پایان نامه مقاوم سازی اعضای آسیب پذیر گنبدهای فضاکار در برابر خرابی پیشرونده

با فرمت قابل ویرایش word - پایان نامه‌ ارشد رشته‌ عمران گرایش سازه - بررسی مقاوم سازی اعضای آسیب پذیر گنبدهای فضاکار در برابر خرابی پیشرونده

فهرست مطالب

عنوان                                                                      صفحه

فصل اول: مقدمه

1-1- تاریخچه­ی سازه­های فضاکار ……………………………………………………………………….1

1-2- مروری بر تحقیقات انجام شده …………………………………………………………..3

1-3- اهداف تحقیق ……………………………………………………………………….4

فصل دوم: معرفی سازه­های فضاکار

2-1- دسته­بندی سازه­های فضاکار از لحاظ شکل هندسی ………………………………………6

2-1-1- شبکه­ها …………………………………………………………………………………………7

2-1-2- چلیک­ها ……………………………………………………………………7

2-1-3- گنبدها ……………………………………………………………………………..8

2-1-4- سازه­های چادری ……………………………………………………………………………….9

2-2- اجزای تشکیل دهنده­ی سازه­های فضاکار مشبک ………………………….10

2-2-1- سیستم پیونده­ای …………………………………………………………………10

2-2-1-1- سیستم پیونده­ای گوی­سان …………………………………………………………………………………10

2-2-1-1-1- سیستم پیونده گوی­سان مرو ……………………………………………………………………………………………11

2-2-1-1-2- سیستم پیونده گوی­سان کراپ منتال ………………………………………………………………………………13

2-2-1-1-3- سیستم پیونده گوی­سان اوربا هیوب ………………………………………………………………………………..14

2-2-1-1-4- سیستم پیونده گوی­سان زوبلین ……………………………………………………………………………………….14

2-2-1-1-5- سیستم پیونده گوی­سان یونی تراس ………………………………………………………………………………..16

2-2-1-1-6- سیستم پیونده گوی­سان اورونا ………………………………………………………………………………………….18

2-2-1-1-7- سیستم پیونده گوی­سان کی­تی تراس ……………………………………………………………………………..19

2-2-1-1-8- سیستم پیونده گوی­سان اسکن اسپیس …………………………………………………………………………..20

2-2-1-2- سیستم پیونده نیامی ……………………………………………………………………………………21

2-2-1-2-1- سیستم پیونده نیامی نیپون استیل …………………………………………………………………………………..21

2-2-1-2-2- سیستم پیونده نیامی اسفروبت …………………………………………………………………………………………22

2-2-1-2-3- سیستم پیونده نیامی تیوبال ……………………………………………………………………………………………..23

2-2-1-2-4- سیستم پیونده نیامی کاسان (آکام فلز) ……………………………………………………………………………24

2-2-1-3- سیستم پیونده صفحه­ای ……………………………………………………………………………….25

2-2-1-3-1- سیستم پیونده­ی صفحه­ای کی­ای تراس …………………………………………………………………………..25

2-2-1-3-2- سیستم پیونده­ی صفحه­ای پاور استرات …………………………………………………………………………..25

2-2-1-3-3- سیستم پیونده­ی صفحه­ای یونی استرات ………………………………………………………………………….26

2-2-1-3-4- سیستم پیونده­ی صفحه­ای تمکور …………………………………………………………………………………….26

2-2-1-3-5- سیستم پیونده­ی صفحه­ای  اُکتا تیوب ……………………………………………………………………………..27

2-2-1-3-6- سیستم پیونده­ی صفحه­ای  تری دیماتیک ………………………………………………………………………27

2-2-1-3-7- سیستم پیونده­ی صفحه­ای  توراس گِستو ………………………………………………………………………..28

2-2-1-3-8- سیستم پیونده­ی صفحه­ای پراتو ……………………………………………………………………………………….29

2-2-1-4- سیستم پیونده­ی شکافی ……………………………………………………………………………………………………………29

2-2-1-5- سیستم پیونده­ی پوسته­ای ………………………………………………………………………………………………………..30

2-2-1-5-1- سیستم پیونده­ی پوسته­ای اُکتا پلیت ……………………………………………………………………………….30

2-2-1-5-2- سیستم پیونده­ی پوسته­ای نودوس …………………………………………………………………………………..31

2-2-1-5-3- سیستم پیونده­ی پوسته­ای SDC ……………………………………………………………………………………31

2-2-2- سیستم­های واحدی …………………………………………………………………………………………….32

2-2-2-1- سیستم­های واحدی اسپیس دِک ………………………………………………………………………………………………32

2-2-2-2- سیستم­های واحدی یونی بت …………………………………………………………………………………………………….33

2-2-2-3- سیستم­های واحدی کیوبیک ……………………………………………………………………………………………………..34

2-2-3- سیستم ترکیبی ………………………………………………………………………………………………..35

 فصل سوم: بررسی اثر خرابی پیشرونده در سازه­ها

3-1- خرابی پیشرونده …………………………………………………………………………………………………………..38

3-1-1- تئوری خرابی پیشرونده ………………………………………………………………………………………………………………………39

3-1-1-1- تعیین درجه­ی مقاومت سازه بر اساس سختی ………………………………………………………………………….39

3-1-1-2- تعیین درجه­ی مقاومت سازه بر اساس میزان خرابی ایجاد شده ………………………………………………40

