بهبود عملکرد لرزه ای ساختمان های بتن مسلح نامنظم موجود

ارزیابی و بهبود عملکرد لرزه ای ساختمان های بتن مسلح نامنظم موجود
نوع فایل: Word و قابل ویرایش
تعداد صفحات : 194 صفحه

چکیده
امروزه با پیشرفت علم در صنعت ساختمان روش های زیادی برای بهسازی سازه های بتن مسلح ارائه گردیده است که از جمله این روشها افزایش سختی به کمک سیستم دیوار برشی بتن مسلح می باشد. در بهسازی سازه، سعی بر آن است که سازه علاوه بر داشتن سختی لازم در مقابل ارتعاشات زمین ناشی از زلزله قادر به مستهلک نمودن انرژی ناشی از این ارتعاشات نیز باشد.
در سیستم دیوار برشی بتن مسلح، سازه بهسازی شده علاوه بر تامین سختی مورد نیاز توسط دیوار برشی, قابلیت بالایی در جذب و استهلاک انرژی را خواهد داشت. در این تحقیق ابتدا مدل هائی با استفاده از ویرایش اول آئین نامه ۲۸۰۰ طراحی و پس از بررسی آسیب پذیری (توسط دستورالعمل بهسازی لرزه ای ساختمانهای موجود در ایران)، با استفاده از این سیستم دیوار برشی بهسازی گردیده و ضمن بررسی خروجی ها به عملکرد مناسب این سیستم بر روی سازه به عنوان یک سیستم کارا و قابل قبول پرداخته شده است.
در این تحقیق جهت بررسی تاثیر سیستم دیوار برشی در سازه های بتنی ابتدا سه مدل ، سه بعدی توسط ویرایش اول آئین نامه۲۸۰۰در نرم افزارEtabs v9.5 طراحی و سپس توسط نرم افزار PERFORM 3D V4 پس از بررسی آسیب پذیری توسط سیستم دیوار برشی بتن مسلح بهسازی گردید.
نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد استفاده از سیستم دیوار برشی عملکرد لرزه ای هر سه مدل را بهبود بخشیده بطوریکه با اضافه نمودن سیستم دیوار برشی به مدل های مورد مطالعه شکل پذیری سازه ۱۹ تا۷۶ درصد، میزان اتلاف انرژی ۲۳ تا ۳۷ درصد افزایش و برش پایه طبقات ۳۳ تا ۵۰ درصد کاهش یافته است. ضمناً تغییر مکان نسبی طبقات عمدتاً کاهش یافته و یکنواخت می گردد. در حقیقت استفاده از سیستم دیوار برشی علاوه بر افزایش شکل پذیری باعث کاهش نیاز لرزه ای سازه ها گردیده و عملکرد سازه ها را بهبود می بخشد.
کلمات کلیدی: بهسازی لرزه ای، سازه های بتن مسلح، دیوار برشی بتن مسلح، طراحی بر اساس سطح عملکرد.


فهرست مطالب
چکیده
فصل اول (کلیات تحقیق) ۱
۱-۱-مقدمه۱
۱-۲-بررسی خسارت ساختمان های بتنی مسلح در زلزله.۵
۱ -۲-۱- مقدمه۵
۱-۲-۲-عوامل موثر بر میزان آسیب دیدگی ساختمان ها .۵
۱-۲-۲-۱-اختلاف بین طیف طرح و طیف پاسخ زلزله ..۶
۱-۲-۲-۲- ستون های ترد .۷
