پایان نامه کارشناسی ارشد: بررسی تاثیر کاهندگی بر ظرفیت فروریزش سازه های چند درجه آزادی
مطالعه زلزله به قرنهای متمادی در گذشته بر میگردد. امروزه نیز زندگی و اموال صدها میلیون نفر از مردم جهان با خطر بزرگ ناشی از زلزلهها روبرو میباشد. سلامت تعداد زیادی از اقتصادهای محلی، ناحیهای و حتی ملی نیز در معرض خطر زلزلهها میباشند و این مخاطرات در کشورهای مختلف یکسان نیست و تحت شرایط مختلفی قرار دارد. در این میان بخاطر پیچیدهگیهای همراه با زلزلههای بزرگ اغلب روزها، هفتهها و ماهها وقت نیاز است تا فاجعه ناشی از زلزله درست درک شود. زمان در مناطق زلزله زده عامل مهمی است و هر گونه تاخیر در درک میزان فاجعه در پاسخهای بعدی زلزله و تخمین خسارتهای مالی و اجتماعی بعد از آن تاخیر ایجاد خواهد کرد. جنبههایی از زلزله از قبیل طبیعت زلزله شناختی، مهندسی زلزله و عواقب اقتصادی آن باید قبل از رخ دادن زلزله شناخته شود.
در این میان هدف اصلی مهندسی زلزله جلوگیری از فروریزش ساختمانهای است، که در معرض زلزله قرار دارند. فروریزش سازه به علت کاهش مقاومت سازه در برابر بارهای گرانشی وارده بر سازهای که در معرض زلزله قرار گرفته است، اتفاق میافتد. از نظر مالی فروریزش همراه با خرابی ساختمان و از دست رفتن هزینه مصرف شده برای ساخت آن است، اما باید توجه داشت که فروریزش سازه منبع اصلی مرگ و میر انسانهایی است، که در آن مکان به زندگی مشغول هستند، بنابراین از نظر فنی و مهندسی نیاز به بررسی احتمال، زمان، شیوه خرابی
سازه و سطح ایمنی یک سازه در برابر فروریزش میباشد.
1-2. بیان مسئله
با توجه به مشاهدات زلزلههای گذشته متوجه میشویم فروریزش در دو حالت صورت میگیرد که حالت اول بدلیل افزایش بیش از اندازه جابجایی سازه تحت بارهای جانبی، در ساختمان ناپایداری دینامیکی بوجود آمده و موجب خرابی میگردد. در حالت دوم تحت اثر ، اعضای سازه که تحت نیروی محوری فشاری و لنگر خمشی قرار میگیرند، حتی جزئی ترین لنگر خمشی باعث بوجود آمدن انحنا و خیز در عضو تیر-ستون میشود که این انحنا باعث میشود که در اثر نیروی محوری موجود لنگر خمشی ثانویهای بوجود آید این فرایند تا آنجا ادامه می یابد که بالاخره عضو مورد نظر یا به تعادل برسد یا در اثر تشدید از هم فروپاشد. عملا در سازه ها بدلیل اینکه اعضایی همچون ستون یک انحنای اولیه دارند که میتواند ناشی از نقص عضو یا خطا در اجرا باشد این پدیده همواره رخ میدهد. در نوع اول فروریزش بصورت آبشارگونه رخ میدهد، به بیان دیگر فروریزش بشکل کلی صورت میگیرد. اما در نوع دوم ابتدا از یک عضو شروع شده سپس به باقی اعضا سرایت کرده و نهایا منجر به فروریزش کلی سازه میگردد، که به آن فروریزش جزئی میگویند.
در سالهای گذشته پژوهشگران چندین روش ارزیابی فروریزش را ارائه کردهاند. آنها مستقلا بر روی میزان تاثیر بر ظرفیت فروریزش یک سازه تحقیق کردهاند. اما بعضی دیگر بر روی کاهندگی غیرخطی مدلهای اتصالات که بصورت تجربی میتوان آزمایش انجام داد، کار کردهاند؛ چرا که رفتار سازه در هنگام زلزله وارد حوزه غیرخطی میشود. میزان کاهندگی سیستم توسط منحنیهای هیسترتیک نمایش داده میشود که در فصول بعدی بطور مفصل در مورد آنها بحث خواهیم کرد.
