در این پایان نامه ضریب رفتار و اجزای آن با استفاده از تحلیل های استاتیکی غیرخطی (بار افزاینده) و روش های یوانگ و طیف ظرفیت فریمن تعیین گردیده است. برای این منظور 30 قاب خمشی فولادی با اتصال تیر به ستون دوبل با استفاده از صفحات کناری با دهانه های 1 تا 5 و تعداد طبقات 1و2و4و6و8و10، مورد مطالعه قرار گرفتند. پس از طراحی، این ساختمانها توسط برنامه etabs در معرض تحلیل بار افزون واقع شدند. سپس دو خروجی با فرمت های متفاوت، یکی به فرمت adrs برای روش طیف ظرفیت، و دیگری به فرمت معمولی برش پایه-تغییر مکان سقف برای روش یوانگ بدست آمد. در روش طیف ظرفیت، نقطه عملکرد سازه محاسبه شد و از آنجا تغییر مکان هدف و نهایتا ضریب رفتار و عوامل موثر بر آن محاسبه شدند. در روش یوانگ ضریب مقاومت افزون، ضریب کاهش بر اثر شکل پذیری و نهایتا ضریب رفتار بر اساس حداکثر تغییر مکان سقفِ معادل 1.5% و 2% و2.5% ارتفاع سازه ها بدست آمدند. ضریب رفتار با افزایش تغییر مکان جانبی حداکثر افزایش می یابد و نسبت به دهانه ها و طبقات تقریبا بدون تغییر باقی می ماند. ضمنا ضرایب rμ,r بدست آمده از روش طیف ظرفیت با وجود تغییر مکانهای هدفِ متفاوت تقریبا با روش یوانگ برای 2% = max∆ همخوانی داشتند. ضریب رفتار نهایی قابهای مورد مطالعه بطور میانگین در حدود 9.5 بر آورد شدند.

جابه?جایی جانبی ساختمان?های فولادی? همواره موجب نگرانی?های شدیدی برای مهندسان سازه بوده است. لذا به منظور کاهش اثر نیروهای جانبی هم?چون باد یا زلزله، مهاربندها به?طور موفقیت?آمیزی به?کار گرفته شده?اند. بااین?وجود وقتی مهاربندها در معرض نیروهای فشاری بزرگ قرار می?گیرند، تغییر شکل?های کمانشی ارائه می?کنند و رفتار پسماند نا متقارنی در کشش و فشار را سبب می?شوند. در نتیجه?ی این رفتار، کاهش شدیدی در مقاومت مهاربندها تحت بارهای یکنواخت و یا چرخه?ای مشاهده می?گردد. پس وقوع کمانش مهاری?ها در قاب?های ساختمانی چند طبقه، ظرفیت سازه را به?طور قابل توجهی کاهش داده و منجر به تغییرات ناگهانی در پارامترهای دینامیکی سازه می?شود. حال چنانچه از کمانش مهاربند فولادی جلوگیری شود و مقاومت یکسانی در کشش و فشار حاصل گردد، جذب انر‍ژی توسط مهاربند و در نتیجه قاب مهاربندی شده به?طور مشخصی افزایش خواهد یافت. این ضرورت?ها، محققین و مهندسان را تهییج می?کرده که به هر شکل ممکن گسیختگی ناشی از کمانش اعضای فولادی به خصوص مهاربندها را حذف نمایند. راه?حل تئوری مسئله، ساده به?نظر می?رسد و آن، مهار جانبی یک المان فشاری در فواصل منظم نزدیک به هم است، به?طوری?که طول مهار نشده?ی المان تا حد امکان به صفر نزدیک گردد. بالاخره محققین موفق شدند تا این نظریه تئوری را با ابداع یک نوع جدید مهاربند با نام مهاربند کمانش?تاب یا brb (buckling–restrained brace) عملی نمایند. قاب مهاربندی کمانش?تاب، سیستم ثبت?شده?ی مبتکرانه?ای است که در آن از کمانش مهاربند ممانعت گردیده و انرژی ناشی از زلزله با تغییر شکل پلاستیک مهاری?ها، تحت سیکل?های فشاری و کششی در بارگذاری با یک رفتار پسماند پایدار مستهلک می?شود. رفتار متقارن مهاربند این اجازه را می?دهد تا مقاومت و سختی آن به?گونه?ای تنظیم شود که حدمطلوب و مجازی از جابه?جایی طبقات به همراه بیشینه?ی جذب انرژی در سازه حاصل گردد. در چند دهه?ی گذشته، قاب?های با مهاربند کمانش?تاب به دلیل کارایی مناسب در زمین?لرزه، به?طور فزاینده?ای به?ویژه در ژاپن و آمریکا محبوب شده?اند. کاربرد توامان این?گونه قاب?ها در ساختمان?های فولادی بلندمرتبه?ی تازه ساخت و همین?طور بهسازی لرزه?ای ساختمان?های موجود، چشم?انداز روشنی از کاربرد آنها را در صنعت ساختمان?سازی نشان می?دهد. ساماندهی مطالب پایان?نامه فصل اول در مورد زلزله و خطر آن در ایران و هم?چنین انواع سیستم?های مقاوم در برابر زلزله (مرسوم و مدرن) بحث می?کند. در فصل دوم سیستم مهاربندی کمانش?تاب معرفی می?گردد. فصل سوم معادلات و اصول حاکم بر مهاربندی?های کمانش?تاب را بیان و رفتار هیسترتیک آنها را تحت بارهای سیکلی و لرزه?ای بررسی می?کند. در فصل چهارم پیشینه سیستم مهاربندی کمانش?تاب، با معرفی و توضیح کارهای مطالعاتی صورت گرفته از سال 1971 تا سال 2009 مشخص می?شود. فصل پنجم ضوابط مربوط به مهاربندهای کمانش?تاب را بر اساس ضوابط لرزه?ای aisc 2005 و fema 450 بیان می?کند و شیوه طراحی قاب?های مهاربندی?شده کمانش تاب را بر اساس ضوابط aisc 2005 توضیح می?دهد. در فصل ششم با توجه به موضوع پایان?نامه?ی حاضر، نکاتی در مورد طراحی و بهسازی لرزه?ای سازه?ها بر اساس سطح عملکرد بیان می?شود. از آن?جا?که آنالیزهای صورت گرفته در این پروژ‍ه، دینامیکی غیرخطی هستند، نرم?افزار perform 3d که به ?نظر می?رسد نرم?افزار مطمئنی در انجام این?گونه آنالیزها باشد، انتخاب گردیده است. لذا در فصل هفتم توضیحاتی در مورد این نرم?افزار و نحوه مدل?سازی و انجام آنالیز در آن بیان شده است. در فصل هشتم سازه?های فولادی مورد مطالعه?ی این پایان?نامه یعنی سازه?های 3 و 6 و 9 طبقه، معرفی شده? و سپس با توجه به ضوابط آیین?نامه?ی بارگذاری ایران و استاندارد 2800 و مبحث دهم مقررات ملی ساختمان طراحی گردیده?اند. در پایان این فصل نتایج طراحی این سازه?ها آورده شده است. در فصل هشتم سازه?ها تنها بر اساس معیار مقاومت، طراحی شده?اند ولی در فصل نهم سازه?ها برای داشتن رفتار غیرخطی در نرم?افزار perform 3d مدل?شده و سپس تحت 7 زوج شتاب?نگاشت مقیاس شده?، آنالیز می?گردند. نتایج آنالیز هم در انتهای فصل استخراج می?شود. فصل دهم در مورد لزوم مقاوم‏سازی سازه‏های مورد مطالعه اولیه با توجه به نتایج حاصله از آنالیز در فصل نهم صحبت می‏کند و سپس در مورد روش‏های پیشنهادی یعنی جایگزینی مهاربندهای کمانش‏تاب به جای مهاربندهای همگرای مرسوم بحث کرده و نحوه طراحی سازه‏های با مهاربند کمانش‏تاب را ارائه می‏نماید. در فصل یازدهم، این‏بار سازه‏های مقاوم‏سازی شده با مهاربندهای کمانش‏تاب تحت هفت زوج شتاب‏نگاشت، آنالیز دینامیکی غیرخطی خواهد شد و در انتهای فصل نتایج آنالیز آنها استخراج خواهد گردید. و اما در آخرین فصل پایان‏نامه یعنی فصل دوازدهم با توجه به نتایجی که در فصل‏های نهم و یازدهم استخراج شده‏اند مقایسه‏ای روی رفتار سازه‏های اولیه و مقاوم‏سازی شده صورت می‏گیرد. کنترل نیرویی اعضای سازه، کنترل تغییرشکل اعضای سازه، حداکثر تغییر شکل محوری مهاربندها، دریفت طبقات سازه، مقدار برش طبقات سازه و نهایتاَ نمودارهای تغییر مکان بام ـ برش پایه، مواردی هستند که به‏صورت مقایسه‏ای روی دو نوع سازه، در این فصل بحث می‏گردند. در انتهای فصل نیز یک نتیجه‏گیری کلی از کار انجام شده صورت گرفته و پیشنهاداتی برای کارهای مطالعاتی آتی در این زمینه، بیان می‏شود.

