امتیاز کاربران: 

پایان نامه بررسی گسیختگی پیشرونده ناشی از خرابی مهاربند در قاب‌ های فولادی مهاربندی شده EBF

word
108
6 MB
31443
1393
کارشناسی ارشد
قیمت: ۱۰,۸۰۰ تومان
دانلود مقاله
  • خلاصه
  • فهرست و منابع
  • خلاصه پایان نامه بررسی گسیختگی پیشرونده ناشی از خرابی مهاربند در قاب‌ های فولادی مهاربندی شده EBF

    پایان‌نامه مقطع کارشناسی ارشد

    رشته: عمران - سازه 

    فص 1-1-تعریف مسئله:

     

    همواره در علم مهندسی سازه، سعی در پیش‌بینی مجموعه رخدادهایی بوده است که در طول عمر مفید سازه، بر کارایی و استقامت آن اثر قابل‌توجهی داشته باشند. این عوامل می‌بایست حین طراحی سازه، مدنظر مهندس طراح قرارگرفته و بتواند پایداری سازه را در مواجهه با آن تأمین نماید.

    خرابی پیش‌رونده1 از آن دسته از عواملی است که دلیل وقوع آن، عدم پیش‌بینی رخداد آن در زمان طرح سازه بوده است و متأسفانه باعث صدمات و فجایع جدی می‌گردد.

    «خرابی پیش‌رونده را به صورت گسترش خرابی موضعی اولیه از عضوی به عضو دیگر که سرانجام به گسیختگی تمام سازه یا قسمت بزرگی از آن می انجامد تعریف می کنند]8[.»

    بطور کلی ساختمان‌ ها برای شرایط بارگذاری با احتساب انفجارهای گاز، انفجارهای بمب، برخوردهای وسایل نقلیه، تصادم‌های هواپیما، طوفان، گردباد و از این قبیل بارها طراحی نمی‌شوند. از این رو زمانی که ساختمان‌ها در معرض چنین بارهای غیرمعمولی قرار می‌گیرند، ممکن است متحمل آسیب‌های بزرگ و جبران‌ناپذیری شوند.

    می‌توان گفت که تاریخچه مساله فروپاشی پیش‌رونده به عنوان یک معضل مهندسی ریشه در ویرانی مشهور ساختمان آپارتمانی رونان پوینت 2 (شکل 1-1) در سال 1968 دارد. این یک نمونه از خرابی پیش‌رونده است که با از دست دادن عضو باربر منجر به خرابی کلی سازه گردید. تکرار این نوع فروپاشی‌های پیش‌رونده باعث گردید تا مهندسین طراح به این‌گونه فروپاشی‌ها، به عنوان یکی از دغدغه‌های طراحی بنگرند و سعی در لحاظ کردن آن در روند طراحی سازه داشته باشند.

    (تصاویر در فایل اصلی موجوداست)

     

    در این راستا، تحقیقات وسیعی در جهان توسط محققین سازه انجام‌شده و نتایج آن به صورت دستورالعمل و آیین‌نامه در کشورهای صنعتی ارائه شده است.     

    پدیده خرابی پیش‌رونده را می‌توان با روش‌های تحلیلی متنوعی که از آنالیزهای بسیار ساده تا آنالیزهای بسیار پیچیده را شامل می‌شوند، مورد بررسی قرارداد که عموماً این تحلیل‌ها با به‌کارگیری نرم‌افزارهای اجزاء محدود رایجی مانند SAP2000 که قابلیت کاملی برای در نظر گرفتن خواص دینامیکی و غیرخطی دارد قابل انجام است.

    واضح است که پدیده خرابی پیش‌رونده، به دلیل وقوع آن در یک بازه زمانی بسیار کوتاه و تحمیل شدن تغییر شکل‌های غیرخطی به المان‌ها پیش از گسیختگی، یک پدیده دینامیکی و غیرخطی می‌باشد.