3-1-1-3- تعیین درجه­ی مقاومت سازه بر اساس انرژی ……………………………………………………………………………41

3-1-2- انواع خرابی پیشرونده …………………………………………………………………………………………………………………………42

3-1-2-1- خرابی کلوچه مانند ……………………………………………………………………………………………………………………..42

3-1-2-2- خرابی زیپ مانند ……………………………………………………………………………………………………………………….43

3-1-2-3- خرابی دومینو مانند ……………………………………………………………………………………………………………………44

3-1-2-4- خرابی پیشرونده در سطح مقطع ……………………………………………………………………………………………….45

3-1-2-5- خرابی ناشی از ناپایداری ……………………………………………………………………………………………………………46

3-1-2-6- حالت ترکیبی خرابی پیشرونده ………………………………………………………………………………………………….47

3-1-3- عوامل موثر در ایجاد خرابی پیشرونده ………………………………………………………………………………………………..47

3-2- آسیب­پذیری ساختمان­ها در برابر خرابی پیشرونده ……………………………………………………………………………………47

3-3- اشکال مختلف ناپایداری در سازه­های فضاکار …………………………………………………………………………………………….50

3-3-1- ناپایداری موضعی در سطح مقطع اعضا ……………………………………………………………………………………………..50

3-3-2- ناپایداری عضوی …………………………………………………………………………………………………………………………………51

3-3-3- ناپایداری گرهی …………………………………………………………………………………………………………………………………..51

3-3-4- ناپایداری پیچشی گرهی …………………………………………………………………………………………………………………….52

3-3-5- ناپایداری کوپل ……………………………………………………………………………………………………………………………………52

3-3-6- ناپایداری مسیری ………………………………………………………………………………………………………………………………..53

3-3-7- ناپایداری عمومی …………………………………………………………………………………………………………………………………53

3-4- روش­های آنالیز خرابی پیشرونده …………………………………………………………………………………………………………………54

3-4-1- روش استاتیکی خطی …………………………………………………………………………………………………………………………54

3-4-2- روش استاتیکی غیرخطی …………………………………………………………………………………………………………………..55

3-4-3- روش دینامیکی خطی …………………………………………………………………………………………………………………………56

3-4-4- روش دینامیکی غیرخطی ……………………………………………………………………………………………………………………56

3-5- طراحی مقاوم در برابر خرابی پیشرونده ………………………………………………………………………………………………………57

3-5-1- آیین­نامه­ها و دستورالعمل­ها ………………………………………………………………………………………………………………..57

3-5-2- دلایل نامناسب بودن آیین­نامه­های طراحی موجود ……………………………………………………………………………58

3-5-3- روش­های طراحی در برابر خرابی پیشرونده ………………………………………………………………………………………..59

5-5-3-1- روش طراحی مستقیم …………………………………………………………………………………………………………………59

5-5-3-2- روش طراحی غیرمستقیم ……………………………………………………………………………………………………………60

 فصل چهارم: مقاوم سازی گنبدهای فضاکار در برابر خرابی پیشرونده

4-1- طراحی اولیه­ی سازه­ی گنبدها …………………………………………………………………………………62

4-1-1- مشخصات هندسی گنبدها …………………………………………………………………………………………………………………62

4-1-2- مشخصات مصالح و مقاطع مورد استفاده در طراحی اولیه ………………………………………………………………..62

4-1-3- مشخصات اتصالات و قیود تکیه­گاهی …………………………………………………………………………………………………64

4-1-4- آیین­نامه­های مورد استفاده در بارگذاری و طراحی سازه …………………………………………………………………..64

4-2- مقاوم­سازی سازه­ها در برابر خرابی پیشرونده ………………………………………………………………………………………………66

4-2-1- آنالیز خرابی پیشرونده ………………………………………………………………………………………………………………………..68

4-2-1-1- آنالیز استاتیکی خطی ………………………………………………………………………………………………………………..68

4-2-1-2- آنالیز استاتیکی غیرخطی …………………………………………………………………………………………………………..68

4-2-1-3- آنالیز دینامیکی خطی ………………………………………………………………………………………………………………..69

4-2-1-4- آنالیز دینامیکی غیرخطی ………………………………………………………………………………………………………….70

4-3- بررسی آسیب­پذیری گنبدهای فضاکار در برابر خرابی پیشرونده ……………………………………………………………….71

4-3-1- گنبد دیاماتیک ……………………………………………………………………………………………………………………………………72

4-3-1-1- نتایج آنالیزهای استاتیکی خطی و دینامیکی خطی در گنبد دیاماتیک …………………………………..73

4-3-1-2- نتایج آنالیز استاتیکی غیرخطی در گنبد دیاماتیک …………………………………………………………………..74

4-3-1-3- نتایج آنالیز دینامیکی غیرخطی در گنبد دیاماتیک ………………………………………………………………….75

4-3-1-4- جمع بندی نتایج آنالیزهای مربوط به گنبد دیاماتیک ……………………………………………………………..77