دیوار برشی فولادی، یکی از جدیدترین سیستم های باربر جانبی است. این سیستم شامل صفحات جان قائمی بوده که به تیرها و ستون های پیرامون خود متّصل می شوند و در یک یا چند دهانه در کلّ ارتفاع سازه نصب می گردند. دیوارهای برشی فولادی انواع مختلفی دارند که رایج ترین نوع آنها، دیوارهای تقویت نشده با صفحه های جان نازک هستند. این سیستم نسبت به سایر سیستم های باربر جانبی، مزایایی ازقبیل سختی اوّلیه ی زیاد، ساخت و نصب آسان، سیستم سازه ای متراکم، کاهش با مرده، صرفه جویی اقتصادی و شکل پذیری بالا را دارا می باشد. تاکنون تحقیقات و آزمایشات متعددی در سراسر دنیا و ایران روی سیستم دیوار برشی فولادی صورت گرفته و چندین مدل از قبیل مدل نواری برای تحلیل این سیستم ارائه شده است که کم و بیش رفتار دیوار برشی فولادی را پیش بینی می نمایند. امّا هیچ یک از این تحقیقات منجر به ارائه روند کاملی از مراحل طرّاحی دیوار نشده و به همین علّت این سیستم چندان مورد استقبال مهندسین قرار نگرفته است. در چند سال اخیر در آیین نامه ی فولاد آمریکا و متعاقب آن در راهنمای طراحی شماره ی 20 از این آیین نامه، روش مشخص و جدیدی برای طراحی سیستم دیوار برشی فولادی ارائه شده است. لذا در بخشی از این تحقیق، به طرّاحی کامل دیوار برشی فولادی برای ساختمان های چندطبقه در مناطق با لرزه خیزی شدید پرداخته شده است. پس از معرّفی روش های تحلیل موجود، برای تحلیل دیوار بجای مدل نواری از روش جدیدی با نام "مدل غشاء ارتوتروپیک" استفاده می شود که در راهنمای طراحی شماره ی 20 aisc نیز به آن اشاره شده است. در آیین نامه های فولاد آمریکا و کانادا، ضوابطی برای طرّاحی دیوارهای برشی فولادی ارائه شده است. امّا به علّت جدید بودن این سیستم، هنوز ضوابط این آیین نامه ها بطور جدّی ارزیابی نشده و با واقعیّت مقایسه نشده اند. لذا در این تحقیق پس از طرّاحی دیوار برای ساختمان های مختلف، خود ضوابط طرّاحی نیز مورد ارزیابی قرار گرفته و کیفیت آنها بررسی می گردد. در طول تحقیق مشخص می شود که تمام روابط طراحی دیوار برشی فولادی، به زاویه ی تشکیل میدان کششی (?) وابسته هستند. بنابراین زاویه ای که بعنوان راستای تشکیل میدان کششی از سوی آیین نامه ارائه می گردد و برای طرّاحی اجزاء دیوار مورد استفاده قرار می گیرد، باید تا حدّ امکان به واقعیّت نزدیک باشد. لذا در این تحقیق با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود abaqus به تحلیل عددی غیرخطی دیوارهای برشی فولادی و مقایسه ی زاویه ی تشکیل میدان کششی بدست آمده از آیین نامه و روش طرّاحی، با زاویه ی بدست آمده از این تحلیل پرداخته می شود. هدف دیگر این تحقیق، مشخص شدن پتانسیل های موجود در آیین نامه ی فولاد ایران، برای طراحی دیوارهای برشی فولادی است. لذا، درطول تحقیق به ضوابط آیین نامه های ایران نیز اشاره شده و به لحاظ مطابقت، با ضوابط موجود مقایسه می شوند. از این طریق، کمبودهای موجود در آیین نامه ی فولاد ایران، برای تهیه ی یک دستورالعمل طراحی براساس این آیین نامه و نیز اضافه شدن ضوابط طراحی دیوارهای برشی فولادی به آن، مشخص می گردد. البته با توجه به ویرایشی که در سال 1387 در مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ایران صورت گرفت و با اضافه شدن ضوابط طرح لرزه ای و روش lrfd به این آیین نامه، بستر این کار نسبتا فراهم است.

بسیاری از ساختمان های فولادی موجود در کشور به دلایلی همچون عدم کفایت طراحی و یا اجرا در مقابل زلزله بسیار آسیب پذیر بوده و نیاز به بهسازی لرزه ای دارند. یکی از عواملی که در ارائه روش مناسب بهسازی این نوع ساختمان ها باید مدنظر قرار گیرد استفاده بیشینه، از ظرفیت موجود اعضا می باشد، در غیر اینصورت حجم عملیات بهسازی و هزینه های مربوط، بسیار گزاف شده و به لحاظ اقتصادی توجیه ناپذیر خواهد گردید. از جمله روشهای موثر بهسازی لرزه ای جهت استفاده بهینه از ظرفیت باربری اعضای موجود، استفاده از روشهای کنترل غیر فعال می باشد. این روشها با کاهش نیاز لرزه ای و افزایش شکل پذیری میزان آسیب پذیری سازه را در برابر زلزله کاهش می دهند. عمده روش های کنترل هزینه بر بوده و اجرای آن نیاز به فناوری پیشرفته دارد. یکی از روشهایی که علی رغم بازدهی زیاد در بهبود عملکرد لرزه ای، اجرای آن آسان بوده و به لحاظ اقتصادی نیز مناسب می باشد، استفاده از سیستم مهاربندی زانویی 1 می باشد . این سیستم تحت زمین لرزه های شدید جذب انرژی را در طی تسلیم خمشی المان زانویی تامین میکند و به این ترتیب انرژی زلزله را مستهلک می نمایند و سایر عناصر سازه الاستیک باقی می مانند. سختی جانبی نیز توسط مهاربند قطری بدست می آید. در این پروژه رفتار لرزه ای سیستم بادبندی زانویی در قابهای خمشی با ارتفاع و دهانه های مختلف بهسازی شده توسط این سیستم بر اساس دستورالعمل بهسازی لرزه ای مورد بررسی و مقایسه قرار میگیرد. در این مطالعه آنالیز استاتیکی غیر خطی برای قابهایی با تعداد طبقات 3 , 5 , 8 با دهانه های 4 , 5 , 6 , متر انجام میشود و در پایان با استفاده از نتایج تحلیل استاتیکی غیر خطی رفتار لرزه ای مدلهای مختلف مورد مقایسه قرار می گیرد. در این پایان نامه قابهای خمشی فولادی با تعداد طبقات و طول دهانه های متفاوت که بر اساس آیین نامه 2800 ویرایش سوم طراحی شده اند، با استفاده از سیستم مهاربند زانویی به نحوی بهسازی شده اند که معیارهای دستورالعمل بهسازی لرزه ای ایران و آیین نامه fema2 – 356 را برآورده سازند. سپس به بررسی نتایج بین مدلهای مختلف می پردازیم.

یکی از متداولترین روش های تضعیف مقطع تیر، ایجاد سوراخ در جان تیر در نزدیکی محل اتصال تیر به ستون می باشد. به منظور بررسی رفتار لرزه ای اتصالات خمشی با ایجاد گشایش در جان تیر مدل های مختلفی ایجاد شدند و تحت بارگذاری چرخه ای قرار گرفتند. پارامتر های اساسی در ایجاد گشایش در جان تیر با یکدیگر متفاوت می باشند. این پارامتر ها عبارتند از نسبت قطر سوراخ به عمق تیر و فاصله مرکز سوراخ از وجه ستون. در این مدل ها بررسی شد که سوراخ نمودن جان تیر چه تاثیری بر بهبود رفتار لرزه ای اتصالات خمشی دارد و تاثیر اندازه سوراخ و فاصله مرکز سوراخ از وجه ستون بر توزیع تنش و کرنش مورد تحقیق قرار گرفت. همچنین تاثیر این دو پارامتر بر رفتار چشمه اتصال بررسی شد. ازآنجاییکه اتصالات خمشی بر اساس معیار های مقاومت و سختی و شکل پذیری دسته بندی می شوند، تاثیر اندازه سوراخ و فاصله مرکز سوراخ از وجه ستون بر مقاومت و سختی و شکل پذیری مورد تحقیق قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان می دهد که که انرژی لرزه ای از طریق تغییر شکل موضعی در گشایش در جان تیر مستهلک می شود و بدین ترتیب با ایجاد مفصل پلاستیک در تیر باعث بروز رفتار شکل پذیری در سازه می شود و مانع از تجاوز تنش ها و کرنش ها از حد مجاز می گردد. همچنین این اتصال قابلیت استفاده در قاب های خمشی ویژه را داراست و اتصالی کاملا مقاوم است. همچنین با افزایش نسبت قطر سوراخ به عمق تیر از حداکثر لنگر قابل تحمل توسط اتصال کاسته می شود و تغییر در فاصله مرکز سوراخ از وجه ستون تاثیر چندانی بر حداکثر لنگر قابل تحمل توسط اتصال ایجاد نمی کند. همچنین با افزایش نسبت قطر سوراخ به عمق تیر، چشمه اتصال الاستیک می گردد.

