شماره مدرك
19648
شماره راهنما
16978
پديد آورنده
مسائلي، محمد احسان
عنوان
روشي براي طراحي لرزهاي مبتني بر آسيب سازههاي قاب خمشي فولادي داراي نامنظمي پيچشي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
سازه
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1403
صفحه شمار
هفت، 96ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها
شاخص آسيب پارك و آنگ , تحليل ديناميكي فزاينده , طراحي بر اساس تغيير مكان , رانش طبقات , تابع رگرسيوني
تاريخ ورود اطلاعات
1403/06/17
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
عمران
دانشكده
مهندسي عمران
تاريخ ويرايش اطلاعات
1403/06/18
كد ايرانداك
23059829
چكيده فارسي
طراحي لرزهاي سازهها روشهاي مختلفي دارد. يكي از شيوههاي طراحي لرزهاي، طراحي مبتني بر نيروست. در اين روش زمينلرزه به شكل نيروهاي افقي استاتيكي معادلسازي و ملاك طراحي قرار ميگيرد. در اين روش معمولاً اعضاي مشابه سازة مدنظر به صورتي طراحي ميشوند كه ظرفيت شكلپذيري يكساني داشته باشند اما درعمل فقط تعدادي محدودي از آنها هنگام زلزله وارد ناحيه غيرخطي شده و از ظرفيت پلاستيك آنها استفاده ميشود. يكي ديگر از شيوههاي طراحي لرزهاي، طراحي بر مبناي عملكرد است. اين روش به مهندسان اين امكان را ميدهد كه با توجه به سطوح مختلف عملكرد، آسيبپذيري سازهها را در زمان وقوع زلزله ارزيابي كنند و در نتيجه، طراحي بهتري ارائه دهند. از جمله زيرمجموعههاي اين روش ميتوان به روشهاي طراحي بر مبناي تغيير مكان و طراحي بر اساس كنترل آسيب اشاره كرد. در اين تحقيق از شيوة جديد براي طراحي لرزهاي سازهها استفاده ميشود. هدف اصلي استفاده از اين روش اين است كه با كمكگرفتن از روش طراحي بر اساس تغيير مكان، بتوان سازههاي داراي نامنظمي پيچشي را بر اساس خسارت معين، طراحي نمود. در اين روش ابتدا سازههاي موردمطالعه تحت تحليل ديناميكي فزاينده با 11 شتابنگاشت قرار گرفته و هر شتابنگاشت 10 الي 15 مرتبه مقياس ميشود. در هر مقياس، شاخص آسيب پارك و آنگ براي طبقهاي كه بيشينة نسبت رانش حداكثر در بين زلزلهها را دارد، محاسبه ميگردد. پس از آن، شاخص خسارت و حداكثر نسبت رانش طبقه بهعنوان نمايندة آن شتاب مقياس، به نقطهاي داخل نمودار نسبت رانش ـ شاخص خسارت براي هر ميزان از خروج از مركزيت جرمي تبديل خواهدشد. در مرحلة بعد، از نمودار نقطهاي بهدستآمده رگرسيون خطي گرفته ميشود و تابع حاصلشده از اين رگرسيون كه متغير وابستة آن نسبت رانش است، مشخص ميگردد. بعد از اين اقدام، با انتخاب شاخص خسارت مبنا و قراردادن آن در تابع رگرسيوني مشخص شده، مقدار نسبت رانش طراحي آن سازه محاسبهشده و با مبنا قراردادن مقدار نسبت رانش طراحي و استفاده از آييننامه طراحي بر اساس تغيير مكان، برش پاية متناظر با سازة مدنظر تعيين و سازه طراحي ميگردد. پس از آن، بهمنظور ارزيابي عملكرد سازههاي طراحيشده به روش كنترل آسيب، اين سازهها تحت تحليل ديناميكي غيرخطي قرار خواهند گرفت و مقادير شاخص خسارت طبقات براي آنها مشخص خواهدشد. با بررسي نتايج ميتوان به اين مسئله پي برد كه آيا شاخص آسيب طبقات از حد ازپيش تعيين شده (شاخص خسارت مبنا) تجاوز ميكند يا در حدود مدنظر باقي خواهد ماند. اين روش طراحي، براي سازههاي فولادي با قاب خمشي ويژه و نامنظم در پلان با خروج از مركزيت جرمي 0، 5 و 10درصد با ارتفاع 5 و 10 طبقه در منطقهاي با شدت لرزهخيزي زياد و خاك نوع C ارائه گرديده است. با بررسي نمودار نسبت رانش ـ شاخص خسارت سازههاي موردمطالعه، مشاهده شد كه پراكندگي نقاط نسبت به خط رگرسيوني كم ميباشد و تابع بدست آمده، تابع مناسبي است. با انجام تحليل ديناميكي غيرخطي در سازههاي طراحيشده به روش كنترل آسيب، نتايج نشان داد كه ميانگين شاخص آسيب طبقات در سازة 5 طبقه بدون نامنظمي پيچشي، سازة 5 طبقه با خروج از مركزيت پيچشي 5 درصد، سازة 5 طبقه با خروج از مركزيت پيچشي 10 درصد، سازة 10 طبقه بدون نامنظمي پيچشي، سازة 10 طبقه با خروج از مركزيت پيچشي 5 درصد و سازة 10 طبقه با خروج از مركزيت پيچشي 10 درصد به ترتيب 0/233، 0/226، 0/214، 0/255، 0/234 و 0/212 ميباشد. اين مقادير به اندازهي كافي از شاخص آسيب مبنا (شاخص آسيب 0/4) كمتر هستند كه اين موضوع نشانگر اين است كه اين روش مناسب و ايمن است. همچنين بيشترين شاخص آسيب طبقات براي سازههاي بيان شده به ترتيب 0/389، 0/375، 0/360، 0/392، 0/377 و 0/365 ميباشد. اين مقادير نشان ميدهند كه بيشترين شاخص آسيب طبقات (بحراني ترين حالت) در سازههاي طراحيشده با روش كنترل آسيب، با اختلاف اندك برابر با آسيب از پيش تعيين شده (شاخص آسيب 0/4) ميباشند.
چكيده انگليسي