     

     

    1-2- چالش‌ها و اهداف:

     

    بعد از وقوع حملات تروریستی، خصوصاً در برج‌های دوقلوی تجارت جهانی مسئله ارزیابی و بررسی پتانسیل وقوع خرابی پیش‌رونده در سازه‌های بااهمیت به یکی از محورهای تحقیقاتی تبدیل شده است. همچنین سازه‌های طراحی‌شده بر اساس آیین‌نامه‌های جاری، در اثر وجود هر گونه ضعف در طراحی و یا اجرای المان‌های سازه‌ای ممکن است باعث به وجود آمدن پدیده خرابی پیش‌رونده در سازه‌ها، حین مواجه‌شدن با بارهای غیرعادی و یا لرزه‌ای گردد که ممکن است خسارات جانی و مالی فاجعه‌آمیز به بار آورد. به همین دلیل در صورت محتمل بودن هر یک از این پارامتر‌ها طراح سازه می‌بایست برنامه‌ای جهت کنترل احتمالی فروپاشی پیش‌رونده در سازه، در نظر داشته باشد.

    شاید بتوان گفت که طراح سازه می‌بایست همچون یک کارگردان، ادامه این سناریو را برنامه‌ریزی کرده و برای توقف آن راه‌حلی در نظر داشته باشد.

    با بررسی منابع علمی موجود می‌توان گفت رفتار لرزه‌ای سیستم قاب‌های خمشی و مهاربندی در نتیجه تحقیقات گسترده انجام‌شده طی چند دهه گذشته تا حد مطلوبی درک شده است. با این وجود، رفتار این سیستم‌ها در مواجه با گسیختگی پیش‌رونده هنگام از بین رفتن اعضای مهم به طور کامل بررسی نشده است. سازه‌هایی که بر اساس آیین‌نامه‌های زلزله طراحی‌شده‌اند لزوماً در برابر خرابی پیش‌رونده مقاوم نخواهند بود، مگر اینکه این بحث در آن‌ها در نظر گرفته شده باشد. با توجه به اینکه درایران و همچنین در سایر نقاط دنیا، استفاده از این نوع سیستم از جایگاه خاصی برخوردار می‌باشد، لذا مطالعه و بررسی تأثیر این پدیده در سازه‌ها ضروری به نظرمی رسد.

    شایان‌ذکر است در این پایان‌نامه روش‌های مختلف آیین‌نامه‌های معتبر جاری در زمینه خرابی پیش‌رونده مورد بررسی قرارگرفته و دستورالعمل‌های مربوط به کاهش خرابی مورد توجه قرار می‌گیرد. همچنین با استفاده از تحلیل دینامیکی غیرخطی مقاومت در برابر گسیختگی پیش‌رونده در قاب‌های خمشی فولادی مهار بندی شده برون محور برای یک نمونه ساختمان 9 طبقه با طراحی مدل‌هایی با جا نمایی متفاوت مهاربند در دهانه‌ها و ارتفاع این ساختمان مورد بررسی قرار گرفته است. در اکثر تحقیقات انجام‌شده در زمینه خرابی پیش‌رونده از یک پلان با ارتفاع‌های مختلف استفاده شده است ولی در این تحقیق با بکار گیری چندین پلان مختلف با ارتفاع یکسان به بررسی پتانسیل خرابی پیش‌رونده در سازه، پرداخته شده است.

    هدف از این تحقیق این بوده که در مرحله اول، میزان آسیب‌پذیری سازه‌های فولادی قاب خمشی مهار بندی شده که توسط آیین‌نامه‌های ایران طراحی‌شده‌اند و همچنین تأثیر عواملی مانند تغییر جانمایی مهاربندها در دهانه‌ها و ارتفاع سازه، محل حذف عضو (کناری یا میانی) و شماره طبقه‌ای که عضو در آن حذف‌شده، در برابر پدیده خرابی پیش‌رونده بررسی شود و پس از تعیین المان‌های آسیب‌پذیر، در مرحله دوم، سازه‌هایی طراحی شوند که در برابر خرابی پیش‌رونده مقاوم باشند. در انتها به مقایسه مقاومت این سازه‌ها در برابر خرابی پیش‌رونده پرداخته خواهد شد.

