نوع فایل: pdf
تعداد صفحات: 155 صفحه
نکته مهم: برای دریافت فایل پایان نامه به صورت word «قابل ویرایش» با ما تماس بگیرید.
پایان نامه برای دریافت درجه ی کارشناسی ارشد «M.SC»
چکیده:
شمار زیادی از سازه های موجود که در مناطق زلزله خیز واقع شده اند بر اساس آیین نامه های طراحی لرزه ای قدیمی که دیگر اعتباری ندارند، ساخته شده اند. علاوه بر آن شماری از زلزله های اصلی که در طول سال های اخیر اتفاق افتاده اند بر اهمیت سبک شدن برای کاهش خطر لرزه ای تاکید می کنند. مقاوم سازی لرزه ای سازه های موجود یکی از موثرترین روش ها برای کاهش این خطر است. در سال های اخیر تحقیقات مهمی به مطالعه در رابطه با راهکارهای مختلف جهت ترمیم و تقویت سازه های بتن مسلح برای بالا بردن عملکرد لرزه ای آنها اختصاص داده شده است. بهرحال عملکرد لرزه ای سازه میتواند توسط مقاوم سازی یا ترمیم افزایش یابد.
امروزه یکی ازسیستم های متداول طراحی ساختمان ها در کشور استفاده از قاب خمشی بتن مسلح می باشد. این سیستم به دلیل در دسترس بودن مصالح مورد نیاز و نیز اجرا ساده تر به یکی از سیستم های متداول و مورد نظر در ایران تبدیل شده است. ارزیابی لرزه ای قاب های موجود نشان می دهد که به دلیل عدم رعایت ضوابط بارگذاری لرزه ای و نیز به خاطر تغییر آیین نامه، ساختمان های طراحی شده موجود در برابر بارهای لرزه ای اصلاح شده مقاوم نمی باشد. لذا مقاوم سازی این ساختمان ها در برابر زلزله ها امری اجتناب ناپذیر می باشد.
در این پایان نامه، بهسازی لرزه ای ساختمان های بتنی قاب خمشی متعارف با شکل پذیری متوسط که براساس آیین نامه 2800 طراحی شده اند، مورد بررسی قرار گرفته است. این قاب ها با افزودن مهاربند های فولادی هم محورX مقاوم سازی شده است. در این پژوهش رفتار ساختمان های بتنی تقویت شده با مهاربند ضربدری در ساختمان های نمونه 5 ، 10 ، 15 طبقه مورد بررسی قرار گرفته است. شاخصه های مقایسه تغییر مکان طبقه ای ساختمان ها، برش در طبقات ساختمان ها ، و تنش در طبقات ساختمان ها بوده است.
کلید واژه: بهسازی لرزه ای، شکل پذیری متوسط، فولادی هم محور، قاب خمشی
مقدمه:
زلزله از پدیده های طبیعی است که در طول تاریخ حیات بشر بارها انسان را به وحشت انداخته و باعث تخریب شهر ها و روستاهای زیادی همراه با تلفات انسانی شدید و داغ دار نمودن انسان بوده است به گونه ای که انسان چون خود را در مقابل آن عاجز و درمانده دیده، آن را به پدیده های ماوراء طبیعت و خشم خدایان بر انسان دانسته است. این پدیده طبیعی هنگامی به یک مصیبت بزرگ انسانی تبدیل می گردد که در منطقه شهری با بافت متراکم اتفاق بیفتد.
فلات ایران بر یکی از کمربند های زلزله واقع شده و از این رهگذر گاه گاه نقطه ای از این پهنه میهن اسلامی دستخوش لرزش های مرگبار زلزله گردد. نمونه آثار این ثانحه مرگ آور، در زلزله های بزرگ ایران همچون زلزله سال 1369رودبار، زلزله1382 بم، زلزله 1391 اهر و ورزقان و زلزله 1392 دشتی بوشهر بر هیچکس پنهان نیست.