Seismic design of structures encompasses various methodologies, one of which is force-based design. In this method, an earthquake is modeled as equivalent static horizontal forces that serve as the design basis. Typically, similar members of the structure are designed to have the same deformation capacity. However, in reality, only a limited number of these members enter the nonlinear region during an earthquake and utilize their plastic capacity. In many earthquakes, the lower stories of structures are more susceptible to damage than the other stories. Performance-based seismic design is another approach that introduces a general framework for seismic design of structures by defining performance levels. This includes displacement-based design and damage-control design methods. This research presents a novel approach to seismic design of structures. The primary objective is to utilize displacement-based design to design torsionally irregular structures based on a specific damage level. The proposed method involves subjecting the studied structures to dynamic analysis using 11 ground motions, each scaled 10 to 15 times. For each scale, the Park-Ang damage index is calculated for the story with the maximum maximum drift ratio among the earthquakes. Subsequently, the damage index and the maximum drift ratio of the story are transformed into a point on the drift ratio-damage index diagram for each amount of eccentricity. Next, a linear regression is performed on the obtained point diagram, and the resulting function is determined, with the dependent variable being the drift ratio. After this step, by selecting the base damage index and substituting it into the specified regression function, the design drift value of the structure is calculated. Using the design drift value and the displacement-based design code, the corresponding base shear for the structure is determined, and the structure is designed. To evaluate the performance of the damage-control designed structures, they are subjected to nonlinear dynamic analysis, and the damage index values for the stories are determined. By examining the results, it can be determined whether the damage index of the stories exceeds the predetermined limit (base damage index) or remains within the desired range. This design method is presented for steel structures with special moment frames and plan irregularities with eccentricities of 0, 5, and 10% with 5 and 10 stories in a region with high seismicity and soil type C .By examining the drift ratio-damage index diagram of the studied structures, it was observed that the scatter of the points relative to the regression line is small, and the obtained function is an appropriate one. Nonlinear dynamic analysis of the damage-control designed structures showed that the average damage index of the stories for the 5-story structure without torsional irregularity, the 5-story structure with 5% torsional eccentricity, the 5-story structure with 10% torsional eccentricity, the 10-story structure without torsional irregularity, the 10-story structure with 5% torsional eccentricity, and the 10-story structure with 10% torsional eccentricity are 0.233, 0.226, 0.214, 0.255, 0.234, and 0.212, respectively. These values are sufficiently lower than the base damage index (damage index 0.4), indicating that this method is appropriate and safe. Furthermore, the maximum damage index of the stories for the mentioned structures is 0.389, 0.375, 0.360, 0.392, 0.377, and 0.365, respectively. These values indicate that the maximum damage index of the stories (critical state) in the damage-control designed structures is slightly equal to the predetermined damage (damage index 0.4). The proposed damage-control design method provides a reliable approach for seismic design of torsionally irregular steel structures, ensuring that the damage level of the structures remains within the acceptable range under various earthquake excitations.
استاد راهنما
فرهاد بهنام فر
استاد داور
پيام اسدي , حسين تاجمير رياحي