مقایسه نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی رفتار دینامیکی غیرخطی سازه نامتقارن یک طبقه جرمی – عمران

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی ارشد
رشته تحصیلی:مهندسی عمران
نوع ارائه:پایان نامه
تعداد صفحات:317
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

مقایسه نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی رفتار دینامیکی غیرخطی سازه نامتقارن یک طبقه جرمی – عمران

شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

چکیده

فهرست مطالب

۱ چکیده

مقدمه ۲

فصل ۱

کلیـات ۵

۱-۱ معرفی ۵
۱-۲ هدف وروش انجام کار ۷
۱-۳ پیشینه تحقیق آزمایشگاهی ومقایسه تحلیلی ۸

فصل ۲

مبنای نظری در مدلسازی و تحلیل سازه های نا منظم ۱۴

۲-۱ ساختمانهای نا منظم ۱۴
۲-۱-۱ نا منظمی در پلان ۱۴
۲-۱-۲ نا منظمی در ارتفاع ۱۶
۲-۲ تحلیل غیر خطی ۱۷
۲- ۲-۱ ظرفیت اعضا در روش غیر خطی ۱۷
۲-۲-۲ معیار های پذیرش اعضا: ۲۱
۲-۲-۳ سطوح عملکردی ۲۱
۲-۳ تنظیمات و برنامه های مدلسازی رایانه ای و آزمایشگاهی ۲۵
۲-۳-۱ انتخاب رکورد زلزله ۲۵
۲-۳-۲ طراحی سازه مدلها ۲۹
۲-۳-۳ مدلسازی رایانه ای ۳۱
۲-۳-۴ ابزار گذاری و نام گذاری نمونه ها ۳۵

۲-۳-۵ آزمایش و آنالیز نمونه ها ۳۷

فصل ۳

مطالعه پاسخ های آزمایشگاهی و تحلیلی ومبانی تئوری ۳۹
۳-۱ شتاب ۴۳
۳-۲ تغییر مکان ۴۴
۳-۳ برش پایه و لنگر پیچشی پایه ۴۴
۳-۴ نسبت Rµص ۴۵
۴۹ UUxθ نسبت ۵-۳
۵۱ BST (Base Shear and Torque surface) بررسی منحنی ۶-۳
۳-۷ ضریب پایداری θ ۵۲ فصل۴ مقایسه نتایج خروجی برنامه SAP 2000 با نتایج ثبت شده آزمایشگاهی ۵۳
۴-۱ خلاصه نتایج نمونه ۱ ۵۴
۴-۲ خلاصه نتایج نمونه ۲ ۶۴
۴-۳ خلاصه نتایج نمونه ۳ ۷۶
۴-۴ خلاصه نتایج نمونه ۴ ۸۷
۴-۵ خلاصه نتایج نمونه ۵ ۹۹
۴-۶ خلاصه نتایج نمونه ۶ ۱۰۹
۴-۷ خلاصه نتایج نمونه ۷ ۱۲۲
۴-۸ خلاصه نتایج نمونه ۸ ۱۳۳
۴-۹ خلاصه نتایج نمونه ۹ ۱۴۲
۴-۱۰ مشخصات دینامیکی نمونه ها ۱۵۳
فصل ۵ مرور کلی پاسخ های آزمایشگاهی وتحلیلی و نتایج حاصله ۱۵۱
۵-۱ زمان تناوب نمونه ها ۱۵۱
۵-۲ تغییر مکان نسبی طبقات Driftص ۱۵۲
۵-۳ ضریب پاسخ شتاب لبه ها PGASaص ۱۶۰
۵-۴ پاسخ دورانی نمونه ها ۱۶۷
۵-۵ منحنی های تغییرمکان – برش پایه ۱۷۱
۵-۶ منحنی های دوران – لنگر پیچشی پایه ۱۷۴
۱۷۸ BST (Base Shear and Torque surface) منحنی ۷-۵
۵-۸ مقایسه خرابی های مشاهده شده در نمونه های ۳ ،۶ و۹ ۱۸۹
۵-۹ بررسی پارامتر θص ۱۹۲
فصل ۶ نتیجه گیری و پیشنهادات ۲۰۰
۶-۱ هدف ۲۰۱
۶-۲ تنظیمات و برنامه های مدلسازی رایانه ای و آزمایشگاهی ۲۰۱
۶-۳ نتایج ۲۰۲
۶-۴ پیشنهادات ۲۰۷
منابع و مأخذ
فهرست مراجع انگلیسی ۲۰۸
۲۱۰ فهرست مراجع فارسی
۲۱۱ چکیده انگلیسی