فهرست مطالب:
فصل اول: مقدمه و کلیات
1-1-مقدمه
1-2-فلسفه بهسازی و تقویت ساختمان ها
1-3-ضرورت مقاوم سازی
1-4-روش های بهسازی
1-4-1-بهسازی کلی
1-4-2- بهسازی موضعی
1-5-چه ساختمان هایی نیاز به مقاوم سازی دارند؟
1-6-هدف از پایان نامه و روش تحقیق
1-7-ساختار پایان نامه
فصل دوم: مقایسه روشهای مقاوم سازی
2-1-مقدمه
2-2-راهکارهای مقاوم سازی لرزه ای(کلیات)
2-3- روش های افزایش ظرفیت لرزه ای سازه های موجود
2-3-1-مقاوم سازی سطح سازه
2-3-1-1-اضافه کردن دیوارهای سازه ای بتن مسلح
2-3-1-2-استفاده از بادبند های فولادی
2-3-1-3-جداسازی لرزه ای
2-3-2-مقاوم سازی سطح عضو
2-3-2-1-زره پوش کردن ستون
2-3-2-2-مقاوم سازی اتصالات دال به ستون
2-4-مقاوم سازی ساختمانهای بتنی
2-4-1-مقاوم سازی محلی
2-4-1-1-مقاوم سازی با ورق های فولادی
2-4-1-2-مقاوم سازی باورقهایFRP
2-4-1-3-مقاوم سازی با ورق های HPFRCC
2-4-2-روشهای تقویت عمومی
2-4-2-1-دیوارهای برشی
2-4-2-1-1-دیوار های برشی بتنی
2-4-2-2- استهلاک انرژی تکمیلی و کنترل سازه ای
2-4-2-3-قابهای فولادی
2-4-2-4-مهاربندهای فلزی
فصل سوم: افزایش مقاومت و سختی جانبی سازه و تاریخچه مهاربند فولادی
3-1-مقدمه
3-2-اضافه نمودن مهاربندها
3-2- 1-مهاربند فولادی همگرا(CBF)
3-2- 2-مهاربند فولادی واگرا(EBF)
3-2- 3-مهاربندهای ضد کمانش (BRBF)
3-3-ترکیب مهاربندی فولادی و قاب خمشی
3-4-تاریخچه تحقیقات درباره کاربرد مهاربند فولادی در قاب خمشی بتنی
فصل چهارم: مدل سازی و نکات مربوط به آن
4-1-مقدمه
4-2-معرفی مدل
4-3-بارگذاری مدل ها
4-3-1-بار ثقلی
4-3-1-1-سقف تیرچه بلوک
4-3-1-2-سقف بام
4-3-1-3 بار مرده
4-3-1-4-(kg/m2)بار زنده
4-3-2- دیوار پیرامونی
4-3-2-1- دیوار نمادار
4-3-2-2-دیوار غیر نما
4-3-3- بار پله
4-3-4- بار زلزله
4-3-4-1- محاسبه ضریب زلزله با آیین نامه 2800
4-3-4-1-1- محاسبه ضریب زلزله با ویرایش سوم آیین نامه 2800(قاب خمشی بتن مسلح)
4-3-4-1-2-محاسبه ضریب زلزله با ویرایش سوم آیین نامه 2800(قاب خمشی بتن مسلح با مهاربند فولادی)
4-4-مصالح مصرفی
4-5- فرضیات مدل سازی
4-6-آنالیز و طراحی
فصل پنجم : ارائه و بررسی نتایج
5-1- مقدمه
5-2-مقاطع مدل
5-3- ارائه نتایج
5-3-1- بررسی تغییر مکان بالای ساختمان ها
5-3-2- بررسی تغییر مکان طبقه ای ساختمان ها
5-3-3- بررسی اثر برش در طبقات ساختمان ها
5-3-4- بررسی اثر تنش در طبقات ساختمان ها
5-3-4-1- نسبت تنش ستونA
5-3-4-2-نسبت تنش ستون B
5-3-4-3-نسبت تنش ستون C ,D
فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهاد برای ادامه تحقیقات
6-1-مقدمه
6-2- نتیجه گیری
6-3-پیشنهادات برای تحقیقات آتی
مراجع
فهرست جداول:
فصل سوم
جدول3-1-مقایسه رفتار کیفی سیستم های مختلف سازه ای
فصل چهارم
جدول4-1-پارامتر های موثر در تعیین ضریب زلزله
جدول4-2-محاسبه ضریب زلزله
جدول4-3-محاسبه ضریب زلزله برای ساختمان های با مهاربند فولادی
جدول4-4-مشخصات مصالح بتنی
جدول4-5-مشخصات مصالح فولادی
فصل پنجم
جدول5-1-مقاطع ساختمان های 5 طبقه
جدول5-2-مقاطع ساختمان های 10طبقه
جدول5-3-مقاطع ساختمان های 15طبقه
فهرست اشکال:
فصل اول
شکل1-1-زلزله دشتی بوشهر1392
