 روش های طراحی در برابر خرابی پیش رونده 69 
3-4-1 روش طراحی مستقیم 70 
3-4-1-1 روش مقاوم سازی محلی ویژه 71 
3-4-1-2 روش مسیر جایگزین 72 
3-4-2 روش کنترل حادثه 74 
3-4-3 روش طراحی غیرمستقیم 75 
3-5 ترکیب بارها 76 
3-6 روش های تحلیل خرابی پیش رونده 79 
3-6-1 تحلیل استاتیکی الاستیک خطی 80 
3-6-2 تحلیل استاتیکی غیرخطی 81 
3-6-3 تحلیل دینامیکی الاستیک خطی 82 
3-6-4 تحلیل دینامیکی غیرخطی 83 
4 بررسی رفتار لرزه ای قاب های فولادی با ستون های صلیبی نیمه مدفون در بتن 85 
4-1 مقدمه… 85 
4-2 مشخصات کلی قاب ها 88 
4-2-1 مدل سازی قاب ها در نرم افزار SAP2000 90 
4-2-1-1 مشخصات مصالح 90 
4-2-1-2 مقاطع استفاده شده برای ستون ها و تیرها 91 
4-2-2 مدل سازی قاب ها در نرم افزار اپنسیس 95 
4-2-2-1 تعریف خصوصیات مصالح 95 
4-2-2-2 تعریف مقاطع سازه ای 98 
4-2-2-3 تعریف المان ها 100 
4-2-2-4 مدل سازی تیر 101 
4-2-2-5 مدل سازی ستون 101 
4-2-2-6 تنظیم خروجی های تحلیل 102 
4-2-2-7 بارگذاری 102 
4-2-2-8 تحلیل انجام شده بر روی مدل 104 
4-2-3 تحلیل و تفسیر نتایج 105 
4-2-3-1 آنالیز پوش اور 105 
4-2-3-2 نتایج آنالیز خرابی پیش رونده 111 
5 نتیجه گیری و پشنهادات 135 
5-1 مقدمه… 135 
5-2 نتیجه گیری 136 
5-3 پیشنهادات 139 

 

ارزیابی و ارائه روابط پیشنهادی برای تخمین پتانسیل خرابی پیش‌رونده در قابهای فولادی

چکیده

در علم ساختمان به واقعه ای که، در آن یک خرابی اولیه در یک یا چند عضو از سازه باعث خرابی اعضای مجاور آنها و گسترش خرابی، و مواردی(در صورت به تعادل نرسیدن سیستم) منجر به خرابی کلی سازه میگردد خرابی پیش رونده گویند در این رساله ضمن بحث پیرامون این نوع واقعه و مسائل مرتبط با آن روشی ساده برای بررسی آن ارائه شده است علیرغم وارد شدن این بحث در آیین نامه ها و حتی داشتن آیین نامه خاص، اما هنوز مسائل بسیاری در این خصوص است که نیاز به بررسی و شناخت دقیق تری دارند به عنوان مثال در مورد ساختمانهای مقاوم در برابر زلزله، با توجه به سیستمهای مختلف مهاربندی مورد استفاده در آنها، نیاز یا عدم نیاز به کنترل پتانسیل خرابی پیش رونده در این گونه سازه ها مسئله ای است که احتیاج به بررسی و مطالعه دارد چرا که این سوالی است که، در خیلی از نوشته های قبلی در این خصوص، مطرح شده است، و جوابهای متفاوتی، به آن داده شده است بدین لحاظ در این رساله روی 42 مدل سازه ای با سیستم های مختلف لرزه ایِ که براساس آیین نامه ایران طرح شده اند، پتانسیل خرابی پیش رونده بررسی گردید و نتایج نشان داد که، در این سازه ها علیرغم داشتن ضوابط طرح لرزه ای، احتمال وقوع خرابی پیش رونده، وجود دارد ولیکن وسعت خرابی ها در سازه های مختلف متفاوت و متاثر از سیستم سازه ای آنها و همچنین موضع وقوع حادثه میباشد به علاوه در این رساله مقدار ضریب افزایش بار دینامیکی(ضریب ضربه) که برای لحاظ اثرات دینامیکی بار در تحلیلهای استاتیکی در آیین نامه های خرابی پیش رونده پیشنهاد شده است مورد بحث و بررسی قرار گرفته و با استفاده از مفهوم شکل پذیری و تعادل دینامیکی در کنار بکارگیری روش انرژی یک روش ساده برای محاسبه ضریب اضافه بار، ارائه میشود که پس از اثبات صحت روش پیشنهادی، نتایج نشان از کوچکتر بودن مقادیر بدست آمده از این روش در مقایسه با مقادیر داده شده در آیین نامه ها دارد در ادامه بر پایه نتایج روش پیشنهادی یک سری فرمول و همچنین یک گراف ساده شده برای محاسبه هر چه ساده تر ضریب افزایش بار ارائه میگردد

فصل 1: مقدمه 1 
1-1- عنوان تحقیق 2 
1-2- مقدمه ای بر تحقیق 2 
1-3- طراحی مقاوم سازه ها در برابر بارهای بیش از حد 4 
1-3-1- تأمین شکل پذیری 5 
1-3-2- تأمین اضافه مقاومت 6 
1-3-3- تأمین مقاومت موضعی 6 
1-3-4- تأمین پیوستگی 6 
1-4- روشهای طراحی برای کاهش پتانسیل خرابی پیش رونده 7 
1-4-1- روش طرح غیر مستقیم 8 
1-4-2- روش طرح مستقیم 10 
1-4-3- روش بار معادل 10 
1-4-4- روش تحلیل استاتیکی خطی 11 
1-4-5 روش تحلیل استاتیکی غیر خطی 11 
1-4-6- روش دینامیکی خطی 12 
1-4-7- روش دینامیکی غیر خطی 12 
1-4-8- روش بار مشخصه موضعی 12 
1-5- لزوم انجام تحقیق 12 
1-6- فرضیه های تحقیق 13 
1-7- فرضیات تحقیق 14 
1-8- روش تحقیق 14 
1-9- اهداف تحقیق و نوع آوری 15 
1-10- ساختار فصول رساله 15 
فصل 2: مروری بر تحقیقات گذشته 17 
2-1- مقدمه 18 
2-2- خطرات بار بیش از حد 21 
2-2-1- انفجار گاز 22 
2-2-2- موج حاصل از انفجار بمب 22 
2-2-3- برخورد هواپیما 25 
2-2-4- برخورد وسائط نقلیه 26 
2-2-5- آتش سوزی 26 
2-2-6- اشتباهات طراحی و ساخت 28 
2-3- مقاومت سازه های اسکلتی در مقابل تخریب پیش رونده 28 
2-3-1- سازه های اسکلت فولادی 29 
2-3-2- سازه های بتن آرمه 32 
2-4- موردشناسی تخریب پیش رونده 33 
2-4-1- برج های دوقلوی مرکز تجارت جهانی 34 
2-4-2- ساختمان های پنتاگون 38 
2-4-3- ساختمان اداری فدرال مورا 41 
2-4-4- ساختمان رونان پوینت 43 
2-4-5- ساختمان واقع در خیابان 130 آزادی 45 
2-5- روش های ارزیابی تخریب پیش رونده 47 
2-6- ضوابط مربوط به تخریب پیش رونده در آیین نامه ها 54 
2-6-1- استانداردهای انگلیسی در طراحی 54 
2-6-2- ضوابط یوروکد Euro Code 56 
2-6-3- ضوابط آیین نامه کانادا 57 
2-6-4- استانداردهای کشوری در ایالات متحده 57 
2-6-5- استانداردهای دولتی ایالات متحده 58 
فصل 3: معرفی روش تحقیق 63 
3-1- مقدمه 64 
3-2- علت انتخاب هدف 64 
3-3- روش تحقیق 68 
3-3-1- رفتار غیر خطی و مدل سازی آن 69 
3-3-2- مفاهیم اولیه اجزاء محدود 70 
3-3-3- رفتار فولاد 71 
3-3-4- تحلیل غیر خطی 71 
3-3-5- روش تحلیل غیرخطی 72 
3-3-6- معیار همگرایی 74 
3-3-7- تنش و کرنش موثر (تنش و کرنش متعادل شده) 74 
3-3-8- معیار ماکزیمم اعوجاج یا معیار ون میزز 76 
3-3-9- آشنایی با نرم‌افزار ANSYS 77 
3-3-10- معرفی کلی و توانائی‌های برنامه ANSYS 78 
3-3-11- معرفی المان‌های انتخاب شده جهت مدل‌سازی 85 
فصل 4: خرابی پیش رونده در ساختمانهای فولادی 86 
4-1- مقدمه 87 
4-2- روش بررسی 87 
4-2-1- طول موثر ستون 87 
4-2-2- دستورالعمل های طراحی 88 
4-2-3- حدود کنترل 88 
4-2-4- روش های آنالیز 88 
4-2-5- حد مجاز خرابی بر اثر حذف ستون خارجی 90 
4-3- بررسی خرابی پیش رونده در سازه های طرح شده بر اساس آیین-نامه های ایران 90 
4-4- بررسی تا ثیر المانهای اضافه(مهاربند) بر خرابی پیش رونده 97 
4-4-2- خصوصیات مواد و بارگذاری 97 
4-4-3- مدل-1 98 
4-4-4- مدل-2 98 
4-4-5- مدل-3 101 
4-4-6- مدل -4 101 
4-4-7- مدل-5 103 
4-4-8- مقایسه مدلها 104 
فصل 5: محاسبه ضریب ضربه در روش حذف ستون 105 
5-1- مقدمه 106 
5-2- بررسی قاب چند طبقه 107 
5-3- پاسخ استاتیکی غیر خطی 111 
5-3-1- مقایسه نتایج تحلیلی با نتایج آزمایشگاهی 111 
5-3-2- مدل سازی در ANSYS بدست آوردن پاسخ استاتیکی غیر خطی 113 
5-4- تأثیر پارامترهای مختلف در دیاگرام پاسخ استاتیکی غیر خطی 118 
5-4-1- تأثیر ممان اینرسی تیر و طول دهانه (L) 118 
5-5- بررسی و ساده سازی پاسخ دینامیکی 120 
5-6- بررسی پاسخ دینامیکی از طریق روش انرژی 121 
5-7- مطالعات آماری 128 
5-7-1- R-Square (ضریب تشخیص) 128 
5-7-2- Adj R- Square 129 
5-7-3- SSE (جمع خط ها) 129 
5-7-4- واریانس 129 
5-7-5- استاندارد انحراف معیار 129 
5-8- مدل سازی ریاضی در MATLAB 129 
5-9- ساده سازی فرمولهای ریاضی 132 
5-10- مقایسه نمودارهای بدست آمده برای R-λ در مدلهای مختلف 133 
5-10-1- مدل برای حالت حذف ستون میانی 133 
5-10-2- تأثیر طبقات در منحنی R-λ 136 
فصل 6: جمع‌بندی، نتایج و پیشنهادها 139 
6-1- مقدمه 140 
6-2- خرابی پیش رونده در سازه های طرح شده بر اساس آیین نامه های ایران 140 
6-3- محاسبه ضریب ضربه در موضع حذف ستون 141 
6-4- پیشنهادات 143 
مراجع 144 

 

بررسی اثر نوع شکل پذیری سازه در خرابی پیش رونده قابهای خمشی فولادی در معرض آتش سوزی موضعی

چکیده

خرابی پیش رونده وضعیتی است که در آن بروز یک خرابی موضعی در یک عضو سازه ای منجر به شکست اعضای مجاور آن و فروریزش های اضافی در ساختمان می شود. یکی از عواملی که می تواند باعث بروز خرابی موضعی و نهایتا شروع خرابی پیش رونده در سازه شود، آتش سوزی است. در اثر بروز آتش سوزی موضعی در یک سازه ممکن است یک یا چند المان باربر کلیدی در سازه آسیب ببیند و سازه دچار خرابی پیش رونده شود. خرابی پیش رونده اغلب با علت ایجاد آسیب در تناسب نیست و سازه ممکن است به علت یک حادثه کوچک در معرض فروپاشی پیش رونده قرار گیرد. با توجه به اهمیت شکل پذیری سازه در تخریب پیش رونده، در این تحقیق اثرات نوع شکل پذیری سازه های با قاب خمشی فولادی در تخریب ناشی از آتش سوزی موضعی مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور پتانسیل خرابی پیش رونده ناشی از آتش سوزی موضعی مطابق ضوابط آیین نامه UFC ارزیابی شده است. در گام اول ساختمانهایی با سه، شش و نه طبقه با سیستم قاب خمشی فولادی با سه سطح شکل پذیری کم، متوسط و زیاد با پنج دهانه در جهت اصلی و چهار دهانه در جهت عمود بر آن به کمک نرم افزار Etabs مطابق مبحث دهم مقررات ملی ساختمان و تحت اثر بارهای مرده، زنده و همچنین نیروی زلزله مطابق با مبحث ششم مقررات ملی ساختمان مدل سازی و طراحی شده اند. در مدل سازی اولیه کلیه اتصالات تیرها و ستونها و همچنین تکیه گاه ستون های همکف گیردار فرض شده است. سپس در گام بعدی برای بررسی دقیق رفتار اتصالات و اعضا، قابهای دو بعدی به روش المان محدود و با استفاده از نرم افزار Abaqus مدل سازی گردیدند. سپس المانهایی از سازه مطابق سناریوی توصیه شده آیین نامه ی UFC در معرض آتش سوزی و حرارت قرار گرفته و به روش مسیر بار جایگزین از سازه حذف و اثر توزیع مجدد تنش و پاسخ اعضا در هر سه سازه با شکل پذیری های مختلف مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. در انتها مهم ترین نتایج حاصل نشان داد که با توجه به تغییرات نیروی محوری ایجاد شده در ساختمان های مورد مطالعه، می توان بیان نمود که اعمال الزامات مقررات ملی ساختمان، جهت ایجاد رفتار شکل پذیرتر در سازه، می تواند در بهبود رفتار ساختمان در کاهش پتانسیل خرابی پیش رونده ی ناشی از بارهای غیر عادی نظیر آتش تاثیرگذار باشد.