در این پایان نامه مشکلات ومسائل مربوط به اتصال تیر i به ستون قوطی و همچنین کارهایی که دیگران برای بهبود رفتار این اتصال در برابر نیروی زلزله انجام داده اند بررسی شده است . بررسی ها نشان داده است که سه مشکل اصلی اتصال تیر i به ستون قوطی ، رفتار نامناسب چشمه اتصال ، کشیدگی بال ستون توسط بال تیر وتنش بالای جوش اتصال تیر i به ستون قوطی میباشد . برای رفع این مشکلات روش جدیدی برای اتصال تیرi به ستون قوطی با استفاده از صفحات قائم ارائه شده است . در این روش از صفحات پیوستگی داخل ستون استفاده نشده و نیرو از طریق ورق های قائم به جان ستون قوطی انتقال میابد . برای بررسی این اتصال از نرم افزار المان محدود ansys استفاده شده است . مطالعات نشان داده است که اتصال پیشنهادشده بر اساس آئین نامه aisc جزء اتصالات کاملا مقاوم وکاملا شکل پذیر وگیردار میباشد و قابلیت استفاده در قاب خمشی ویژه را دارد .

تاکنون مطالعات بسیاری در مورد تأثیر جداگرهای لرزه ای بر روی رفتار لرزه ای پل ها انجام گرفته است. طی 2 دهه گذشته، تلاش-های قابل توجهی برای گسترش بهبود روند طراحی جداسازهای لرزه ای صورت گرفته است. در مورد جداسازی لرزه ای پل های راه آهن، می بایست روسازه پل در محل درز ها، جداسازی شده تا قابلیت حرکت جانبی در آن تأمین گردد. از طرفی به دلیل عبور ممتد ریل در محل درزها، تقیدی برای روسازه ایجاد می گردد. در صورتی که خطوط راه آهن بر روی بالاست قرار گیرد، به دلیل سختی ناچیز بالاست و امکان حرکت جانبی آن، این تقید بسیار ناچیز است. ولیکن، در صورت استفاده از خطوط متصل به دال بتنی (slab track)، به دلیل سختی جانبی قابل توجه روسازه نسبت به خط ریل، تقید ایجاد شده ناشی از امتداد خط ریل بر روی روسازه جداسازی شده، قابل توجه خواهد بود و همین امر در نهایت منجر به وقوع گسیختگی در ریل و یا اتصالات مربوط به آن در هنگام زلزله های شدید خواهد شد. وقوع گسیختگی در ریل می تواند باعث عدم امکان استفاده بی وقفه از خط راه آهن پس از زلزله گردد. با توجه به اهمیت موضوع، در این پایان نامه سعی شده است، اثر ممتد بودن ریل بر روی پل های راه آهن جداسازی شده مورد بررسی قرار گیرد. این موضوع در دو حالت استفاده از سیستم بالاست و نیز سیستم دال بتنی مد نظر قرار گرفته است. این مطالعه به صورت عددی با استفاده از نرم افزار اجزای محدود lusas انجام شده است. همچنین در تحلیل های انجام شده، ، اثر موقعیت قطار که می تواند باعث ایجاد ارتعاشات ناهمگون گردد، نیز لحاظ گردیده است. نتایج حاکی از آن است که در پل های راه آهن جداسازی شده ، ریل ها در صورت استقرار بر روی بالاست، چندان آسیب پذیر نیستند، در حالیکه استقرار آن ها بر روی دال بتنی، سبب می شود که تقاضای لرزه ای شدیدی در حدود 2 برابر ظرفیت بر روی آن ها تحمیل گردد. در ادامه سعی شده است با ارائه راهکاری ساده و در عین حال کارآمد، ضمن بهره مندی از مزایای سیستم جداسازی شده از اثر نامطلوب ناشی از پیوستگی ریل در محل درزها جلوگیری شود.

سال هاست که از قاب های مهاربندی شده به عنوان سیستم مقاوم در برابر بارهای جانبی استفاده می شود ولی کمانش مهاربند فشاری در مهاربندهای معمول و نیز رفتار هیسترزیس نامتقارن این مهاربندها در فشار و کشش باعث می شود که نتوان از تمام مقاومت مهاربند به طور کامل استفاده کرد، و این خود دلیلی شد تا مهندسان دنبال سیستم مهار جانبی ای باشند که این مشکل را نداشته باشد. به علت اشکالات سیستم مهاربند همگرای معمول، امروزه استفاده از سیستم جدیدی به نام مهاربندهای کمانش ناپذیر (buckling restrained brace-brb) در حال توسعه است. شکل پذیری بالا، منحنی هیسترزیس متقارن و ظرفیت قابل توجه برای دریفت از خصوصیات این مهاربند هاست. همین مزایا کافی است تا مهندسان در صنعت ساخت و ساز از این مهاربند ها استفاده کنند. سیستم مهاربند کمانش تاب جایگزین مناسبی برای دیگر سیستم های سازه ای می باشد و علاوه بر کنترل دریفت سازه، می تواند انرژی ورودی به سازه را نیز تا حد زیادی مستهلک کند ولی سختی پس از کمانش کم brb می تواند در سیستم-های brbf تغییر مکان های زیاد و دریفت پسماند به جای بگذارد. برای کاهش این ضعف استفاده از دو سیستم مهار جانبی به صورت سیستم دوگانه توصیه می شود. کاهش تغییر مکان پسماند، کاهش دریفت طبقه، کاهش دریفت زاویه ای طبقه از این مزایاست. طبق آیین نامه 2800 در ساختمان های با بیشتر از 15 طبقه و یا بلندتر از 50 متر، استفاده از سیستم قاب خمشی ویژه و یا سیستم دوگانه الزامی است. با توجه به این محدودیت آیین نامه و نیز محاسنی که برای سیستم دوگانه ذکر شد در این پایان نامه از سیستم دوگانه قاب خمشی متوسط به علاوه مهاربند هم محور استفاده شده است. برای تعیین عملکرد سیستم مهاربند کمانش تاب متناسب با ارتفاع سازه (موضوع این پروژه)، سازه های 9، 12، 15و 18 طبقه با مهاربند های مرسوم طراحی می شوند، پس از آن سازه های 9، 12، 15و 18 طبقه ای با مهاربندهای کمانش تاب طراحی می شوند، در انتها نتایج سازه های با مهاربند مرسوم با نتایج حاصل از سازه های با مهاربند کمانش تاب قیاس می شود و به عنوان عملکرد سیستم مهاربند کمانش تاب معرفی می گردد. سازه های مذکور، ابتدا با استفاده از آیین نامه های 2800 و مبحث دهم به وسیله نرم افزار etabs طراحی می شوند. در ادامه تحلیل دینامیکی غیرخطی با استفاده از نرم افزار perform 3d روی سازه ها انجام می شود. نتایج حاصل از آنالیز نشان می دهد جایگزین کردن مهاربندهای کمانش تاب به جای مهاربندهای معمول در سازه های با سیستم دوگانه منجر به افزایش تغییر مکان و دریفت می شود، علاوه برآن در سیستم های سازه ای دوگانه با مهاربند کمانش تاب بر خلاف سازه های با مهاربند معمول هرچه سازه مرتفع تر می شود، دریفت بیشینه کاهش می یابد. به عبارت دیگر در سازه های بلند مرتبه تر عملکرد سازه با مهاربند کمانش تاب به لحاظ دریفت بهتر می شود. همچنین استفاده از سیستم مهاربند کمانش تاب به جای مهاربند معمول، در قاب خمشی (سیستم دوگانه) منجر به کاهش برش پایه در سازه ها می شود. ونیز سازه های با مهاربند کمانش تاب در طبقات، شتاب لرزه ای کمتری را تجربه می کنند. مقایسه نتایج مربوط به حداکثر تقاضای تغییرشکل محوری مهاربندها نشان می دهد عملکرد سیستم دوگانه با مهاربند کمانش تاب در سازه های مرتفع به لحاظ استهلاک انرژی بهتر است