شکل1-2-زلزله بم1382
شکل1-3-زلزله اهر و ورزقان1391
شکل1-4-نمایش ترسیمی،لزوم و اثر تعمیر و تقویت
فصل دوم
شکل2-1-دیوار برشی بتنی
فصل سوم
شکل3-1-افزایش مقاومت و سختی سازه بوسیله اضافه نمودن قاب خمشی،مهاربند و دیوار برشی
شکل3-2-منحنی های ظرفیت قاب در شیوه های مختلف مقاوم سازی
شکل3-3-استفاده از مهاربندها بصورت نمایان در ساختمان ها
شکل3-4-انواع مهاربند های همگرا(CBF)
شکل3-5-مقاوم سازی قابهای موجود بوسیله مهاربندهای همگرا
شکل3-6-استفاده از مهاربند همگرا در مقاوم سازی قابهای بتنی
شکل3-7-استفاده از مهاربند همگرا در مقاوم سازی قابهای بتنی
شکل3-8-انواع متداول مهاربند واگرا (EBF)
شکل3-9-مهاربند واگرا و همگرای جناغی
شکل3-10-اضافه نمودن مهاربند واگرا به منظور تقویت سیستم باربر جانبی سازه
شکل3-11-اضافه کردن مهاربند واگرا به قابهای موجود ساختمان
شکل3-12-نمونه هایی از مهاربند های ضد کمانش(BRBF)
شکل3-13-نمونه ای از بادبند ضد کمانش(BRBF)و جزئیات آن
شکل3-14-بعضی از مقاطع استفاده شده در مهاربندهای(BRBF)
شکل3-15-استفاده از جمع کننده افقی برای ایجاد اندرکنش مناسب بین قاب بتنی و مهاربند فولادی
شکل3-16-مقاوم سازی شده با مهاربند
شکل3-17-جزئیات اتصال مهاربند ها
شکل3-18-جزئیات اتصال مهاربندها به قاب بتنی
شکل3-19-جزئیات اتصال مهاربند فولادی به قاب بتنی
شکل3-20-توزیع یکنواخت مهاربند در ارتفاع
شکل3-21-جزئیات اتصال مهاربند فولادی به قاب بتنی
شکل3-22-جزئیات اتصال مهاربند
فصل چهارم
شکل4-1-پلان ساختمان های مرجع
شکل4-2-پلان ساختمان های مهاربندی شده
شکل4-3-مهاربند استفاده شده در مقاوم سازی
شکل4-4-نمونه ای از نحوه چیدمان مهاربند ها در جهتX
شکل4-5-نمونه ای از نحوه ای چیدمان مهاربند ها در جهتY
شکل4-6-سقف تیرچه بلوک
شکل4-7-سقف بام
شکل4-8-دیوار غیر نما
شکل4-9-پله
فصل پنجم
شکل 5-1- نمودار مقایسه تغییر مکان بالای ساختمان ها
شکل5-2-نمودار تغییر مکان طبقه ای ساختمان 5 طبقه
شکل5-3- نمودار تغییر مکان طبقه ای ساختمان 10 طبقه
شکل 5-4- نمودار تغییر مکان طبقه ای ساختمان 15 طبقه
شکل5-5- نمودار برش در طبقات ساختمان 5 طبقه
شکل5-6- نمودار برش در طبقات ساختمان 10 طبقه
شکل5-7- نمودار مقایسه برش در طبقات ساختمان 15طبقه
شکل 5-8- محل قرار گیری ستون های A,B,C,D
شکل 5-9- نمودار تنش در ساختمان 5 طبقه ستون A
شکل5-10- نمودار تنش در ساختمان 10طبقه ستونA
شکل5-11- نمودار تنش در ساختمان 15طبقه ستونA
شکل5-12- نمودار تنش در ساختمان 5 طبقه ستونB
شکل 5-13- نمودار تنش در ساختمان 10 طبقه ستون B
شکل5-14- نمودار تنش در ساختمان 15طبقه ستون B
شکل5-15- نمودار تنش در ساختمان 5 طبقه ستون C
شکل 5-16- نمودار تنش در ساختمان 10 طبقه ستونC
شکل5-17- نمودار تنش ساختمان 15طبقه در ستونC
شکل5-18- نمودار تنش در ساختمان 5 طبقه ستونD
شکل5-19- نمودار تنش در ساختمان 10 طبقه ستونD
شکل5-20- نمودار تنش در ساختمان 15طبقه ستونD
منابع و مأخذ:
دکتر مهدی قالیبافیان، چگونگی رفع نواقص و معایب بوجود آمده در سازه های بتنی ، چهارمین دوره آموزش مبانی مهندسی زلزله
Hussain M. , Sharif A. , Basenbul I. , Baluch M. H. and Al-Sulaimani G.J.
