پایان نامه عمران مسائل مربوط به سازه

پایان نامه عمران مسائل مربوط به سازه

پیشگفتار:

زمین لرزه پدیده ای طبیعی است كه با شدت های گوناگون ودر نقاط مختلف كره زمین اتفاق می افتد و به دلیل عدم شناخت لایه های زیرین نمی توان زمان وشدت آن را پیش بینی نمود.

گستره زلزله های واقع شده در نقاط مختلف كره زمین، ارتباطی را بین این نقاط نمایان می نماید. امروزه مشخص شده است كه اكثر زلزله های دنیا بر روی نوارهایی به نام كمربند زلزله خیزی واقع شده اند.با توجه به تكتونیك صفحه ای موجود، ایران در حال فشرده شدن بین صفحه اروپا،آسیا وصفحه عربستان است. بهترین نشانه این عمل نیز رشته كوه های زاگرس والبرز می باشدكه در فصل مشترك این صفحات واقع شده اند. 

فلسفه طراحی سازه های مقاوم تحت بار زلزله ]13[و]9[

برای دست یافتن به سازه ای ایمن واقتصادی ،سازه های طراحی شده در نواحی زلزله خیز با خطر نسبی بالا باید دو معیار عمده طراحی را تامین كنند:

الف)باید در برابر زلزله های خفیف كه در طول عمر سازه اتفاق می افتد سختی كافی به منظور كنترل تغییر مكان نسبی بین طبقات و جلوگیری از هر گونه خسا رت سازه ای و غیرسازه ای را داشته و در ضمن باید سختی كافی برای انتقال نیروهای زلزله به فونداسیون را دارا باشند

ب) در برابر زلزله های شدید باید شكل پذیری و مقاومت كافی برای جلوگیری از خرابی كامل و فروریزی سازه را داشته باشند.

بنابراین طراحی در برابر زلزله به هیچ وجه به این معنی نمی باشد كه در برابر هر زلزله ای سازه اصلا خسارت ندیده ووارد مرحله پلاستیك نشود،بلكه به منظور اقتصادی كردن طرح باید در برابر زلزله های شدید به سازه اجازه داده شود كه وارد مرحله غیرخطی شده وبا تغییر شكل های پلاستیك به جذب واستهلاك انرژی پردازد و به همین منظور هم در آیین نامه های تحلیل نیروی زلزله، نیروی بدست آمده از تحلیل طیف الاستیك را به یك ضریب كاهش تقسیم كرده و سازه را برای برش پایه كمتری طرح می كنند.

بارهای ضربه ای قائم

بارهای ضربه ای قائم بارهای زنده قائمی هستند كه در هنگام شتاب گیری آسانسور به طرف بالا و یا ترمز آن در حركت به طرف پایین ظاهر می گردند. معمولا در طراحی افزایش باری معادل 100 درصد باراستاتیكی آسانسور برای اطمینان از رفتار مناسب اعضای باربر مربوط به آن در نظرگرفته می شود.]10[

بارهای زلزله

بار زلزله عبارت است از نیروهای داخلی جرم ساختمان كه در اثر لرزش پی ایجاد می شود. در طراحی برای زلزله ،تاكید بر نیروهای اینرسی انتقالی كه اثرات آنها بر ساختمان بیش از مولفه های لرزشی قائم و پیچشی است می‌باشد.

نیروهای ناشی از لغزش ویا نشست زمین،فعال بردن گسلهای زیر پی یا خمیری شدن موضعی زیر پی در اثر ارتعاش نیز از اهمیت بالایی برخوردارند.