چکیده
اهمیت بررسی سازه های نامتقارن از آنروست که در عمل آرایش و طراحی بسیاری از ساختمانها با محدودیتهای معماری تعیین می شوند. تا از ساختمانهای معمولی مستطیل شکل مثل بسته های اداری یا ساختمانهای مسکونی حاضر متمایز شوند. حتی در یک سازه که هندسه آن متقارن است، نامتقارنی با تغییر در کیفیت یا روش ساخت، با نامعلومی یا متغیر بودن توزیع بارهای مرده و زنده، با رفتار غیرارتجاعی المانهای مهاری و سایر اعضای سازه ای تحت بارگذاری دینامیکی و با نامنظمی های پی ممکن است موقعیت مرکز سختی را عوض کند و بنابراین نامتقارن سازه را به وجود آورده یا تشدید می کند. از آنجا که رفتار سازه های نامتقارن به خوبی شناخته نشده است، لازم است که برای آنها مطالعات مخصوص انجام گیرد.
از طرفی مطالعات آزمایشگاهی و تحلیلی بسیار کمی برای بررسی رفتار سازه های نامتقارن تحت اثر زلزله، تا مرز خرابی و در فاز غیر خطی و نیز کنترل دستورات آیین نامه ای انجام شده است.
هدف این تحقیق و پایان نامـه بررسـی و مقایـسه نتـایج تحلیلـی و آزمایـشگاهی پاسـخ شـتاب، تاریخچه تغییر مکانی،منحنیB.S.T ،منحنی برش پایه – تغییر مکان و … دینامیکی غیر خطی یک سـازهیک طبقه برشی با سیستم های متقارن و نامتقارن جرمی یک جهته در پلان و تحت اثر زلزله جانبی یکمحوره می باشد.
۹ نمونه، هر کدام شامل ۱ دیافراگم صلب به همراه بار مرده روی چهار ستون که تحت رکورد زلزله السنترو۱۹۴۰، تست شده بودند مورد تحلیل رایانه ای تحت نرم افزار SAP2000 V10.1.0 قرار گرفتند. این ۹ نمونه در سه گروه با مقادیر خروج از مرکزیت جرمی با مقادیر% ۰ (متقارن)، ۰۱/۹% و
۰۴/۱۸% (نامتقارن) تقسیم شدند. همچنین در هر گروه، سازه ها با توجه به معیار سختی جانبی
( چون مقاطع یکسان هستند)، شامل لاغریهای ۱۰۰، ۱۵۰ و ۲۰۰ توزیع شدند.
در این مقایسه نتایج و نمودارهای رسم شده تقریباً همخوانی خوبی داشتند.البته در مدلهای تحلیلی نمونه های با لاغری ۱۰۰ و۱۵۰ به مرحله غیر خطی وارد نشدند.همچنین با افزایش لاغری،همگرایی بین نتایج تحلیلی و آزمایشگاهی بیشترشده است.
واژه های کلیدی:سازه نامتقارن جرمی،رفتاردینامیکی غیرخطی،نرم افزار SAP 2000، B.S.T منحنی

