نوع فایل: word
قابل ویرایش 200 صفحه
پیشگفتار:
زمین لرزه پدیده ای طبیعی است که با شدت های گوناگون ودر نقاط مختلف کره زمین اتفاق می افتد و به دلیل عدم شناخت لایه های زیرین نمی توان زمان وشدت آن را پیش بینی نمود.
گستره زلزله های واقع شده در نقاط مختلف کره زمین، ارتباطی را بین این نقاط نمایان می نماید. امروزه مشخص شده است که اکثر زلزله های دنیا بر روی نوارهایی به نام کمربند زلزله خیزی واقع شده اند.با توجه به تکتونیک صفحه ای موجود، ایران در حال فشرده شدن بین صفحه اروپا،آسیا وصفحه عربستان است. بهترین نشانه این عمل نیز رشته کوه های زاگرس والبرز می باشدکه در فصل مشترک این صفحات واقع شده اند. اکثر زلزله های مهم ایران نیز در حوالی این فصل مشترک ها رخ داده است.
نقشه پهنه بندی لرزه خیزی ایران نشان دهنده این است که هیچ نقطه ای از کشورمان را نمی توان در مقابل اثر زلزله مصون پنداشت.در شکل( 1-1)نقشه پهنه بندی لرزه خیزی ایران طبق آیین نامه 2800 را مشاهده می نمایید.]8[
بنابراین طراحی وساخت سازه هایی که بطور مناسب بتوانند در مقابل زلزله ها پایدار باشد الزامی است،این موضوع درک وشناخت رفتار سیستم های سازه‌ای را آشکار می سازد.
برای طراحی یک سازه مقاوم در برابر زلزله رکورد شتاب و مشخصات زمین لرزه نیز نیاز می‌باشد، تا اثرات زمین لرزه بر سازه شناسایی گردد اثرات زمین لرزه بر سازه های طراحی شده از موضوعات جالب توجه می‌باشد، زیرا نتیجه آزمایش واقعی روی سازه های طراحی شده براساس آخرین آیین نامه های تدوین شده هستند.
معمولا هر چاپ جدید از آیین نامه ساختمانی بازتابی از نتایج حاصل از آخرین زمین لرزه های ثبت شده و تجزیه وتحلیل آنها می‌باشد.
به طور کلی دو روش برای ساخت سازه ای مقاوم در برابر زلزله موجود است:]18[
1-سازه صلب
2-سازه نرم
سازه صلب: در اینگونه سازه ها، پارامتر طراحی تغییر شکلهای جانبی سازه تحت اثرات زلزله است بطوریکه سازه به قدری صلب ساخته می شود که کلیه انرژی را جذب می نماید و بایستی با انتخاب اجزا بسیار مقاوم، توانایی جذب انرژی را به سازه داد.
سازه نرم: در اینگونه سازها، پارامتر انعطاف پذیری سازه در برابر حرکات رفت وبرگشتی که ناشی از خاصیت خمیری آن است مورد استفاده قرار می گیرد. بدین صورت که سازه، انرژی را با حرکات نوسانی و درصد میرایی آزاد می‌کند.
با توجه به مطالب گفته شده تعیین سیستم مقاوم(این سیستم مقاوم شامل ترکیبی از عناصر سازه ای افقی وعناصر مهاربندی عمودی می‌باشد) در برابر نیروهای جانبی یک موضوع اساسی در طراحی سازه ها می باشد، که در اینجا روی سیستم های مهاربندی عمودی بحث خواهد شد.