فهرست مطالب
فصل اول :کلیات 
1-1 مقدمه 2
1-2 اهمیت موضوع مورد مطالعه 3
1-3- اهداف مطالعه 5
1-4- روش پژوهش 5
1-5- تاریخچه تحقیق 6
1-6 ساختار پایان نامه 21
فصل دوم: مبانی خرابی پیش رونده
2-1 مقدمه 23
2-2 اهمیت بحث خرابی پیش رونده 23
2-3 خطرپذیری سازه ها 26
2-4 تخریب پیش رونده 27
2-5 مروری بر استانداردها و آیین نامه ها 29
2-5-1- راهنمای مدیریت بهره‌وری کلی (GSA) 30
2-5-2- رهنمای وزارت دفاع (DOD) 31
2-6 روش های طراحی در برابر تخریب پیش رونده 31
2-6-1- روش طراحی مستقیم 32
2-6-2- روش طراحی غیر مستقیم 32
2-7- روش مسیر بار جایگزین (AP) 33
2-7-1- استراتژی حذف المان باربر در روش مسیر بار جایگزین 34
2-7-1-1- حذف ستون خارجی 34
2-7-1-2- حذف ستون داخلی 35
2-8- شرایط طراحی برای ساختمان های موجود و ساختمان های جدید 35
2-9- انتخاب ستون و یا دیوارهایی که باید حذف شوند 37
2-10- حدود خسارت برای سازه‌ها 38
2-10-1- حدود خسارت برای حذف ستون‌های خارجی 38
2-10-2- حدود خسارت برای حذف ستون‌های داخلی 38
2-10-3- معیارهای پذیرش المان‌ها و اتصالات سازه‌ای 38
2-11- رابطه‌ی بین شکل‌پذیری کلی و موضعی 42
2-11-1- نسبت شکل‌پذیری 42
2-11-2- روش‌های تعیین شکل‌پذیری کلی سازه 44
2-12- محاسبه‌ی ضریب شکل‌پذیری (تحلیل استاتیکی غیرخطی ) 45
2-12-1- مبانی روش تحلیل استاتیکی غیرخطی 45
2-12-2- تحلیل استاتیکی غیرخطی پوش‌آور با کنترل نیرو 46
2-12-3- تحلیل استاتیکی غیرخطی پوش‌آور با کنترل تغییر مکان 50
2-12-4- ساده سازی منحنی پاسخ کلی سازه‌ها 50
فصل سوم: معرفی نرم افزار مورد نظر برای پردازش و پروژه های منتخب برای مطالعات موردی
3- 1 مقدمه 53
3-2- مفهوم شکل‌پذیری 53
3-2-1- حد شکل‌پذیری زیاد یا شکل‌پذیری ویژه 54
3-2-2- حد شکل‌پذیری متوسط 54
3-2-3- حد شکل‌پذیری کم 54
3-3- زاویه‌ی جابه‌جایی نسبی داخلی طبقه 55
3-4- روند انجام مطالعه 57
3-5- مشخصات هندسی مدل های مورد مطالعه 59
3-6- شبیه سازی اجزاء محدود مدل های مورد بررسی 61
3-7- اعتبار سنجی روش اجزاء محدود مورد استفاده 68
فصل چهارم: تجزیه و تحلیل نتایج
4-1 مقدمه 80
4-2- خروجی های حاصل از تحلیل اجزای محدود مدل های مورد بررسی 80
4-2-1- ساختمان سه طبقه با سیستم قاب خمشی معمولی در حالت بدون حذف ستون 80
4-2-2- ساختمان سه طبقه با سیستم قاب خمشی معمولی در حالت با حذف ستون 81
4-2-3- ساختمان سه طبقه با سیستم قاب خمشی متوسط در حالت بدون حذف ستون 83
4-2-4- ساختمان سه طبقه با سیستم قاب خمشی متوسط در حالت با حذف ستون 84
4-2-5- ساختمان سه طبقه با سیستم قاب خمشی ویژه در حالت بدون حذف ستون 85
4-2-6- ساختمان سه طبقه با سیستم قاب خمشی ویژه در حالت با حذف ستون 86
4-2-7- ساختمان شش طبقه با سیستم قاب خمشی معمولی در حالت بدون حذف ستون 87
4-2-8- ساختمان شش طبقه با سیستم قاب خمشی معمولی در حالت با حذف ستون 89
4-2-9- ساختمان شش طبقه با سیستم قاب خمشی معمولی در حالت بدون حذف ستون 90
4-2-10- ساختمان شش طبقه با سیستم قاب خمشی متوسط در حالت با حذف ستون 91
4-2-11- ساختمان شش طبقه با سیستم قاب خمشی ویژه در حالت بدون حذف ستون 93
4-2-12- ساختمان شش طبقه با سیستم قاب خمشی ویژه در حالت با حذف ستون 94
4-2-13- ساختمان نه طبقه با سیستم قاب خمشی معمولی در حالت بدون حذف ستون 95
4-2-14- ساختمان نه طبقه با سیستم قاب خمشی معمولی در حالت با حذف ستون 97
4-2-15- ساختمان نه طبقه با سیستم قاب خمشی متوسط در حالت بدون حذف ستون 98
4-2-16- ساختمان نه طبقه با سیستم قاب خمشی متوسط در حالت با حذف ستون 99
4-2-17- ساختمان نه طبقه با سیستم قاب خمشی ویژه در حالت بدون حذف ستون 101
4-2-18- ساختمان نه طبقه با سیستم قاب خمشی ویژه در حالت با حذف ستون 102
4-3- تجزیه و تحلیل خروجی های حاصل 103
4-3-1- بررسی اثر شکل پذیری قاب های مورد مطالعه در برابر خرابی پیش رونده 103
4-3-2- بررسی اثر ارتفاع قاب های مورد مطالعه در برابر خرابی پیش رونده 106
4-3-3- بررسی بیشینه تنش های ایجاد شده در ساختمان های مورد بررسی 108

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات
5-1- مقدمه 110
5- 2- نتیجه گیری 110
5-3- پیشنهادات 111
منابع 112
چکیده انگلیسی 114

 

بررسی اثر تغییرات طول و تعداد دهانه ها بر روی پتانسیل خرابی پیش رونده در سازه های فولادی

چکیده

خرابی پیش رونده وضعیتی است که در آن بروز یک خرابی موضعی در یک عضو سازه ای، منجر به شکست اعضای مجاور آن و در نهایت خرابی کل سازه یا بطور نا متناسب بخش اعظم آن می گردد. بارهای غیر معمول از جمله ضربه هواپیما، خطای طراحی یا ساخت، آتش سوزی، انفجار گاز، بارهای اضافی غیر مترقبه، برخورد وسایل نقلیه، انفجار بمب و … می توانند باعث بروز خرابی پیشرونده در سازه باشند. با توجه به اهمیت موضوع اثرات خرابی پیشرونده بر ساختمان های قاب خمشی فولادی در این پژوهش سعی شده است خرابی پیشرونده در ساختمان های فولادی با تعداد دهانه ها و طول دهانه های مختلف مورد ارزیابی قرار گیرد. لذا ساختمان های قاب خمشی فولادی در نرم افزار آباکوس تحت سناریوهای مختلف حذف ستون مدلسازی و آنالیز دینامیکی شده اند. نتایج نشان می دهد با افزایش طول دهانه و کاهش تعداد دهانه، حذف ستون می تواند بارهای بحرانی تری در سازه ایجاد نماید به گونه ای که با افزایش طول دهانه مفاصل پلاستیک در طبقات بالاتری اتفاق می افتد و جابجایی های ماندگار تا چند برابر افزایش می یابند.

فهرست مطالب
فصل ۱: مقدمه ۱
۱-۱- مقدمه ۲
۱-۲- اهداف و ضرورت پژوهش ۳
۱-۳- ساختار پژوهش ۴
فصل ۲: اصول، مبانی و تاریخچه موضوع ۵
۲-۱- مقدمه ۶
۲-۲- خرابی پیش رونده ۶
۲-۳- ارائه ی نمونه های خرابی پیش رونده ۶
۲-۳-۱- ساختمان رونان پوینت ۷
۲-۳-۲- ساختمان بانک اعتماد ۸
۲-۳-۳- ساختمان تجاری اسکای لاین پلازا ۱۰
۲-۳-۴- برج الکوبار ۱۱
۲-۳-۵- برج های دو قلوی تجاری ۱۲
۲-۳-۶- ساختمان کانسالز ۱۲
۲-۴- انواع خرابی پیشرونده ۱۴
۲-۴-۱- خرابی پن کیکی ۱۵
۲-۴-۲- خرابی زیپی ۱۶
۲-۴-۳- خرابی دومینویی ۱۸
۲-۴-۴- خرابی سطح مقطعی ۱۹
۲-۴-۵- خرابی از نوع ناپایداری ۲۰
۲-۴-۶- خرابی ترکیبی ۲۱
۲-۵- گروه های خرابی پیشرونده ۲۲
۲-۶- عوامل تشدید کننده ی خرابی پیشرونده ۲۲
۲-۶-۱- عملکرد دینامیکی و تمرکز تنش ۲۳
۲-۶-۲- مصالح ترد و شکل پذیر ۲۳
۲-۶-۳- پیوستگی ۲۳
۲-۶-۴- اندازه و جهت گیری سازه ۲۴
۲-۶-۵- پیکربندی ۲۴
۲-۷- روش های بررسی خرابی پیشرونده ۲۵
۲-۷-۲- روش غیر مستقیم ۲۶
۲-۷-۳- روش مستقیم ۲۶
۲-۷-۴- جدا سازی با قطعه بندی ۲۸
۲-۸- بررسی و مقایسه ی روش ها ۳۰
۲-۹- بررسی استانداردهای مرتبط با خرابی پیشرونده ۳۱
۲-۱۰- راهنمای GSA ۳۲
۲-۱۱- مروری بر مطالعات انجام شده در زمینه خرابی پیشرونده ۳۶
۲-۱۲- جمع بندی ۴۰
فصل ۳: روش تحقیق ۴۱
۳-۱- مقدمه ۴۲
۳-۲- روش تحقیق ۴۲
۳-۳- انواع روش های تحلیل دینامیکی سازه ۴۳
۳-۳-۱- تحلیل دینامیکی خطی ۴۳
۳-۳-۲- تحلیل دینامیکی غیر خطی ۴۳
۳-۴- معرفی نرم افزار آباکوس ۴۴
۳-۵- روش اجزای محدود و روش کار نرم افزار آباکوس ۴۵
۳-۶- مراحل مدلسازی المان محدود ۴۷
۳-۷- جمع بندی ۵۳
فصل ۴: ارائه نتایج و تفسیر آنها ۵۴
۴-۱- مقدمه ۵۵
۴-۲- مدل سازی قاب خمشی فولادی و صحت سنجی مدل خرابی پیشرونده ۵۵
۴-۳- مدل های مورد استفاده در پژوهش ۶۰
۴-۴- نتایج خرابی پیش رونده در مدل Frame-۰۱ ۶۷
۴-۵- نتایج خرای پیش رونده در مدل Frame-۰۲ ۷۲
۴-۶- نتایج خرابی پیش رونده در مدل Frame-۰۳ ۷۶
۴-۷- مقایسه اثرات خرابی پیشرونده در تعداد دهانه های مختلف ۸۰
۴-۸- مقایسه اثر طول و تعداد دهانه به صورت مجزا ۸۳
۴-۸-۱- مقایسه اثر طول دهانه ۸۳
۴-۸-۲- مقایسه اثر تعداد دهانه ۸۵
۴-۹- جمع بندی ۸۷
فصل ۵: جمع‌بندی و پیشنهادها ۸۸
۵-۱- مقدمه ۸۹
۵-۲- جمع بندی و نتیجه گیری ۸۹
۵-۳- پیشنهادات ۹۲
مراجع ۹۳