4-3-2- گنبد لملا …………………………………………………………………………………………………………….78

4-3-2-1- نتایج آنالیزهای استاتیکی خطی و دینامیکی خطی در گنبد لملا …………………………………………..78

4-3-2-2- نتایج آنالیز استاتیکی غیرخطی در گنبد لملا …………………………………………………………………………..80

4-3-2-3- نتایج آنالیز دینامیکی غیرخطی در گنبد لملا …………………………………………………………………………..80

4-3-2-4- جمع بندی نتایج آنالیزهای مربوط به گنبد لملا ………………………………………………………………………82

4-3-3- گنبد دنده­دار ………………………………………………………………………………………………………..82

4-3-3-1- نتایج آنالیزهای استاتیکی خطی و دینامیکی خطی در گنبد دنده­دار ……………………………………..83

4-3-3-2- نتایج آنالیز استاتیکی غیرخطی در گنبد دنده­دار ……………………………………………………………………..84

4-3-3-3- نتایج آنالیز دینامیکی غیرخطی در گنبد دنده­دار ……………………………………………………………………..85

4-3-3-4- جمع بندی نتایج آنالیزهای مربوط به گنبد دنده­دار …………………………………………………………………87

4-3-4- گنبد اشودلر ……………………………………………………………………………………………………….87

4-3-4-1- نتایج آنالیزهای استاتیکی خطی و دینامیکی خطی در گنبد اشودلر ……………………………………….88

4-3-4-2- نتایج آنالیز استاتیکی غیرخطی در گنبد اشودلر ……………………………………………………………………….90

4-3-4-3- نتایج آنالیز دینامیکی غیرخطی در گنبد اشودلر ………………………………………………………………………91

4-3-4-4- جمع بندی نتایج آنالیزهای مربوط به گنبد اشودلر ………………………………………………………………….93

4-3-5- مقایسه­ی نتایج …………………………………………………………………………………………..93

4-4- مقاوم سازی اعضای آسیب­پذیر گنبدهای فضاکار در برابر خرابی پیشرونده ……………………………………………..93

4-4-1- مقاوم سازی گنبد لملا ……………………………………………………………………………………………………………………….94

4-4-2- مقاوم سازی گنبد دنده­دار ………………………………………………………………………………………………………………….95

4-4-3- مقاوم سازی گنبد اشودلر ……………………………………………………………………………………………………………………96

4-5- بررسی ضریب اثرات دینامیکی در ترکیب بار استاتیکی خطی ………………………………………………………………….97

4-5-1- گنبدهای دیاماتیک …………………………………………………………………………………………………………………………….98

4-5-1-1- گنبد دیاماتیک 6 عضوی …………………………………………………………………………………………………………..98

4-5-1-2- گنبد دیاماتیک 24 عضوی ………………………………………………………………………………………………………..98

4-5-1-3- گنبد دیاماتیک 66 عضوی …………………………………………………………………………………………………………99

4-5-1-4- گنبد دیاماتیک 126 عضوی ……………………………………………………………………………………………………100

4-5-2- گنبدهای لملا ………………………………………………………………………………………………………………..102

4-5-2-1- گنبد دیاماتیک 36 عضوی ……………………………………………………………………………………………………..102

4-5-2-2- گنبد دیاماتیک 60 عضوی ………………………………………………………………………………………………………103

4-5-2-3- گنبد دیاماتیک 84 عضوی ……………………………………………………………………………………………………..104

4-5-2-4- گنبد دیاماتیک 108 عضوی …………………………………………………………………………………………………..104

4-5-2-5- گنبد دیاماتیک 132 عضوی …………………………………………………………………………………………………..105

4-5-2-6- گنبد دیاماتیک 156 عضوی ……………………………………………………………………………………………………106

4-5-3- گنبدهای دنده­دار ……………………………………………………………………………………………………………108

4-5-3-1- گنبد دنده­دار 12 عضوی …………………………………………………………………………………………………………108

4-5-3-2- گنبد دنده­دار 36 عضوی …………………………………………………………………………………………………………109

4-5-3-3- گنبد دنده­دار 60 عضوی …………………………………………………………………………………………………………109

4-5-3-4- گنبد دنده­دار 84 عضوی …………………………………………………………………………………………………………111

4-5-4- گنبدهای اشودلر ……………………………………………………………………………………………………….112

4-5-4-1- گنبد اشودلر 12 عضوی ………………………………………………………………………………………………………….112

4-5-4-2- گنبد اشودلر 48 عضوی ………………………………………………………………………………………………………….113

4-5-4-3- گنبد اشودلر 84 عضوی ………………………………………………………………………………………………………….113

4-5-4-4- گنبد اشودلر 120 عضوی ……………………………………………………………………………………………………….114

4-5-5- مقایسه نتایج ……………………………………………………………………………………………………………………………….