فهرست مطالب:
1-1-پیشگفتار
فصل دوم
رفتار سازه ها تحت بار زلزله
2-1-فلسفه طراحی سازه های مقاوم تحت بار زلزله
شکل (2-1)-نمودار نیرو- تغییر شکل مصالح
شکل (2-2)-نمودار پسماند
شکل (2-3)-رفتار ثابت سازه ها تحت بار افقی تکراری
شکل (2-4)-رفتار کاهنده سازه ها تحت بار افقی تکراری
شکل (2-5)-رفتارسازه الاستیک و غیر الاستیک
فصل سوم
ملاحظات طراحی سازه ها
3-1-مقدمه
3-2-اهمیت سیستم سازه ای
3-3-عوامل موثر در مقاومت سازه
3-3-1-پلان ساختمان ونسبت ابعاد
3-3-2-ارتفاع ساختمان ونسبت ارتفاع به ابعاد
3-3-3-طبقه نرم
3-3-4-طبقه ضعیف
3-3-5-اثرات نامتقارنی ساختمان
3-3-6-تاثیر اعضاء غیر سازه ای
3-4-بارگذاری
3-4-1-بارهای قائم
3-4-2-بارهای اجرایی
3-4-4-بارهای زلزله
3-4-4-1-بارجانبی معادل
3-4-4-2-آنالیز مودال
شکل (3-1)-حرکات نسبی در سازه های پیوسته
شکل (3-2)-توزیع جرم در ارتفاع
شکل (3-3)-طبقه نرم
فصل چهارم
سیستم های سازه ای
4-1-مقدمه
4-2-سیستم های سازه ای مختلف
4-3-قاب خمشی صلب (MRF)
4-4-قابهای مهاربندی شده
4-4-1-مقدمه
4-4-2-1-مهاربندهای هم مرکز (CBF)
4-4-2-2-مهاربندهای خارجی از مرکز (EBF)
4-4-2-2-1-شکل پذیری فولاد
4-5-قاب مهاربندی شده با قاب صلب
4-5-1-مقدمه
4-5-2-اندرکنش سیستم مهاربندی وقاب صلب
4-6-1-مقدمه
4-6-2-عملکرد خرپای کمربندی ومیانی
4-6-3-اتصال کمربندهای خرپایی به ستونهای پیرامونی
4-7-قابهای لوله ای
4-7-1-مقدمه
4-7-2-قاب لوله ای ساده
4-7-2-1-پدیده لنگی برشی
4-7-3-1-رفتار تحت بارهای قائم
4-7-3-2-رفتار تحت بارهای جانبی
4-7-4-قاب لوله ای دسته شده
4-7-5-قاب لوله در لوله
4-8-قاب با سیستم خرپای یک در میان (Staggered truss)
4-8-1-مقدمه
4-8-2-عملکرد خرپای یک در میان
4-8-3-سیستم کف در خرپای یک در میان
4-8-4-ستونها در سیستم خرپای یک در میان
4-9-سازه های معلق
4-10-سازه های پیوندی
4-11-پروژه های عملی
4-11-1-قاب مهاربندی شده
4-11-3-قاب های لوله ای
4-11-4-تغییرات قابل ملاحظه در طرح اصلی برای فراهم کردن مهاربندی
4-12-مقایسه اجمالی سیستم های سازه ای
شکل (4-1)- الف-پاسخ قاب صلب تحت بار جانبی؛
شکل (4-2)- مولفه های تغییر مکان جانبی قابهای MRF
شکل (4-3)- قاب مقاوم خمشی یک طبقه تحت بارگذاری شدید تکراری
شکل (4-4)- تعدادی از اشکال مهاربندی
شکل (4-5)- تغییر شکل پلاستیک قاب با مهاربند هم مرکز K شکل
شکل (4-6)- حلقه های پسماند برای یک قاب با مهاربند هم مرکز K شکل
شکل (4-7)- تغییر شکل پلاستیک یک قاب EBF
شکل (4-8)- حلقه های پسماند برای یک قاب EBF
شکل (4-9)- شکل شماتیک اندرکنش قابهای مهاربندی و خمشی؛
شکل (4-9)- ادامه؛ (c)هسته مهاربندی و قاب خمشی داخلی؛
شکل (4-9)- ادامه؛ (e)مقطع نشان داده شده با مهاربندی اصلی و ثانویه