 

ارزیابی پتانسیل خرابی پیش‌رونده در ساختمان‌های قاب خمشی فولادی با هندسه نامنظم در ارتفاع

چکیده

خرابی پیش‌رونده انتشار نامتناسب خرابی اولیه در سازه و عدم توانایی رسیدن ساختار کلی ساختمان به شرایط پایدار استاتیکی جدید تعریف می‌گردد. جهت بررسی پتانسیل سازه در برابر خرابی پیش‌رونده روش مسیر جایگزین بار توسط آیین‌نامه‌های GSA2003، UFC2009 ارائه شده است. این روش یک آنالیز مستقل از حادثه می‌باشد به این معنا که علت خرابی اولیه در آنالیز مورد بررسی قرار نمی‌گیرد و فقط ظرفیت سازه پس از تخریب المان‌های آسیب دیده و ظرفیت سازه در رسیدن به شرایط پایدار استاتیکی جدید بررسی می‌گردد. این روش با الهام از پدیده انفجار پیشنهاد به حذف ناگهانی ستون از سازه دارد. جهت بررسی خرابی پیش‌رونده ساختمان‌های 5، 10 و 15 طبقه با سیستم قاب خمشی فولادی مطابق با ضوابط لرزه‌ای و طراحی آیین‌نامه‌های ایران طراحی و مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین جهت مقایسه نتایج ساختمان‌‌هایی با پلان مشابه و نامنظمی هندسی در ارتفاع طراحی و مورد آنالیزهای مسیر جایگزین بار قرار گرفته است. جهت صحت یافتن نتایج آنالیزهای مسیر جایگزین بار مدل‌های مورد بررسی به صورت سه بعدی در نرم‌افزار اجزا محدودی آباکوس شبیه‌سازی شده است. در آنالیزهای صورت گرفته خرابی در مدل‌ها مشاهده نگردیده است. پتانسیل خرابی پیش‌رونده با افزایش تعداد طبقات در مدل‌های مورد بررسی حذف ستون در طبقات اولیه ساختمان کاهش می‌یابد به عبارتی با افزایش مسیرهای انتقال بار و یا ظرفیت خمشی مجموعه انتقال دهنده نیرو عملکرد سازه مناسب‌تر می‌گردد. در ساختمان‌های نامنظم هندسی در موقعیت فرورفتگی ساختمان در مقایسه با ساختمان‌های منظم عملکرد سازه در برابر خرابی پیش‌رونده مناسب‌تر ارزیابی می-گردد. با افزایش تعداد طبقات و یا افزایش سختی خمشی سازه شاهد کاهش ضریب دینامیکی و همچنین نزدیک شدن تغییر شکل ماندگار به تغییر شکل استاتیکی خواهیم بود.

چکيده 1 
فصل اول 2 
کلیات تحقیق 2 
1-1 مقدمه 2 
1-2 طرح موضوع پژوهش 3 
1-3 اهمیت موضوع 4 
1-4 اهداف مورد نظر 5 
1-5 روش و ساختار انجام تحقیق 5 
فصل دوم 7 
مروری بر تحقیقات انجام شده 7 
2-1 مقدمه 7 
2-2 ساختمانهای نامنظم 7 
2-3 نامنظمی در پلان سازه 8 
2-3-1 نامنظمی پیچشی- دیافراگم انعطا ف پذیر نیست 8 
2-3-2 گوشه معقر 8 
2-3-3 دیافراگم ناپیوسته 8 
2-3-4 انحرافات خارج از پلان 8 
2-3-5 سیستمهاي غیرموازي 9 
2-4 نامنظمی در ارتفاع سازه ها 9 
2-4-1 نامنظمی سختی- طبقه نرم 9 
2-4-1 نامنظمی جرمی(وزنی) 9 
2-4-2 نامنظمی هندسی عمودي 9 
2-5 ناپیوستگی پلان در اجزاي مقاوم باربر جانبی عمودي 9 
2-5-1 ناپیوستگی در ظرفیت- طبقه ضعیف 9 
2-6 معیار منظمی در پلان 10 
2-7 معیار منظمی در ارتفاع 11 
2-8 تعاریف نامنظمی از دیدگاه آیین نامههای مختلف و آیین نامه لرزهای 2800ایران 13 
2-9 نمونه هایی از رخداد خرابی پیشرونده 14 
2-9-1 ساختمان رونان پوینت 14 
2-9-2 ساختمان اسکای لاین پلازا 15 
2-9-3 ساختمان آلفرد پی مورا 16 
2-9-4 برجهای تجارت جهانی 17 
2-10 ساختمانهای مقاوم در برابر خرابی پیشرونده 19 
2-10-1 ساختمان اکسچکرکورت 19 
2-11 انفجار 20 
2-12 بارهای لرزهای و بارهای انفجاری 21 
2-12-1وجه اشتراک بارهای لرزهای و بارهای انفجاری 21 
2-12-2 وجوه تمایز بین بارهای لرزهای و انفجاری 21 
2-12-3 پاسخ سازه به بارهای انفجاری 22 
2-13 روشهای کاهش خرابی 23 
2-14 کنترل وقوع حادثه 24 
2-14-1 روشهای غیرمستقیم 24 
2-14-2 روشهای مستقیم 26 
2-14-3 روش مسیر جایگزین بار 26 
2-15 آیین‌نامه‌های موجود در زمینه خرابی پیشرونده 27 
2-16 استاندارد ASCE7 27 
2-16-1 طراحی مستقیم 28 
2-16-2 روش طراحی غیر مستقیم 29 
2-17 دستور العمل NIST 29 
2-18 آیین نامه GSA2003 29 
2-19 آیین نامه UFC (2009) 31 
2-20 ساده سازی رفتار قاب پس از حذف ناگهانی ستون 32 
2-21 بررسی ساختمانهای بتنی در خرابی پیش‌رونده 33 
2-22 بررسی قابهای خمشی فولادی در خرابی پیش‌رونده 36 
2-23 بررسی اتصالات گیردار در خرابی پیش‌رونده 40 
2-24 اتصال WUF-B 41 
2-27 اتصال RBS 42 
2-28 بررسی قابهای مهاربندی در خرابی پیش‌رونده 43 
فصل سوم 48 
مواد و روشها 48 
3-1 مقدمه 48 
3-2 تفاوت میان حل گر صریح و ضمنی 48 
3-3 میرایی 51 
3-4 میرایی رایلی 52 
3-5 محاسبه میرایی رایلی در آنالیز خرابی پیش‌رونده 53 
3-6 المانهای تیری 54 
3-6 تحلیل غیرخطی 56 
3-7 غیرخطی شدن مصالح 56 
3-8 معیار تسلیم ترسکا 57 
3-9 معیار تسلیم ون میزس 58 
3-10 صحت سنجی نرم افزار 59 
3-11 مشخصات مدل آزمایشگاهی 59 
3-12 نتایج آزمایش 62 
3-13 شبیه سازی اجزا محدودی مدل آزمایشگاهی 63 
3-14 معرفی مدلها 66 
3-15 محاسبه بارهای ثقلی 72 
3-16 محاسبه بارهای جانبی 72 
3-17 محاسبات ضریب برش پایه 73 
3-18 طراحی سازه 74 
فصل چهارم 75 
نتایج 75 
4-1 مقدمه 75 
4-2 مدلسازی 75 
4-3 روند مدل سازی اجزا محدود سازه ها 76 
4-4 فرض‌های مدلسازی 85 
4-5 محدودیت‌های مدلسازی 85 
4-6 بررسی نتایج تحلیل مسیر جایگزین بار 86 
4-7 نتایج آنالیزهای مسیر جایگزین بار 88 
فصل پنجم 115 
بحث و نتیجه گیری 115 
5-1 نتایج 115 
5-2 پیشنهادات 116 
مراجع 118 
منابع فارسی 118 

 

بررسی ضریب بزرگنمایی دینامیکی برای تحلیل استاتیکی غیرخطی مسیر جایگزین سازه های بتنی در برابر خرابی پیش رونده

چکیده

ارزیابی آسیب پذیری یک ساختمان در برابر خرابی پیش رونده با استفاده از روش تحلیل دینامیکی غیرخطی (ND) در مقایسه با سایر روشها از دقت بیشتری برخوردار است. با این حال دستورالعمل‌های رایج طراحی خرابی پیش رونده استفاده از تحلیل استاتیکی خطی (LS) و تحلیل استاتیکی غیرخطی (NS) را برای ارزیابی خطرات خرابی پیش رونده ساختمان ها مجاز می دانند و برای در نظرگرفتن اثرات دینامیکی، دو ضریب بزرگنمایی دینامیکی متفاوت به نام‌های ضریب افزایش بار (LIF) و ضریب افزایش دینامیکی (DIF) به ترتیب در تحلیل استاتیکی خطی (LS) و تحلیل استاتیکی غیرخطی (NS) پیشنهاد می‌دهند. روابط ارائه شده موجود برای تعیین ضریب افزایش دینامیکی (DIF) در دستورالعمل‌های رایج طراحی خرابی پیش رونده، مستقل از بارگذاری ثقلی و ظرفیت سازه‌ای موجود بوده و برای حالت های مختلف حذف ستون در یک سازه مقدار تقریباً یکسانی را نتیجه می‌دهند. در این مطالعه اثرات مقدار بارگذاری ثقلی و ظرفیت سازه‌ای موجود بر روی مقدار DIF در سازه های بتنی بررسی می‌شود و براین اساس فرمول تجربی جدید برای ضریب افزایش دینامیکی (DIF) پیشنهاد می‌شود. برای این منظور، مجموعه ای از سازه های ساختمانی سه‌بعدی بتنی سه طبقه و 10 طبقه با طول دهانه‌های مختلف برای سطوح لرزه‌ای متفاوت طراحی شده اند و برای استخراج فرمول تجربی DIF جدید به کار برده می‌شوند. از مزایای رابطه پیشنهادی امکان پیش بینی وضعیت تنش و تغییر شکل در اعضای سازه های بتن آرمه پس از حذف ستون است. DIF جدید می تواند در تحلیل استاتیکی غیرخطی برای ارزیابی پتانسیل سازه های ساختمانی در برابر خرابی پیش‌رونده به جای تحلیل دینامیکی غیرخطی استفاده شود.