در مناطق زلزله خیز شدت زلزله رابطه معكوس یا دفعات آن دارد، زلزله های شدید به ندرت وزلزله های ملایم به دفعات بیشتر و زلزله های ضعیف تقریبا همیشه اتفاق می افتند اگر چه ممكن است بتوان ساختمانی را برای مقابله در برابر شدید ترین زلزله ها بدون هیچگونه خسارت مهمی طراحی كرد ولی احتمال عدم نیاز به این مقاومت در طول عمر سازه طراحی را از نظر اقتصادی توجیه ناپذیر می سازد.]10[و]18[

رفتار تحت بارهای قائم

در یك قاب لوله ای اگر همه ستونها مقطع یكسانی داشته باشند بار اعمالی قائم از

كفها در ستونهای گوشه ای نسبت به ستونهای میانی ، تنش و كاهش طول كمتری ایجاد خواهد كرد.حال اگر ستونهای میانی به قطری ها متصل نباشند، ستونهای میانی بیش از نقاط متناظر در قطرها به طرف پایین تغییر مكان می دهند زیرا تغییر مكان قطرها به وسیله ستونهای كم تنش گوشه ای محدود شده است. ولی وقتی بین قطری ها وستونهای میانی اتصال كامل برقرار باشد مانند شكل (4-24) در این حالت مهاربندی ها دارای عملكردی شبیه ستونهای مایل می باشند وبخشی از نیروهای اولیه ستونهای میانی بوسیله نیروهایی به سمت بالای تقاطع قطرها و ستونها خنثی می گردد و نیروهای به سمت پایین قطرها به به ستونهای گوشه ای منتقل می گردد و لذا ایجاد تساوی نسبی تنشها بین ستونهای گوشه ای وستونهای میانی خواهد بود. به طور كلی مهاربندی های خارجی به توزیع بارهای ثقلی در طول ستونهای خارجی در هر طرف ساختمان كمك می نماید. ]10[

رفتار تحت بارهای جانبی

    در هنگام بارجانبی نیز قابهای كناری رفتاری مانند «جان» وقابهای عمود بر آنها رفتاری مانند «بال طره» خواهند داشت. برای مثال نیروهای سازه ای قابی را كه رفتاری شبیه بال كششی دارد در نظر بگیرید، اگر از ابتدا ستونها و قطری ها متصل نباشند قطری ها در كشش و تیرهای كناری در فشار خواهند بود. در این حالت با وجود اثرات لنگی برشی، ستونهای میانی كمتر از ستونهای گوشه ای تحت تنش هستند ونقاط قابل اتصال روی قطرها نسبت به نقاط متناظر آنها روی ستونهای میانی بیشتر به طرف بالا تغییر مكان می یابند.

مقاومت افزون در قابهای خمشی

مقاومتی كه سازه پس از تشكیل اولین مفصل پلاستیك وتنزل سختی وكاهش درجه نامعینی تا تشكیل مكانیزم و ناپایداری دارد،«مقاومت افزون» نامیده می شود و ضریب اضافه مقاومت نیز برابر با نسبت نیروی متناظر با حد تسلیم كلی سازه در هنگام تشكیل مكانیزم خرابی ) به نیروی متناظر با تشكیل اولین مفصل پلاستیك در سازه  می‌باشد.

اهمیت مقاومت افزون در جلوگیری از خراب شدن سازه ها در هنگام وقوع زلزله های شدید، سالهاست كه به وسیله محققین شناخته شده است. به عنوان مثال در زلزله 1985 مكزیك وجود مقاومت افزون عامل بسیار مهمی در جلوگیری از خرابی برخی از ساختمانها بوده است. همچنین در زلزله رودبار 1369 بسیاری از ساختمانهای 7و8 طبقه در شهر رشت كه شكل پذیری ناچیزی داشتند(به علت اتصالات خورجینی) در اثر وجود مقاومت افزون كه عمدتا به دلیل وجود قطعات غیرسازه ای تیغه ها بود از فرو ریختن كامل جان سالم بدر برد.

فهرست کلی

فصل اول

پیشگفتار

فصل دوم

 رفتار سازه ها تحت بار زلزله

فصل سوم

ملاحظات طراحی سازه ها

فصل چهارم

سیستم های سازه ای

فصل پنجم

قاب های خمشی صلب(MRF)

فصل ششم

قابهای  مهاربندی شده 

فصل هفتم

قاب با سیستم خرپای كمربندی ومیانی 

فصل هشتم

قابهای لوله ای

فصل نهم

انتخاب سیستم سازه ای

منابع