شکل (4-10)- عملکرد متقابل میان قاب مهار شده و قاب صلب؛
شکل (4-11)- پلان کف ساختمان با خرپای کمربندی
شکل (4-12)- عملکرد هسته مرکزی و کمربندها
شکل (4-13)- (a) رفتار طره ای هسته؛
شکل(4-14)- توزیع تنش دراعضاء کناری و
شکل (4-15)- نمای شماتیک از سازه ای با دو خرپای میانی و کمربندی
شکل (4-16)- توزیع تنش محوری در لوله مربع شکل تو خالی
شکل (4-17)- توزیع نیروی محوری در ستونها، ناشی از بار جانبی؛
شکل (4-18)- فرمهای متنوع سیستمهای لوله ای
شکل(4-19)- رفتار لوله
شکل(4-20)- توزیع نیروی
شکل(4-21)- حذف ستونها در طبقات پایین
شکل(4-22)- سیستم قاب لوله ای با خرپاهای قطری
شکل(4-24)- نیروهای قاب لوله ای
شکل(4-23)- قاب لوله ای
شکل(4-25)- فرمی از لوله دسته شده
شکل(4-26)- لوله دو سلولی
شکل(4-27)- لوله سه سلولی
شکل (4-28)- توزیع نیروی محوری و اثرات لنگی برشی در لوله دسته شده؛
شکل (4-29)- اندر کنش قاب و دیوار برشی
شکل (4-30)-نمایش پرسپکتیو از آرایش خرپا در سیستم خرپای یک در میان
شکل (4-31)- پلان ساختمان نیم دایره ای در سیستم خرپای یک در میان
شکل (4-32)- انتقال بار جانبی از طریق عامل دیافراگم در سیستم خرپای یک در میان
شکل (4-33)- مسیر انتقال بار در سیستم خرپای یک در میان
شکل (4-34)- سازه معلق دو طره ای
شکل (4-35)- سازه پیوندی
شکل (4-36)- پروژه های عملی با قاب مهار بندی شده؛
شکل (4-37)- پروژه عملی با سیستم خرپای کمربندی و میانیبه همراه قابهای خمشی؛
شکل (4-38)- نمای شماتیک از خرپای میانی در پروژه Houston center
شکل(4-39)-پروژه عملی با سیستم لوله ای؛ ساختمانWorld trade center
شکل(4-40)-پروژه عملی با سیستم لوله خرپایی ؛
شکل(4-41)-پروژه عملی با سیستم لوله خرپایی؛ ساختمان John hancock
شکل(4-42)-پروژه عملی با سیستم لوله دسته شده؛ ساختمانSears tower
شکل(4-43)
شکل(4-44)
شکل(4-45)
شکل(4-46)- مقایسه سیستمهای سازه ای با توجه به تعداد طبقات ساختمان
بر اساس نظریات فضلور خان
شکل(4-47)- مقدار فولاد سازه ای برای سیستمهای ثقلی و جانبی
شکل(4-48)- ارزیابی نسبی بین ساختمانهای بلند آمریکا
فصل پنجم
قاب های خمشی صلب(MRF)
5-1-کلیات
5-2-رفتار قاب صلب
5-3-مقاومت افزون در قابهای خمشی
5-4-نتیجه گیری
(5-1)-ارتباط ایده آل بین ضرایب
فصل ششم
قابهای مهاربندی شده
6-1-قابهای مهاربندی شده هم مرکز(CBF)
6-1-1-کلیات
6-1-2-رفتار مهاربندی های هم مرکز
6-1-3-انواع مهاربندی هم مرکز
6-1-3-1-مهاربند ضربدری × شکل
6-1-3-2-مهاربند تک قطری Z
6-1-3-3-مهاربند 7و8(cherron)
6-1-3-4-مهاربندی k شکل
6-1-4-ملاحظات طراحی مهاربندی های هم مرکز
6-1-4-1-اثربارهای ثقلی
6-1-4-2-ضریب طول موثر
6-1-4-3-لاغری اعضا
6-1-4-4-کاهش تنش مجاز