فصل اول: کلیات 1
1-1 مقدمه 2
1-2 علت انتخاب موضوع 3
1-3 هدف و شمای کلی مطالعه 3
1-4 ساختار پایان نامه 4
فصل دوم: پیشینه تحقیق 5
فصل سوم: خرابی پیش رونده 9
3-1 مقدمه 10
3-2 تعریف ها و توصیه ی استانداردهای مختلف در مورد تخریب پیش رونده 13
3-2-1 کمیته ی تخصصی موسسه ی استاندارد و فناوری آمریکا 13
3-2-2 استاندارد اروپا – آئین نامه ی شماره ی یک یورو کد 14
3-2-3 اداره خدمات عمومی آمریکا و وزارت دفاع آمریکا 14
3-2-4 استاندارد انگلیس 14
3-2-5 آیین نامه ملی ساختمانی کانادا 15
3-2-6 استاندارد وزارت دفاع آمریکا- اتحادیه ی مقررات تسهیلات 15
3-3 روش های کلی بررسی پدیده خرابی پیش رونده در استانداردهای مختلف 16
3-3-1 روش غیرمستقیم (indirect design) 16
3-3-2 روش مستقیم (direct design) 17
3-3-2-1 روش مقاومت موضعی ویژه 17
3-3-2-2 روش مسیر جایگزین بار 17
3-4 رویکرد آیین نامه ها در کاهش خرابی پیش رونده 18
3-4-1 آیین نامه اروپایی 18
3-4-2 اداره تحقیقات ملی کانادا (NBCC) 18
3-4-3 جامعه مهندسین عمران آمریکا (ASCE) 19
3-4-4 دستورالعمل UFC(2005) 19
3-4-5 آیین نامه ISC 2001 19
3-4-6 دستور العمل ساختمانی شهر نیویورک 20
3-4-7 دستورالعملGSA 20
5-3 بارگذاری جهت ارزیابی پتانسیل خرابی پیش رونده در ساختمان ها 20
5-3-1 بارهای تصادفی 21
5-3-2 بارهای جانبی یا عرضی 21
3-6 انواع خرابی پیش رونده 21
3-6-1 انهدام از نوع پن کیک 21
3-6-2 انهدام از نوع زیپر 22
3-6-3 انهدام از نوع دومینو 22
3-6-4 انهدام از نوع مقطع 23
3-6-5 انهدام از نوع پایداری 23
3-6-6 انهدام از نوع ترکیبی 23
3-7 روش های آنالیز خرابی پیش رونده در دستورالعمل های DOD و GSA 23
3-7-1 روش استاتیکی خطی 24
3-7-2 روش استاتیکی غیرخطی 25
3-7-3 روش دینامیکی خطی 25
3-7-4 روش دینامیکی غیرخطی 26
3-8 روش دینامیکی معادل 26
3-9 روش المان های کاربردی 27
3-9-1 تاریخچه ی روش المان های کاربردی 27
فصل چهارم: دیدگاه های آیین نامه UFC و بررسی خرابی پیش رونده در ساختمان-های بتنی 29
4-1 مروری بر آیین نامه UFC 4-023-03 30
4-1-1 اصول اولیه 30
4-1-2 مراحل طراحی 31
4-1-2-1 روش کلاف بندی (روش غیرمستقیم) 31
4-1-2-2 روش مسیر جایگزین 31
4-1-2-3 روش مقاومت موضعی 32
4-2 خرابی پیش رونده درساختمان های بتنی 32
4-2-1 مروری بر ضوابط سازه های بتنی در آیین نامه UFC 34
فصل پنجم: ضریب بزرگنمایی دینامیکی (DIF) 36
5-1 مقدمه 37
5-2 مطالعات انجام شده در ارائه معادلات ضریب افزایش دینامیکی 38
5-2-1 مطالعات استیون و همکاران 38
5-2-2 مطالعات مرچاند و همکاران 38
5-2-3 مطالعات منگ هاوو و بینگ هوو لین 41
5-2-4 مقایسه ی روابط ارائه شده 49
5-2-5 مطالعات مین لیو 51
5-3 نقش ضرایب LIF و DIF در تحلیل های استاتیکی 52
5-4 نتیجه گیری 53
فصل ششم: مدلسازی 55
6-1 مقدمه 56
6-2 روش محاسبه ی DIF جدید 58
6-2-1 گام اول: تحلیل دینامیکی غیرخطی (ND) 59
6-2-2 گام دوم: تحلیل استاتیکی غیرخطی (NS) 60
6-2-3 گام سوم: تعیین DIF نهایی 61
6-2-4 گام چهارم: تعیین حداکثر نسبت 61
6-3 مشخصات مدل های مورد بررسی 62
6-4 مدلسازی سازه ای 64
6-4-1 تعیین موقعیت های حذف ستون 72
فصل هفتم: تحلیل و بررسی نتایج 73
7-1 نتایج تحلیل ها برای حذف ناگهانی ستون خارجی C1 از سازه 3 طبقه 74
7-1-1 گام اول: تحلیل دینامیکی غیرخطی 74
7-1-2 گام دوم: تحلیل استاتیکی غیرخطی 76
7-1-3 گام سوم: تعیین DIF نهایی 78
7-1-4 گام چهارم: تعیین نسبت 78
7-2 نتایج و بحث 79
7-3 ارزیابی 83
7-4 کاربرد در طراحی 84
فصل هشتم: نتیجه گیری و پیشنهادها 85
8-1 نتیجه گیری 86
8-2 پیشنهادها 86
مراجع …..87
پیوست-1 …..91

 

 

تحلیل غیرخطی خرابی پیش‌رونده در سازه‌های بتن‌آرمه با حذف المان‌های باربر قائم

چکیده

خرابی پیش‌رونده از جمله حوادثی است که در صورت بروز می‌تواند فاجعه‌ای جبران‌ناپذیر را به بار آورد. تاکنون روش‌های مختلفی برای ارزیابی مقاومت سازه در برابر خرابی پیش‌رونده پیشنهاد شده‌اند که به دو دسته کلی روش‌های مستقیم و غیرمستقیم تقسیم شده‌اند. در روش‌های غیرمستقیم به دلیل آن‌که مقاومت سازه به طور تقریبی محاسبه می‌شود؛ استفاده از این روش پیشنهاد نشده است. در میان روش‌های مستقیم، روش مسیر جایگزین بار بهترین و کاملترین روش برای ارزیابی مقاومت سازه در برابر خرابی پیش‌رونده می‌باشد. در روش مسیر جایگزین بار، یکی از المان‌های باربر سازه به طور ناگهانی از سازه حذف می‌شود و مقاومت سازه در اثر حذف این المان بررسی می‌شود. روش مسیر جایگزین بار در واقع نوعی از روش است که با این عمل آیین‌نامه‌ها نوع خرابی را مستقل از نوع حادثه مانند انفجار، آتش‌سوزی، زلزله‌های شدید، خطای طرّاحی، خطای ساخت و موارد دیگر تعریف کرده‌اند و با حذف ستون، مقاومت سازه را برای هر نوع بار غیرعادی بررسی می‌کنند. در این پژوهش از روش مسیر جایگزین بار به بررسی خرابی پیش‌رونده در قاب‌های بتن‌آرمه پرداخته شده است. در این مطالعه یک ساختمان شش طبقه بتن‌آرمه با سیستم قاب خمشی متوسط مطابق آیین‌نامه‌های ساختمانی ایران در نرم‌افزار ETABS طراحی شده است. در این ساختمان سیستم کف از نوع تیرچه بلوک در نظر گرفته شده است. بعد از طراحی ساختمان، دو قاب خارجی این ساختمان در نرم‌افزار OpenSees مدلسازی شدند. در دو قاب مذکور، یک بار هر قاب بدون میانقاب، بار دیگر با میانقاب بدون بازشو و در نهایت با میانقاب همراه با 30 درصد بازشو مدلسازی شده‌اند. در این مطالعه برای هر قاب 6 سناریوی حذف ستون در نظر گرفته شده است که در مجموع با در نظر گرفتن دو قاب خارجی و وضعیت قاب‌ها و میانقاب‌ها تعداد 36 سناریوی حذف ستون انجام شده است. در این پایان‌نامه برای ارزیابی رفتار واقعی ساختمان در برابر حذف ناگهانی ستون، از تحلیل دینامیکی غیرخطی استفاده شده است. بعد از تحلیل دینامیکی غیرخطی برای ارزیابی ظرفیت سازه از تحلیل استاتیکی غیرخطی بار افزاینده قائم یا تحلیل پوش‌داون استفاده شده است تا ضریب نهایی بار را برای هر سناریو مشخص کند. در این تحقیق مشخص شد که مقاومت قاب‌ها در برابر حذف ستون‌های طبقات بالاتر کمتر از حذف ستون‌های قرار گرفته در طبقات پایین‌تر است. در این مطالعه از سیستم سقف تیرچه بلوک استفاده شده است. استفاده از این سیستم به‌گونه‌ای است که موجب افزایش پتانسیل فروریزش قاب در دهانه‌هایی می‌شود که سطح بارگیر بر روی آن‌ها قرار دارد و در دهانه‌هایی که در سطح بارگیر قرار ندارند پتانسیل فروریزش به شدت کاهش یافته است. علاوه بر موارد فوق، در این تحقیق مشخص شد که میانقاب‌های آجری می‌توانند تأثیر بسزایی در افزایش سختی و ظرفیت قاب‌ها داشته باشند. این تأثیر هنگامی بیشتر آشکار می‌گردد که طول دهانه‌ها بیش‌تر باشد و از بازشو نیز استفاده نشده باشد. وجود بازشو می‌تواند به طور قابل ملاحظه‌ای مقاومت قاب‌ها را کاهش دهد. این کاهش مقاومت می‌تواند به حدی باشد که مقاومت قاب با میانقاب همراه با بازشو از مقاومت قاب بدون میانقاب هم کمتر شود. علاوه بر این باید اذعان داشت که وجود میانقاب‌ها تأثیر بسیار چشمگیری در ظرفیت میانقاب‌ها ندارند و این درحالی است که وجود میانقاب‌ها تأثیر چشمگیری در کاهش تغییرمکان قائم دارند.

فصل اوّل : مقدّمه و بیان مسئله 1
1-1-تعریف خرابی پیش‌رونده 2
1-2- عوامل به‌وجود آورنده خرابی ‌پیش‌رونده 2
1-3- تفاوت خرابی پیش‌رونده با سایر خرابی‌های سازه‌ای 3
1-4 – مکانیسم‌های خرابی پیش‌رونده 3
1-4-1- خرابی پن کیکی 3
1-4-2- خرابی زیپی 5
1-4-3 -خرابی دومینویی 6
1-4-4- خرابی مقطع 7
1-4-5- خرابی به دلیل ناپایداری 7
1-4-6- خرابی ترکیبی 7
1-5- علل اهمّیت و استفاده از تحلیل و طرّاحی خرابی پیش‌رونده در سازه‌ها 8
1-6- پیشینه مهم‌ترین رخداد‌ها 9
1-6-1- خرابی در آپارتمان رونان پوینت 9
1-6-2- ساختمان فدرال آلفرد پی موراه 11
1-6-3 -ساختمان بانک تراست 12
1-6-4 – برج‌های مرکز تجارت جهانی 13
فصل دوّم : مروری بر منابع 17
2-1- خلاصه‌ای از پژوهش‌های انجام شده تا سال 2000 18
2-1-1- تحقیقات 1968- 1975 18
2-1-2- تحقیقات 1976- 1994 18
2-1-3 تحقیقات 1995-2000 19
2-2- تحقیقات اخیر انجام شده پیرامون خرابی پیش‌رونده 19
2-3- تحقیقات صورت گرفته برای میانقاب‌های آجری 31
فصل سوّم : مواد و روش‌ها 35
3-1مقدّمه 36
3-2- طرّاحی غیرمستقیم 37
3-2-1- روش نیروهای کلافی (TFs) 38
3-3- طرّاحی مستقیم 41
3-3-1- روشِ مقاومتِ موضعی ویژه (SLR) 41
3-3-2- روشِ مسیرِ جایگزینِ بار (APM) 41
3-4- آیین‌نامه‌های مورد استفاده برای خرابی پیش‌رونده 44
3-5- تحلیل‌های مورد استفاده برای خرابی پیش‌رونده 45
3-5-1- روش تحلیل استاتیکی خطی (LSP) 45
3-5-2- روش تحلیل استاتیکی غیرخطی (NSP) 51
3-5-3- روش تحلیل دینامیکی غیرخطی (NDP) 53
3-6- نرم‌افزار‌های مورد استفاده برای انجام تحلیل خرابی پیش‌رونده 55
3-6-1- نرم‌افزارهای ماکرومدل 55
3-6-2- نرم‌افزار‌های میکرومدل 57
3-6-3- نرم‌افزارهای مورد استفاده در این تحقیق 58
3-6-4- نرم‌افزار SAP2000 59
3-6-5-نرم‌افزار OpenSees 67
3-6-6- نحوه مدلسازی خرابی پیشرونده در نرم افزار OpenSees 68
فصل چهارم : بررسی و تحلیل نتایج 78
4-1- صحّت سنجی خرابی پیش‌رونده 79
4-2 صحّت‌سنجی حذف ناگهانی ستون در خرابی پیش‌رونده 84
4-3 – صحّت سنجی میانقاب آجری 88
4-4- سازه مورد بررسی 90
4-4-1-مقدمه 90
4-4-2- طرّاحی ساختمان 90
4-4-3-مدلسازی میانقاب آجری 96
4-5- ارزیابی ظرفیت سازه با استفاده از تحلیل استاتیکی غیرخطی پایین‌فشردن 99
4-5-1-تحلیل دینامیکی افزایشی 100
4-5-2-تحلیل استاتیکی غیرخطی پایین فشردن یا پوش داون 100
4-6-تحلیل خرابی پیش‌رونده 102
4-6-1 نحوه گرفتن خروجی از هر کدام از سناریوها 104
4-6-2- خروجی‌های مربوط به سناریوی 1 106
4-6-3 -خروجی‌های مربوط به سناریوی 2 108
4-6-4 -خروجی‌های مربوط به سناریوی 3 110
4-6-5 -خروجی‌های مربوط به سناریوی 4 111
4-6-6 -خروجی‌های مربوط به سناریوی 5 113
4-6-7 -خروجی‌های مربوط به سناریوی 6 115
4-6-8 -خروجی‌های مربوط به سناریوی 7 117
4-6-9 -خروجی‌های مربوط به سناریوی 8 118
4-6-10 -خروجی‌های مربوط به سناریوی 9 120
4-6-11 -خروجی‌های مربوط به سناریوی 10 122
4-6-12 خروجی‌های مربوط به سناریوی 11 123
4-6-13 -خروجی‌های مربوط به سناریوی 12 125
4-6-14- بررسی ضوابط پذیرش در تیرها و ستون‌های بتن‌آرمه 135
4-7- بررسی اثر رشد تیرها در خرابی پیش‌رونده قاب‌های بتن‌آرمه 141
فصل پنجم : نتایج و پیشنهادات 145
5-1 مقدمه 146
5-2بحث و نتایج 146
5-3 پیشنهادات 148
منابع ومراجع 150
چکیده انگلیسی 158