     

    1-3- روش تحقیق:

     

    به منظور بررسی گسیختگی پیش‌رونده در ساختمان فولادی مهاربندی شده، بر اساس مقررات ملی ساختمان ایران، شامل مباحث ششم و دهم که مربوط به بارهای وارد بر ساختمان]1[ و طرح و اجرای ساختمان‌های فولادی]2[ می‌باشد، ساختمانی 9 طبقه با سیستم دوگانه قاب خمشی فولادی و مهار بندی برون محور با مدل‌هایی با جا نمایی متفاوت مهار بند در دهانه‌ها و همچنین در ارتفاع ساختمان طراحی گردید.

    در طراحی مدل‌ها ملاحظات لرزه‌ای آیین‌نامه طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله (استاندارد 2800)]3[ در نظر گرفته شد. طراحی ساختمان مذکور با استفاده از نرم‌افزار ETABS صورت پذیرفت. سپس با توجه مقاطع فولادی مربوط به تیرها، ستون‌ها و مهاربندی‌ها، قاب ساختمانی مورد نظر جهت بررسی نیروهای ایجادشده در اعضای قاب و تغییر مکان گره‌ها به روش تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی در نرم‌افزار SAP2000 ]4 و 10[مدل گردیده است. با توجه به بارهای وارده، تحت ترکیب بار ویژه خرابی پیش‌رونده از آیین‌نامه 2009UFC  [11] و مدل اعمال آن‌ها به سازه و همچنین بر حسب موارد تحلیل روش مسیر جایگزین و حذف ناگهانی مهار بند و ستون، پاسخ دینامیکی سیستم تعیین گردیده است.

     

     

    1-4- ساختار پایان‌نامه

     

    این پایان‌نامه در 5 فصل تهیه و تنظیم شده است که فصل‌های آن به شرح زیر می‌باشد:

     

    فصل اول شامل تعریف مسئله، اهداف دنبال شده در این پایان‌نامه و همین طور شیوه و روند تحقیق انجام‌شده می‌باشد.

     

    در فصل دوم ابتدا تاریخچه‌ای از وقوع خرابی پیش‌رونده در سازه‌ها و تأثیر آن در تصحیح، تألیف و پیشرفت آیین‌نامه مرتبط با این پدیده مورد بررسی قرار می‌گیرد. در ادامه مبانی خرابی پیش‌رونده و مقایسه جامعی از مقررات مربوط به آن، در آئین نامه‌های معتبر بین‌المللی ساختمانی پرداخته می‌شود. در انتهای فصل هم خلاصه‌ای از مطالعات انجام‌شده در این زمینه ارائه شده است.

     

    فصل سوم به بیان مفهوم سطح عملکرد و مفاصل پلاستیک، مدل‌سازی سازه و انواع روش‌های تحلیل مورد استفاده در آیین‌نامه UFC 2009 می‌پردازد.

     

    در فصل چهارم به نحوه اعمال بارگذاری در تحلیل دینامیکی غیرخطی و بررسی نتایج حاصل از این تحلیل پرداخته می‌شود.

     

    فصل پنجم نیز به نتیجه‌گیری و بحث پیرامون نتایج و در نهایت ارائه پیشنهاد‌ها جهت تحقیقات آتی می‌پردازد.

    در انتهای این مجموعه نیز مراجع و پیوست‌ها ارائه شده است.

    فصل دوم: مبانی خرابی پیش‌رونده و بررسی آیین‌نامه‌های مرتبط

     

     

    ل 2-1- مقدمه:

     

    خرابی پیش‌رونده را می‌توان به عنوان یک واکنش زنجیره‌ای یا انتشار خرابی تعریف کرد که در آن تحت عللی خاص، صدمه موضعی در ناحیه نسبتاً کوچکی از سازه رخ می‌دهد و در شرایطی این صدمه موضعی، به بخش‌های دیگری از سازه گسترش‌یافته و در نهایت به خرابی کلی سازه، منتهی می‌شود؛ به عبارت دیگر بعضی مواقع خرابی محلی عضو، به صورت موضعی باقی نمانده و در کل سازه منتشر می‌شود]12[.