با توجه به اینکه آزمایش های صورت پذیرفته به منظور بررسی رفتار اتصالات خمشی با مقطع کاهش یافته تیر(rbs) ، با مقاطعی با ارتفاع محدود انجام شده است و محدوده وسیعی از عمق تیر به علت هزینه بر بودن آزمایشات صورت نگرفته، ممکن است که اتصالات با تیر عمیق یا عمق کم ، رفتار مناسبی در مناطق با لرزه خیزی بالا از خود نشان ندهند. بنابراین در این پروژه اثر عمق تیر بر رفتار اتصالات خمشی یک طرفه که شامل مقاومت ، سختی و شکل پذیری می باشد، بررسی شده است. قابل ذکر است که برای بررسی اثر عمق تیر به صورت مجزا، اثر دیگر پارامتر های هندسی تیر از قبیل پهنای بال، ضخامت بال و جان تیر نیز مورد بررسی قرار گرفته است تا بتوان میزان تأثیر هر یک از پارامتر های هندسی تیر بر رفتار اتصال را در کنار میزان تأثیر عمق تیر مشاهده نمود. با توجه به نتایج حاصل از تحلیل اجزای محدود مدلها ، مشخص گردید که عمق تیر بیشترین تأثیر را روی رفتار اتصال دارد بدین صورت که مقاومت و سختی اتصال با افزایش عمق تیر افزایش یافته ولی شکل پذیری و معیار صلبیت روند نزولی خواهند داشت. همچنین با افزایش پهنای بال تیر رفتار مشابه با افزایش عمق مشاهده می شود، اما با افزایش ضخامت بال تیر علاوه بر افزایش مقاومت و سختی اتصال، معیار صلبیت و شکل پذیری نیز افزایش می یابند. همچنین با افزایش طول دهانه تیر معیار صلبیت اتصال بهبود می یابد و لی در مقاومت اتصال تغییر چندانی حاصل نمی شود. به طور کلی با افزایش عمق تیر، گیرداری اتصال خمشی rbs کاهش می یابد و رفتار اتصال از حالت گیر دار به نیمه گیردار تغییر می کند که در این صورت در تحلیل سازه بایستی مشخصات رفتاری اتصال در نظر گرفته شود.

پلهای طاقی سنگی از جلوه های با شکوه و بارز معماری در راه آهن ایران می باشند و از آنجایی که اکثر این پلها دارای ارزش تاریخی بوده و از جمله میراث فرهنگی محسوب می شوند و از طرفی به علت اینکه برخی از این پلها از جمله بزرگترین پلهای شبکه راه اهن می باشند، نگهداری، مرمت و مقاومسازی آنها امری ضروری و اجتناب ناپذیر می باشد.. در سالهای اخیر با نیاز روز افزون تقاضای حمل بار و مسافر، افزایش بار محوری خطوط تا 25 تن امری ضروری بوده و یکی از گلوگاههای اصلی این هدف، با توجه به اینکه غالبا طراحی اولیه پلها بر مبنای بار محوری کمتر از 20 تن می باشد ظرفیت باربری پلهای موجود است. در این تحقیق پس از معرفی کامل این پلها، عیوب و آسیبها، روشهای تحلیل و همچنین نرم افزارهای موجود نسبت به بررسی انواع روشهای مقاومسازی و پارامترهای اجرایی آنها اقدام شده است. در نهایت پل موجود در کیلومتر 320+427 راه آهن تهران تبریز مورد بررسی و تحلیل استاتیکی خطی قرار گرفته و ضمن معرفی آسیبهای موجود در آن، با استفاده از نرم افزار sap2000-v14 و روش اجزای محدود سه بعدی مدلسازی پل صورت گرفته است. پس از تحلیل وضعیت موجود تحت بار محوری 25 تن نقاط ضعف سازه مشخص و با استفاده از روش تسلیح خارجی سازه مقاومسازی گردیده و در نهایت ظرفیت مدل بهسازی شده با حالت قبل مقایسه شده است. میزان تاثیر گذاری مدول الاستیسته مصالح روی طاق بر مقدار و محل قرار گیری تنشهای کششی مورد بررسی قرار گرفته و مشخص گردید با افزایش نسبت مدول الاستیسته طاق به پر کننده این روش مقرون به صرفه تر می باشد و از طرفی با توجه به عدم امکان قطع ترافیک عبوری حین عملیات مقاومسازی نتایج حاکی از موثر بودن این روش در تسلیح دهانه ها 40 متری می باشد.

سازه های مهندسی عمران، مکانیک و هوا فضا در طول دوره بهره برداری خود همواره ممکن است تحت بارهای خارج از محدوده طراحی و عوامل مخرب دیگر قرار گیرند. از اینرو شناسایی این سازه ها جهت تعیین سطح ایمنی و اطمینان آنها ضروری می باشد. در چند دهه اخیر به علت ضعف روشهای موضعی تشخیص خرابی ، روشهای جامع تشخیص خرابی بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. این قبیل روشها بر مبنای مقایسه خصوصیات استاتیکی یا دینامیکی سازه در حالتهای قبل و بعد از خرابی صورت می گیرند. در این میان روشهای استاتیکی همچون اندازه گیری تغییرمکانها و کرنشها به دلیل برخورداری از دقت بالا ، امکان استفاده از سازه واقعی و سهولت در بارگذاری ، مورد توجه بیشتری قرار گرفته اند. اندازه گیری های استاتیکی تغییرمکان المان ها به عنوان اطلاعات ورودی برای الگوریتم تشخیص خرابی استفاده می شود. تحت مجموعه ای از بارگذاری ها ، تغییرمکان المان های سازه اندازه گیری می شود و تابع خطا از تفاضل تغییرمکان های تحلیلی با تغییرمکان های اندازه گیری شده ، تشکیل می شود. خرابی به صورت کاهش ارتفاع و در نهایت ایجاد کاهش در ممان اینرسی می باشد. برای حل مسئله از مینیمم سازی تابع خطا و پروسه تکرارپذیر استفاده می شود که در نهایت پارامترهای واقعی اعضای تیر تعیین می شوند. از مقایسه پارامترهای واقعی محاسبه شده با مقادیر مفروض ، اعضایی که مشخصات هندسی آنها در اثر خرابی تغییر نموده است ، مشخص می گردند. تأثیر عوامل مختلف مانند معینی و نامعینی سازه ، خطای ساده نبودن تکیه گاهها و میزان دقت تغییرشکل هندسی سازه بر روی نتیجه برنامه نیز مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. روش پیشنهادی برای تشخیص خرابی، برای یک تیر سراسری سه دهانه مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج بدست آمده از آزمایشها نشان می دهد که این روش یکی از توانمندترین روش های تشخیص خرابی برای سازه های خمشی همچون تیرها می باشد و می تواند به عنوان یک روش کاربردی استاتیکی مورد استفاده قرار گیرد.

امروزه برخورد سنتی با طراحی ساختمان ها مبتنی بر تأمین سختی و مقاومت کافی ، جای خود را به برخورد مدرن که جذب و اتلاف انرژی در آن نقش تعیین کننده ای دارد ، داده است . روش های نوین با بکارگیری جزئیات مناسب اتلاف کنننده انرژی در سازه ، مصالح مصرفی در سازه را به نحو قابل توجهی کاهش داده و علاوه بر توجیه اقتصادی مناسب ، رفتار سازه و معیارهای فنی آن را بهبود می بخشد . از این رو استفاده از سیستم های سازه ای فولادی با مهاربندهای کمانش ناپذیر(brbf) و برون محور (ebf)، بسیار مناسب به نظر می رسد . لذا در این پژوهش به بررسی رفتار لرزه ای قاب های فلزی مهاربندی شده brb وebf دارای ویژگی جمع شدگی منظم در ارتفاع ، با استفاده از مطالعه بر روی ضریب رفتار آنها می پردازیم . رویکرد پایه در این پژوهش ، مطالعه اثرات شکل پذیری و اضافه مقاومت موجود در سازه از روی منحنی ظرفیت سازه با استفاده از تغییر تعداد طبقات سازه و تغییرآرایش مهاربندی brb شاملdiagonal , inverted v, v می باشد. . پاسخ لرزه ای سیستم های مورد مطالعه با انجام آنالیز استاتیکی غیر خطی و توسط نرم افزار perform-3d بدست آمده است . نتایج حاصل نشان دهنده تفاوت اندک میان ضرایب رفتار محاسبه شده برای قاب های دارای جمع شدگی در ارتفاع در این تحقیق ، با مقادیر آیین نامه ای است. کلمات کلیدی : مهاربند کمانش ناپذیر ، ضریب رفتار ، ضریب اضافه مقاومت ، ضریب کاهش نیرو در اثر شکل پذیری .

چکیده یکی از رایج ترین سیستم های مقاوم در برابر زلزله، سیستم قاب خمشی مقاوم است. در ایران روش متداول برای ایجاد اتصال خمشی تیر به ستون در قاب های فولادی، استفاده از صفحات روسری و زیر سری می باشد. با توجه به استفاده متداول از ستون قوطی در ایران در این پایان نامه از این نوع ستون استفاده شده است. ابتدا یک مدل عددی توسط نرم افزار abaqus تهیه شده و توسط نتایج نمونه آزمایشگاهی تأیید می شود. سپس برای انجام مطالعات پارامتریک بر روی ابعاد ورق های روسری و زیرسری مورد استفاده قرار می گیرد. نتایج حاصل از تحلیل عددی مدل ها مورد بررسی قرار می گیرند و توجیهات منطقی برای آن بیان خواهد شد که این نتایج بدست آمده به صورت زیر می باشد: با افزایش طول ورق های روسری و زیرسری، چرخش پلاستیک تیر افزایش می یابد و در نهایت باعث افزایش میزان افت در نمودار هیسترسیس می شود. استفاده از جوش عرضی در انتهای ورق های روسری و زیرسری سبب بهبود عملکرد اتصال می شود. احتمال پارگی در دو انتهای اتصال ورق زیرسری وجود دارد که با سه روش کله گاوی کردن ورق زیرسری، افزایش عرض ورق زیرسری و قرار دادن یک ورق در مرکز چشمه اتصال کاهش می یابد.

