وزارت علوم، تحقیقات و فناوری

دانشگاه علوم و فنون مازندران

پایان‌نامه مقطع کارشناسی ارشد

رشته: عمران – سازه

عنوان:

بررسی گسیختگی پیش‌رونده ناشی از خرابی مهاربند در قاب‌های فولادی مهاربندی شده EBF

استاد راهنما:

دکتر مرتضی نقی پور

استاد مشاور:

دکتر مرتضی اسکندری قادی

تابستان 1393

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
تعریف مسئله:
 
همواره در علم مهندسی سازه، سعی در پیش‌بینی مجموعه رخدادهایی بوده است که در طول عمر مفید سازه، بر کارایی و استقامت آن اثر قابل‌توجهی داشته باشند. این عوامل می‌بایست حین طراحی سازه، مدنظر مهندس طراح قرارگرفته و بتواند پایداری سازه را در مواجهه با آن تأمین نماید.
خرابی پیش‌رونده1 از آن دسته از عواملی است که دلیل وقوع آن، عدم پیش‌بینی رخداد آن در زمان طرح سازه بوده است و متأسفانه باعث صدمات و فجایع جدی می‌گردد.
«خرابی پیش‌رونده را به صورت گسترش خرابی موضعی اولیه از عضوی به عضو دیگر كه سرانجام به گسیختگی تمام سازه یا قسمت بزرگی از آن می انجامد تعریف می كنند]8[.»
بطور کلی ساختمان‌ها برای شرایط بارگذاری با احتساب انفجارهای گاز، انفجارهای بمب، برخوردهای وسایل نقلیه، تصادم‌های هواپیما، طوفان، گردباد و از این قبیل بارها طراحی نمی‌شوند. از این رو زمانی که ساختمان‌ها در معرض چنین بارهای غیرمعمولی قرار می‌گیرند، ممکن است متحمل آسیب‌های بزرگ و جبران‌ناپذیری شوند.
می‌توان گفت که تاریخچه مساله فروپاشی پیش‌رونده به عنوان یک معضل مهندسی ریشه در ویرانی مشهور ساختمان آپارتمانی رونان پوینت 2 (شکل 1-1) در سال 1968 دارد. این یک نمونه از خرابی پیش‌رونده است که با از دست دادن عضو باربر منجر به خرابی کلی سازه گردید. تکرار این نوع فروپاشی‌های پیش‌رونده باعث گردید تا مهندسین طراح به این‌گونه فروپاشی‌ها، به عنوان یکی از دغدغه‌های طراحی بنگرند و سعی در لحاظ کردن آن در روند طراحی سازه داشته باشند.
شکل (1-1): فروپاشی پیش‌رونده ساختمان رونان پوینت ]9[
در این راستا، تحقیقات وسیعی در جهان توسط محققین سازه انجام‌شده و نتایج آن به صورت دستورالعمل و آیین‌نامه در کشورهای صنعتی ارائه شده است.
پدیده خرابی پیش‌رونده را می‌توان با روش‌های تحلیلی متنوعی که از آنالیزهای بسیار ساده تا آنالیزهای بسیار پیچیده را شامل می‌شوند، مورد بررسی قرارداد که عموماً این تحلیل‌ها با به‌کارگیری نرم‌افزارهای اجزاء محدود رایجی مانند SAP2000 که قابلیت کاملی برای در نظر گرفتن خواص دینامیکی و غیرخطی دارد قابل انجام است.
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، یک پدیده دینامیکی و غیرخطی می‌باشد.
1-2- چالش‌ها و اهداف:
بعد از وقوع حملات تروریستی، خصوصاً در برج‌های دوقلوی تجارت جهانی مسئله ارزیابی و بررسی پتانسیل وقوع خرابی پیش‌رونده در سازه‌های بااهمیت به یکی از محورهای تحقیقاتی تبدیل شده است. همچنین سازه‌های طراحی‌شده بر اساس آیین‌نامه‌های جاری، در اثر وجود هر گونه ضعف در طراحی و یا اجرای المان‌های سازه‌ای ممکن است باعث به وجود آمدن پدیده خرابی پیش‌رونده در سازه‌ها، حین مواجه‌شدن با بارهای غیرعادی و یا لرزه‌ای گردد که ممکن است خسارات جانی و مالی فاجعه‌آمیز به بار آورد. به همین دلیل در صورت محتمل بودن هر یک از این پارامتر‌ها طراح سازه می‌بایست برنامه‌ای جهت کنترل احتمالی فروپاشی پیش‌رونده در سازه، در نظر داشته باشد.
شاید بتوان گفت که طراح سازه می‌بایست همچون یک کارگردان، ادامه این سناریو را برنامه‌ریزی کرده و برای توقف آن راه‌حلی در نظر داشته باشد.
با بررسی منابع علمی موجود می‌توان گفت رفتار لرزه‌ای سیستم قاب‌های خمشی و مهاربندی در نتیجه تحقیقات گسترده انجام‌شده طی چند دهه گذشته تا حد مطلوبی درك شده است. با این وجود، رفتار این سیستم‌ها در مواجه با گسیختگی پیش‌رونده هنگام از بین رفتن اعضای مهم به طور كامل بررسی نشده است. سازه‌هایی که بر اساس آیین‌نامه‌های زلزله طراحی‌شده‌اند لزوماً در برابر خرابی پیش‌رونده مقاوم نخواهند بود، مگر اینکه این بحث در آن‌ها در نظر گرفته شده باشد. با توجه به اینكه درایران و همچنین در سایر نقاط دنیا، استفاده از این نوع سیستم از جایگاه خاصی برخوردار می‌باشد، لذا مطالعه و بررسی تأثیر این پدیده در سازه‌ها ضروری به نظرمی رسد.
شایان‌ذکر است در این پایان‌نامه روش‌های مختلف آیین‌نامه‌های معتبر جاری در زمینه خرابی پیش‌رونده مورد بررسی قرارگرفته و دستورالعمل‌های مربوط به کاهش خرابی مورد توجه قرار می‌گیرد. همچنین با استفاده از تحلیل دینامیکی غیرخطی مقاومت در برابر گسیختگی پیش‌رونده در قاب‌های خمشی فولادی مهار بندی شده برون محور برای یک نمونه ساختمان 9 طبقه با طراحی مدل‌هایی با جا نمایی متفاوت مهاربند در دهانه‌ها و ارتفاع این ساختمان مورد بررسی قرار گرفته است. در اکثر تحقیقات انجام‌شده در زمینه خرابی پیش‌رونده از یک پلان با ارتفاع‌های مختلف استفاده شده است ولی در این تحقیق با بکار گیری چندین پلان مختلف با ارتفاع یکسان به بررسی پتانسیل خرابی پیش‌رونده در سازه، پرداخته شده است.
هدف از این تحقیق این بوده که در مرحله اول، میزان آسیب‌پذیری سازه‌های فولادی قاب خمشی مهار بندی شده که توسط آیین‌نامه‌های ایران طراحی‌شده‌اند و همچنین تأثیر عواملی مانند تغییر جانمایی مهاربندها در دهانه‌ها و ارتفاع سازه، محل حذف عضو (کناری یا میانی) و شماره طبقه‌ای که عضو در آن حذف‌شده، در برابر پدیده خرابی پیش‌رونده بررسی شود و پس از تعیین المان‌های آسیب‌پذیر، در مرحله دوم، سازه‌هایی طراحی شوند که در برابر خرابی پیش‌رونده مقاوم باشند. در انتها به مقایسه مقاومت این سازه‌ها در برابر خرابی پیش‌رونده پرداخته خواهد شد.

این پایان نامه شامل 5 فصل است