فصل پنجم: نتیجه­گیری و پیشنهادات

5-1- نتیجه­گیری …………………………………………………………………………………………………………….117

5-2- بررسی پیشنهادات …………………………………………………………………………………………

- مروری بر تحقیقات انجام شده:

معمولاً تحقیقات انجام شده در مورد خرابی پیشرونده، پس از وقوع آن بوده است و بیشتر به چگونگی وقوع خرابی پیشرونده پرداخته است. اما سازه­هایی وجود دارند که در هنگام طراحی، از نظر میزان آسیب پذیری در برابر خرابی پیشرونده مورد بررسی قرار گرفته­اند. از جمله این سازه­ها، ساختمان سفارت آمریکا در روسیه بود. طرح ارائه شده برای این سازه، توسط یوکِل[3] در سال 1989، مورد بررسی قرار گرفت و برای کاهش خطر وقوع خرابی پیشرونده، توصیه­هایی ارائه شد که مورد استفاده قرار گرفت.

نمونه­ی دیگر، پل 9/12 کیلومتری کانفِدریشن² در کانادا بود که پس از بررسی­های انجام گرفته و تعیین میزان خطر وقوع خرابی پیشرونده، برای کاهش خطراتی که امکان وقوع آنها با این بررسی­ها تایید شده بود، در بسیاری از دهانه­های این پل، اقداماتی در جهت تقویت پل، صورت گرفت[5].

به هر حال، از آنجا که ویژگی­ها و عوامل بوجود آورنده­ی خرابی پیشرونده در هر پروژه، خاص و مخصوص آن پروژه است، ایجاد یک تئوری واحد و جامع برای طراحی در برابر خرابی پیشرونده، بسیار دشوار است. به همین دلیل، در هر پروژه، بررسی­ها باید بر اساس شرایط خاص آن سازه صورت گیرد. به عنوان مثال در مقاله­ای تحت عنوان ارزیابی مقاومت سازه­ی شبکه دولایه فضاکار در برابر خرابی پیشرونده]22[، به ارزیابی واکنش خرابی سازه با در نظر گرفتن اثرات دینامیکی ناشی از ایجاد ناگهانی خرابی موضعی در سازه، پرداخته شده است. در این تحقیق، روش خاصی تحت عنوان روش مسیر جایگزین دینامیکی غیرخطی بسط داده شده است.

در مواردی، تعریفی کلی از پدیده­ی خرابی پیشرونده و همچنین قواعدی کلی جهت طراحی و بررسی سازه­ها در برابر خرابی پیشرونده، پیشنهاد شده است. نمونه­ای از این پیشنهادات، توسط اِلینگوود[4] و لِیندِکر² ارائه شده است. ایشان توصیه کرده­اند، به منظور جلوگیری از گسترش خرابی اولیه، مسیر جایگزین نیرو ایجاد شود و یا مقاومت داخلی سازه با افزایش مقاومت اعضای کلیدی سازه، افزایش یابد. همچنین، مک گایِر³ و گراس⁴، روش­های مختلف طراحی در برابر خرابی پیشرونده را با هم مقایسه کرده­اند و بر اساس نتایجی که بدست آورده­اند، توصیه می­کنند، جهت مدل­سازی خرابی پیشرونده، اعضای منتخبی از مدل سازه حذف شوند و وجود مسیر جایگزین نیرو در سازه­ی باقیمانده بررسی شود[10].

تحقیقات مشابه دیگری نیز صورت گرفته و نتایج کم و بیش یکسانی ارائه گردیده است. اما اشکال عمده­ی راه­حل­های ارائه شده، بی­توجهی آنها به اثرات دینامیکی ایجاد شده در سازه، بر اثر خرابی اعضای باربر، می­باشد.

1-3- اهداف و روش انجام تحقیق:

هدف از انجام این تحقیق، بررسی آسیب­پذیری گنبدهای فضاکار در برابر خرابی پیشرونده و تعیین میزان تقویت مورد نیاز، به منظور مقاوم­سازی آنها می­باشد. برای دست­یابی به این هدف، نمونه­های مختلفی از گنبدهای فضاکار، با استفاده از روش­های مختلف آنالیز سازه­ای، تحلیل می­شوند. نتایج بدست آمده از آنالیزها، با معیارهای دستورالعملی که در آمریکا، توسط اداره کل خدمات عمومی⁵ ارایه شده است، سنجیده می­شود و امکان وقوع خرابی در سازه تعیین می­شود.