چکیده: آلیاژهای حافظه دار، به عنوان گروهی از جامدات، دارای خواصی منحصر به فرد نسبت به دیگر مواد معمول استفاده شده در زمینه ی مهندسی می باشند. این آلیاژها به سبب وقوع تبدیل فاز در ساختار کریستالی، قادر به بازگشت شکل اولیه ی خود در تغییر شکل های بزرگ می باشد. این توانایی در ریز ساختار ماده، دو خاصیت اصلی آلیاژهای حافظه دار، یعنی اثر فوق الاستیک (سوپر الاستیسیته) و اثر حافظه داری را به دنبال دارد. آلیاژهای حافظه دار، با داشتن این خواص منحصر به فرد می تواند کاربردهای جدیدی را در زمینه های علمی مختلف مانند پزشکی، صنعتی، هوا فضا، مهندسی و... داشته باشد. تحقیقات عددی و آزمایشگاهی برای توسعه ی کاربردهای مواد حافظه دار در وسایل کنترل سازه ها به منظور بهبود پاسخ دینامیکی ساختمان ها و پل های تحت بار زلزله، در حال انجام است. در این پایان نامه،با توجه به محدودیتهای کاربردی وقیمت بالای الیاژهای حافظه دار شکلی , به جای استفاده به عنوان اعضای اصلی سیستم های باربر جانبی , به عنوان اعضای سیستم ثانویه بازگرداننده (re-centering device ) استفاده شده است و در نهایت عملکرد لرزه ای قاب های خمشی مهاربندی شده با آلیاژهای حافظه دار فوق الاستیک، بررسی شده است. به منظور تحقیق امکان استفاده از این آلیاژها و موثر بودن آن ها نسبت به دیگر سیستم های مهاربندی، پاسخ دینامیکی قاب خمشی مهاربندی شده با آلیاژ حافظه دار، با پاسخ دینامیکی قاب خمشی مهاربندی شده با مهاربندی های فولادی مقایسه شده است. تحلیل های تاریخچه زمانی غیر خطی، به منظور بررسی عملکرد لرزه ای قاب ها با مهاربندی از جنس آلیاژ حافظه دار, بر قاب3 ,5,7,9,11,15 طبقه با مهاربندی به شکل قطری، انجام شده است. نتایج حاصل از تحلیل های انجام شده، امکان استفاده از این آلیاژها به عنوان سیستم های مهاربندی به منظور بهبود پاسخ لرزه ای سازه ها را موثر نشان داده اند. نتایج این مطالعه ی تحلیلی نشان داده است که آلیاژهای حافظه دار می توانند بطور موثر در مقاوم سازی و طراحی لرزه ای سازه ها به کار روند. مهاربندی های بر پایه آلیاژ حافظه دار می توانند به منظور به حداقل رساندن تلفات ناشی از خرابی های سازه ای پس از وقوع زلزله بکار روند. برخی از قابلیت های آلیاژ حافظه دار، از جمله برگردانندگی شکل و داشتن خاصیت سخت شدگی کرنش، این آلیاژها را برای استفاده در زمینه ی کاهش پاسخ و ارتعاش مطلوب نشان داده است. با توجه به نتایج، کاربرد آلیاژهای حافظه دار در مهاربند، باعث کاهش در تغییر مکان ماندگار سقف و بیشینه تغییر مکان نسبی بین طبقات گردیده است. کلمات کلیدی: رفتار لرزه ای، سیستم جذب انرژی، قاب فولادی مهاربندی شده، مهاربند الیاژ حافظه دار شکلی لزوم تحقیق انجام شده در این پایان نامه: قاب های خمشی فولادی، با داشتن تغییر مکان های بزرگ به هنگام وقوع زلزله، آسیب پذیر شناخته شده اند. به همین دلیل، الزامات خاص طراحی جهت محدود نمودن تغییر مکان های نسبی بین طبقات مورد نیاز می باشد و مشکلات ناشی از شکست ترد و نرم در اتصالات تیر به ستون کاهش یابد و در نتیجه از ایجاد خرابی در اجزاء غیر سازه ای پیشگیری شود. با در نظر داشتن موارد اقتصادی و عملی، مهندسان بیش از پیش، استفاده از قاب های فولادی با مهاربندهای هم مرکز به عنوان سیستم مقاوم در برابر بار جانبی را مورد بررسی قرار دادند. به هر حال، رخداد خرابی در قاب های فولادی با مهاربندهای همگرا پس از وقوع زلزله های پیشین از جمله، زلزله های mexico 1985، loma prieta 1989، northridge 1994 و kobe 1995، نشان دهنده ی لزوم توجه و بررسی بیشتر در ظرفیت تغییر شکل نهایی این دسته از سازه ها می باشد. دلایل متعددی برای عملکرد ضعیف قاب های مهاربندی شده ارائه شده است. به عنوان مثال، مهاربندها اغلب شکل پذیری و ظرفیت استهلاک انرژی محدودی در بارگذاری های سیکلی دارند. جزئیات اتصالات، حاکی از رفتار ترد آنها می باشد. رفتار هیسترزیس مهاربند بسیار پیچیده گزارش شده است. رفتار نامتقارن در کشش و فشار و کاهش در مقاومت مهاربندها تحت بارهای سیکلی فشاری با ورود به ناحیه غیرالاستیک را می توان مشاهده کرد. این رفتار پیچیده به دلیلی تفاوت های اساسی بین توزیع نیروهای داخلی و تغییر شکل های در نظر گرفته شده با استفاده از روش های طراحی قدیمی (بر اساس رفتار الاستیک مدل ها و روند ایده آل تحلیلی غیرخطی ) ایجاد می شود. همچنین لازم به ذکر است که وقوع کمانش در مهاربند هم می تواند سبب خرابی عمده در المان های غیر سازه ای مجاور شود. با در نظر داشتن این معایب و رخدادها، الزامات طراحی لرزه ای برای قاب های مهاربندی شده، در دهه ی 1990 دچار تغییر شد و از آن پس قاب های با مهاربندهای همگرای ویژه معرفی شدند. تحقیقات گسترده ای برای بهبود عملکرد قاب های با مهاربندهای همگرا آغاز شد. شکل ها و ترکیبات جدید سازه ای با استفاده از مهاربندهای ویژه شامل استفاده از کنش مرکب، تسلیم شدگی متالیک، مواد با عملکرد بالا، میرایی میسکوز و اصطکاکی را می توان در این مورد نام برد [1]. علیرغم بهبود عملکرد قاب های با مهاربندهای ویژه نسبت به مهاربندهای معمولی، تحقیقات برای جستجوی قاب های با مهاربندهای همگرایی که از نظر اقتصادی و اجرا برتر باشند در حال انجام است [2]. قاب های با مهاربندهای کمانش تاب از نتایج این تحقیقات می باشد. این قاب ها رفتار هیسترزیس پایدار دارند و برخلاف مهاربندهای معمولی، به دلیل رخ ندادن کمانش، دارای ظرفیت شکل پذیری بالایی می باشند [3]. نتایج مقایسه ی عملکرد قاب ها در چندین مورد، موثر بودن بادبندهای کمانش تاب را نسبت به بادبندهای معمولی نشان داده است 1] 4 ,]. به هر حال، تغییر مکان و تغییر مکان نسبی ماندگار زیاد، می تواند عامل محدود کننده ی کاربرد و پذیرفتن مهاربندهای کمانش تاب باشد، زیرا به دلیل وقوع تغییر مکان های بزرگ و برجای ماندن بخش زیادی از تغییر شکل ها در قاب با مهاربندهای کمانش ناپذیر، نیاز به تعمیرات خاص پس از وقوع زلزله ضروری می باشد. هدف تحقیق و نحوه ی انجام آن: از آنجا که رفتار غیرالاستیک قاب های خمشی مهاربندی شده در برابر بارهای جانبی تا حدودی وابسته به رفتار اعضای مهاربندی است، یکی از راه های جایگزین موارد ذکر شده ی قبلی، استفاده از آلیاژهای حافظه دار در سیستم های مهاربندی می باشد. در نتیجه ی خاصیت بازگردانندگی شکل ، تغییر مکان نسبی بین طبقات و تغییر مکان ماندگار (پسماند) در سازه، پس از وقوع زلزله کاهش می یابد. با توجه به تحقیقات موجود در مورد کاربرد مواد حافظه دار در مهندسی سازه و زلزله، نیاز به انجام تحقیقات آزمایشگاهی و همچنین عددی و تحلیلی مشاهده می شود. در این پایان نامه سعی شده است، با انجام مطالعه ای تحلیلی، عملکرد لرزه ای سازه ی قابی خمشی مهاربندی شده با آلیاژ حافظه دار نسبت به سازه ی خمشی با مهاربندی فولادی مقایسه و بررسی شود. بعد از انجام تحلیل های دینامیکی متعدد بر روی سازه ی قابی با سیستم مهاربندی قطری با خواص و مشخصه های متفاوت، امکان، مزایا و حتی معایب استفاده از مواد حافظه دار در مهاربندی قاب های فولادی، با مقایسه ی مقادیر تغییر مکان ماندگار و تغییر مکان نسبی بیشینه بین طبقات بین دو حالت قاب با مهاربند بر پایه آلیاژ حافظه دار و قاب با مهاربند فولادی مورد بررسی قرار می گیرد. برای انجام تحقیق و دست یافتن به نتایج مورد نظر، ساختمانی با هندسه ی مشخص در نظر گرفته می شود. این ساختمان دارای پلانی با ابعاد m24×m24 و با چهار دهانه در هر جهت و طبقات با ارتفاع m2/3 می باشد. تعداد طبقات مورد بررسی، 3,5,7,9,11,15 طبقه می باشد. محل قرارگیری مهاربندها در دو دهانه ی میانی در نظر گرفته شده است. شکل مهاربندی از نوع قطری استفاده شده است. بارهای ثقلی مرده و زنده و نیز بارهای جانبی بر اساس مقررات ملی ساختمان (مبحث ششم) و استاندارد 2800 تعیین شده است. قاب ها با نرم افزار sap2000 تحلیل استاتیکی و طراحی شده اند. بعد از طراحی سازه هر یک از سازه ها در نرم افزار opensees مدل شده اند. با استفاده از چند رکورد اصلاح شده، مورد تحلیل دینامیکی غیر خطی (تاریخچه زمانی) قرار گرفته اند. مدل رفتاری مورد استفاده برای مواد حافظه دار، قبل از استفاده مورد بررسی قرار گرفته اند و در چند حالت مختلف صحت مدل رفتاری تحقیق شده و بعد از مقایسه با نتایج آزمایشگاهی و عددی تایید شده ی قبلی، درستی و دقت کافی مدل رفتاری استفاده شده به اثبات رسیده است (کالیبره کردن مدل). پس از انجام تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی، مقایسه نتایج، بخصوص مقایسه ی مقادیر تغییر مکان نسبی بین طبقات و تغییر مکان ماندگار بر سازه، امکان استفاده و موثر بودن استفاده از آلیاژهای حافظه دار را در سیستم های مهاربندی، به منظور کاهش تغییر مکان نسبی و تغییر مکان ماندگار بر سازه نشان داده شده است. هدف این پایان نامه , مطالعه و بررسی امکان و موثر بودن استفاده از این آلیاژ در قاب های خمشی مهاربندی شده فولادی به منظور کاهش پاسخ دینامیکی سازه ها و حفاظت سازه ها می باشد.