ارزیابی ایمنی سازه مستلزم توانایی پیشبینی کاهش پاسخ دینامیکی سیستم سازه است. البته باید توجه داشت که موضوع فوق برای ساختمانهایی قدیمیتر، که کاهش مقاومت و سختی در آنها از تغییر شکلهای کوچک آغاز میشود مشکل است، زیرا که شبیه سازی مدلهای هیسترتیک آنها امکان ندارد، بنابراین معمولا فروریزش کلی با یک دریفت قابل قبول یا دستیابی به محدوده تغییر شکل در هر کدام از اجزای سازهای بررسی میشود. البته باید توجه کرد که برای توسعه یک روش سیستماتیک، تمام منابع فروریزش کلی میبایست ادغام شوند. در این روش میبایست شامل تاثیر کاهش مقاومت و تاثیرات در فروریزش سازه باشد.
1-3. اهمیت و ضرورت تحقیق
در هنگام بروز زلزله های مختلف یک سازه رفتارهای گوناگونی از خود نشان میدهند و با توجه به شدت زلزله سازه میتواند در حوضه رفتار خطی بماند و یا اینکه وارد حوضه رفتار غیرخطی شود. با توجه به اینکه فروریزش سازه در محدوده رفتار غیرخطی صورت میگیرد بنابراین این موضوع که فروریزش در چه ناحیهای از رفتار صورت بگیرد، مهم است. ضمن اینکه حداکثر شدت زلزلهای که یک سازه پایداری دینامیکی خود را در آن حفظ میکند برای ما مشخص میشود. هر چه میزان پایداری دینامیکی سازه در حوضه رفتار غیرخطی بیشتر باشد فروریزش آن سازه دیرتر صورت میگیرد و این بدین معنی است که سازه شدت زلزلهی بیشتری را میتواند تحمل کند. قابلیت پیش بینی فروریزش سازهها با افزایش اطلاعات در مورد خصوصیات و ویژگیهای اجزا بتنی و فولادی سازهها بیشتر خواهد شد.
البته مهمترین علت بررسی فروریزش سازهها کاهش صدمات جانی پس از زلزله است، چرا که پس از زلزله چنانچه سازههایی با ظرفیت فروریزش بالا داشته باشیم تلفات پس از زلزله نیز کاهش پیدا میکند ولی در صورت پایین بودن ظرفیت فروریزش تلفات افزایش پیدا میکند، از طرفی کاهش فروریزش سازهها خسارات مادی نیز کاهش پیدا میکند.
1-4. اهداف تحقیق
هدف اصلی این پایان نامه توسعه روش برای ارزیابی فروریزش کلی سازه در قابهای خمشی ویژه فولادی میباشد. در این پژوهش میزان تاثیر کاهش مقاومت اعضای سازه با عدم کاهش مقاومت اجزا سازه بر ظرفیت فروریزش مورد بررسی قرار میگیرند. ارزیابی فروریزش بر اساس اندازهگیری روابط شدت که میزان شدت نسبی حرکت زمین به پارامترهای مقاومت سازهای است، انجام میشود که شدت نسبی در فروریزش به ظرفیت فروریزش گفته میشود. در این بین در مدلسازی و استفاده از مواد مورد استفاده در مدلسازی ابهامات زیادی وجود دارد، هرچند روابطی آماری جهت مشخص کردن این ابهامات وجود دارد که از آنان بعنوان پایهای برای مدلسازی و مواد بکار رفته استفاده میشود. حال چنانچه با وجود این ابهامات تحلیل درستی از پیش بینی فروریزش کلی تحت اثر کاهش مقاومت اجزاء سازه بدست بیاوریم، اما هنوز هم موانع زیادی برای یک تحلیل کاملا واقعی بر سر راه ما در مورد چگونگی پیش بینی ظرفیت فروریزش سیستمهای سازهای وجود خواهد داشت که صرفا با گذشت زمان و انجام آزمایشهای بیشتر بر روی مدلهایی که نزدیکی بیشتری به ساختمانهای واقعی داشته باشند، میتوان این مشکلات و ابهامات را کمتر نمود. اجزای روش بکار رفته در این پژوهش عبارتند از:
– توسعه مدلهای سازهای دارای کاهش مقاومت و عدم کاهش مقاومت اعضا با ترکیب تمام فاکتورهای مهم که در فروریزش کلی موثر هستند.
– محاسبه ظرفیت فروریزش برای مجموعهای از مدلهای سازهای.
– ارزیابی اندازهگیری آماری ظرفیت فروریزش و تاثیر ابهامات در مدلها و حرکات زمین و پارامترهای سازهای در این اندازهگیری آماری.
– ارزیابی ظرفیت فروریزش مدلها در دو حالت با و بدون کاهندگی اعضا
نسخه قابل چاپ | ورود نوشته شده توسط نجفی زهرا در 1399/10/26 ساعت 05:31:00 ب.ظ . دنبال کردن نظرات این نوشته از طریق RSS 2.0. |