مقدمه :
پاسخ کامل غیر خطی سازه ها از موارد بسیار مورد علاقه است چون که خرابی حین زلزله در ابتدا  با جذب انرژی که پس از گسیختگی رخ می دهد،جلوگیری می شود .استراتژی کنونی در طراحی سازه  برای مقابله با زلزله های شدید ،ایجاد خرابی در سازه برای حفظ استفاده کنندگان آن است.در سازه ها  با میرایی کم ،این رفتار هیسترتیک،اولین مکانیزم جذب انرژی می باشد.بنابراین درک رفتار لرزه ای سازه در محدوده غیر خطی اولین گام دریک طراحی موثر می باشد.  در عمل آرایش وطراحی بسیاری از ساختمانها با محدودیت های معماری تعیین می شوند.در  نتیجه اغلب ساختمانهای عمومی مثل تئاتر ها،سالن های کنسرت وهمچنین بناهای یادبود به واسطه  طبیعتشان،متفاوت با محیط ساخته شده اطرافشان طراحی می شوند.چون مقرارات لرزه ای استاندارد برای  ساختمانها،دارای کاربرد موثر برای سازه های نا متعارف مثل سازه هایی که یکنواختی یا تقارن  ندارندویااشکال نا منظم یا نا معمول دارند دارای کاربرد موثر نیست همچنین از آنجاکه رفتار آنهابه خوبی  شناخته نشده است،لازم است برای آنهامطالعات مخصوص انجام گیرد.  یکی از مکانیزم هایی که در رفتار لرزه ای مورد توجه ویژه میباشد پیچش است. پیچش، چرخیدن  سازه می باشد. وقتی پیچش با پاسخ جانبی ترکیب می شود، نیرو و تغییر مکانهای اجزای مقاوم مختلف، متفاوت از حالتی است که در سازه پاسخ دو بعدی تجربه می شود. پیچش نتیجه حالتی است که توزیع جرم و توزیع سختی با توجه به هر دو محور صفحه ای حرکت نامتقارن باشد. حتی وقتی که سازه ها  متقارن طراحی می شوند، نامتقارن های واقعی به سبب عدم ساخت دقیق، تغییر در اشیا و افرادی که در  سازه حضور دارند رخ می دهد. بنابراین ترکیب پاسخ جانبی و پیچشی، تا حدی، یکی از مکانیزم هایی است که همیشه در پاسخ لرزه ای یک سازه مطرح می شود. بنابراین برای فهم کامل پاسخ سازه ها حین  زلزله ها، رفتار پیچشی جانبی غیرخطی باید مشخص شود.  هدف این مطالعه ،در گام اول ،تامین اطلاعات لازم از رفتار غیر خطی سازه نا متقارن جرمی تا  مرز خرابی به منظور خلاء اطلاعات تجربی در این زمینه می باشد. که برای تامین این داده ها ،از نتایج  آزمایشگاهی، شامل اعمال زلزله یک مولفه به نمونه یک طبقه فولادی برشی که بر روی میزلرزان آزمایشگاه پژوهشگاه بین الملی زلزله شناسی و مهندسی زلزله توسط مهندس شاهوار و به راهنمایی جناب دکتر سروقدمقدم انجام گرفته است ،استفاده میشود. دلایل استفاده از نتایج این آزمایش یکی در دسترس بودن اساتیدی که بطور مستقیم درارتباط با این آزمایش فعالیت داشتند(به منظور راهنمایی و پاسخ به سوالات پیش آمده) ودلیل دیگر نزدیک بودن شرایط آزمایشگاهی با ضوابط و آئین نامه های موجود در ایران.  گام دوم مقایسه بین نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی توسط نرم افزار SAP 2000 می باشد که با این  کار به دقت نتایج آزمایشگاهی و کارایی نرم افزار SAP 2000 بعنوان یکی از برنامه های مورد علاقه مهندسین عمران پی ببریم.  نرم افزار SAP 2000 از معدود برنامه هایی می باشد که علاوه برمدلسازی آسانتر نسبت به  برنامه هایی همچون ANSYS و PERFORM 3D قابلیت تحلیل دینامیکی غیرخطی با دقت بالا را نیز شامل میشود.