بعد از زلزله 17 زانویه نورتریج رفتار اتصالات تیر به ستون شدیدا مورد تجدید نظر قرار گرفت طبق بررسی های انجام گرفته جدی ترین تنش ها در اتصالات در جایی که تیر به ستون متصل میشد اتفاق می افتاد. متاسفانه این قسمت ضعیف ترین بخش اتصال بود. در این قسمت، ممان خمشی و نیروی برشی بایستی از طریق اندرکنش جوش بین بال تیر و بال ستون وورق برشی انتقال یابد که این انتقال لنگر و نیروی برشی منجر به یک تمرکز تنش جدی در این قسمت(محل اتصال بال تیر به بال ستون) میشد. بررسی هایی از تاثیر تمرکز تنش در محل جوش توسط محققان انجام شده است طی این بررسی ها تمرکز تنش به تقاظای مقاومت در ریشه جوش نفوذی کامل بین بال تیر و بال ستون منجر میشد. در ضمن این تحقیقات انجام گرفته محققین راه کارهای مختلفی برای جلوگیری از تمرکز تنش و متعاقبا تشکیل لولای پلاستیک در بر اتصال ارائه دادند. اتصالات با ورق روسری و زیرسری که در این پایان نامه استفاده شده است یکی از راه های تقویت اتصال است. در این پایان نامه مجموعا 9 مدل توسط نرم افزار اجزا محدود آباکوس با در نظر گرفتن رفتار غیر خطی هندسی مصالح در نظر گرفته شده است که 5 مدل مربوط برای بررسی اثر افزایش طول ورق روسری و زیرسری و 4 مدل برای بررسی اثر جوش عرضی نوک ورق روسری و زیرسری ساخته شده است. برای هرچه شبیه تر شدن مدل ها به اتصالات رایج در ایران تمام مدل ها از ستون قوطی شکل استفاده شده است. در این پایان نامه با در نظرگرفتن شاخص های خسارت اثرتغییر طول ورق های روسری و زیرسری در تیرهایی با ارتفاع مختلف بررسی شده است. هرچند رفتارکلی نظیر صلبیت ، مقاومت و شکل پذیری با تغییر طول ورق های تقویت(ورق های روسری و زیرسری) تغییرقابل ملاحظه ای نمیکند ولی مقادیر کرنش و تنش با افزایش طول ورق های روسری و زیرسری در محل نوک جوش عرضی و بر اتصال بشدت افزایش پیدا میکند و زیرسازه در دریفت های پایین تر دچار شکست میشود. در تحقیق دیگر با حذف جوش عرضی ورق، نمونه مورد تحلیل قرار گرفته است و اثرات جوش عرضی در رفتار موضعی اتصال را بررسی شده است و نشان داده شده که وجود جوش عرضی نوک ورق ها میتواند در کاهش شاخص های خسارت تاثیر بسزایی داشته باشد.

هدف از انجام این پایان نامه، ارائه ی راه حلی مناسب جهت تشخیص خرابی در تیرهای سراسری با مقطع ثابت و متغیر توسط روشهای استاتیکی با استفاده از اندازه گیری کرنش می باشد. مقطع تیر سراسری مورد نظر جهت تشخیص خرابی i شکل در نظر گرفته شده و شکل تغییر آن در طول تیر می تواند بطور خطی یا منحنی باشد. همچنین در روش ارائه شده، خرابی در تیر سراسری، بصورت کاهش ضخامت بال ها و یا جان آن در نظر گرفته شده است. جهت نیل به اهداف مورد نظر، یک برنامه ی کامپیوتری تشخیص خرابی در محیط متلب نوشته می شود. داده های ورودی مورد نیاز برای تشخیص خرابی در این برنامه، کرنش های سازه می باشند.از آنجا که در این پایان نامه، کار آزمایشگاهی انجام نمی شود.لذا داده های کرنش های مورد نیاز در مکانهای دلخواه بر روی تیر سراسری توسط شبیه سازی کامپیوتری بدست می آیند. به این صورت که داده های مربوط به خصوصیات مقطع و هندسه تیر سراسری آسیب دیده به برنامه داده شده، سپس مدل تیر ایجاد شده و کرنش ها در نقاط دلخواه تحت بارهای آزمایشی وارد شده، بدست می آید. سپس از این کرنش ها به عنوان داده ورودی برنامه اصلی استفاده می شود. فرآیند کار به این شکل است که با مینیمم کردن اختلاف بین کرنش های سازه واقعی و سازه مدل شده در برنامه، مقاطع مجهول سازه واقعی بدست می آید. در نهایت با مقایسه تیر سراسری واقعی با تیر سراسری اولیه ( بدون هیچگونه خرابی) مکان و میزان خرابی در سازه تشخیص داده می شود. روش مینیمم سازی در این پایان نامه با استفاده از الگوریتم ژنتیک می باشد. در پایان با ارائه چند مثال، مکان و مقدار خرابی فرضی تیرهای مورد نظر با موفقیت شناسایی می شود.

در این پایان نامه در فصل دوم به معرفی و بررسی ویرانی پیش رونده در ساختمان ها از نگاه آییین نامه های مختلف پرداخته می شود و سپس تفاوت های سازه مقاوم در برابر انفجار و مقاوم در برابر ویرانی پیش رونده معرفی می گردد. در ادامه با توجه به شدت تخریب اولیه در سازه آیین نامه ufc بررسی شد.سپس آئین نامه های مربوط به طراحی مقاوم در برابر ویرانی پیش رونده و روش های کلی طراحی سازه ها توضیحاتی در مورد نحوه حذف ستون، بارگذاری و ... ارائه خواهد شد و در انتها با توجه به استفاده از روند دینامیکی غیرخطی در آنالیزهای فصل چهارم به توضیح مفصل تر این روند پرداخته می شود. با توجه به نو بودن سیستم اتصال تیر به ستون ممان بر با صفحات کناری و با توجه به استفاده از این اتصال در اصلاح رفتار سازه در این پایان نامه فصل سوم به معرفی این سیستم اتصال خواهد پرداخت. در فصل چهارم ضمن معرفی رفتار سازه تحت اثر حذف یک ستون و بررسی مشکلات مرتبط، پیشنهاد استفاده از اتصالات گیردار تیر به ستون با صفحه کناری ارائه می گردد.در این فصل پس از تحلیل و طراحی قاب هایی تحت بارگذاری های معمول، به مدل سازی قاب ها توسط نرم افزار ansys پرداخته و با انجام یک تحلیل دینامیکی غیرخطی، تغییر مکان های ایجاد شده در سازه در اثر حذف یک ستون به دست می آیند. در ادامه با ساخت مدلهای اجزای محدود از اتصالات تیر به ستون صفحه کناری و اتصال تیر به ستون با هندسه رایج در ایران، و اعمال حداکثر تغییر مکان های بدست آمده از آنالیز غیرخطی به آن ها در غالب یک تغییر مکان استاتیکی، رفتار این دو اتصال را باهم قیاس کرده و نشان داده خواهد شد که با استفاده از اتصالات صفحه کناری می توان عملکرد سازه تحت اثر حذف ستون را بهبود بخشید.

