پایان نامه مقایسه آسیب پذیری لرزه ای سازه بتنی JICA ژاپن و دستورالعمل های مقاوم سازی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد "M.SC" مهندسی عمران - سازه عنوان : مقایسه آسیب پذیری لرزه ای سازه های بتنی موجود به روش JICA (ژاپن) و دستورالعمل های مقاوم سازی

چکیده :

ارزیابی سریع سازه های موجود قبل از زلزله - که به صورت کیفی می باشد- مدت زمانی است جای ارزیابی دقیق و کمی را برای سازه های کم ارتفاع به جهت کوتاه بودن زمان بررسی سازه، گرفته است. لازم به ذکر است که این روش از نظر دقت با روش های کمی برابری نمی کند و فقط به جهت سرعت، این روش ها مورد توجه می باشد چرا که در مباحث بررسی آسیب پذیری علاوه بر دقت، سرعت نیز مهم می باشد. در این راستا موسسه JICA (Japan International Cooperation Agency) ژاپن، روشی را برای ارزیابی سازه های بتنی، فلزی و مصالح بنایی ارائه نموده است که در این بخش سازه های بتنی مورد بررسی قرار می گیرند. در این روش معیار اصلی تصمیم گیری، شاخص مقاومت طبقه (GIs) می باشد که برای هر طبقه نسبتی از ظرفیت به تقاضای همان طبقه می باشد. روابط ارائه شده برای تقاضای طبقه، برگرفته از استاندارد 2800 ایران بوده و ظرفیت هر طبقه بر اساس سطح مقطع ستون های آن طبقه محاسبه می گردد.

پروژه حاضر به بررسی سازه های بتنی چهار- شش و هشت طبقه با دو نوع طراحی (طراحی با بار ثقلی و طراحی با بار ثقلی و زلزله ) می پردازد که هدف از این بررسی ها، مقایسه میان نتایج حاصل از روش ارزیابی سریع ژاپنی و نتایج تحلیل های دینامیکی و استاتیکی غیرخطی می باشد، به طوریکه بتوان از نتایج حاصله حدود استفاده از این روش ارزیابی سریع را تعیین نموده و در صورت امکان روش اصلاح گردد. در این میان با استفاده از تحلیل استاتیکی غیرخطی که با تعیین تغییر مکان هدف برای بام سازه ها بر اساس دستور العمل بهسازی حاصل می شود، به ارزیابی سازه ها پرداخته خواهد شد. علاوه بر این روش، بر پایه دستورالعمل بهسازی، تحت هفت رکورد زلزله سازه ها با تحلیل دینامیکی غیر خطی نیز بررسی می گردند. نتایج دو تحلیل انجام شده، اعم از Drift حداکثر طبقات و حداکثر چرخش پلاستیک مفاصل تیرها و ستون ها با ارائه نمودارهایی، با یکدیگر مقایسه خواهند شد و علل اختلاف های احتمالی در این دو روش بررسی می گردند. با استفاده از دو روش تحلیلی ذکر شده، می توان ظرفیت و تقاضاهای متفاوتی را برای سازه ها در سطوح مختلف زلزله به دست آورد که این مقادیر به محاسبه شاخص های متفاوت جدیدی از سازه، منجر می گردد.

بررسی آسیب پذیری سازه ها به دو روش کمی و کیفی تقسیم می گردند. در روش کمی به بررسی دقیق سازه ها و مدل کردن رفتاری آنها با برداشت های میدانی انجام می گردد که این روش نیاز به زمان تقریبا طولانی جهت بررسی خواهد داشت . اما در روش کیفی که ارزیابی های سریع نیز جزء آنها می باشند، با استفاده از روش های سریع و آسان و با صرف زمان نسبتا کمتری، نتیجه تقریبی مناسبی حاصل خواهد شد. از نمونه روش بررسی کمی می توان به دستور العمل بهسازی لرزه ای ایران اشاره نمود. در رابطه با روش ارزیابی سریع، موسسه ای ژاپنی با عقد قراردادی با شهرداری تهران، اقدام به تهیه و ارائه روشی در این عنوان نموده است . اهمیت روش های ارزیابی سریع در سرعت بررسی ها و نیز کاربری بسیار آسان آنها می باشد. اصول روش ژاپنی، بر پایه برداشت های سریع از منطقه و محاسبه ظرفیت و تقاضای سازه مورد نظر می باشد که از این نتایج شاخص مقاومت سازه معرفی می گردد. با افزایش مقدار این شاخص، در سازه ها آسیب پذیری کاهش می یابد.