 

کاهش اثرات خرابی پیش رونده با استفاده از کابل‌های پیش تنیده در قاب های خمشی فولادی

چکیده

خرابی پیش‌رونده اشاره به زنجیره‌ای از خرابی‌ها در یک سازه دارد که در اثر یک خرابی اولیه در سازه پدید آمده‌اند؛ به طوری که این خرابی با خراب اولیه سازه نامتناسب باشد. هدف این پایان‌نامه بررسی استفاده از کابل‌های پیش‌تنیده در بهبود رفتار سازه‌های فولادی با قاب خمشی ویژه در برابر خرابی پیش‌رونده می‌باشد. در این بررسی نخست رفتار سازه به صورت کلی در برابر خرابی پیش‌رونده بررسی شده و سپس با افزودن کابل‌های پیش‌تنیده رفتار این سازه‌ها در برابر خرابی ارزیابی و مقایسه شده است. در بررسی رفتار سازه‌ها مدل‌های مورد استفاده در سه سازه 3، 5 و 7 طبقه با پلان متقارن ابتدا به کمک نرم‌افزار Etabs طراحی شده و سپس برای مدل‌سازی و تحلیل و بررسی سازه‌ها در مواجهه با پدیده خرابی پیش‌رونده از نرم‌افزار OpenSees استفاده شده است. بررسی این سازه‌ها در برابر خرابی یکی از ستون‌های گوشه و میانی در طبقات اول، وسط و آخر با استفاده از روش تحلیل دینامیکی صریح و مطابق راهنمای آیین نامه UFC 2009 ویرایش 2013 و با در نظر گرفتن رفتار غیر خطی مصالح و رفتار غیر خطی هندسی قاب‌ها صورت گرفته است. برای این سازه‌ها تأثیر محل ستون حذف شده بر روی تغییر مکان قائم گره بالای ستون خراب شده، نیروی محوری ستون مجاور ستون حذف شده و لنگر خمشی انتهای دور و نزدیک تیر متصل به ستون خراب شده مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

عنوان مطالب صفحه 
فصل اول کلیات و پیشینه
1-1- مقدمه 2 
1-2- اهمیت موضوع 3 
1-3- معرفی فصل¬بندی تحقیق 3 
1-4- پیشینه تحقیق 4 
1-5- تعریف خرابی پیش¬رونده 10 
1-6- انواع خرابی پیش¬رونده 12 
1-6-1- خرابی پن کیکی 12 
1-6-2- خرابی زیپی شکل 13 
1-6-3- خرابی دومینویی 15 
1-6-4- خرابی به علت ناپایداری 16 
1-6-5- خرابی مقطعی 17 
1-1-6- حالت ترکیبی 17 
1-7- نمونه¬های مهم از خرابی پیش¬رونده 18 
1-7-1- برج های مرکز تجارت جهانی (WTC) 18 
1-7-2- ساختمان Ronan Point 20 
1-7-3- ساختمان هتل Kansas City 21 
1-7-4- ساختمان L`Ambiance Plaza 22 
1-7-5- ساختمان Murrah Federal 23 
1-8- نمونه¬هایی از خرابی در اثر زلزله 27 
1-9- نمونه هایی از سازه¬ها با توانایی مقاومت در برابر خرابی پیش¬رونده 30 
1-9-1- ساختمان Pentagon 30 
1-9-2- ساختمان 130 Liberty Street 31 
1-10- انواع بارهای غیرعادی و عکس¬العمل المان¬های سازه¬ای در برابر آن¬ها 32 
1-10-1- بارهای فشاری 33 
1-10-2- انفجار گاز 33 
1-10-3- انفجار بمب 34 
1-10-4- بارهای ضربه¬ای 35 
1-10-5- ضربه هواپیما 35 
1-10-6- ضربه وسایل نقلیه 36 
1-10-7- آتش 36 
1-10-8- خطای طراحی و اجرا 36 
1-11- عکس¬العمل المان¬های سازه¬ای در برابر بارهای غیرعادی 37 
1-11-1- عکس¬العمل ستون¬ها 37 
1-11-2- عکس¬العمل تیرها 37 
1-11-3- عکس¬العمل دال¬ها 37 
1-11-4- عکس¬العمل اتصالات 38 
1-11-5- اثر زنجیرگونه 38 
1-12- پارامترهای مورد استفاده در خرابی پیش¬رونده 39 
1-12-1- ضریب افزایش دینامیکی (DIF) 39 
1-12-2- نسبت تقاضا به ظرفیت (DCR) 39 
1-12-3- نرخ کرنش مصالح 40 
1-13- انواع تحلیل¬های ارزیابی خرابی پیش¬رونده 41 
1-13-1- تحلیل استاتیکی خطی 41 
1-13-2- تحلیل استاتیکی غیرخطی 42 
1-13-3- تحلیل دینامیکی خطی 43 
1-13-4- تحلیل دینامیکی غیرخطی 44 
1-14- نرم¬افزارهای متداول برای تحلیل خرابی پیش¬رونده 45 
1-14-1- نرم¬افزار OPENSEES 45 
1-14-2- نرم¬افزارهای PREFORM 3D ، ETABS ، SAP2000 46 
1-14-3- نرم¬افزار FLEX 46 
1-14-4- نرم افزار DYNA – LS 47 
1-14-5- نرم افزار ELS 47 
1-15- آیین¬نامه¬ها و استانداردها 48 
1-15-1- استاندارد انگلستان (BS) 48 
1-15-2- آیین¬نامه اداره خدمات عمومی آمریکا (GSA 2003) 48 
1-15-3- آیین¬نامه وزارت دفاع آمریکا (DOD (UFC)) 48 
1-15-4- انستیتوی ملی استاندارد و تکنولوژی آمریکا (NIST) 49 
1-15-5- آیین¬نامه انجمن مهندسان عمران آمریکا (ASCE) 49 
1-15-6- آیین¬نامه انجمن بتن آمریکا (ACI 318) 49 
1-15-7- آیین¬نامه ملی ساختمان کانادا (NBCC) 50 
1-15-8- مقایسه ترکیبات بارگذاری آیین¬نامه¬ها 50 
1-15-9- مقایسه¬ای از استراتژی¬های آیین¬نامه¬های مختلف در برابر خرابی پیش-رونده 51 
1-16- تشریح آیین نامه UFC ویرایش 2009 52 
1-16-1- طبقه¬بندی سکونتی و الزامات طراحی 52 
1-16-2- روش¬های طراحی 52 
1-16-2-1- روش نیروهای گرهی 53 
1-16-2-2- روش افزایش مقاومت محلی 54 
1-16-2-3- روش مسیر بار جایگزین 54 
1-16-3- طراحی به روش LRFD 55 
1-16-4- اعضای اصلی و فرعی 55 
1-16-5- رفتار نیرو-کنترل و جابجایی-کنترل 56 
1-16-6- مکان حذف ستون های بحرانی در روش مسیر بار جایگزین 57 
1-16-6-1- مکان حذف ستون¬های بحرانی خارجی 57 
1-16-6-2- مکان حذف ستون¬های بحرانی داخلی 58 
1-16-7- ضوابط مربوط به تحلیل¬های خرابی پیش¬رونده 59 
1-16-7-1- ضوابط مربوط به خرابی پیش¬رونده با تحلیل استاتیکی خطی 59 
1-16-7-2- ضوابط مربوط به خرابی پیش¬رونده با تحلیل استاتیکی غیرخطی 63 
1-16-7-3- ضوابط مربوط به خرابی پیش رونده با تحلیل دینامیکی غیرخطی 64 
1-17- راه¬کارهای حذف یا کاهش اثرات خرابی پیش¬رونده 65 
1-17-1- مقدمه 65 
1-17-2- روش¬های طراحی مستقیم 66 
1-17-2-1- روش مسیر بار جایگزین (ALP) 67 
1-17-2-2- روش مقاومت موضعی مشخص 69 
1-17-3- روش¬های طراحی غیر مستقیم 70 
1-17-3-1- روش نیروهای همبند (مهاری) 70 
1-17-3-2- ارزیابی سایت 72 
1-17-3-3- کنترل حادثه 72 
1-17-4- تقویت موضعی برای جلوگیری از آغاز گسیختگی 73 
1-17-4-1- بهبود عناصر آسیب‌پذیر در برابر تهدیدات مشخص 74 
1-17-4-2- بهسازی عناصر آسیب‌پذیر در برابر تهدیدات غیر مشخص 74 
1-17-4-3- محدودیت‌های ناشی از سیستم سازه‌ای موجود 75 
1-17-5- روش‌های بهبود باز پخش انرژی و توزیع مجدد بارها 75 
1-17-5-1- عملکرد دو طرفه 76 
1-17-5-2- خرپاهای ثانویه 76 
1-17-5-3- ایجاد طبقات محکم در ساختمان 77 
1-17-5-4- اجازه توسعه یافتن به عملکرد زنجیروار 77 
1-17-6- طراحی نیرومند سازه¬ها در برابر بارهای شدید 78 
1-17-6-1- فراهم آوردن شکل¬پذیری 79 
1-17-6-2- فراهم آوردن درجات نامعینی 79 
1-17-6-3- فراهم آوردن مقاومت موضعی 80 
1-17-6-4- فراهم آوردن پیوستگی 80 
1-17-7- ارزیابی سیستم‌های سازه‌ای موجود 81 
1-17-7-1- مرور اسناد 81 
1-17-7-2- بررسی نحوه ساخت 81 
1-17-7-3- مطالعه مصالح 82 
1-17-7-4- ارزیابی ظرفیت موجود سیستم‌های سازه‌ای 82 
1-17-8- بهبود و تقویت مصالح خاص 83 
1-17-8-1- سازه‌های بنایی و بتنی مسلح 83 
1-17-8-2- المان‌ها و سازه‌های فولادی 85 
1-17-9- نتیجه¬گیری 86 
فصل دوم : مواد و روش¬ها 
2-1- مقدمه 88 
2-1- مشخصات هندسی سازه¬ها 89 
2-3- جزئیات بارگذاری و سازه¬ای 90 
2-4- مدل¬سازی در نرم¬¬افزار OpenSees 93 
2-4-1- مصالح 93 
2-4-2- مقاطع 94 
2-4-3- المان ها 94 
2-4-4- کابل¬های پیش¬تنیده 94 
2-4-4- تحلیل دینامیکی غیر خطی 95 
2-4-5 مدل سازی حذف ستون 95 
2-5- کابل فولادی 96 
2-5-1- ساختمان کابل فولادی 96 
2-5-1-1- مفتول‌های فولادی 96 
2-5-1-1-1- جنس و مصالح 96 
2-5-1-1-2- شکل مفتول‌های فولادی 97 
2-5-1-1-3- نحوه تولید مفتول فولادی 98 
2-5-1-1-4- پوشش فلزی 99 
2-5-1-1-5- مفتول‌های مقاوم در برابر خوردگی 100 
2-5-1-1-6- آزمایش کشش مفتول فولادی 101 
2-5-1-2- رشته‌ها 103 
2-5-1-2-1- رشته‌های مدور 103 
2-5-1-2-1-1- رشته‌های یک لایه 103 
2-5-1-2-1-2- رشته‌های چند لایه 104 
2-5-1-2-1-2-1- رشته‌های چند لایه با لایه‌های متقاطع 104 
2-5-1-2-1-2-2- رشته‌های چند لایه با لایه‌های موازی 104 
2-5-1-2-1-2-3- رشته‌های چند لایه با لایه‌های ترکیبی 105 
2-5-1-2-2- رشته‌های شکل‌دار 106 
2-5-1-2-3- رشته‌های فشرده 107 
2-5-1-3- هسته کابل 107 
2-5-1-3-1- هسته الیافی 107 
2-5-1-3-2- هسته فولادی 109 
2-5-2- طبقه بندی کابل فولادی بر اساس کاربرد 110 
2-5-3- ساختار کابل فولادی 110 
2-5-3-1- کابل‌های مارپیچ 111 
2-15-3-2- کابل‌های رشته‌ای 112 
2-5-3-3- کابل‌های ویژه 114 
2-5-4- نام‌گذاری کابل‌های فولادی 115 
2-5-5- دوام کابل 117 
2-5-6- روغن‌کاری کابل 117 
2-5-7- انتخاب کابل مناسب برای کاربردهای متفاوت 118 
2-5-8- ویژگی‌های اساسی کابل 119 
2-5-8-1- مقاومت 119 
2-5-8-2- مقاومت در برابر خستگی 119 
2-5-8-3- مقاومت در برابر فشردگی 120 
2-5-8-4- مقاومت در برابر ضایعات فولاد و تغییر شکل 121 
2-5-8-5- مقاومت در برابر چرخش 121 
2-5-9- اندازه‌گیری قطر کابل 122 
2-5-10- تدابیری برای انتهای کابل 122 
2-5-11- لوازم و روش‌های اتصال کابل 123 
2-5-11-1- چشمی فلزی قرار گرفته در کابل 123 
2-5-11-2- بست‌های(کلیپس گالوانیزه) کابل 124 
2-5-11-3- چفت‌های (clamps) کابل 124 
2-5-11-4- سوکت‌های(sockets) بسته 124 
2-5-11-5- بست‌های پل 125 
2-5-11-6- سوکت‌های مرحله‌ای(step socket) 125 
2-5-11-7 – سوکت‌های مخصوص کابل فولادی تخت 126 
2-5-12- بازرسی کابل 
126 
2-5-12-1- دلایل بازرسی 127 
2-5-12-2- مواردی که در بازرسی باید دقت شود 127 
2-5-12-3- موارد استفاده نادرست از کابل 128 
2-6- مشخصات کابل استفاده شده 130 