در این تحقیق، پس از مقدمه و تاریخچه­ای که در فصل اول بیان شد، در فصل دوم به معرفی انواع سازه­های فضاکار و اجزای آنها، شامل اتصالات و نحوه­ی ساخت و نصب برخی از این گونه سازه­ها پرداخته شده است. در فصل سوم به بررسی پدیده­ی خرابی در سازه­های مختلف پرداخته شده است. همچنین، انواع مختلف خرابی پیشرونده و خرابی­های رخ داده در گذشته، شرح داده شده است. در انتها در مورد اشکال و مودهای خرابی در سازه­های فضاکار، توضیحاتی ارائه شده است. همچنین مطالبی در مورد تئوری­های موجود درباره­ی خرابی پیشرونده و روش­های آنالیز خرابی پیشرونده در فصل چهارم بیان شده است. در فصل پنجم روش­های مختلف موجود برای مقاوم سازی و طراحی سازه­ها در برابر خرابی پیشرونده شرح داده شده است. در نهایت در فصل ششم، روش­های آنالیز ارائه شده، در آنالیز چند نمونه از گنبدهای فضاکار، استفاده شده است و نتایج بدست ­آمده به همراه پیشنهادات، در فصل هفتم ارائه گردیده است. در بررسی­های انجام گرفته از نرم­افزارهای ANSYS و SAP2000 استفاده شده است. پس از مقایسه­ی نتایج حاصل از دو نرم­افزار، معلوم گردید که دقت نتایج حاصل از نرم­افزار ANSYS کمتر از دقت نتایج نرم­افزار SAP2000 است؛ چرا که با افزایش تعداد تقسیمات المان در نظر گرفته شده در نرم­افزار ANSYS، نتایج حاصل از این نرم­افزار به نتایج به دست آمده از SAP2000، نزدیکتر می­شد. این اختلاف پس از تقسیم هر عضو گنبد به 11 المان، به زیر 7 درصد رسید. به همین دلیل، به منظور انجام آنالیزها، از SAP2000 استفاده گردید. همچنین ماکروی مدل­سازی و

بارگذاری تمامی گنبدها در ANSYS، در پیوست (1) آورده شده است.

پایان نامه کارشناسی ارشد رشته عمران

و......

مقایسه رفتار سیستم­ های مختلف سازه­ای تحت اثر خرابی پیشرونده با استفاده از تحلیل دینامیکی

عنوان :

مقایسه رفتار سیستم­ های مختلف سازه­ای تحت اثر خرابی پیشرونده با استفاده از تحلیل دینامیکی

با فرمت قابل ویرایش word

تعداد صفحات: 124  صفحه

تکه های از متن به عنوان نمونه :

        فهرست مطالب

 فصل اول :کلیات

1-1 مقدمه………………………………………… 2

1-2 هدف………………………………………….. 3

1-3 ساختار پایان نامه……………………………… 3

فصل دوم: مبانی خرابی پیش رونده

2-1 مقدمه………………………………………… 6

2-2 اهمیت بحث خرابی پیش رونده………………………. 6

2-3 تاریخچه تحقیق…………………………………. 8

2-4 مقاوم سازی سازه برای مقابله با آسیب های اولیه ایجاد شده    16

2-5 خطرپذیری سازه ها………………………………. 16

2-6 روش ها طراحی………………………………….. 18

2-7 شرایط طراحی برای ساختمان های موجود وساختمان های جدید. 19

2-8 انتخاب ستون و یا دیوارهایی که باید حذف شوند………. 20

2- 9  ترکیب بار تحلیل استاتیکی غیر خطی………………. 21

2-10 روند بارگذاری در تحلیل استاتیکی غیرخطی………….. 27

2-11 ترکیب بار تحلیل دینامیکی غیر خطی……………….. 27

2-12 روند بارگذاری در تحلیل دینامیکی غیرخطی………….. 27

2-13 مفاصل پلاستیک اعضاء……………………………. 29

2-14معیارهای خرابی در اعضاء………………………… 32

فصل سوم: مدل های مورد  بررسی

3- 1 مقدمه……………………………………….. 34

3-2 هندسه و بارگذاری سازه………………………….. 34

3-3 فرضیات تحلیل و طراحی…………………………… 35

3-4 مقاطع مورد استفاده برای مدلها…………………… 35

3-5 تحلیل غیرخطی سازه شش طبقه با قاب خشمی……………. 36

3- 6 تحلیل غیرخطی سازه شش طبقه با فرم بادبندی A  …….. 40

3-7 تحلیل غیرخطی سازه شش طبقه با سیستم مهاربندی تیپ B … 50

3-8  تحلیل سازه با اتصالات مفصلی و مهاربند در حالت سه بعدی 58

3-9 تحلیل سازه با اتصالات مفصلی و مهاربند در حالت دوبعدی.. 61

فصل چهارم: نحوه مقاوم سازی در برابر خرابی پیش رونده

4-1 نحوه مقاوم سازی در برابر خرابی پیش رونده…………. 65

4-2 تحلیل دینامیکی غیر خطی سازه یا کمربند خرپایی (مدل مهاربندی A)  66

4-3- تحلیل دینامیکی غیر خطی سازه با کمربند خرپایی (فرم بادبندی B)   80

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات

5-1 مقدمه………………………………………… 92

5-2 نتیجه گیری……………………………………. 92

5-3 پیشنهادات…………………………………….. 93

منابع…………………………………………… 94

چکیده انگلیسی……………………………………. 96

فهرست جداول و نمودارها

جدول2-1- مقایسه وزن اسکلت سازه در مدل آقای مین لیو…. 13

جدول2-2- درجه اهمیت سازه ها دربحث خرابی پیش رونده….. 17

جدول2-3  شرایط طراحی برای ساختمان های موجود و ساختمان های جدید 20

جدول 2-4 ضرایب دینامیکی افزایش بار در تحلیل استاتیکی غیرخطی    22

جدول 2-5 مشخصات غیرخطی مصالح در تحلیل های غیرخطی در سازه های فولادی  23

جدول 2-6 مشخصات غیرخطی مصالح در تحلیل های غیرخطی در سازه های فولادی  24

جدول 2-7 مشخصات مفاصل پلاستیک تیرها……………….. 30

جدول 2-8 مشخصات مفاصل پلاستیک ستون ها……………… 31

جدول 2-9 مشخصات مفاصل پلاستیک بادبندها…………….. 32

جدول3-1 مقاطع مورد استفاده در مدلهای مورد بررسی……. 36

جدول 3-2 سطح عملکرد و تعداد مفاصل پلاستیک تشکیل شده در قاب خشمی 38

جدول 3-3  تغییر مکان گره بالای محل ستون حذف شده در سازه با قاب خمشی  39

جدول 3-4 سطح عملکرد مفاصل پلاستیک  سازه با سیستم مهاربندی تیپ A – طبقه اول ………………………………………….. 47