    خطرات احتمالی و بارهای غیرعادی که می‌تواند موجب خرابی پیش‌رونده شود، شامل این موارد می‌باشند: خطای طراحی یا ساخت، آتش‌سوزی، انفجار گازها، اضافه‌بار تصادفی، تصادف وسایل نقلیه، انفجار بمب‌ها و غیره. چون احتمال وقوع این خطرات کم است، در طراحی سازه‌ای آن‌ها را در نظر نمی‌گیرند یا با اندازه‌گیری‌های غیرمستقیم به آن‌ها می‌پردازند. اکثر آن‌ها ویژگی کنش طی مدت زمان نسبتاً کوتاه را دارند و به پاسخ‌های دینامیکی می‌انجامند]13[.

    خرابی پیش‌رونده در ابتدا توجه محققین را در دهه 70 میلادی، پس از گسیختگی جزئی برجی در رونان پوینت انگلستان به خود جلب کرد. پس از حملات تروریستی مرکز تجارت جهانی در 11 سپتامبر 2001، علاقه مجدد به بررسی گسیختگی پیش‌رونده ایجاد گردید.

    فلسفه فعلی اکثر آیین‌نامه‌های موجود ساختمانی، طراحی سازه‌ها برای بارهای قابل قبولی است که ممکن است در طول عمر سازه بر آن وارد شود. سازه‌ها را معمولاً برای حوادث غیرطبیعی که می‌توانند موجب خرابی‌های فاجعه‌آمیز شوند طراحی نمی‌کنند. اکثر آیین‌نامه‌های رایج فقط دارای توصیه‌های کلی برای تعدیل تأثیر پیش‌رونده در سازه‌هایی هستند که فراتر از بارهای طراحی‌شان بارگذاری می‌شوند]14[.

     

     

     

     

     2-2- تاریخچه‌ای از خرابی پیش‌رونده

     

    با توجه به تاریخچه تخریب ناگهانی سازه‌های مهم و بلندمرتبه در جهان ، مشاهده می شود که عامل فروپاشی بسیاری از آن‌ها، تخریب جزئی قسمتی از سازه بر اثر یک حادثه همچون انفجار، برخورد هواپیما و... و گسترش آن به تمام سازه بوده است. شباهتی که تمام این فروپاشی‌ها باهم داشته این است که جزئی از سازه تحت نوعی بارگذاری قرارگرفته که در مرحله طراحی، توسط طراح سازه قابل پیش‌بینی نبوده است. در ادامه به نمونه‌هایی از خرابی‌های پیش‌رونده که وقوع آن‌ها سبب پیشرفت تصحیح و تألیف آیین‌نامه‌ها و دستورالعمل‌های سازه‌ای زمان خود شده است، اشاره می‌شود.

     

     

    1- تخریب ساختمان رونان پوینت

     

    می‌توان گفت که تاریخچه مساله فروپاشی پیش‌رونده به عنوان یک معضل مهندسی، ریشه در تخریب ساختمان رونان پوینت در سال 1968 دارد.

    رونان پوینت یک ساختمان جدید 22 طبقه بود که از پانل‌های باربر پیش‌ساخته‌ای که توسط پیچ به یکدیگر متصل می‌شدند، تشکیل می‌شد. کمی پس از اسکان ساکنین در ساختمان، در اثر انفجار گاز طبیعی در طبقه 18 تنها یکی از پانل‌های دیوار باربر در آن طبقه تخریب گردید. این تخریب منجر به از دست رفتن تکیه‌گاه سقف بالای آن و متعاقباً باعث ریزش سقف‌های فوقانی بر روی کف طبقات تحتانی در قالب یک تخریب پیش‌ رونده گردید و تا تراز پایین ساختمان ادامه یافت]9[.

    در شکل )2-1) پلان این ساختمان و خرابی اتفاق افتاده در آن مشاهده می شود. 

  • فهرست و منابع پایان نامه بررسی گسیختگی پیشرونده ناشی از خرابی مهاربند در قاب‌ های فولادی مهاربندی شده EBF

    فهرست:

    ندارد.
     

    منبع:

    1 [مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ایران، بارهای وارد بر ساختمان، وزارت مسکن و شهرسازی، معاونت امور مسکن و ساختمان، دفتر تدوین و ترویج مقررات ملی ساختمان (ویراست دوم) 1385.

    ]2 [مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ایران، طرح و اجرای ساختمان‌های فولادی وزارت مسکن و شهرسازی، معاونت امور مسکن و ساختمان، دفتر تدوین و ترویج مقررات ملی ساختمان،1387.