“Flexural behavior of per-cracked reinforced concrete beams strengthened externally by steel plates” . ACI Structural Journal. 92(1), 1995,14-22
Alaee, F. J., Benson, S. D. P. and Karihaloo B. L. “High Performance Cementitious Composites for Retrofitting” , Int.J .Mat. Prod. Tech., 17(1.2),2002,17
Karihaloo B.L., Alee, F.J. and Benson, S. D. P., “A New Technique for Retrofitting Damaged Concrete Structures “ , Proc .Inst.Civ. Eng., buildings & Structures , 152(4), 2002, 309-318.
Jianhua Liu “ Rehabilitation of seismically Deficient Reinforced Concrete Structures state of the Art “ university of Alberta ; An Interdisiplinary Journal , (2006)
6 Constantinou, M.C., and Symans, M.D., “ Seismic Response of Buildings With Supplemental Damping” , J. of Structural Design of Tall buildings, Vol.2,PP. 77-92,(1993).
Symans ,M.D., and Constantinou, M.C., “ Semi- Active Control Systems for Seismic Protection of Structures: A State-Of-The-Are Review, “ Engineering Structures, Vol.21, PP.469-487,(1999).
IST Group , “Methods for Seismic Retrofitting of Structures”, (2004)
Sekiguchi, I. “Seismic Strengthening of an Existing Steel Reinforced Concrete City Office Building in Shizuoka, Japan” . Proc. 9th World Conf. on Earthquake Engineering, Japan, Vol.III, 1988.
Del Valle Calderon E., Foutch A.Hjelmstad KD. Figueroa-Gutierrez E. Tena- Colunga A. “ Seeismic Retrofit of a RC Building: a case study” . proc. Of 9th World Conf. on Earthquake Engineering, Japan, Vol. VII, 1988,451-456.
Sugano S., Fujimura M., “ Seismic Strengthening of Existing Reinforced Concrete Buildings”. Proc. 7th Wirld Conf . on Earthquake Engineering, Turkey,4(1), 1980,449-456.
Ohishi H.Takahashi M. Yamazaki Y., “A Seismic Strengthening Design and Practice of an Existing Reinforced Concrete School BUILDING in Shizuoka City” . Proc. 9th World Conf. on Earthquake Engineering ,Japan, Vol. VII, 1988,415-420.
Jack P. Moehle , “State of Research on Seismic Retrofit of Concrete Building Structures in the US” , Pacific Earthquake Engineering Research Center University of California ,Berkeley.
مبحث 10 مقررات ملی ساختمان ، طرح و اجرای ساختمان های فولادی ،1387.
FEMA 454 Designing for Earthquakes, aManual for Architects, December 2006.
Elizabeth A. Jones, James O. Jirsa , “Seismic Strengthening of a Reinforced Concrete Science Foundation. Grant No. CEE-8201205,(1986).
Mark Eric Badoux, “ Seismic Retrofitting of Reinforced Concrete Structures with Steel Bracing Systems”. Ph.D. Thesis, The University of Austin ,Texas,1987.
Goel,S.C, and Lee, H.S. “Seismic Retrofitting of Structures by Ductile Steel Bracing Systems”,Proceedings of 4th U.S. National Conference on Earthquake Engineering, Vol.3,Palm Springs, California,MAY 20-24,1990,PP,323-331.