نتایج
۱٫ زمان تناوب سازه در مدل تحلیلی از مدل آزمایشگاهی بیشتر بوده و بـا افـزایش نـا متقـارنی اختلاف میان زمان تناوب تحلیلی با آزمایشگاهی نیز افزایش می یابد.دلیل این مسئله خطـای آزمایشگاهی،مساوی نبودن مقدار بار وارده با بار اسمی، اعمال نکردن سـختی صـفحه هـایبارگذاری در نرم افزارو وجود شـرایط ایـده ال درنـرم افـزار و عـدم وجـوداین شـرایط درآزمایشگاه می باشد.  بروز نامتقارنی در سازه باعث افزایش زمان تناوب سازه و نرمی سازه می شود. این موضوع  در محاسبه تجربی زمان تناوب سازه در محاسبات و برآورد پاسخ سازه مـد نظـر قـرار نمـی گیرد. بالطبع با افزایش نا متقارنی نتایج تجربی و برآورد پاسخ سـازه خطـای بیـشتری را بـهدنبال خواهد داشت.
۲٫ با افزایش لاغری وضعیت تطابق مقادیر تغییر مکان نـسبی در مـدلهای تحلیلـی و آزمایـشگاهی بهبود می یابند.این مسئله ناشی ازتأثیر پذیری کمتر مدلهای آزمایشگاهی با نـا متقـارنی زیـاد ازشرایط ایجاد خطا در آزمایشگاه بوده و فروریزش مدلهای تحلیلی با لاغری۲۰۰ می باشد. ظرفیت نهایی خرابی لبه ها در نمونه ها ، ثابت می باشد،از آنجا که لبه نرم تغییر مکان بیـشتری را نسبت به لبه سخت تجربه می کند، زودتر به ظرفیت نهایی خود و مـرز خرابـی مـی رسـد و باعث خرابی کل س یستم می شود، حال آنکه لبه سخت با تغییرمکـان کمتـر نـسبت بـه ظرفیـت نهایی، به علت خرابی سیستم، خراب می شود.
۳٫ با افزایش خـروج از مرکزیـت ،مقـدار اخـتلاف تغییـر مکـان بـین دو لبـه در نمونـه هـای آزمایشگاهی و تحلیلی افـزایش چـشمگیری مـی یابنـد.حـداکثر این مقـدار در نمونـه هـایآزمایشگاهی بترتیب خروج از مرکزیت برابـر اسـت بـا۲۰%،۸۰% و۱۹۱% و در نمونـه هـایتحلیلی به مقـادیر ۰ %، ۷۶% و۱۴۲% میرسـد .پـائین بـودن ایـن اخـتلاف در نتـایج تحلیلـی،  نشاندهنده نزدیکی مقادیرتغییرمکان دردو لبه نرم و سخت درمدل تحلیلی می باشد.
۴٫ مقدار ضریب پاسخ شتاب نمونه ها با افزایش لاغری بدلیل وارد شدن نمونه های با لاغـری ۲۰۰ به فاز غیر خطی، نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی تطابق بیشتری پیدا می کنند.  در تمام نمونه های تحلیلی و آزمایشگاهی مقدار ضریب پاسخ شـتاب در لبـه هـای سـخت کاهش ودر لبه های نرم افزایش می یابد. همانطور که ازنامگذاری لبه ها انتظار مـی رود، لبـهسخت با ایجاد نامتقارنی رفتار صلب تری دارد و بالعکس برای لبه نرم صادق است.
۵٫ با توجه به مقایسه نمودارهای تغییر مکان –برش پایه با افـزایش لاغـری بخـاطر وارد شـدن نمونه های با لاغری ۲۰۰ به مرحله غیر خطی نتایج آزمایشگاهی و تحلیلـی تطـابق بیـشتریپیدا میکنند . در تمام نمونه ها ،کاهش مقدار شیب نمودارها در قسمت خطی موید این نکتـه می باشد که نمونه های با خروج از مرکزیت بالاتر، دارای سختی کمتری می باشد. همچنـین به دلیل اینکه لبه نرم زودتر به حد خرابی می رسد، باعث می شود که لبه سخت نیز خـرابشود و از تمام ظرفیت خود استفاده نکند.
۶٫ در مقدار پاسخ دورانی نیز با افزایش لاغری نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی تطابق بیشتری پیدا میکنند.این امر بدلیل کاهش تأثیر پذیری نمونه های آزمایشگاهی با لاغری زیاد از خطاهـایآزمایشگاهی وتأثیر سختی صفحه های جرمی در نمونه ها میباشد.