    ]3 [آیین‌نامه طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله، استاندارد 84 – 2800(ویرایش سوم) مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، کمیته دائمی بازنگری آیین‌نامه طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله.

    ]4 [سرداری، هاتف (1388). کلید مدل‌سازی پیشرفته در SAP 2000، انتشارات علم عمران، تهران.

    ]5 [میر قادری، رسول; فهیمی، فرانک.1389."بررسی گسیختگی تدریجی سازه با اتصال خرجینی بر اثر حذف یک ستون در ناحیه تحتانی "، پایان‌نامه کارشناسی ارشد عمران دانشکده فنی تهران.

    ]6 [عسگریان، بهروز ;هاشمی، فرشاد.1389."بررسی گسیختگی پیش‌رونده در قاب‌های فولادی مهار بندی شده"، پنجمین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشگاه فردوسی مشهد اردیبهشت.

    [7]"دستورالعمل بهسازی لرزه‌ای ساختمان‌های موجود" دفتر امور فنی تدوین معیارها سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور، 1385.

     

    [8] ASCE Standard 7-05, Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures (ASCE 7-05/ANSI A58) (2005), American Society of Civil Engineers, Reston, VA.

    [9] Reza Jalali Larijani, “Progressive Collapse Analysis of Two Existing Steel Buildings Using Linear Static Procedure”, Eastern Mediterranean University, January 2012,                                          

     

    [10] SAP2000 Version 14.2.2, Analysis Reference Manual. Computers

    and Structures, Inc. Berkeley, California, July 2012.

    [11] UFC. United facilities criteria design of buildings to resist progressive collapse (UFC 4-023-03). Washington (DC): Department of Defense; 2009.                                                                                [11] [12] Min Liu, Progressive collapse design of seismic steel frames using structural optimization (2011). Journal of Constructional Steel Research, Vol. 67, pp. 322–332.                                                          [12]   [13] Jinkoo Kim, Taewan Kim. Assessment of progressive collapse-resisting capacity of steel moment frames. Journal of Constructional Steel Research 65(2009) 169-179.                                                        [13]            [14] Kapil Khandelwal. Multi-scale computational simulation of progressive collapse of steel frames. Doctoral dissertation, University of Michigan (2008).                                                                     [14] [12]   [15] [15] Behavior and Design of Commertial MultiStory Buildings Subjectedto Blast, Mike P. Byfield, Journal of performance of constructed faculititties, ASCE (2006).                                            [16] [16] S. King , N. Dellate, “Collapse of 2000 CommonWealth Avenue-Punching Shear Case Study”, Journal of performance of constructed faculititties, ASCE (2006).                                                         [17]        [17] Victor Gioncu, “Progressive Collapse and Explosions”, COST C26, Urban Habitat Constructions under Catastrophic Events. 26-27 October 2007, Timisoara

    [18] Dan Dubina, Florea Dinu, “Collapse Prevention Design of Multistory Steel Building Frames Under Extreme Actions”, Nordic Steel 2012 Construction Conference, September 5-7, 2012, Oslo Norway

     [19] National Institute of Standards and Technology, NIST, Final Report on the Collapse of the World Trade Center Tower, NCSTAR 1. Gaithersburg:NIST, 2005.                                                                  [20] [20] Lew, H. and Ellingwood, B.R. and Smilowitz, R. and Carino, N., “Best Practices for Reducing the Potential for Progressive Collapse in Buildings”,  2006.                                                                        [21] [12] [21]-GSA, Progressive collapse analysis and design guidelines for new federal office buildings and major modernization projects. The U.S. General-Services-Administration,2003.                                               [22] Department Of Defense, DOD, “Design of building to resist progressivecollapse”,  2005.                                                               [23] [23] Bruce R. Ellingwood, Ph.D., (2006), "Mitigating Risk from Abnormal Loads and Progressive Collapse," Journal of Performance of Constructed Facilities, pp 315-323.                                                [24] [24] Ahmad Saad, Aly Said and Ying Tian, “Overview Of Progressive Collapse Analysis”, American Society of Civil Engineers, International Committee, Los Angeles Sectıon, 5th International  Engineering  and  Construction Conference,  2008.                           [25] [25] Lew, H.s., “Analysis Procedures for Progressive Collaps of Building”,  2007.                                                                                [26]  [26] Marjanshvili, S. and Agnew, E., “Comparison of Various Procedure for ProgressiveCollapse Analysis”, Journal of Performance of Constructed Facilities, 2006.                                                          [27] [27] Kaewkulchai  G, Williamson EB. Dynamic behavior of planar frames during progressive collapse. In: 16th  ASCE engineering mechanics conference. 2003.

