شماره مدرك :
17454
شماره راهنما :
15278
پديد آورنده :
شكيب، اشكان
عنوان :

طراحي بهينه عملكردي سازه هاي بتن آرمه تحت سطوح خطر زلزله طرح و حداكثر

مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
سازه
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1400
صفحه شمار :
پانزده، 128ص. : مصور (رنگي)، جدول، نمودار
استاد راهنما :
پيام اسدي
توصيفگر ها :
آلگوريتم يكنواخت سازي تغييرشكل ها , شاخص آسيب , روش مفصل پلاستيك متمركز , قاب خمشي بتن آرمه ويژه , تحليل ديناميكي غيرخطي
استاد داور :
مرتضي مدح خوان، حسين تاجمير رياحي
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/01/29
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
عمران
دانشكده :
مهندسي عمران
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/01/31
كد ايرانداك :
2821677
چكيده فارسي :
در پژوهش حاضر، طراحي بهينه عملكردي سازه¬هاي قاب¬خمشي بتن¬آرمه ويژه تحت سطوح خطر زلزله طرح و حداكثر انجام شده است. در ساليان اخير بسياري از مطالعات بر روي طراحي بهينه عملكردي سازه¬ها تمركز داشته¬اند. اما اغلب هدف طراحي آن مطالعات، محدود نمودن جابه¬جايي نسبي طبقه¬اي سازه¬ها بوده است، در حالي كه در اين مطالعه چرخش مفصل پلاستيك به حدود مجاز محدود شده است. بدين منظور ابتدا قاب¬هاي خمشي ويژه بتن¬آرمه 4، 8 و12 طبقه به صورت سه¬بعدي توسط نرم¬افزار ETABSبر اساس معيارهاي آيين¬نامه ACI318-19، طراحي اوليه شدند. مدلسازي سازه¬اي در نرم¬افزار اجزا محدود شئ¬گراي OpenSEES، به صورت غيرخطي و با روش مفصل پلاستيك متمركز بوده است. تحليل¬ها به صورت تاريخچه¬زماني غيرخطي تحت 11عدد از زوج¬ شتاب¬نگاشت¬هاي متناسب با خاك نوع D آيين¬نامه بارگذاري ASCE7-16 در دو سطح خطر زلزله طرح و حداكثر بوده است. لازم به ذكر است كه دليل استفاده از روش مدلسازي غيرخطي فوق، بررسي اثر زوال چرخه¬اي تحت معيار چرخش مفاصل خميري تيرها و ستون¬ها بوده است. روند بهينه¬سازي به صورتي بوده است كه از آلگوريتم يكنواخت¬¬سازي تغييرشكل¬ها (دوران مفاصل خميري) استفاده شده است. بدين ترتيب در هر بار تكرار، نتايج پاسخ¬هاي غيرخطي چرخش مفاصل خميري تيرها و ستون¬ها از نرم¬افزار استخراج شده و پس از ميانگين¬گيري از پاسخ¬هاي مربوط به 11 زوج شتاب¬نگاشت، پاسخ¬هاي ميانگين دوران مفاصل خميري اعضا توسط آلگوريتم بهينه¬سازي فوق در نرم¬افزار MATLAB، با مقادير مجاز آيين¬نامه بهسازي ASCE41-17 كنترل شده¬اند. به طور همزمان شاخص¬آسيب هر عضو از اعضاي سازه¬اي محاسبه شده و بر اساس مقادير شاخص آسيب، مقادير نسبت آرماتور مصرفي بهينه¬ جديد مقاطع تير و ستون¬ و همچنين سطح مقطع بهينه جديد تيرها و ستون¬ها، براساس معيارهاي فوق تعيين شدند. لازم به ذكر است كه در هر بار فرآيند بهينه¬سازي، تمامي معيارهاي آيين¬نامه¬اي طراحي و بهسازي، از جمله معيارهاي مقاومت، جابه¬جايي نسبي طبقات سازه، كنترل ابعاد هندسي تير و ستون¬ها، كنترل¬¬هاي مربوط به ضوابط قاب خمشي ويژه بتن¬آرمه شامل تير ضعيف-ستون قوي و كنترل مقدار مجاز نسبت آرماتور طولي در محل چشمه اتصال و همچنين ميزان چرخش مفاصل خميري اعضا كنترل شدند. نتايج نشان داد كه هزينه¬ سازه¬هاي 4، 8 و 12 طبقه تحت زلزله طرح به¬ترتيب به ميزان 42/43%، 55/46% و 58/45% همچنين تحت زلزله حداكثر به¬ترتيب به ميزان 83/20%، 36/30% و 23/30% بهينه شده¬اند. مقدار فولاد مصرفي سازه¬هاي 4، 8 و 12 طبقه تحت زلزله طرح به ¬ترتيب 41/58%، 57/60% و 04/61% و تحت زلزله حداكثر به¬ترتيب 43/37% ، 91/40% و 76/42% بهينه شده¬ است. همچنين مقدار بتن مصرفي تحت زلزله طرح 53/44%، 29/44% و 33/42% و تحت زلزله حداكثر 74/10%، 23/28% و 76/24% بهينه شده¬ است. زمان مورد نياز براي رسيدن به حالت بهينه در حالت انجام عمليات موازي با 8 هسته، براي سازه¬هاي 4، 8 و 12 طبقه تحت زلزله طرح به¬ترتيب 17، 44، 64 ساعت و همچنين تحت زلزله حداكثر به¬ترتيب 10، 30 و 35 ساعت بوده است كه اين موضوع كارايي روش بهينه¬سازي مورد استفاده را نشان مي¬دهد. بهينه¬سازي تحت زلزله طرح به ميزان بيشتري نسبت به زلزله حداكثر انجام شده¬است. نتايج نشان داد كه تغييرشكل اعضا (دوران) به طور يكنواختي توزيع شده و عملكرد لرزه¬اي سازه¬ها بهبود يافته است.
چكيده انگليسي :