جدول 3-5 سطح عملکرد مفاصل پلاستیک  سازه با سیستم مهاربندی تیپ A – طبقه سوم ………………………………………….. 48

جدول 3-6 سطح عملکرد مفاصل پلاستیک  سازه با فرم مهاربندی A – طبقه پنجم    48

جدول3-7 جابجایی ماکزیمم گره بالای محل حذف ستون در مدل A 49

جدول 3-8 سطح عملکرد مفاصل پلاستیک فرم بادبندی B طبقه اول     56

جدول 3-9 سطح عملکرد مفاصل پلاستیک فرم بادبندی B طبقه سوم    56

جدول 3-10سطح عملکرد مفاصل پلاستیک فرم بادبندی B طبقه پنجم   57

جدول3-11جابجایی ماکزیمم گره بالای محل حذف ستون در مدل B 57

جدول 3-12 مفاصل  پلاستیک تشکیل شده در سازه با اتصالات مفصلی و مهاربند در حالت سه بعدی…………………………………… 61

جدول 3-13 مفاصل  پلاستیک تشکیل شده در قاب دو بعدی B با اتصالات مفصلی و مهاربند ………………………………………. 63

جدول 4-1 تعداد مفاصل پلاستیک تشکیل شده در مدل مقاوم سازی شده با کمربند خرپایی فرم بادبندی
A- طبقه اول ………………………………….. 73

جدول 4-2 تعداد مفاصل پلاستیک تشکیل شده در مدل مقاوم سازی شده با کمربند خرپایی فرم بادبندی
A- طبقه سوم…………………………………… 74

جدول 4-3 تعداد مفاصل پلاستیک تشکیل شده در مدل مقاوم سازی شده با کمربند خرپایی فرم بادبندی
A- طبقه پنجم………………………………….. 75

جدول4-4 تغییر مکان گره بالای حذف ستون سازه­ی مقام سازی شده با کمربند خرپایی
(فرم بادبندیA)…………………………………. 76

جدول4-5  مفاصل پلاستیک تشکیل شده سازه مقاوم سازی شده با کمربند خرپایی (فرم بادبندی B)- طبقه اول ………………………. 84

جدول4-6  مفاصل پلاستیک تشکیل شده سازه مقاوم سازی شده با کمربند خرپایی (فرم بادبندی B)- طبقه سوم……………………….. 85

جدول4-7  مفاصل پلاستیک تشکیل شده سازه مقاوم سازی شده با کمربند خرپایی (فرم بادبندی B)- طبقه پنجم………………………. 86

جدول4-8 تغییر مکان گره بالای حذف ستون با کمربند خرپایی و فرم بادبندی    87

نمودار 4-1 مقایسه تغییر مکان گره بالای حذف ستون سازه بار فرم مهاربندی A با و بدون کمربند
خرپایی- طبقه اول………………………………. 77

نمودار 4-2 مقایسه تغییر مکان گره بالای حذف ستون سازه بار فرم مهاربندی A با وبدون کمربند خرپایی-
طبقه دوم……………………………………… 78

نمودار 4-3 مقایسه تغییر مکان گره بالای حذف ستون سازه بار فرم مهاربندی A با و بدون کمربند خرپایی-
طبقه سوم………………………………………. 79

نمودار4-4 مقایسه تغییر مکان حذف ستون سازه با و بدون کمربند خرپایی( مهاربندی نوعB)- طبقه اول ……………………….. 88

نمودار4-5 مقایسه تغییر مکان حذف ستون سازه با و بدون کمربند خرپایی( مهاربندی نوعB)- طبقه سوم ……………………….. 89

نمودار4-6 مقایسه تغییر مکان حذف ستون سازه با و بدون کمربند خرپایی( مهاربندی نوعB)- طبقه پنجم ………………………. 90

فهرست  اشکال

شکل 2-1 خرابی ساختمان آلفردمورا شهر اوکلاهما در سال 1995 7

شکل 2-2 ساختمان رونن پوینت………………………. 7

شکل 2-3 مراکز تجارت جهانی……………………….. 8

شکل2-4 مدل های مورد بررسی توسط آقایان جینکو کسم و تائیوان کیم 10

شکل2- 5 مدل های مورد بررسی توسط جاهوک و دونگ کوک ….. 11

شکل2-6 مدل مورد بررسی شده توسط مین لیو …………… 12

شکل2-7 مدل مورد بررسی توسط روپاپوراسینقه وهمکارانش…. 14

شکل2-8 مدل مورد بررسی توسط آقای دکترسیدرسول میرقادری وخانم فرانک فهیمی   15

شکل2-9  الف) وضعیت تنش هنگام اعمال 25% تغییر مکان هدف    ب) وضعیت تنش هنگام اعمال 100% تغییر
مکان هدف………………………………………. 16