فصل سوم : نتایج و بحث 
3-1- مقدمه 132 
3-2- بررسی سازه¬¬های 3، 5 و 7 طبقه بدون استفاده از کابل 133 
3-2-1- بررسی سازه 3 طبقه 133 
3-2-2- بررسی سازه 5 طبقه 138 
3-2-3- بررسی سازه 7 طبقه 143 
3-3- مقایسه سازه¬های 3، 5 و 7 طبقه بدون استفاده از کابل 149 
3-3-1- مقایسه تغییرمکان قائم 149 
3-3-2- مقایسه ضرایب افزایش نیروی محوری ستون مجاور ستون حذف شده 150 
3-3-3- مقایسه لنگر خمشی تیر مجاور ستون حذف شده 151 
3-4- ارزیابی سازه¬های 3 ، 5 و 7 طبقه برای خرابی پیش¬رونده 153 
3-5- بررسی سازه¬¬های 3، 5 و 7 طبقه با استفاده از کابل پیش¬تنیده 155 
3-5-1- بررسی حالات مختلف استفاده از کابل 155 
3-5-2- بررسی سازه 3 طبقه 158 
3-5-3- بررسی سازه 5 طبقه 163 
3-5-4- بررسی سازه 7 طبقه 168 
3-6- مقایسه سازه¬های 3، 5 و 7 طبقه با استفاده از کابل پیش¬تنیده 173 
3-6-1- مقایسه تغییرمکان قائم 173 
3-6-2- مقایسه ضرایب افزایش نیروی محوری ستون مجاور ستون حذف شده 174 
3-6-3- مقایسه لنگر خمشی تیر مجاور ستون حذف شده 176 
3-7- بحث و مقایسه سازه¬ها در دو حالت استفاده از کابل و بدون استفاده از آن 177 
3-7-1- مقایسه تغییرمکان قائم 177 
3-7-2- مقایسه نیروی محوری 180 
3-7-3- مقایسه لنگر خمشی 182 
3-8- نتیجه¬گیری 187 
3-9- پیشنهادات 189 

 

بررسی رفتار سازه‌های سه بعدی فولادی با اتصالات خمشی تحت اثر خرابی پیش‌رونده

چکیده

طی چندین دهه گذشته، در موارد زیادی در سرتاسر جهان، سازه‌ها به‌دلیل بوجود آمدن بارهای غیرمتعارف دچار خرابی پیش‌رونده گردیده‌اند. طراحی مناسب سازه برای مقاومت در برابر این بارها یکی از راهکارهایی است که می‌تواند از بوقوع پیوستن خرابی پیش‌رونده جلوگیری کند. پس از وقایع 11 سپتامبر و فرو‌ریختن برجهای تجارت جهانی، سازمانهای مختلفی به‌تحقیق در مورد این پدیده پرداختند. از مهمترین آیین‌نامه‌های طراحی سازه در برابر خرابی پیش‌رونده آیین‌نامه GSA و آیین‌نامه وزارت دفاع آمریکا (UFC) می‌باشند. در ویرایش سال 2009 آیین‌نامه UFC 4-023-03، با استفاده از روش مسیر بار جایگزین توانایی سازه برای پل‌زدن روی المان باربر حذف‌شده موردارزیابی قرار می‌گیرد. در تـحـقیـق پیـش‌رو بـا اسـتناد بـه آییـن‌نـامـه UFC4-023-03 و بـا استـفاده از نـرم‌افـزار SAP 2000 V.14، سازه‌ها با تعداد طبقات متفاوت مدلسازی و سپس با حذف ستون در موقعیت‌های مختلف مورد تحلیل دینامیکی غیرخطی قرار می‌گیرند. به‌بیان دیگر تاثیر عواملی نظیر تعداد طبقات و گستردگی خرابی اولیه (با حذف دو ستون همجوار) بر روند گسترش خرابی موضعی بررسـی می‌شود. سپس برای افزایش مقاومت سازه در برابر خرابـی پیش‌رونده به‌تحلیل دوباره همان سازه‌ها و این‌بار با تیرهای غیرمنـشوری (تیر با مقطع متغیر در طول خود) پرداخته می‌شود. نتایج بدست آمده به‌شرح ذیل است:-با توجه به‌مقادیر تغییرمکان قائم محل حذف ستون و مفاصل پلاستیک تشکیل‌شده در تیرهای ناحیه خرابی می‌توان نتیجه گرفت که با حذف ستون و ایجاد خرابی اولیه، احتمال وقوع خرابی پیش‌رونده در سازه‌های با تعداد طبقات بیشتر، کمتر است.-در هر یک از سازه‌های موردمطالعه، با حذف ستون در طبقات بالایی (در مقایسه با طبقه همکف) احتمال گسترش خرابی موضعی به‌دیگر قسمت‌های سازه بیشتر است. ?-با توجه به‌مقادیر تغییرمکان قائم محل حذف ستون و مفاصل پلاستیک تشکیل‌شده در تیرها، حالت حذف 2 ستون گوشه طبقه وسط برای هر‌یک از سازه‌های موردمطالعه به‌عنوان بحرانی‌ترین حالت احتمال وقوع خرابی پیش‌رونده در‌نظر گرفته می‌شود.-اگرچه استفاده از تیرهای غیرمنشوری در سازه‌های 10 و 15 طبقه به‌افزایش مقاومت سازه در برابر خرابی پیش‌رونده کمک می‌کند، اما استفاده از این تیرها در سازه 5 طبقه منجر به‌ایجاد مفاصل پلاستیک در ستونها شده که خود باعث وقوع حتمی خرابی پیش‌رونده می‌گردد. بنابراین تقویت تیرها به‌تنهایی برای افزایش مقاومت سازه در برابر خرابی پیش‌رونده صحیح نمی‌باشد.

عنوان صفحه 
چکیده 1 
فصل اول : کلیات 3 
1-1) مقدمه 4 
1-2) اهمیت خرابی پیش‌رونده 5 
1-3) هدف تحقیق 5 
1-4) تاریخچه تحقیق 6 
فصل دوم : خرابی پیش‌رونده 8 
2-1) مقدمه 9 
2-2) تعریف خرابی پیش‌رونده 9 
2-3) نمونه‌هایی از مهمترین حوادث خرابی پیش‌رونده 10 
2-3-1) ساختمانهایی با خرابی عمده 10 
2-3-1-1) اولین حادثه : مجتمع آپارتمانی رونان پوینت 11 
2-3-1-2) ساختمان لامبینس پلازا 12 
2-3-1-3) ساختمان مورا 13 
2-3-1-4) برج‌های مرکز تجارت جهانی 16 
2-3-2) ساختمانهایی با آسیب جدی ولی بدون خرابی کلی 17 
2-3-2-1) ساختمان دویچ بانک 17 
2-3-2-2) ساختمان پنتاگون 18 
2-3-2-3) برج‌های الخوبر 19 
2-4) شناخت انواع خرابی پیش‌رونده 20 
2-4-1) خرابی به‌شکل پن‌کیک 21 
2-4-2) خرابی مدل زیپی 22 
2-4-3) خرابی مدل دومینو 24 
2-4-4) خرابی مدل ناپایداری 25 
2-4-5) خرابی مدل ترکیبی 26 
فصل سوم : پتانسیل خرابی پیش‌رونده 28 
3-1) مقدمه 29 
3-2) روش‌های کلی طراحی سازه در برابر بارهای غیرمتعارف 29 
3-2-1) فراهم‌آوردن درجات نامعینی 29 
3-2-2) تامین مقاومت موضعی 30 
3-2-3) فراهم‌آوردن اتصال، پیوستگی 30 
3-3) روش‌های ارزیابی پتانسیل خرابی پیش‌رونده 31 
3-3-1) ارزیابی سایت 31 
3-3-1-1) کنترل حادثه 31 
3-3-1-1-1) درنظر گرفتن خطرات و تهدیدات 32 
3-3-1-1-2) بارهای غیرمتعارف 32 
3-3-2) ارزیابی سیستم سازه‌ای 34 
3-3-2-1) روش‌های طراحی مستقیم 35 
3-3-2-1-1) روش مسیر بارجایگزین (AP) 35 
3-3-2-1-2) روش مقاومت موضعی مشخص (ELR) 36 
3-3-2-2) روش طراحی غیرمستقیم 36 
3-3-2-2-1) روش نیروی کششی (TF) 37 
3-4) آیین‌نامه ها و استانداردها 38 
3-4-1) استاندارد انگلستان (BS) 38 
3-4-2) آیین‌نامه (ASCE) 39 
3-4-3) آیین‌نامه (ACI 318) 39 
3-4-4) آیین‌نامه ملی ساختمان کانادا (NBCC) 39 
3-4-5) آیین‌نامه Euro code 39 
3-4-6) آیین‌نامه ساختمانی شهر نیویورک (NYC) 40 
3-4-7) آیین‌نامه (NIST) 40 
3-4-8) آیین‌نامه (GSA) 40 
3-4-9) آیین‌نامه (UFC) یا (DoD) 40 
فصل چهارم : تحلیل خرابی پیش‌رونده 41 
4-1) مقدمه 42 
4-2) روش‌های تحلیل خرابی پیش‌رونده 42 
4-2-1) تحلیل استاتیکی خطی 43 
4-2-2) تحلیل استاتیکی غیرخطی 43 
4-2-3) تحلیل دینامیکی خطی 44 
4-2-4) تحلیل دینامیکی غیرخطی (تحلیل تاریخچه‌زمانی) 44 
4-3) روش‌های تحلیل خرابی پیش‌رونده مطابق با آیین‌نامه UFC 4-023-03 45 
4-3-1) تحلیل استاتیکی خطی 45 
4-3-1-1) المانهای کنترل‌شونده توسط نیرو و کنترل‌شونده توسط تغییرشکل 45 
4-3-1-2) ظرفیت نیرو و تغییرشکل المانها برای روشهای خطی 47 
4-3-1-3) معیار پذیرش المانهای سازه 47 
4-3-1-4) بارگذاری 47 
4-3-2) تحلیل استاتیکی غیرخطی 49 
4-3-2-1) بارگذاری 49 
4-3-2-2) معیار پذیرش المان‌های سازه 50 
4-3-3) تحلیل دینامیکی غیرخطی 50 
4-3-3-1) بارگذاری 50 
4-3-3-2) معیار پذیرش المان‌های سازه 51 
فصل پنجم : مدل‌سازی و تحلیل 52 
5-1) مقدمه 53 
5-2) مشخصات سازه‌ها 53 
5-2-1) جزئیات بارگذاری 56 
5-2-2) مشخصات مصالح 56 
5-3) مدل‌سازی، تحلیل و طراحی سازه 57 
5-4) ارزیابی پتانسیل خرابی پیش‌رونده در قابهای خمشی فولادی 58 
5-4-1) روند تحلیل دینامیکی غیرخطی ـ تحلیل تاریخچه‌زمانی 59 
5-4-2) نتایج 60 
5-4-2-1) تغییرمکان قائم محل حذف ستون 60 
5-4-2-1-1) حذف المان تک‌ستون 60 
5-4-2-1-2) حذف 2 ستون همجوار 62 
5-4-2-2) نیروی محوری ستون مجاور ستون حذف‌شده 66 
5-4-2-2-1) حذف المان تک‌ستون 66 
5-4-2-2-2) حذف 2 ستون مجاورهم 70 
5-4-2-3) بررسی رفتار تیرها بر اساس لنگر خمشی 72 
5-4-2-3-1) حذف المان تک‌ستون 72 
5-4-2-3-2) حذف 2 ستون همجوار 75 
5-4-2-4) بررسی رفتار تیرها بر اساس تشکیل مفاصل پلاستیک 77 
5-4-2-4-1) حذف المان تک‌ستون 77 
5-4-2-4-2) حذف 2 ستون مجاورهم 79 
5-4-3) تغییر تیرهای سازه به‌منظور افزایش مقاومت در برابر خرابی پیش‌رونده 82 
5-4-3-1) نتایج 83 
5-4-3-1-1) تغییرمکان قائم محل حذف ستون 83 
5-4-3-1-2) نیروی محوری ستون کناری ستونهای حذف‌شده 84 
5-4-3-1-3) بررسی رفتار تیرها بر اساس لنگر خمشی 86 
5-4-3-1-4) بررسی رفتار تیرها بر اساس تشکیل مفاصل پلاستیک 87 
5-5) جمع‌بندی نتایج 90 
5-6) پیشنهاداتی برای مطالعات آینده 92 
منابع 93 
چکیده انگلیسی 97 