۷٫ در منحنیBST نیز با افزایش لاغری نتایج هـر دو مـدل آزمایـشگاهی وتحلیلـی همخـوانی بیشتری با یکدیگر پیدا می کنند. همچنین با افزایش نا متقارنی مـدلها، شـیب توزیـع منحنـیدرهردونمونه آزمایشگاهی وتحلیلی بیشتر شده است.  در تمامی نمودارهای منحنی BST ، یک تفاوت بین تمام مدلهای آزمایشگاهی بـا مـدلهای  تئوری وجود دارد و این تفاوت در پراکندگی منحنی هـای مـدل آزمایـشگاهی و عـدم ایـن پراکندگی در مدلهای تئوری میباشد .این امر بدلیل استخراج نمونه های تحلیلی بصورت یـکپوش می باشد، همچنین بدلیل وجود خطادر هنگام ثبت نتایج آزمایشگاهی میباشد کـه ایـنعوامل باعث پراکندگی نتایج آزمایشگاهی شده است.
۸٫ نسبتRµ در بیشتر مراحل تست نمونه ها، متغیر بوده و در سطوح نهایی که بیشترین تغییـر مکان را شاهد بودیم، این نسبت از حدود دستورالعمل لرزه ای ۱۶NEHRP 2003 که حـد بالا و پایین نسبتRµ ۸۶/۰و ۶۹/۰، را تعیین نموده است، بیشتر می باشـد . ایـن نـسبت در  مدلهای تحلیلی و آزمایشگاهی در اکثر نمونه ها از این محدوده فراتربوده است.
۹٫ نسبت مقادیرUUxθ بر خلاف پیش بینی آیین نامه و دستورالعمل ها مبنی بر ثابت بـودن ایـن نسبت در محدوده های خطی و غیرخطی، در ایـن نمونـه هـای خـاص، ایـن مقـدار ثابـت  نمی باشد و بعضاً در مراحل مختلف تست نیز متفـاوت بـوده اسـت ولـی در هـر دو مـدلآزمایشگاهی و تحلیلی این مقدار در اکثر مراحل تست با یکدیگر همخوانی داشتند.
۱۰٫ ضریب پایداریθ که عامل کنترل کننـده ای بـرای سـنجش اثـراتp-delta مـی باشـد، در  نمونه های آزمایشگاهی باافزایش لاغـری کـه افـزایش θرادربرمیگیرد،مقـدارDrift کـاهش می یابد ولی درمدلهای تئوری عکس این اتفاق رخ میدهد . این اختلاف بین نتایج، بـه دلیـل وارد نـشدن مـدلهای بـالاغری۱۰۰و ۱۵۰ بـه فـاز غیرخطـی ، درنتیجـه کـاهش تغییرمکـان  لبه ها می باشد.
۱۱٫ ایجاد نامتقارنی باعث برهم خوردن نظم رابطه بینθ و مقادیر شکل پذیری نمونـه هـا شـده است.نتایج ب دست آمده در آزمایشگاه، درنمونه های متقـارن بـا مطالعـات گذشـته۱۰ صـادق است ولی با کمی نامتقارنی در سازه بدلیل پیچیده شدن وضعیت، نتایج خلاف آنهـارا نـشان می دهد.در مدلهای تئوری نتایج بدست آمـده تـا نـا متقـارنی زیـاد بـا مطالعـات۱۰ گذشـتههمخوانی دارندولی با افزایش نا متقارنی نتایج خلاف آنها را نشان می دهد.  در نتیجه بر خلاف نتایج آزمایش های مطالعـات قبلـی۱۰، ایجـاد نامتقـارنی باعـث بـر هـمخوردن نظم رابطه بین θ و مقادیر شکل پذیری نمونه میگردد.
۱۲٫ بدلیل اختلاف زیاد پاسخ لبه های نرم و سخت در مدلها،با وجود نا متقارنی در سازه و عـدم استفاده از حداکثر ظرفیت سیستم ،صلبیت دیافراگم ها برای استفاده هر چه بیشتر از ظرفیت نهائی سازه های نا متقارن ،اهمیت بیشتری پیدا میکنند.
۱۳٫ در کل در این مدل خاص با افزایش لاغری و افزایش خروج از مرکزیت نتـایج تحلیلـی بـا نتایج آزمایشگاهی تطابق و همگرائی بیشتری پیدا میکنند.دلیل این امر نیـز همـانطور کـه در سطرهای قبلی نیز گفته شده است کاهش تأثیر پذیری نمونه هـای آزمایـشگاهی بـا لاغـری زیاد از خطاهای آزمایشگاهی ،تأثیر کم سختی صفحه هـای جرمـی در نمونـه هـا و وجـود نداشتن شرایط ایده آل در آزمایشگاه میباشد.

 

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

راهنمای سایت

برخلاف سایت های دیگر که فایل ها را به صورت تکی می فروشند روال سایت ما این است که شما با عضویت در سایت ما میتوانید از تمام فایل های موجود استفاده کنید.

تمام مطالب سایت فقط برای اعضای سایت رایگان است.

نحوه عضویت در سایت

آخرین مطالب

مطالب مرتبط