شکل2-10 تعدادی از محل های حذف ستون……………….. 21

شکل2-11 نحوه اعمال ترکیب بارهای معمولی و افزایش یافته در پلان   26

شکل2-12- نحوه اعمال ترکیب بارهای معمولی و افزایش یافته در نمای قاب  26

شکل2-13 نحوه اعمال و حذف بارستون در تحلیل دینامیکی غیرخطی 28

شکل2-14  نحوه اعمال بارهای ثقلی و جانبی در تحلیل دینامیکی غیرخطی    29

شکل2-15 منحنی نیرو- تغییر شکل تعمیم یافته برای اعضاء و اجزای فولادی  30

شکل 3-1- پلان سازه و محل حذف ستون در طبقات…………. 35

شکل3-2 نمای سه بعدی سازه با قاب خمشی……………… 36

شکل 3-3- مفاصل پلاستیک تشکیل شده در حالت حذف ستون A5… 37

شکل 3-4- مفاصل پلاستیک تشکیل شده در حالت حذف ستون C2… 37

شکل 3-5- مفاصل پلاستیک تشکیل شده در حالت حذف ستون D5… 38

شکل 3-6- پلان بادبندی فرم A………………………. 41

شکل 3-7- نمای دو بعدی قاب های مورد بررسی سیستم بادبندی تیپ A   42

شکل 3-8- مفاصل پلاستیک تشکیل شده در حالت حذف ستون D1 طبقه اول   43

شکل 3-9- مفاصل پلاستیک تشکیل شده در حالت حذف ستون D1 طبقه سوم   43

شکل 3-10- مفاصل پلاستیک تشکیل شده در حالت حذف ستون D1 طبقه پنجم 44

شکل 3-11- مفاصل پلاستیک تشکیل شده در حالت حذف ستون D2 طبقه اول  44

شکل 3-12- مفاصل پلاستیک تشکیل شده در حالت حذف ستون D2 طبقه سوم  45

شکل 3-13 نحوه تشکیل مفاصل پلاستیک در حالت حذف ستون D2 طبقه پنجم 45

شکل 3-14 نحوه تشکیل مفاصل پلاستیک در حالت حذف ستون D3 طبقه اول  46

شکل 3-15- نحوه تشکیل مفاصل پلاستیک در حالت حذف ستون D3 طبقه سوم 46

شکل 3-16- نحوه تشکیل مفاصل پلاستیک در حالت حذف ستون D3 طبقه     47

شکل 3-17- پلان بادبندی فرم B……………………… 50

شکل 3-18- آرایش مهاربندی قاب 1 و 5 فرم B…………… 51

شکل 3-19- نحوه  تشکیل مفاصل پلاستیک در حالت حذف ستون D1 طبقه اول     51

شکل 3-20 نحوه تشکیل مفاصل پلاستیک در حالت حذف ستون D1 طبقه سوم  52

شکل 3-21 نحوه تشکیل مفاصل پلاستیک در حالت حذف ستون D1 طبقه پنجم  52

شکل 3-22 نحوه تشکیل مفاصل پلاستیک در حالت حذف ستونD2 طبقه اول   53

شکل 3-23 نحوه تشکیل مفاصل پلاستیک در حالت حذف ستونD2 طبقه سوم   53

شکل 3-24 نحوه تشکیل مفاصل پلاستیک در حالت حذف ستونD2 طبقه پنجم  54

شکل 3-25 نحوه تشکیل مفاصل پلاستیک در حالت حذف ستونD3 طبقه اول   54

شکل 3-26 نحوه تشکیل مفاصل پلاستیک در حالت حذف ستونD3 طبقه سوم   55

شکل 3-27 نحوه تشکیل مفاصل پلاستیک در حالت حذف ستونD3 طبقه پنجم  55

شکل 3-28 نمای سه بعدی سازه با اتصالات مفصلی و مهاربند.. 58

شکل 3-29  پلان بادبندی فرم B …………………….. 59

شکل 3-30 نحوه تشکیل مفاصل پلاستیک در حالت حذف ستونC4…. 59

شکل 3-31 نحوه تشکیل مفاصل پلاستیک در حالت حذف ستونB5 طبقه سوم   60

شکل 3-32 نحوه تشکیل مفاصل پلاستیک در حالت حذف ستونD3 طبقه اول   60

شکل 3-33 نمای دو بعدی قاب C……………………… 62

شکل 3-34 مفاصل پلاستیک تشکیل شده در قاب C در حالت دو بعدی با اتصالات مفصلی…………………………………………. 62

شکل 4-1 نحوه مقام سازی با کمربند خرپایی…………… 65

شکل 4-2 نحوه تشکیل مفاصل پلاستیک سازه­ی مهاربندی با فرم A و کمربند خرپایی ستون  D1طبقه اول……………………………….. 66