چکیده امروزه مهاربندهای مقاوم در برابر کمانش با توجه به عملکرد لرزه ای و مزایای رفتاری بسیار خوب از جمله ظرفیت جذب و استهلاک انرژی بالا و شکل پذیری زیاد نسبت به مهاربند های رایج ، در حال گسترش است . البته این مهاربند ها با وجود مزایای قابل توجه معایبی نیز دارند که کاربرد آن ها را محدود نموده است که از مهمترین آن ها می توان به روند ساخت وقت گیر ، وزن بالا و رواداری های اجرایی محدود اشاره کرد. از این رو اخیر?ا جهت کاربرد ساده تر این مهاربند ها پیشرفت هایی صورت گرفته است که می توان به جایگزینی brb های تمام فولادی با حذف کامل مصالح پر کننده و کاهش طول تسلیم هسته brb های رایج اشاره نمود. هدف این پایان نامه بررسی اثر طول قسمتهای مختلف مهاربند brb بر روی رفتار آن می باشد. در این بررسی از تحیل عددی با استفاده از نرم افزار المان محدود abaqus استفاده شده است. در این پایان نامه سه گروه مهاربند brb با عنوان a، b و c که هرکدام شامل 5 نمونه مهاربند می باشد با دونوع فولاد ، با کاهش طول تسلیم هسته و متناسب با آن، افزایش طول ناحیه غیر محصور الاستیک ( گروه a) ، افزایش طول ناحیه اتصال (گروه b) و افزایش طول هردو ناحیه بطور یکسان (گروه c) ، در نرم افزار abaqus6.10.1 مدل سازی و تحلیل گردیدند. ماده جدا کننده هسته وبتن در همه نمونه ها یکسان و با ضریب اصطکاک 1/0 دخالت داده شده است . نتایج به دست آمده نشان داد با مساحت ثابت مقطع هسته می توان طول تسلیم را تا حدود 50 درصد کاهش داد و با این کار نه تنها هیچ کدام از نمونه ها تحت پروتکل بارگذاری چرخه ای مطابق آیین نامه aisc2005 ، دچار کمانش ،گسیختگی و ناپایداری نشدند بلکه سختی، ظرفیت جذب و اتلاف انرژی نیز افزایش یافت. با توجه به این که طول تسلیم کاهش می یابد می توان ابعاد مقطع غلاف پیرامونی را نیز کاهش داد که در این صورت brb های سبک تر و ارزان تر ی حاصل خواهد شد. تغییر طول قسمت های مختلف مهاربند بر شکل پذیری تجمعی نمونه ها با جنس فولاد یکسان تاتیری نداشت وفقط با تغییر نوع فولاد شکل پذیری تجمعی نمونه ها متغییر گردید . که در این بررسی شکل پذیری تجمعی نمونه ها با هسته فولادی با تنش تسلیم 5/418 و 210 مگاپاسکال تحت بارگذاری چرخه ای مطابق آیین نامه aisc2005 ( بدون تحمل سیکل های اضافی )به ترتیب 163 و 360 حاصل شد، بنابراین استفاده از فولاد با تنش تسلیم 210 مگا پاسکال به جای فولاد با تنش تسلیم 5/418 مگا پاسکال باعث 2/2 برابر شدن مقدار شکل پذیری تجمعی گردید . البته مقدار شکل پذیری 163 کمتر از 200 مقدار پیشنهادی aisc می باشد که بنا به توصیه aisc2005 جهت تامین حداقل مقدار شکل پذیری تجمعی به مهاربندها سیکل های اضافی بارگذاری اعمال نمود. همچنین نوع فولاد بر سختی نمونه ها بی تاثیر بود و فقط با تغییر طول قسمتهای مختلف مهاربند تغییر نمود. کلمات کلیدی : مهاربند کمانش ناپذیر – رفتار لرزه ای- تحلیل غیر خطی

استفاده از اتصال خورجینی که در شکل رایج خود برای نقاط لرزه خیز مناسب نیست بیشتر بدلیل عوامل اقتصادی ، سرعت اجرا و سهولت کار در ساختمانهای فلزی کشورمان رواج پیدا کرده است . گرچه امروزه با توجه به رواج انواع اتصالات ساده و گیردار فولادی، از اتصال خورجینی به گستردگی سابق استفاده نمی شود، اما هنوزکاربرد این نوع اتصالات در ساختمانهای فولادی کشورمان بخصوص در شهرستانها به چشم می خورد ، به علاوه اینکه بسیاری از ساختمانهای فلزی نسبتا قدیمی ایران نیز از نوع اتصال خورجینی می باشد که باید نسبت به بهسازی و تقویت آنها در مقابل زلزله های احتمالی هر چه زودتر اقدام نمود. تحقیقات و پژوهشهای انجام شده در زمینه اتصالات خورجینی از آن نظر اهمیت بیشتری دارد که تقریباً محدود به ایران بوده و در آیین نامه ها و مراجع خارج از کشور، مطالب ویژه این اتصالات کمیاب می باشد. متاسفانه تا کنون تحقیقاتی محدود ،گر چه ارزشمند بر روی این اتصالات انجام شده است. اتصالات خورجینی در مقایسه با اجزاء اصلی سازه از نرمی(شکل پذیری) خیلی کمتری برخوردارند . در صورت وارد شدن نیروهای جانبی به این نوع اتصال ، بدلیل خروج از مرکزیت صفحه تیر نسبت به ستون ، یک ممان خمشی اضافی حول محور اصلی ستون بوجود می آید . ممان خمشی بوجود آمده سبب ایجاد تنشهای زیاد در جوش کنج نبشیهای اتصال تیر به ستون می شود و در نهایت تمرکز تنش ایجاد شده در این جوشها منجر به گسیختگی زود هنگام اتصال از محل نبشیها شده و سقف فرو می ریزد. برخی از محققین کشور با اضافه نمودن ورقهای گیرداری افقی و قایم ،اتصال خورجینی رایج را تبدیل به یک اتصال گیردار با شکل پذیری معمولی و زیاد جهت استفاده در ساختمانهای قاب خمشی ویژه نموده اند .جزییات این اتصالات جدید در قالب "پیش نویس ضوابط طراحی و اجرای ساختمانهای اتصال خورجینی" در اختیار متخصصین قرار گرفته است . در این پژوهش به منظور بررسی سختی، شکل پذیری و مقاومت اتصالات پیشنهادی و مقایسه آن با آیین نامه aisc 2005 ابتدا مدل اجزای محدود نمونه های آزمایشگاهی گذشته ،توسط نرم افزارansys ساخته شد و مورد تایید قرار گرفت، سپس 4 ساختمان10، 8 ،6 و4 طبقه با قاب خمشی ویژه به طور کامل طراحی شدورفتارسیکلی مدل اجزای محدود چند اتصال خمشی جدید از این ساختمانها ،با ورقهای گیرداری افقی و قایم مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج بدست آمده حاکی ازآن است که اتصال خورجینی با ورقهای گیرداری افقی دارای شکل پذیری ، مقاومت و سختی کافی بوده و می تواند بعنوان قاب خمشی با شکل پذیری معمولی مورد استفاده باشد .در مورد اتصال خورجینی با ورقهای گیرداری قایم علاوه بردر نظر گرفتن ضخامت طراحی توصیه شده در مورد این ورقها ،نمونه های دیگری با ورقهای قایم با ضخامت تقلیل یافته به نصف ، به همراه یک تسمه تقویتی در مجاورت بال تیر ، مورد ارزیابی قرار گرفتند . نتایج بدست آمده حاکی ازآن است که هردو اتصال خورجینی با ورقهای گیرداری قایم دارای شکل پذیری ، مقاومت و سختی زیاد بوده و می توانند بعنوان قاب خمشی با شکل پذیری ویژه مورد استفاده باشند . و در صورت استفاده از ضخامت کاهش یافته در مورد اتصالات با ورقهای گیرداری قایم می توان در مقدار ورق مصرفی و انرژی لازم جهت جوشکاری و برشکاری صرفه جویی نمود .