روش استاتیکی غیر خطی با فرض رفتار غیرخطی سازه و توزیع نیروی جانبی به صورت استاتیکی تحقق می یابد. اصول رفتار غیر خطی سازه، با تعریف مفاصل پلاستیک در اعضاء اصلی سازه پوشش داده خواهد شد. اصول این روش از دستور العمل بهسازی لرزه ایران استفاده می گردد که با محاسبه تغییر مکان هدفی برای سازه ها و اعمال آن در تراز طبقه آخر، سازه تحلیل می گردد.

روش دینامیکی غیر خطی نیز با فرض رفتار غیرخطی سازه و توزیع نیروی جانبی زلزله بصورت شتاب زلزله اصلی تحقق می یابد. در این تحلیل نیز رفتار غیر خطی سازه با تعریف مفاصل پلاستیک در اعضاء اصلی مدل می شوند. تعداد رکورد های مورد نظر در این تحلیل ها، هفت رکورد می باشد که این عمل جهت میانگین گیری از رکوردهای استفاده شده برای تحلیل انجام می گیرد و نتیجه نهایی همان میانگین داده ها می باشد.

محاسبه شاخص مقاومت سازه به روش ژاپنی (JICA)

در این فصل در نظر داریم که سازه های مورد نظر را بر اساس روش ژاپنی (JICA) بررسی نموده و شاخص مقاومت (GIs) هر کدام را محاسبه نماییم. محاسبات انجام شده برگرفته از روابط فصل یک بوده که مشابه روابط استاندارد 2800 می باشند.

سازه های مورد بررسی، قابهای خمشی بتنی متوسط با مشخصات زیر می باشند:

سه نوع قاب از نظر ارتفاعی (چهار- شش و هشت طبقه ) که تمامی آنها دارای سه دهانه ثابت ٥ متری با ارتفاع پیلوت

2.80 متر و طبقات 3.20 متر می باشند. هر کدام از سه نوع قاب یاد شده،به دو روش طراحی خواهند شد. اول طراحی بر اساس بار ثقلی که بر مبنای آیین نامه بارگذاری 519 ایران بوده و قاب کامپیوتری آن (G) می باشد و دوم طراحی بر اساس بار ثقلی و بار جانبی که بر مبنای آیین نامه بارگذاری 519 و استاندارد 2800 ایران بوده و قاب کامپیوتری آن

(E&G) می باشد. اما به جهت غیر متداول بودن سازه هشت طبقه نوع (G)، در سازه هشت طبقه فقط نوع (E&G) را در نظر می گیریم. سازه های فوق پس از بارگذاری و طراحی توسط برنامه کامپیوتری در دو سطح عملکرد ایمنی جانی و آستانه فروریزش بررسی خواهند شد....

بررسی شاخص های مقاومت حاصله بر اساس رفتار دینامیکی غیرخطی سازه

بررسی شاخص های مقاومت حاصله بر اساس رفتار دینامیکی غیرخطی سازه :

در این فصل در نظر می باشد تا شاخص های مقاومت را که از روش های مختلف در فصل های گذشته حاصل گردید، بررسی نموده و با بیان دلایلی که بر اساس نسبت ظرفیت به تقاضای مورد انتظار برای سازه های مختلف اعم از قاب طراحی شده با بار ثقلی (G) و قاب طراحی شده با بار ثقلی و زلزله (E&G) می باشد، شاخص ها را از نظر اهمیت، دسته بندی نمود. پارامترهایی که می توان بررسی شاخص ها را بر اساس آنها انجام داد، Drift و چرخش پلاستیک مفاصل تیرها و ستون ها می باشند که هر کدام از آنها در قسمت های مورد نظر توضیح داده خواهند شد.

در بخشی دیگر، نتایج حاصل از دو تحلیل استاتیکی و دینامیکی غیر خطی در سازه ها با طراحی مختلف، بررسی شده و نقاط بحرانی در سازه ها را ناشی از دو تحلیل فوق نشان داده و به چگونگی رفتار سازه ها از دید تحلیل های مورد استفاده اشاره خواهد شد. این بررسی ها را می توان با Drift طبقات و چرخش پلاستیک مفاصل تیرها و ستون ها انجام داد.

مقایسه Drift حاصل از دو تحلیل استاتیکی و دینامیکی غیرخطی

سازه چهار طبقه در سطح زلزله 10% در 50 سال

همان طور که قبلا ذکر گردید، تمام نتایج حاصل از تحلیل ها که در این قسمت آورده شده اند، بر اساس مقاطع ترک خورده می باشند و تغییر مکان هدف مورد استفاده در تحلیل استاتیکی غیر خطی برگرفته از طیف استاندارد 2800 می باشند. ...