 

ارزیابی خرابی پیش رونده ناشی از حذف بادبند در قابهای مهاربندی شده برون محور فولادی

چکیده

امنیت سازه همیشه در طراحی پروژه های مهندسی عمران برای مهندسان امری کلیدی بوده است. یکی از مکانیزم هایی که سازه در آن دچار شکست می شود و در سالهای اخیر توجه زیادی به آن شده است مربوط به خرابی پیش رونده است. پدیده خرابی پیش رونده در سازه ها در هنگام زلزله و حتی در یک انفجار نزدیک به سازه به چالشی مهم تبدیل شده است و می تواند مشکلاتی را برای سازه ها به وجود آورد و حتی منجر به ویرانی کل سازه گردد. خرابی پیش رونده را به صورت گسترش خرابی موضعی اولیه از عضوی به عضو دیگر که سرانجام به خرابی تمام سازه و یا قسمت بزرگی از آن می انجامد، تعریف می کنند. در این تحقیق با استفاده از روش مسیر جایگزین و تحلیل دینامیکی غیر خطی به ارزیابی پتانسیل خرابی پیش رونده ناشی از حذف مهاربند در قاب های مهاربندی شده برون محور پرداخته شده است. در ادامه تحقیق به ارزیابی خرابی پیش رونده در قابهای مهاربندی شده برون محور ناشی از حذف ستون، ناشی از حذف همزمان ستون و مهاربند و به ارزیابی خرابی پیش رونده در قابهای خمشی و مقایسه آن با سیستم برون محور نیز پرداخته شده است. همچنین تأثیر پارامترهایی مانند تعداد طبقات، آرایش مهاربندها و نوع اتصال بررسی شده است. برای این منظور سه ساختمان پنج، ده و پانزده طبقه با سیستم قاب ساختمانی ساده و قرارگیری مهاربند در دهانه های میانی، سه ساختمان پنج، ده و پانزده طبقه با سیستم قاب ساختمانی ساده و قرارگیری مهاربند در دهانه های کناری، سه ساختمان پنج، ده و پانزده طبقه با سیستم قاب خمشی و یک ساختمان پنج طبقه با سیستم ترکیبی(دوگانه) قاب خمشی به همراه مهاربند برون محور جهت تحلیل و طراحی در نرم افزار ETABS مدل گردید. سپس یکی از قاب های محیطی هر ساختمان جهت ارزیابی پدیده خرابی پیش رونده در نرم افزار SAP2000 مدل گردید. نتایج بیانگر آنست که با حذف مهاربند، سازه در مقابل خرابی پیش رونده مقاوم است. همچنین مشاهده گردید حذف تک ستون فقط زمانیکه در کنار ستون حذف شده مهاربندی وجود نداشته باشد و حذف همزمان ستون و مهاربند فقط در طبقه آخر سبب ایجاد خرابی پیش رونده در سازه می شود. نتایج نشان داد که با حذف همزمان ستون و مهاربند احتمال رخ دادن خرابی پیش رونده در قاب هایی که دهانه های میانی مهاربندی شده با افزایش ارتفاع افزایش و در قاب هایی که دهانه های کناری مهاربندی شده با افزایش ارتفاع کاهش می یابد. همچنین با مقایسه قاب مهاربندی شده برون محور و قاب خمشی مشاهده شد که قاب مهاربندی شده برون محور در مقابل خرابی پیش رونده بسیار مقاوم تر می باشد. اما سیستم ترکیبی قاب خمشی و مهاربند برون محور در مقابل خرابی پیش رونده در مقایسه با دو سیستم دیگر، سیستمی کاملاً مقاوم می باشد.کلمات کلیدی: خرابی پیش رونده، تحلیل دینامیکی غیرخطی، مهاربند برون محور، روش مسیرهای جایگزین، قاب خمشی فولادی

فهرست مطالب 

فصل اول: کلیات 
1-1 مقدمه 2
1-2 هدف و روش انجام تحقیق 3 
1-3 نمونه هایی از خرابی پیش رونده 4
1-4 ساختارپایان نامه 8 

فصل دوم: بررسی مبانی خرابی پیش رونده و معرفی مهاربند برون محور 
2-1 مقدمه 10
2-2 بررسی استانداردهای مرتبط با خرابی پیش رونده 11 
2-2-1 تعریف خرابی پیش رونده و خرابی موضعی 11 
2-2-2 مواردکاربرد ملاحظات مرتبط با خرابی پیش رونده 12 
2-2-3 روش های کلی بررسی پدیده خرابی پیش رونده 13 
2-2-4 ضوابط اشاره شده در آئین نامه UFC برای بررسی خرابی پیش رونده 15
2-2-4-1 تحلیل استاتیکی خطی(LSP) 15 
2-2-4-2 تحلیل استاتیکی غیرخطی(NSP) 16 
2-2-4-3 تحلیل دینامیکی غیر خطی(NDP) 16 
2-3 ملاحظات بهسازی ساختمان ها در برابر خرابی پیش رونده 17 
2-3-1 تقویت موضعی برای جلوگیری از آغاز گسیختگی 17 
2-3-1-1 بهبود عناصر آسیب پذیر در برابر تهدیدات مشخص 18 
2-3-1-2 بهسازی عناصرآسیب پذیردربرابرتهدیدات غیرمشخص 18 
2-3-1-3 محدودیت های ناشی از سیستم سازه ای موجود 19 
2-3-2 بهبود بازپخش انرژی برای محدود نمودن خرابی موضعی 19 
2-3-2-1 مقاوم سازی موضعی به منظور تامین پاسخ سراسری 20 
2-3-2-2 اضافه نمودن مسیرهای جایگزین انتقال بار 20 
2-3-3 روش های بهبود بازپخش انرژی و توزیع مجددبارها 20 
2-3-3-1 عملکرددوطرفه 20 
2-3-3-2 خرپاهای ثانویه 21
2-3-3-3 ایجادطبقات محکم در ساختمان 21 
2-3-4 ارزیابی سیستم های سازه ای موجود 21 
2-3-4-1 مرور اسناد 21 
2-3-4-2 بررسی نحوه ساخت 22 
2-3-4-3 مطالعه مصالح 22 
2-3-4-4 ارزیابی ظرفیت موجودسیستم های سازه ای 23 
2-4 تاریخچه تحقیق 23 
2-5 خطرپذیری سازه ها 30 
2-6 شرایط طراحی برای ساختمان های موجود و ساختمان های جدید 32 
2-7 انتخاب ستون و یا دیوارهایی که باید حذف شوند 33 
2-8 روندبارگذاری در تحلیل دینامیکی غیرخطی 34 
2-9 معیارهای خرابی در اعضا 35 
2-10 مفهوم سطوح عملکرد 36 
2-10-1 سطوح عملکرد سازه ای 36 
2-10-2 سطوح عملکرد غیر سازه ای 36 
2-11 معرفی مهاربند برون محور 37 
2-11-1 خصوصیات مهاربندهای برون محور 38 
2-11-2 کنترل شکل پذیری تیرپیوند در مهاربند های برون محور 38 

فصل سوم: مشخصات مدل های سازه ای مورد بررسی 
3-1 مقدمه 40 
3-2 هندسه و بارگذاری سازه 40 
3-3 فرضیات تحلیل و طراحی 42 
3-4 مقاطع مورد استفاده برای مدل ها 42 
3-5 حالات حذف عضو 43 

فصل چهارم: ارزیابی خرابی پیش رونده در قاب های مهاربندی شده برون محور فولادی 
4-1 مقدمه 47 
4-2 بررسی پاسخ سیستم نسبت به تحلیل دینامیکی غیر خطی 47 
4-2-1 تحلیل دینامیکی غیرخطی مدل 5 طبقه(قاب ساختمانی ساده 
و قرارگیری مهاربند در دهانه های میانی) 48 
4-2-2 تحلیل دینامیکی غیرخطی مدل10 طبقه(قاب ساختمانی ساده 
و قرارگیری مهاربند در دهانه های میانی) 54 
4-2-3 تحلیل دینامیکی غیرخطی مدل 15طبقه(قاب ساختمانی ساده 
و قرارگیری مهاربند در دهانه های میانی) 60 
4-2-4 تحلیل دینامیکی غیرخطی مدل 5 طبقه(قاب ساختمانی ساده 
و قرارگیری مهاربند در دهانه های کناری) 66 
4-2-5 تحلیل دینامیکی غیرخطی مدل 10 طبقه(قاب ساختمانی ساده 
و قرارگیری مهاربند در دهانه های کناری) 72 
4-2-6 تحلیل دینامیکی غیرخطی مدل 15 طبقه(قاب ساختمانی ساده 
و قرارگیری مهاربند در دهانه های کناری) 78 
4-2-7 تحلیل دینامیکی غیرخطی مدل 5 طبقه با سیستم دوگانه(اتصالات خمشی 
و قرارگیری مهاربند در دهانه های میانی) 84 

فصل پنجم: ارزیابی خرابی پیش رونده در قاب های خمشی و مقایسه آن با سیستم قاب مهاربندی شده برون محور 
5-1 مقدمه 92 
5-2 بررسی پاسخ سیستم نسبت به تحلیل دینامیکی غیرخطی 92 
5-2-1 تحلیل دینامیکی غیرخطی قاب خمشی 5 طبقه 93 
5-2-2 تحلیل دینامیکی غیرخطی قاب خمشی 10 طبقه 96 
5-2-3 تحلیل دینامیکی غیرخطی قاب خمشی 15 طبقه 99 

فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات 
6-1 نتیجه گیری 104 
6-2 پیشنهادات 106 

مراجع 107 

 

ارزیابی رفتار سازه‌های فولادی نامنظم در ارتفاع در برابر خرابی پیش‌رونده

چکیده

یکی از چالش هایی که امروزه ساختمان ها را خراب می کند بحث خرابی پیش رونده در اثر زلزله، انفجار و آتش سوزی، ضربه اتومبیل، برخورد هواپیما، خطاهای طراحی، بارگذاری تصادفی بیش از اندازه روی اعضا می باشد خرابی پیش رونده را بصورت گسترش خرابی موضعی از عضوی به عضو دیگر که سرانجام به گسیختگی تمام سازه یا قسمتی از آن می انجامد تعریف می نمایند در این پایان نامه سه سازه 5، 9 و 13 طبقه نامنظم در ارتفاع انتخاب و با حذف برخی ستون های موثر و مهم و الهام از نحوه رخداد خرابی پیش رونده اقدام به تحلیل و بررسی نتایج حاصله می گردد تا اثر نامنظمی در ارتفاع در رفتار سازه در برابر خرابی پیش رونده تعیین گردد همچنین به منظور مرتفع ساختن مشکل ناشی از خرابی پیش رونده میراگر ویسکوز در سازه های مورد مطالعه تعبیه و تاثیر آن مورد بررسی قرار می گیرد تا میزان کارایی و همچنین محل مناسب تعبیه آن مشخص گردد در انتها راهکارهای اجرایی به منظور بالابردن دانش فنی در این قضیه ارائه می گردد پس از انجام تحلیل ها دریافت شد که با حذف ستون های داخلی سازه ناپایدار استاتیکی شده و سازه خرابی موضعی را تجربه می کند به همین دلیل تنش در دیگر قسمت های سازه بطور متقارن توزیع نمی شود در تحلیل دینامیکی غیر خطی سازه 13 طبقه دریافت شد که ستون های گوشه آسیب پذیرترند و ستون های کنار سازه از حساسیت کمتری برخوردارند و در آخر نیز وجود میراگر در حالت کلی بر پاسخ سازه تاثیر گذاشته و آن را بهبود می بخشد