In the present research, the optimal functional design of special reinforced concrete moment frame structures has been designed under DBE and MCE earthquake hazard levels. In recent years, many studies have focused on the optimal functional design of structures. But often, the purpose of designing those studies was to limit the relative story drift of structures, in this study, however, the rotation of the plastic hinge was limited to the allowable limits. For this purpose, first, special reinforced concrete moment frames of 4, 8, and 12 stories were designed in three dimensions by ETABS software according to the criteria of ACI318-19. Structural modeling in OpenSEES object-oriented finite element software has been nonlinear, with the concentrated plastic hinge method. The analyzes were in the form of nonlinear time history, under 11 pairs of accelerograms compatible with type D soil ASCE7-16 loading regulation was designed at two levels of DBE and MCE earthquake. It should be noted that the reason for using the above nonlinear modeling method was to investigate the effect of cyclic deterioration, under the criterion of rotation of plastic hinge of beams and columns. The optimization process has been such that has been used the algorithm of uniformity of deformations (Rotation of the plastic hinge). Thus, in each repetition, the results of nonlinear responses of rotation of the plastic hinge of beams and columns are extracted from the software, and after averaging the responses of 11 acceleration pairs, the mean responses of the members' plastic hinge were controlled by the above optimization algorithm in MATLAB software, with the allowable values of ASCE41-17 improvement regulation. Simultaneously, the damage index of each member of the structural members is calculated and based on the values of the damage index, the values of the new optimal reinforcement consumption density of beam and column sections, also, the new optimal cross-sectional area of the beams and columns were determined based on the above criteria. It should be noted that in each optimization process, were controlled all the criteria of design and improvement regulations, including the criteria of strength, the relative drift of structure’s stories, control of geometric dimensions of beams and columns, controls related to the flexural frame criteria for reinforced concrete are included weak beams-strong columns and control of the allowable amount of density of longitudinal reinforcement at the location of the panel zones, as well as the amount of rotation of the plastic hinge of the members. The results of the final diagrams showed that are optimized the costs of 4, 8, and 12 story structures under the DBE earthquake were 43.42%, 46.55%, and 45.58% respectively, and also under the MCE earthquake of 20.83, 30.36% and 30.23%, respectively which is a significant amount. reinforcement consumption density of 4, 8, and 12 story structures under the DBE earthquake were 58.41%, 60.57%, and 61.04% respectively, and also under the MCE earthquake of 37.43, 40.91% and 42.76%. concrete consumption volume of 4, 8, and 12 story structures under the DBE earthquake were 44.53%, 44.29%, and 42.33% respectively, and also under the MCE earthquake of 10.74, 28.33% and 24.76% . the time required to reach the optimal state in the case of parallel operations with 8 cores, for 4, 8 and 12-story structures under DBE earthquake 17, 44, 64 hours, respectively, and also under the MCE earthquake were 10, 30 and 35 hours, respectively. This shows the efficiency of the optimization method used. The diagrams also showed that the optimization under the DBE earthquake was performed to a greater extent than the MCE earthquake. The results of the diagrams and Appendix 1 show that is improved the damage and deformation index of the members is uniformly distributed and the performance of the structure under earthquake.
استاد راهنما :
پيام اسدي
استاد داور :
مرتضي مدح خوان، حسين تاجمير رياحي
لينک به اين مدرک :

بازگشت