     

    [28] Powell G. Progressive collapse: Case study using nonlinear analysis. In:Proceedings of the 2005 structures congress and the 2005 forensic engineering symposium. 2005.                                             [29] [29] Ruth P, Marchand KA, Williamson EB. Static equivalency in progressive collapse alternative path analysis: Reducing conservatism while retaining structural integrity. Journal of Performance of Constructed Facilities 2006; 20(4):349–64.                                         [30] [30] Ronald Hamburger, “Alternative Methods of Evaluating and Achieving Progressive Collapse Resistance”, Ovidius University Annals Series: Civil Engineering, 2007.                                            [31] [31] Meng-HaoTsai, Tsuei-Chiang Huang, “Effect of Interior Brick-Infill Partitions on the Progressive Collapse Potential of a RC Building (Linear Static Analysis Results)”, World Academy of Science, Engineering and Technology, 2009.                                    [32] [32] Federal Emergency Management Agency, FEMA, (2000), “Prestandard and Commentary for the Seismic rehabilitation of Buildings.” Rep. No. FEMA 356, Washington, D.C                         [33] [33] Federal M.J. N. Priestley, G. M. Calvi, and M. J. Kowalsky,(2008), Displacement – based seismic design of structures, IUSS Press, Pavia, Italy.



تحقیق در مورد پایان نامه بررسی گسیختگی پیشرونده ناشی از خرابی مهاربند در قاب‌ های فولادی مهاربندی شده EBF, مقاله در مورد پایان نامه بررسی گسیختگی پیشرونده ناشی از خرابی مهاربند در قاب‌ های فولادی مهاربندی شده EBF, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه بررسی گسیختگی پیشرونده ناشی از خرابی مهاربند در قاب‌ های فولادی مهاربندی شده EBF, پروپوزال در مورد پایان نامه بررسی گسیختگی پیشرونده ناشی از خرابی مهاربند در قاب‌ های فولادی مهاربندی شده EBF, تز دکترا در مورد پایان نامه بررسی گسیختگی پیشرونده ناشی از خرابی مهاربند در قاب‌ های فولادی مهاربندی شده EBF, تحقیقات دانشجویی درباره پایان نامه بررسی گسیختگی پیشرونده ناشی از خرابی مهاربند در قاب‌ های فولادی مهاربندی شده EBF, مقالات دانشجویی درباره پایان نامه بررسی گسیختگی پیشرونده ناشی از خرابی مهاربند در قاب‌ های فولادی مهاربندی شده EBF, پروژه درباره پایان نامه بررسی گسیختگی پیشرونده ناشی از خرابی مهاربند در قاب‌ های فولادی مهاربندی شده EBF, گزارش سمینار در مورد پایان نامه بررسی گسیختگی پیشرونده ناشی از خرابی مهاربند در قاب‌ های فولادی مهاربندی شده EBF, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه بررسی گسیختگی پیشرونده ناشی از خرابی مهاربند در قاب‌ های فولادی مهاربندی شده EBF, تحقیق دانش آموزی در مورد پایان نامه بررسی گسیختگی پیشرونده ناشی از خرابی مهاربند در قاب‌ های فولادی مهاربندی شده EBF, مقاله دانش آموزی در مورد پایان نامه بررسی گسیختگی پیشرونده ناشی از خرابی مهاربند در قاب‌ های فولادی مهاربندی شده EBF, رساله دکترا در مورد پایان نامه بررسی گسیختگی پیشرونده ناشی از خرابی مهاربند در قاب‌ های فولادی مهاربندی شده EBF

ثبت سفارش
تعداد
عنوان محصول
بانک دانلود پایان نامه رسا تسیس