-1-1مقدمه 2 
-2-1 تعريف موضوع و اهمیت آن 2 
-3-1 اهداف تحقیق 3 
-4-1 روش ها و مراحل تحقیق 4 
-5-1 مراحل تحقیق 4 
پتانسيل خرابی پيش رونده 6 
-1-2 مقدمه 7 
-2-2 مروری بر مطالعات و پژوهش های قبلی 7 
-3-2 انواع مختلف خرابی پیشرونده 10 
-1-3-2 خرابی پن کیکی 10 
-2-3-2 خرابی زيپی 13 
-3-3-2 خرابی دومینويی 15 
-4-3-2 فروريزش مقطعی 15 
-5-3-2 خرابی بعلت ناپايداری 16 
-6-3-2 خرابی ترکیبی 17 
-4-2 مثال هايی از خرابی پیشرونده 17 
-1-4-2 ساختمان رونان پوينت 17 
-2-4-2 دانشگاه جانور شناسی آبردين 19 
-3-4-2 ساختمان بانک اعتماد 19 
-4-4-2 ساختمان ودبوش کالیفرنیا 20 
-5-4-2 خرابی آمبینس پلازا 21 
-6-4-2 ساختمان فدرال آلفرد پی مورا 22 
-5-2 عوامل خرابی پیش رونده 23 
فصل 3: تحلیل خرابی پیش رونده 25 
-1-3 مقدمه 26 
-2-3 مغرفی آيین نامه های مرتبط با خرابی پیش رونده 26 
-1-2-3 انجمن مهندسین آمريکا 27 
28)NIST( -2-2-3 موسسه ملی استاندارد و تکنولوژی آمريکا 
-3-2-3 وزارت دفاع و معیارهای تسهیلات متحد 28 

-4-2-3 اداره خدمات عمومی آمريکا 29 
-5-2-3 آيین نامه اروپا 30 
-6-2-3 استاندارد انگلیسی 30 
-7-2-3 دستورالعمل ساختمانی شهر نیويورک 31 
-8-2-3 آيین نامه ملی ساختمان کانادا 31 
-3-3 تحلیل خرابی پیش رونده 31 
-1-3-3 تحلیل استاتیکی خطی, 31 
-2-3-3 تحلیل استاتیکی غیر خطی 32 
-3-3-3 تحلیل دينامیکی خطی 32 
-4-3-3 تحلیل دينامیکی غیر خطی 32 
-4-3 الگوهای طراحی خرابی پیش رونده 33 
-1-4-3 روش کنترل حادثه 33 
-2-4-3 روش طراحی مستقیم 34 
-1-2-4-3 روش مقاومت موضعی 34 
-2-2-4-3 روش مسیر بار جايگزين 34 
-3-4-3 روش طراحی غیرمستقیم 35 
36PERFORM 3D -5-3 نرم افزار 
36PERFORM 3D -1-5-3 آشنايی با نرم افزار مورد استفاده در برنامه 
-6-3 میراگرها 36 
-1-6-3 میراگرهای ويسکوز 37 
40PERFORM 3D -2-6-3 مدل کردن میراگر ويسکوز در 
فصل 4: مدل سازی و تحليل 42 
-1-4 مقدمه 43 
-2-4 مدل سازی 44 
-3-4 مشخصات هندسی مدل 44 
-4-4 مشخصات بارگذاری جانبی 46 

-5-4 مشخصات بارگذاری 47 
-6-4 تحلیل و طراحی سازه 47 
-7-4 ارزيابی پتانسیل خرابی پیش رونده 54 
-8-4 خصوصیات غیر خطی 55 
-9-4 ترکیبات بار 56 
-10-4 موقعیت های حذف ستون 56 
-11-4 آنالیز پوش دان 57 
-1-11-4 حذف تک ستون سازه 5 طبقه 57 
-2-11-4 حذف تک ستون سازه 9 طبقه 64 
-3-11-4 حذف تک ستون سازه 13 طبقه 69 
-4-11-4 حذف دو ستون سازه 5 طبقه 75 
-5-11-4 حذف دو ستون سازه 9 طبقه 79 
-6-11-4 حذف دو ستون سازه 13 طبقه 83 
-7-11-4 حذف سه ستون سازه 5 طبقه 88 
-8-11-4 حذف سه ستون سازه 9 طبقه 93 
-9-11-4 حذف سه ستون سازه 13 طبقه 98 
-12-4 آنالیز دينامیکی غیر خطی 105 
-1-12-4 آنالیز دينامیکی غیرخطی برای حذف تک ستون سازه 5 طبقه 107 
-4-12-4 آنالیز دينامیکی غیر خطی برای حذف تک ستون سازه 9 طبقه 110 
-3-12-4 آنالیز دينامیکی غیر خطی برای حذف تک ستون سازه 13 طبقه 113 
-4-12-4 آنالیز دينامیکی غیر خطی برای حذف دو ستون سازه 5 طبقه 117 
-5-12-4 آنالیزدينامیکی غیرخطی برای حذف دو ستون سازه 9 طبقه 120 
-6-12-4 آنالیز دينامیکی غیرخطی برای حذف دو ستون سازه 13 طبقه 123 
-13-4 مقايسه حالت با میراگر و بدون میراگر برای سازه 9 طبقه 127 

-1-13-4 مقايسه حالت با میراگر و بدون میراگر برای حذف تک ستون سازه 9 طبقه 
نامنظم 128 
-2-13-4 مقايسه حالت با میراگر و بدون میراگر برای حذف تک ستون سازه 9 طبقه 
منظم 131 
-3-13-4 مقايسه حالت با میراگر و بدون میراگر برای حذف دو ستون سازه 9 طبقه 
نامنظم 132 
-4-13-4 مقايسه حالت با میراگر و بدون میراگر برای حذف دو ستون سازه 9 طبقه 
منظم 135 
فصل 5: نتيجه گيری و پيشنهادات 137 
-1-5 مقدمه 138 
-2-5 جمع بندی و نتیجه گیری 138 
-3-5 پیشنهادات 140

 

بررسی منحنی شکست سازه‌های فولادی با قاب مهاربندی هم محور در اثر خرابی پیش رونده حین زلزله

چکیده

امروزه ارزیابی عملکرد سازه‌ها در برابر زلزله، به یکی از بحث‌های رایج در بین محققین تبدیل شده‌است. یکی از ابزارهای کلیدی در ارزیابی آسیب‌پذیری لرزه‌ای سازه‌ها، توابع شکنندگی است که احتمال فراگذشت سرویس سازه از یک سطح سرویس مشخص را برای چندین سطح خطر از جنبش‌های لرزه‌ای زمین بیان می‌نماید. هدف از این مطالعه، تعیین منحنی شکنندگی آسیب‌پذیری لرزه‌ای سیستم ساختمانی قاب مهار بندی هم محور فولادی طراحی شده بر اساس آیین‌نامه‌ی طراحیASCE7-10/IBC2012 بر روی خاک نوع D در منطقه‌ای با خطر لرزه‌ای زیاد می‌باشد. مدل‌های مورد نظر، ساختمان 6 طبقه‌ی مهار بندی فولادی با دو حالت، یکی با اجرای صحیح و دیگری دارای 10% خطای اجرایی در نصب بادبند می‌باشند. مدلسازی این ساختمان‌ها با در نظر گرفتن 13 نوع زلزله ی حوزه ی نزدیک در نرم افزار OpenSeeS انجام شده و تحلیل تاریخچه‌ی زمانی غیرخطی افزایشی برروی مدل‌ها انجام گرفته‌است. در این بررسی، تغییر مکان جانبی نسبی سازه‌ها به عنوان شاخص خرابی در نظر گرفته شده‌است. حدود تعیین شده برای تغییر مکان جانبی نسبی برای حالات فرو گذشت مختلف از آیین نامه ی ASCE41-06 استفاده شده ‌است که این حالات فروگذشت عبارتند از: Immediate Operation(IO)، Life Safety(LS) و Collapse Pervision(CP) سپس منحنی شکست سازه‌ها برای دو حالت یاد شده ترسیم گردیده و با حذف تک ستون بحرانی در همان آنالیز برای تمامی مقادیر افزایشی هر زلزله، DCR ستون های باقی مانده از هر ساختمان مورد برسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده از مقایسه ی دو ساختمان با دو منحنی شکست متفاوت نشان می‌دهد که سطح سرویس LS برای ساختمانی که با 10% خطای اجرایی مدل شده است از لحاظ DCR ،28/21% و برای سطح سرویس CP، 23/44% بیشتر از ساختمانی که به طور صحیح مدل شده، می باشند.

فصل اول: کلیات 
1-1- مقدمه 2 
1-1-1- شرح مسئله 4 
1-2- منحنی شکست 5 
1-3- اهداف و ضرورت تحقیق 6 
1-4- روش اجرای طرح و مدلهای مورد بررسی 7 
1-5- ساختار پایاننامه 7 
فصل دوم: مروری بر مطالعات گذشته 
2-1- منحنیهای شکنندگی لرزهای 9 
2-1-1- منحنی های شکنندگی تجربی 10 
2-1-2- منحنیهای شکنندگی بر اساس قضاوت مهندسی 11 
2-1-3- منحنیهای شکنندگی تحلیلی 11 
2-1-4- منحنی شکنندگی ترکیبی 13 
2-2- توابع شکنندگی 14 
2-3- حالات خرابی در دستورالعمل HAZUS 14 
2-4- دستورالعمل HAZUS 14 
2-4-1- پیشینه ی تحقیق 16 
2-4-1-3- مطالعات شکنندگی در تایوان برای زلزلهی چی چی 22 
2-5- زلزله و خرابی پیشرونده 35 
2-5-1- بررسی موردی پدیده خرابی پیشرونده 38 
2-5-2- تاثیر جزئیات قاب خمشی ویژه بر خرابی پیشرونده 40 
2-6- اثرات نزدیک گسل 42 
2-6-1- تحقیقات در زمینه مشخصات وپارامترهای رکوردهای نزدیک گسل 42 
2-6-2- تحقیقات مربوط به بررسی رفتار سازه ها تحت رکوردهای نزدیک گسل 43 
2-6-3- اثرات نزدیکی به گسل درطراحی لرزه ای سازه ها 43 
فصل سوم: روش اجرای تحقیق 
3-1- شرح کلی کار پایان نامه 49 
3-2- مشخصات مدل 50 
3-3- نحوه ی ترسیم منحنی شکنندگی 51 
3-4- نحوه ی انتخاب شتاب نگاشت 52 
3-5- بررسی روش تحلیل دینامیکی افزایشی (IDA) 54 
3-5-1- تحلیل دینامیکی افزایشی (IDA) 54 
3-5-2- ورودی ها و خروجی های تحلیل دینامیکی غیر خطی افزایشی 55 
3-5-2-1- تحلیل دینامیکی افزایشی تک رکورده 56 
3-5-2-2- تحلیل دینامیکی افزایشی چند رکورده 57 
3-6- مدل‌سازی سیستم قاب خمشی متوسط در اثر حذف تک ستون بعد از وقوع زلزله 58 
3-6-1- معرفی اجمالی نرم افزار OpenSees 59 
3-6-2- مدلسازی تیرها و ستون ها : 59 
3-6-3- روند کلی انجام آنالیز 60 
3-7- بررسی خرابی پیش رونده 61 
3-7-1- روش بررسی تخریب پیشرونده: 62 
3-7-2- بررسی استانداردهای مرتبط با تخریب پیشرونده 62 
3-7-2-1- روش طراحی مدیریت خدمات عمومی ( GSA ) 63 
3-7-2-2- روش تحلیل مسیر جایگزین GSA 63 
3-7-2-3- روش طراحی وزارت دفاع ( DOD ) 65 
3-7-2-4- ملزومات DOD برای عملکرد کلافی 66 
3-7-2-5- تحلیل مسیر جایگزین در DOD 68 
فصل چهارم: تجزیه و تحلیل داده ها 
4-1- رسم نمودار های IDA 71 
4-2- رسم نمو دار منحنی شکنندگی: 78 
4-3- مقایسه دو سطح سرویس IO در دو حالت مورد بررسی 80 
4-4- مقایسه دو سطح سرویس LS در دو حالت مورد بررسی 80 
4-5- مقایسه دو سطح سرویس CP در دو حالت مورد بررسی 81 
4-6- بررسی خرابی پس از زلزله ناشی از حذف تک ستون: 81 
فصل پنجم: بحث ، نتیچه گیری و پیشنهادات 
5-1- نتیجه گیری 87 
5-2- پیشنهاد ها 90 
منابع و مراجع 91 
پیوست‌ها 96 
پیوست -1.. 96 
پیوست-2… 122 
پیوست 3…. 148 
چکیده انگلیسی 151 

————————————————————————————————————————————–

برای دریافت فایل بر روی لینک زیر کلیک نمایید.

تومان69,000 تومان58,000افزودن به سبد خرید

————————————————————————————————————————————–