شکل 4-3  نحوه تشکیل مفاصل پلاستیک سازه­ی مهاربندی با فرم A و کمربند خرپایی ستون D1 طبقه سوم…………………………. 67

شکل 4-4  نحوه تشکیل مفاصل پلاستیک سازه­ی مهاربندی با فرم A و کمربند خرپایی ستون  D1طبقه پنجم………………………… 67

شکل 4-5- نحوه تشکیل مفاصل پلاستیک سازه­ی مهاربندی با فرم A و کمربند خرپایی ستون  D2طبقه اول…………………………. 68

شکل 4-6  نحوه تشکیل مفاصل پلاستیک سازه­ی مهاربندی با فرم A و کمربند خرپایی ستون D2 طبقه سوم…………………………. 68

شکل 4-7  نحوه تشکیل مفاصل پلاستیک سازه­ی مهاربندی با فرم A و کمربند خرپایی ستون  D2طبقه پنجم………………………… 69

شکل 4-8  نحوه تشکیل مفاصل پلاستیک سازه­ی مهاربندی با فرم A و کمربند خرپایی ستون  D3طبقه اول…………………………. 69

شکل 4-9- نحوه تشکیل مفاصل پلاستیک سازه­ی مهاربندی با فرم A و کمربند خرپایی ستون D3 طبقه سوم…………………………. 70

شکل 4-10  نحوه تشکیل مفاصل پلاستیک سازه­ی مهاربندی با فرم A و کمربند خرپایی ستون  D3طبقه پنجم………………………… 70

شکل 4-11 نحوه تشکیل مفاصل پلاستیک سازه­ی مهاربندی با فرم A و کمربند خرپایی ستون  C4طبقه اول………………………….. 71

شکل 4-12 نحوه تشکیل مفاصل پلاستیک سازه­ی مهاربندی با فرم A و کمربند خرپایی ستون  C4طبقه سوم………………………….. 71

شکل 4-13  نحوه تشکیل مفاصل پلاستیک سازه­ی مهاربندی با فرم A و کمربند خرپایی ستون  C4طبقه پنجم…………………………. 72

شکل 4-14 مفاصل پلاستیک تشکیل شده در حالت حذف ستون C4 – طبقه اول 80

شکل 4-15 مفاصل پلاستیک تشکیل شده در حالت حذف ستون B4 – طبقه اول 81

شکل 4-16 مفاصل پلاستیک تشکیل شده در حالت حذف ستون C4 – طبقه پنجم 81

شکل 4-17 مفاصل پلاستیک تشکیل شده در حالت حذف ستون B4 – طبقه پنجم 82

شکل 4-18 مفاصل پلاستیک تشکیل شده در حالت حذف ستون BC – طبقه سوم 82

شکل 4-19 مفاصل پلاستیک تشکیل شده در حالت حذف ستون B4 – طبقه سوم 83

 فصل اول

کلیات

1-1 مقدمه

بر اساس آیین نامه ASCE7 [1] خرابی پیش رونده به صورت گسترش خرابی در یک سازه از یک المان به المان دیگر به طوری که در نهایت منجر به خرابی کل سازه و یا بخش عمده ای از آن می شود، تعریف می شود عواملی که می توانند منجر به این نوع خرابی شوند، عبارتند از: ضربه اتومبیل، انفجار گاز، برخورد هواپیما، خطای ساخت، آتش سوزی، بارگذاری تصادفی بیش از اندازه روی اعضاء، انفجار و… اکثر این حوادث دارای مدت زمان تأثیر کوتاهی می باشند که در نتیجه منجر به پاسخ های دینامیکی می شوند.

در آیین نامه های سنتی طراحی سازه، بحث خرابی پیش رونده به صورت غیر مستقیم و با تعریف درجه اهمیت برای سازه ها در نظر گرفته می شد، اما اخیراً آیین نامه هایی برای بحث خرابی پیش رونده در سازه ها تدوین شده است. از معتبرترین و جدیدترین این آیین نامه ها می توان به آیین نامه UFC 4-023-03 [2] و GSA2003 [3] اشاره کرد. آیین نامه UFC اولین بار در سال 2005 تدوین شد و پس از آن در سال 2010 میلادی ویرایش
شده است.

وجود دو عامل برای رخ دادن خرابی پیش رونده در یک سازه نیاز می باشد. اولین عامل یک بارگذاری
غیر عادی که بتواند سبب خرابی اولیه در اعضای سازه ای گردد و دومین عامل عدم وجود پیوستگی،
شکل پذیری و درجه نامعینی کافی در سازه که سبب پیشروی خرابی اولیه در اعضای سازه ای گردد به منظور کنترل پدیده خرابی پیش رونده در سازه ها باید یکی از دو عامل فوق کنترل شوند. یعنی یا باید اعضای سازه ای به گونه ای طراحی گردند که در برابر بارگذاری های غیر عادی خراب نشوند و یا سازه به گونه ای طراحی گردد که در صورت خرابی یکی از المان های باربر ثقلی اش، خرابی ها  گسترش پیدا نکنند که این امر نیازمند وجود پیوستگی، شکل پذیری و درجه نامعینی کافی در سازه می باشد.

و......