Badoux, M., and Jirsa, J,O,. “ Steel Bracing of RC Frames for Seismic Retrofitting” ,Journal of Structural Engineering ,No.1,Vol. 116,PP.55-74,(1990).
Thomas D. Bush ,Jr., Loring A . Wyllie, Jr . , M.EERI, and James O. Jirsa, M.EERI, “ Observation on Two Sesmic Strengthening Schemes for Concrete Frames” ,Earthquake Spectra, Vol. 7 ,No.4,PP.511-527,(1991).
Bush, T.D., Jones, E. A., and Jirsa ,J.O., “ Behavior of RC Frame Strengthened Using Structural Steel Bracing” , Journal of Structural Engineering, No. 4,Vol.117,PP,1115-1126,(1991).
- Nateghi-A, “Seismic Strengthening of Eight Storey RC Apartement Steel Braces”, Engineering Structures, Vol,17, No.6, pp. 445-461,(1995).
Pinchera, J. A., Jirsa , J. O., “Seismic Response of RC Frame Retrofitted with Steel Braces or Walls” , Journal of Structural Engineering, Vol. 121,No. 8PP.1225-1235,(1995).
Maheri ,M.R., and Sahebi , A., Use of Steel Bracing in Reinforced Concrete Frames” , Engineering Structures , Vol. 19, No.12,PP. 1018-1024,(1997).
Abou-Elfath , H., Ghobarah , A., “ Behaviuor of Reinforced Concrete Frames Rehabilitated with Concentric Steel Bracing” , Canadian Journal of Civil Engineering, Jun 2000;27,3;CBCA Reference.
تسنیمی، عباسعلی، "مقاوم سازی قاب های بتن مسلح به کمک بادبند های فولادی" ، مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن ، تهران،(1379).
Ghobarah A. , Abou-Elfath , H., “ Rehabilitation of a Reinforced Concrete Frame Using Eccentric Steel Bracing” ,Engineering Structures, Vol. 23,No.7,PP.745-755,(2001)
خیر الدین ، علی ، "بررسی اندرکنش بادبند فلزی و قاب بتن آرمه در ساختمان های بلند " ، دومین همایش بین المللی ساختمان های بلند ،(1380).
خیرالدین، علی ، و شمخالی مقدم ، مجید،" بررسی رفتار بادبند های واگرا در قاب های بتن آرمه موجود " ، دومین همایش بین المللی ساختمان های بلند،(1380).
Maheri , M.R. ,Akbari, R., “ Seismic behavior factor,R, for steel X-braced and knee-braced RC buildings” , Engineering Structures, Vol.25,PP.1505-1513,(2003).
Maheri, M.R. ,Kousari, R., Razazan, R. “Pushover test on Steel X-braced and knee-braced RCframes” , Engineering Structures , V ol.25,PP. 1697-1705,(2003).
Maheri, M.R. ,Hadjipour , A., “ Experimental Investigation and Design of Steel Brace Connection to RC frame “ , Engineering Structures , Vol . 25,PP.1707-1714,(2003).
El-Amoury , T., Ghobarah , A., “Retrofit of RC Frames Using FRP Jacketing or Steel Bracing “ , JSEE: Summer 2005, Vol, 7, No. 2-PP.83-94.
Ghaffarzadeh, H., Maheri, M.R., “ Cyclie Tests on the Internally Braced RC Frames” , JSEE: Fall2006, Vol. 8, No. 3-PP.177-186.
احمدی ،محمد مهدی و رنجبر ،ملک محمد " بررسی رفتار لرزه ای بادبند های زانویی فولادی در تقویت قاب های بتن آرمه " ، اولین همایش بین المللی مقاوم سازی لرز ه ای ، تهران اردیبهشت 1385.
Luis Gonzales Sola, “ Retrofitting of RC Structures on Gravity Columns Using Inverted. Y Steel Bracings” , A thesis submitted in Partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science in Civil Engineering, Universi
پایان نامه ی بهسازی لرزه‌ای ساختمانهای متعارف بتنی با شکل‌پذیری متوسط با افزودن مهاربندهای فولادی هم‌محور (x) . pdf