۱-۲-۲-۳- آرایش نامتقارن عناصر سختی در پلان..۷
۱-۲-۲-۴- طبقه همکف نرم ..۸
۱-۲-۲-۵- ستون های کوتاه..۹
۱-۲-۲-۶-شکل پلان طبقات .۱۰
۱-۲-۲-۷- شکل ساختمان در ارتفاع .۱۰
۱-۲-۲-۸ -دال های بدون تیر (دال تخت)..۱۱
۱-۲-۲-۹-آسیبهای وارده در اثر زلزله های پیشین..۱۱
۱-۲-۲-۱۰- سیستمهای قاب خمشی تنها ..۱۲
۱-۲-۲-۱۱- تعداد طبقات.۱۲
۱-۲-۲-۱۲- اثر شالوده ها.۱۳
۱-۲-۲-۱۳- محل قرارگیری سازه های مجاور هم در بلوک ساختمانی۱۴
۱-۲-۲-۱۴-تاثیر مقاومت مشخصه بتن ۱۴
۱-۲-۲-۱۵-تاثیر زمان نوسان..۱۵
۱-۲-۲-۱۶- خسارات ناشی از ضعف عناصر سازه ای۱۷
۱-۲-۲-۱۶-۱- ضعف ستون ها .۱۷
۱-۲-۲-۱۶-۲- ضعف تیرها ..۱۸
۱-۲-۲-۱۶-۳- اتصال تیر و ستون ۱۸
۱-۳-ساختار پایان نامه۱۹
فصل دوم(راهکارهای بهسازی و کنترل ارتعاش لرزه ای سازه)۲۱
۲-۱-مقدمه ۲۱
۲-۲- سازه های مقاوم در برابر زلزله.۲۲
۲-۳- معرفی راهکارهای بهسازی.۲۳
۲-۳-۱-کاهش نیروی زلزله..۲۴
۲-۳-۲- افزایش مقاومت و سختی..۲۵
۲-۳-۳- افزایش شکل پذیری. .۲۷
۲-۳-۴- کاهش سختی موضعی.۲۸
۲-۳-۵- تغییر کاربری سازه .۲۸
۲-۳-۶-روش ارزیابی بر اساسا عملکرد۲۸
۲-۴-اعضای کنترل شونده توسط نیرو و تغییر شکل .۳۳
۲-۴-۱-مزایای روش کنترل بر اساس عملکرد ..۳۶
۲-۵- بررسی ضوابط دستورالعمل بهسازی..۳۷
۲-۵-۱-مبانی بهسازی..۳۷
۲-۵-۲-مراحل بهسازی.۳۷
۲-۵-۳- هدف بهسازی۳۷
۲-۵-۴- سطح عملکرد ساختمان ۳۷
۲-۵-۴-۱- سطوح عملکرد اجزای سازه ای ..۳۷
۲-۵-۴-۱-۱-سطح عملکرد ۱-قابلیت استفاده بی وقفه.۳۸
۲-۵-۴-۱-۲- سطح عملکرد ۲-خرابی محدود.۳۸
۲-۵-۴-۱-۳-سطح عملکرد ۳- ایمنی جانی..۳۸
۲-۵-۴-۱-۴- سطح عملکرد ۴-ایمنی جانی محدود.۳۹
۲-۵-۴-۱-۵- سطح عملکرد ۵- آستانه فروریزش..۳۹
۲-۵-۴-۱-۶- سطح عملکرد ۶-لحاظ نشده .۳۹
۲-۵-۴-۲- سطوح عملکرد اجزای غیر سازه ای..۳۹
۲-۵-۴-۲-۱- سطح عملکرد A-خدمت رسانی بی وقفه .۴۰
۲-۵-۴-۲-۲-سطح عملکرد D- ایمنی جانی محدود .۴۰
۲-۵-۴-۲-۳- سطح عملکرد E- لحاظ نشده .۴۰
۲-۵-۴-۳- سطوح عملکرد کل ساختمان ..۴۰
۲-۵-۵- اطلاعات وضعیت موجود ساختمان .۴۱
۲-۵-۵-۱- جمع آوری اطلاعات در سطح حداقل.۴۱
۲-۵-۵-۲-جمع آوری اطلاعات در سطح متعارف۴۲
۲-۵-۵-۳- جمع آوری اطلاعات در سطح جامع ..۴۲
۲-۵-۵-۴- ضریب آگاهی..۴۳
۲-۵-۶-راهکارهای بهسازی.۴۳
۲-۵-۷- مقاومت مصالح..۴۴
۲-۵-۷-۱- مقاومت مورد انتظار مصالح ۴۴
۲-۵-۷-۲- حدپایین مقاومت مصالح۴۴
۲-۵-۷-۳-مقاومت مشخصه مصالح ۴۴
۲-۵-۸- ظرفیت اجزای سازه ۴۴
۲-۵-۸-۱- روشهای خطی۴۴