6-1-4-5-نوع اتصال
6-1-5-بهبود رفتار مهاربندی هم مرکز
6-1-6-نتیجه گیری
6-2-1-کلیات
6-2-2-رفتار مهاربندی های خارج از مرکز
6-2-3-استهلاک انرژی در قابهای (EBF )خارج از مرکز
6-2-4-طول تیر پیوند درقابهای EBF ومکانیزم آن
6-2-6-بهبود رفتار مهاربندی خارج از مرکز
6-2-6-نتیجه گیری
6-3-مقایسه رفتار سازه های مهاربندی شده هم مرکز با خارج از مرکز
6-3-1-کلیات
6-3-4-نتیجه گیری
6-4-تاثیر آرایش مهاربندی ها در رفتار سازه
6-4-1-کلیات
6-4-2-بحث در مورد بررسی های انجام گرفته
6-4-3-نتیجه گیری
6-5-تیرپیوند خمشی در قاب های EBF
6-5-1-کلیات
6-5-2-مدل انتخابی برای تحلیل
6-5-3-نتیجه گیری
6-6-بادبندهای زانویی
6-6-1-کلیات
6-6-2-رفتار بادبند زانویی
6-6-3-بررسی عملکرد قاب زانویی (KBF)
6-6-3-1-عوامل محدوده کننده شکل پذیری
6-6-3-2-بررسی ضریب رفتار
6-6-4-بررسی عملکرد قاب زانویی (CKB)
6-6-5-نتایج کلی از بررسی بادبند زانویی
6-7-بادبندهای دروازه ای
6-7-1-کلیات
6-7-2-مختصری از عملکرد بادبندهای
6-7-3-عملکرد بادبند دروازه ای
6-7-4-کمانش خارج از صفحه
6-7-5-تاثیر موقعیت گره میانی در مقدار بارکمانش خارج از صفحه
6-7-6-ضریب طول موثر اعضای مهاری
6-7-7-کمانش خارج از صفحه در برابر کمانش داخل صفحه
6-7-8-ملاحضات طراحی
6-7-9-نتیجه گیری
شکل (6-1)-رفتار پسماند برای قاب CBF
شکل (6-3)-منحنی هسیترزیس برای یک
شکل (6-4)-نمونه حلقه های پسماند مهاربند های X و 8
شکل (6-5)- سازه های قابی بدست آمده با تغییر فاصله d
شکل (6-6)- سازه های قابی بدست آمده با تغییر فاصله e
شکل (6-7)- انواع قابهای EBF
شکل (6-8)- انواع آرایش مناسب مهاربندی های خارج از مرکز
شکل (6-9)- انواع آرایش نا مناسب مهاربندی های خارج از مرکز
شکل(6-10)-تغییرات سختی جانبی در حالت الاستیک نسبت به e/l برای دو قاب ساده EBF
شکل(6-11)-ارتباط اولین پرید طبیعی با نسبت e/l
شکل(6-12)-منحنی اندرکنش برش- لنگر
شکل(6-13)-حداکثر طول مفصل برشی در حالت مطلوب پلاستیک پیوند
شکل(6-14)-تشکیل مکانیزم در قاب و رابطه فی ما بین
شکل(6-15)-رابطه بین طول پیوند و تغییر شکل عضو
شکل(6-16)- توزیع لنگر، برش و نیروی محوری
شکل(6-17)- فرمهای خاص مهاربندی در حالتی که چشمه های مهاربندی شده در یک دهانه نباشند
شکل(6-18)- یک نوع متداول پیکربندی سیستم قاب EBF
شکل(6-19)-تغییرات زاویه دوران مورد نیاز تیر پیوند
شکل(6-21)-فرم کلی قاب تحت بررسی
شکل(6-22)-رفتار کلی بار-تغییر مکان
شکل(6-23)-ابعاد بادبند زانویی(KBF)
شکل(6-24)-اثر سطح مقطع بادبند
شکل(6-25)-اثر طول عضو زانویی
شکل(6-26)-فرم کلی از سیستم مهاربند زانویی شورن(CKB)
شکل(6-27)-تصویر و مشخصات پارامتر های سیستم (CKB)
شکل(6-28)-هندسه کلی قابهای مورد بررسی