۲-۵-۸-۲- روشهای غیر خطی۴۵
۲-۵-۹-روشهای تحلیل غیر خطی۴۶
۲-۵-۹-۱- تحلیل استاتیکی غیر خطی(pushouers)..46
۲-۵-۹-۱-۱-تغییر مکان هدف..۴۸
۲-۵-۹-۱-۲-روش ضرایب ۴۸
۲-۵-۹-۱-۳-روش طیف ظرفیت ..۵۱
۲-۵-۹-۲-۲-شکل توزیع بار جانبی در ارتفاع ساختمان۵۲
۲-۵-۹-۲-۱- محدودیت های تحلیل استاتیکی غیر خطی (Pushover).54
۲-۵-۹-۲-۲-مزیت های تحلیل استاتیکی غیر خطی(pushover)..55
۲-۵-۹-۲-۳-تحلیل دینامیکی غیر خطی۵۷
۲-۵-۹-۲-۴-معیارهای پذیرش روشهای غیر خطی..۵۷
۲-۵-۱۰-اضافه نمودن دیوار برشی در ساختمان بتن آرمه موجود..۶۱
۲-۵-۱۱-تاثیر افزودن دیوار برشی برای کاهش نامنظمی سازه ای در ساختمان ..۶۱
۲-۵-۱۲-تاریخچه استفاده از دیوار برشی درساختمان بتنی۶۴
۲-۵-۱۳-ضوابط استفاده از دیوار برشی در ساختمان بتنی موجود..۶۶
۲-۵-۱۳-۱-اضافه کردن دیوارهای برشی و میانقاب..۶۶
۲-۵-۱۳-۲- دیوار برشی بتنی ..۶۷
فصل سوم(ساختمان مورد مطالعه و ارزیابی آسیب پذیری آن)۷۱
۳-۱- مقدمه.۷۱
۳-۲- ساختمانهای مورد مطالعه ۷۲
۳-۳- مشخصات ساختمان موجود .۷۳
۳-۳-۱- مشخصات هندسی ساختمان۷۳
۳-۳-۲-سیستم سازه ای ساختمان ۷۴
۳-۳-۳- مشخصات مصالح .۷۴
۳-۴- بارگذاری ثقلی..۷۴
۳-۵-سیستم انتقال بار ثقلی.۷۵
۳-۵-۱-سیستم مقاوم در برابر بارهای جانبی.۷۵
۳-۵-۲-مشخصات مصالح مصرفی در سازه۷۵
۳-۵-۳بارگذاری ثقلی و جانبی..۷۶
۳-۶- بارگذاری جانبی .۸۰
۳-۶-۱- ساختمان های۱۰طبقه نامنظم مورد مطالعه ..۸۰
۳-۶-۲- ساختمان های۱۵طبقه نامنظم مورد مطالعه ۸۰
۳-۶-۳- ساختمان های۲۰طبقه نامنظم مورد مطالعه ۸۲
۳-۶-۲-انجام تحلیل۸۳
۳-۶-۴-۱-مقاطع تیرهای ساختمان مورد مطالعه۸۷
۳-۷- ارزیابی کیفی آسیب پذیری ساختمان های مورد مطالعه .۸۸
۳-۷-۱- هدف بهسازی ..۸۸
۳-۷-۱-۱- سطح خطر ..۸۸
۳-۷-۱-۱-۱- سطح خطر ۱.۸۸
۳-۷-۱-۱-۲- سطح خطر ۲.۸۹
۳-۷-۲-سطح عملکرد ساختمان .۸۹
۳-۷-۲-۱- سطح عملکرد اجزای سازه ای .۸۹
۳-۷-۲-۲- سطح عملکرد اجزای غیر سازه ای ۸۹
۳-۷-۲-۳- سطح عملکرد کل ساختمان .۹۰
۳-۷-۳-تعیین سطح اطلاعات و ضریب آگاهی۹۰
۳-۷-۴-مشخصات مصالح ۹۱
۳-۷-۴-۱- مصالح بتنی.۹۱
۳-۷-۵-شتاب نگاشت ها۹۱
۳-۷-۵-۱-مشخصات شتاب نگاشت ها۹۱
۳-۷-۵-۱-مشخصات شتاب نگاشت ها۹۱
۳-۷-۵-۱-۱-مقیاس کردن شتاب نگاشت ها.۹۱
۳-۷-۵-۱-۲-هم پایه کردن شتاب نگاشت ها.۹۳
۳-۷-۵-۱-۳-رکوردهای زمین لرزه مورد استفاده در تحلیل۹۳
۳-۸- ارزیابی کمی آسیب پذیری ساختمان ها ..۹۴
۳-۸-۱- تحلیل استاتیکی غیر خطی (Pushover) 95