شکل(6-29)-تغییر شکل غیر خطی در یک بادبند به شکل 8
شکل(6-30)-تغییر شکل غیر خطی در یک بادبند دروازه ای
شکل(6-31)-مقایسه مسیر انتقال نیروی جانبی در بادبند های 8 و دروازه ای
شکل(6-32)-قاب دروازه ای با ارتفاع زیاد
شکل(6-33)-تعریف مختصات گره میانی
فصل هفتم
قاب با سیستم خرپای کمربندی ومیانی
7-1-کلیات
7-2-فرضیات در نظر گرفته شده در تحلیل
7-3-تعیین موقعیت بهینه برای یک خرپای کمربندی
7-4-تعیین موقعیت بهینه برای دو خرپای کمربندی
7-5-محل خرپای کمربندی برای سازه 30 طبقه
7-5-1-بررسی نتایج تحلیل
7-6-نتیجه گیری
7-7-نکات پایانی
شکل(7-1)-مدل شماتیک ساده سازه برای یک سیستم خرپای میانی
شکل(7-2)-نمودار تعیین موقعیتهای بهینه برای خرپای کمربندی
شکل(7-3)-جابجایی افقی سازه در مدهای مختلف در برابر ارتفاع سازه
شکل(7-4)-جابجایی افقی سازه با مهار کمربندی در مدهای مختلف در برابر ارتفاع سازه
فصل هشتم
قابهای لوله ای
8-1-کلیات
8-2-بررسی لنگر برشی در قاب لوله ای
8-3-بررسی رفتار سیستم سازه ای لوله در لوله
8-3-1-کلیات
8-3-2-مشخصات سازه های بررسی شده
6-3-3-ارتفاع بهینه قطع لوله داخلی
8-3-4-نتیجه گیری
8-4-1-کلیات
8-4-2-مدلهای سازه ای برای ساختمان مورد مطالعه
8-4-3-نرم افزارهای تحلیل و طراحی
8-4-4-بررسی اثرات خروج از مرکزیت
8-4-6-بررسی تغییر شکل ها
8-4-7-بررسی حداکثر برش پایه
8-4-8-بررسی وزن ساختمان مورد مطالعه
8-5-مقایسه کارایی سیستم سازه ای لوله ای، لوله در لوله وقاب خمشی
8-6-بررسی رفتار سیستم ترکیبی قاب لوله ای،هسته مرکزی وکمربند خرپایی
8-7-رفتار سازه لوله ای مهاربندی شده
8-8-سازه های با کارایی بالا
شکل(8-1)-تغییرات نیروی محوری درستونهای پیرامونی ضلع شمالی طبقه همکف
شکل(8-2)-تغییرات نیروی محوری درستونهای پیرامونی ضلع شرقی طبقه همکف
شکل(8-3)-تغییرات نیروی محوری در ستونهای پیرامونی ضلع شمالی طبقه پانزدهم
شکل(8-4)-تغییرات نیروی محوری در ستونهای پیرامونی ضلع شرقی طبقه پانزدهم
شکل(8-5)-درصد جذب برش عناصر مقاوم ساختمان 10 طبقه ( جهتx ، تیپA )
شکل(8-6)-درصد جذب برش عناصر مقاوم ساختمان 10 طبقه پس ازقطع لوله داخلی
شکل(8-7)-سطح مقطع و سطح عمودی سیستم سازه ای لوله بادبندی شده
شکل(8-8)-پلان سیستمهای سازه ای مختلف مورد مطالعه
شکل(8-9)-شکلهای مختلف مهاربند
شکل(8-10)- (a)-قاب متداول با ستونهای داخلی و خارجی؛
شکل(8-11)- پروژه عملی از سیستم با کارایی بالا، Bank of Southwest Tower ؛ (a)-تصویر شماتیک از مهاربندهای قطری داخلی؛
فصل نهم
انتخاب سیستم سازه ای
9-1-مقدمه
9-2-سیستمهای مهاربندی متقاطع
9-3-سیستمهای لوله ای با ستونهای نزدیک و تیرهای عمیق
9-4-سیستم های غیرلوله ای
شکل(9-1)-پلان نمونه طبقات
شکل(9-2)- نمای فضایی از لوله مهار بندی شده خارجی
شکل(9-3)- نمای فضایی نوع دیگری از لوله مهار بندی شده
شکل(9-4)- پلان سیستم مهار بندی شده متقاطع داخلی
شکل(9-6)-نمای فضایی از سیستم لوله ای و مهار بندی
شکل(9-7)-قاب لوله ای با فاصله ستونهای 3 تا 4.57 متر
شکل(9-8)- سیستم لوله دو تایی با فاصله ستونهای 3 متر
شکل(9-9)- سیستم قاب خمشی و هسته مهار بندی شده
منابع
منابع و مأخذ:
[1] Bangale,s.Taranath-“structural Analysis & design of tall building”- Mc graw hill book company ,New york 1988
[2] Naeim,Farzad –“the seismic design Handbook”-van Nostrand reindhold ,New york ,1989
[3]J.C.D.Hoender kamp –M.C.M. Bakker –“Analysis of high rise braced frames with outriggers”-the structural design of tall and Special buildings-Vol 12,No4,pp335-350
[4]Lotfollahi,Mehrdad-Mofid,Massood-“on the design of ductile knee bracing “-journal of constructional steel Research –Vol62,Issue3,March 2006,pp282-294
[5]Mofid ,Massood –Lot follahi ,Mehrdad-“on the characteristics of New ductile knee bracing systems “-journal of constructinal steel Research –Vol62,Issue 4,March 2006,pp271-281
[6]Paul w.Richards –chia ming uang-“Effect of flange with-thickness Ratio on Eccentrically braced frames link cyclic Rotation capacity”- Jounrnal of structural Enginnering-Vol 131,No 10,pp1546-1552,oct 2005
[7]A.Vafai-H.estekanchi-M.Mofid –“the use of single diagonal bracing in improvement of the lateral Response of tall building”-the structural design of tall building –ol4,No2,pp115,126
]8[آیین نامه طرح ساختمانها در برابر زلزله ،نشریه شماره 2800،مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن
]9[ اوشک سرایی،رضا-«طرح سازه ها در برابر زلزله»-انتشارات گیلان 1374-تالیف فرزاد نعیم
]10[حاجی کاظمی،حسین-«آنالیز وطراحی سازه های بلند»-دانشگاه فردوسی 1375-تالیف برایان استنفورد اسمیت،الکس کول
]11[ سعادت پور-«طراحی ساختمانهای مقاوم دربرابر زلزله»-تالیف مینور واکابایاشی
]12[عادلی،حجت الله-«سازه های ساختمان بلند»-انتشارات دهخدا-تالیف ولف کانگ شولر
]13[مقدم،حسن-«مهندسی زلزله،مبانی وکاربرد»-تهران 1382
]14[مقررات ملی ساختمان ایران-مبحث 10-طرح و اجرای ساختمانهای فولادی-دفتر تدوین وترویج مقررات ملی ساختمان
]15[ ناطقی الهی،فریبرز-اکبرزادگان،حسین-«رفتار وطراحی لرزه ای قابهای خارج از مرکز»-پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی ومهندسی زلزله 1375
پروژه و سمینار مهندسی عمران در مورد زمین لرزه. doc