۳-۸-۱-۱- تعیین تغییر مکان هدف .۹۵
۳-۸-۱-۱-۱- تغییر مکان هدف برای ساختمان های ۲۰طبقه مورد مطالعه.۹۵
۳-۸-۱-۱-۲-تغییر مکان هدف برای ساختمان ۱۵طبقه مورد مطالعه .۹۷
۳-۸-۱-۱-۳-تغییر مکان هدف برای ساختمان ۱۰طبقه مورد مطالعه۹۹
۳-۸-۱-۲-انجام تحلیل۱۰۱
۳-۸-۱-۲-۱-تعریف مفاصل پلاستیک .۱۰۱
۳-۸-۱-۲-۱-۱-تعریف مفاصل پلاستیک در تیرهای بتنی۱۰۱
۳-۸-۱-۲-۱-۲-تعریف مفاصل پلاستیک در ستون های بتنی .۱۰۳
۳-۸-۱-۳- پارامترهای مدل سازی و معیارهای پذیرش برای روش های غیر خطی –اعضای کنترل شونده توسط خمش..۱۰۴
۳-۸-۱-۳-تعریف حالت های مختلف تحلیل(case) ..105
۳-۸-۱-۴- نتایج تحلیل استاتیکی غیر خطی (pushover) 107
۳ -۸-۱-۴-۱- نتایج تحلیل pushover ساختمان ۲۰طبقه مورد مطالعه ۱۰۷
۳-۸-۱-۴-۲- نتایج تحلیل pushover ساختمان ۱۵طبقه مورد مطالعه ۱۰۹
۳-۸-۱-۴-۳- نتایج تحلیل pushover ساختمان ۱۰طبقه مورد مطالعه ۱۱۰
۳-۸-۱-۵- اثر همزمان مولفه های زلزله ..۱۱۱
۳-۸-۱-۶- تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیر خطی ۱۱۱
۳-۸-۱-۶-۱-انجام تحلیل ۱۱۱
۳-۸-۱-۶-۲-نتایج تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیر خطی ۱۱۲
۳-۸-۱-۶-۲-۱- منحنی های نسبت کاربردی تحت زلزله های مختلف برای ساختمان ۲۰طبقه موردطالعه.۱۱۲
۳-۸-۱-۶-۲-۲- منحنی های نسبت کاربردی تحت زلزله های مختلف برای ساختمان ۱۵طبقه موردمطالعه۱۱۴
۳-۸-۱-۶-۲-۳- منحنی های نسبت کاربردی تحت زلزله های مختلف برای ساختمان ۱۰طبقه موردمطالعه۱۱۵
۳-۹-نتیجه گیری .۱۱۷
فصل چهارم(بهسازی لرزه ای ساختمان های مورد مطالعه) ۱۱۸
۴-۱ مقدمه ..۱۱۸
۴-۲- اضافه نمودن دیوار برشی برای بهبود نامنظمی در ساختمان های بتنی موجود .۱۱۹
۴-۳-انجام تحلیل ۱۲۰
۴-۳-۱- تعیین تغییر مکان هدف ۱۲۰
۴-۳-۱-۱-تغییر مکان هدف برای ساختمان های مورد مطالعه..۱۲۰
۴-۳-۲-نتایج تحلیل استاتیکی غیر خطی ((pushover).121
۴-۳-۲-۱-نتایج تحلیل pushover ساختمان ۲۰ طبقه مورد مطالعه بعد از بهسازی..۱۲۱
۴-۳-۲-۲-نتایج تحلیل pushover ساختمان ۱۵ طبقه مورد مطالعه بعد از بهسازی.۱۲۳
۴ -۳-۲-۳-نتایج تحلیل pushover ساختمان ۱۰ طبقه مورد مطالعه بعد از بهسازی۱۲۵
۴-۳-۳- تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیر خطی..۱۲۶
۴-۳-۳-۱- انجام تحلیل.۱۲۶
۴-۳-۳-۲- نتایج تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیر خطی۱۲۷
۴-۳-۳-۲-۱-منحنی های نسبت کاربردی تحت زلزله های مختلف برای ساختمان ۲۰ طبقه مورد مطالعه بعد از بهسازی..۱۲۷
۴-۳-۳-۲-۲-منحنی های نسبت کاربردی تحت زلزله های مختلف برای ساختمان ۱۵ طبقه مورد مطالعه بعد از بهسازی.۱۲۹
۴-۳-۳-۲-۳-منحنی های نسبت کاربردی تحت زلزله های مختلف برای ساختمان ۱۰ طبقه مورد مطالعه بعد از بهسازی.۱۳۰
۴-۳-۳-۳- نتیجه گیری.۱۳۲
۴-۴- مقایسه نتایج . ۱۳۲
۴-۵- مقایسه شاخص های ارزیابی ۱۳۳
۴-۵-۱ – بررسی تغییر شکل نسبی طبقات..۱۳۳
۴-۵-۱-۱-نمودار مقایسه تغییر شکل ساختمان های ۲۰،۱۵،۱۰مورد مطالعه قبل و بعد از بهسازی.۱۳۴
۴-۵-۱-۱- مقایسه نتایج تغییر شکل ساختمان های ۲۰ و ۱۵ و ۱۰ طبقه مورد مطالعه۱۳۴
۴-۵-۲- منحنی هیسترزیس۱۳۶
۴-۵-۲-۱-منحنی هیسترزیس سازه ۲۰ طبقه مورد مطالعه قبل از بهسازی تحت رکورد طبس..۱۳۶
۴-۵-۲-۲-منحنی هیسترزیس سازه ۲۰ طبقه مورد مطالعه بعد از بهسازی تحت رکورد طبس.۱۳۷
۴-۵-۲-۳-مقایسه نتایج منحنی های هیسترزیس رسم شده برای ساختمان ۲۰ طبقه مورد مطالعه.۱۳۷
۴-۵-۲-۴-منحنی هیسترزیس سازه ۱۵ طبقه مورد مطالعه قبل از بهسازی تحت رکورد طبس و منجیل.۱۳۷
۴-۵-۲-۵-منحنی هیسترزیس سازه ۱۵ طبقه مورد مطالعه بعد از بهسازی تحت رکورد طبس و منجیل..۱۳۸
۴-۵-۲-۶-مقایسه نتایج منحنی های هیسترزیس رسم شده برای ساختمان ۱۵ طبقه مورد مطالعه.۱۳۹
۴-۵-۲-۷-منحنی هیسترزیس سازه ۱۰ طبقه مورد مطالعه قبل از بهسازی تحت رکورد طبس و منجیل.۱۴۰
۴-۵-۲-۸-منحنی هیسترزیس سازه ۱۰ طبقه مورد مطالعه بعد از بهسازی تحت رکورد طبس و منجیل..۱۴۱
۴-۵-۲-۹-مقایسه نتایج منحنی های هیسترزیس رسم شده برای ساختمان ۱۰ طبقه مورد مطالعه۱۴۲
۴-۵-۳-نمودار تاریخچه زمانی..۱۴۲
۴-۵-۴- بررسی مکانیزم اتلاف انرژی در سازه..۱۴۶
۴-۵-۴-۱-ساختمان ۲۰ طبقه قبل از بهسازی.۱۴۶
۴-۵-۴-۲-ساختمان ۲۰ طبقه بعد از بهسازی..۱۴۷
۴-۵-۴-۳-ساختمان ۱۵ طبقه قبل از بهسازی۱۴۷
۴-۵-۴-۴-ساختمان ۱۵ طبقه بعد از بهسازی..۱۴۸
۴-۵-۴-۵-ساختمان ۱۰ طبقه قبل از بهسازی..۱۴۸
۴-۵-۴-۶-ساختمان ۱۰ طبقه بعد از بهسازی..۱۴۹
۴-۵-۴-۷-مقایسه نتایج نمودار اتلاف انرژی برای ساختمان ۲۰ و ۱۵ طبقه و ۱۰ مورد مطالعه..۱۵۰
۴-۵-۵-تغییر مکان نسبی طبقات .۱۵۰
۴-۵-۵-۱-ساختمان ۲۰ طبقه نامنظم۱۵۱
۴-۵-۵-۲- ساختمان ۱۵ طبقه نامنظم ۱۵۳
۴-۵-۵-۳- ساختمان ۱۰ طبقه نامنظم ..۱۵۵
۴-۶-نتیجه گیری..۱۵۶
فصل پنجم(نتیجه گیری و پیشنهادات ) 157
۵-۱- مقدمه .۱۵۷
۵-۲- نتیجه گیری ..۱۵۸
۵-۳- پیشنهادها جهت ادامه کار تحقیق .۱۵۹
منابع ..۱۶۰
چکیده انگلیسی۱۶۳