اتصال ورق-بال-جوش شده با ستون بال پهن جزء اتصالات بعد-نورتریج می باشد و به عنوان اتصال پیش -تأیید شده معرفی شده و روش طراحی آن برای قاب خمشی ویژه ارایه شده است. در کشور ایران بسیاری از قابهای خمشی موجود با اتصال ورق-بال-جوش شده و با فرض قاب خمشی ویژه طراحی شده اند، اما به دلیل کمبود مقاطع بال پهن از مقاطع دوبل i-شکل برای ستونها استفاده شده است. در این تحقیق نشان داده شده است که اتصال ورق-بال-جوش شده هنگامیکه با ستون دوبل i-شکل بکار برده می شود، رفتار نیمه گیردار و ترد از خود نشان می دهد که به ترتیب باعث افزایش دریفت قاب خمشی و کاهش ظرفیتهای چرخشی اتصال می شود. این مسأله باعث کاهش سطح عملکرد قابهای خمشی موجود می شود. به منظور اصلاح رفتار اتصالات و تقویت قابهای خمشی، استفاده از صفحات کناری-با-بازشو برای تقویت اتصالات موجود پیشنهاد شده است، به طوریکه تیر متعامد موجود از داخل بازشو عبور می کند. در این روش مکانیزم انتقال نیرو اصلاح شده و با حذف عملکرد قوطی شکل ستون رفتار اتصال به مقدار قابل توجهی بهبود می یابد. اتصال تقویت شده رفتار گیردار و شکل پذیر از خود نشان می دهد که به ترتیب باعث کاهش دریفت قاب خمشی و افزایش ظرفیتهای چرخشی اتصال می شود. این مسأله به ارتقاء سطح عملکرد قابهای خمشی موجود منجر می شود. سه قاب خمشی 3، 7 و 12 طبقه با اتصالات ورق-بال-جوش شده و ستونهای دوبل با فرض قاب خمشی ویژه بر اساس روش استاتیکی معادل طراحی شده اند. در کل 20 تیپ اتصال با تیر و ستونهای متفاوت طراحی شده است. از آنجاییکه تحلیل روی تمامی اتصالات کار دشواری است تنها 6 اتصال بر اساس پراکندگی مناسب برای تحلیل اجزاء محدود انتخاب شده است. با استفاده از تحلیل اجزاء محدود به کمک نرم افزار ansys منحنی های هیسترسیس لنگر-چرخش اتصالات منتخب تحت بارگذاری سیکلی استخراج شده است. با مطالعه روی منحنی های لنگر-چرخش ظرفیتهای چرخشی اتصالات بر اساس سطوح عملکرد استفاده بی وقفه، ایمنی جانی و آستانه فروریزش تعیین شده است. به منظور سازه سازی، منحنی های لنگر-چرخش اتصالات به صورت سه خطی و چشمه اتصالات به صورت خطی تقریب زده شده است. با استفاده از نرم افزار minitab به مطالعه پارامتری نتایج تحلیل اجزاء محدود پرداخته شده است. با استفاده از رگرسیون چند متغیره فرمولهایی حاصل شده است که ظرفیتهای چرخشی و منحنی های لنگر-چرخش اتصالات و چشمه اتصالات را بر حسب عمق تیر و ستون بیان می کند. با استفاده از فرمولهای بدست آمده رفتار 14 اتصال دیگر تخمین زده شده است. به کمک نرم افزار perform-2d پاسخ قابهای خمشی با استفاده از تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی تحت 7 شتابنگاشت زلزله های مهم تعیین شده است. برای این کار اتصالات با فنرهای سه خطی و چشمه اتصالات با فنرهای خطی مدلسازی شده اند. سطح عملکرد قابهای خمشی از نسبت دریفت طبقات به ظرفیتهای چرخشی اتصالات بدست آمده است. در نهایت اتصالات موجود به وسیله صفحات کناری-با-بازشو تقویت شده اند و تمامی مراحل بالا برای تعیین سطح عملکرد جدید قابهای خمشی انجام شده است. سپس تأثیر تقویت اتصالات در ارتقاء سطح عملکرد قابهای خمشی مشاهده شده است.

استفاده از صفحات کناری در اتصالات خمشی رفتار لرزه ای اتصالات را تقویت می کند. در اتصال صفحه کناری از دو صفحه موازی تمام عمق برای اتصال تیر به ستون استفاده می شود. در اتصال با صفحه کناری یک جدایی فیزیکی بین انتهای تیر و وجه ستون وجود دارد. این جدایی مسائل و مشکلات مربوط به شکست ترد را که در ذات استفاده از جوش شیاری نفوذی کامل برای اتصال مستقیم بال تیر به بال ستون می باشد، مانند تمرکز تنش سه محوری در محل جوش تیر به ستون را حذف می کند. نتایج تحلیلی پنج مدل سه بعدی با صفحات کناری با استفاده از تیرهای ipe300 وipe400 و ستون قوطی با مقطع 15*35*35 در این پایان نامه ارائه شده است. برای تحلیل اجزای محدود از نرم افزار abaqus6.10 استفاده شده است. از شاخص های خسارت برای بررسی پتانسیل شکست ترد و شکل پذیر استفاده می شود. اثرات تغییر ارتفاع صفحات کناری روی شاخص هایی نظیر مایسز، سه محوری، کرنش پلاستیک معادل و ... در محل هایی نظیر جوش محل اتصال صفحات کناری به بال ستون، جوش اتصال ورق های پوشش تحتانی به بال تیر و محل تشکیل مفصل پلاستیک تعیین می شوند.نتایج نشان می دهند افزایش ارتفاع صفحات کناری باعث کاهش مقادیر شاخص مایسز در جوش اتصال صفحات کناری به ستون می شود.

بعد از زلزله نورتریج مشاهده شد اتصالاتی که تا آن زمان به عنوان اتصالات کاملا صلب مورد استفاده قرار می گرفتند دچار آسیب های فراوانی شده اند و در نتیجه دارای نقوص و معایبی هستند . متاسفانه در ایران به دلیل نبود پروفیل بال پهن جهت استفاده برای ستون ها غالبا از ستون دوبل استفاده میشود . برای اتصال صلب این نوع ستون ، از اتصال تیر، به ورق روپوش ستون با استفاده از ورق های روسری و زیر سری استفاده می شود که دارای معایبی می باشد. عمده ترین نقص این نوع اتصال جدا شدن ورق روپوش ستون ، از پروفیل های فولادی ، در محل اتصال صفحات روسری و زیر سری میباشد. برای برطرف شدن این معضل طرحی توسط دیلمی و شیرآوند ارئه شد ، که در این طرح تیر به کمک صفحات کناری ذوذنقه ای ، مستقیم به پروفیل ستون جوش میشود .طرح شیرآوند فقط برای یک مدل یررسی شده است . در این پایان نامه در ابتدا به بررسی طبقه بندی اتصال برای تیرهای مختلف پرداخته شده است که برای این منظور هفت نمونه برای تیرهای با ارتفاع متفاوت تحت بارگذاری چرخه ای قرار گرفته و مشخص شد که تمام نمونه ها جز اتصالات کاملا مقاوم بوده و قابلیت استفاده در قاب های خمشی ویژه را دارا می باشد. در ادامه برای بررسی اثر تغییر اجرا اتصال (تغییر طول ، ضخامت و ارتفاع بزرگتر صفحات کناری) بر رفتار اتصال به مقایسه شاخص های خسارت در مقاطع انتخابی (مفصل پلاستیک روی بال تیر ، نوک جوش عرضی و بر اتصال صفحات کناری به ستون) پرداخته شده است.پنج نمونه برای تفییر طول ، سه نمونه برای تغییر ضخامت وسه نمونه نیز برای بررسی تغیر ارتفاع صفحات کناری ذوزنقه ای در محل اتصال به بال ستون طراحی شده است. با بررسی شاخص های خسارت مشخص شد تغییر طول صفحات پوششی و کناری بیشترین تاثیر بر رفتار اتصال را دارد.

برای اتصال تیر به ستون قوطی، باید ورق پیوستگی را در داخل ستون قوطی روبروی ورق های روسری و زیرسری قرارداد و هر چهار طرف ورق های پیوستگی را به وجوه ستون قوطی متصل کرد. همانطور که میدانیم، برای جوش دادن هر چهار طرف ورق پیوستگی به وجوه ستون قوطی نیاز به روش هایی خاص و پرهزینه می باشد. حال این سوال پیش می آید که آیا برای همه حالات اتصال تیر به ستون قوطی، بایدهرچهارطرف ورق پیوستگی را به وجوه ستون قوطی جوش داد؟ آیا می توان عرض صفحات پیوستگی را کاهش داد واگردراثرخطای ساخت ، ورق های پیوستگی دقیقا روبروی ورق های روسری و زیرسری قرارنگیرند چه اتفاقی میافتد؟ تمامی مدلهای توسط نرم افزار تحلیل غیرخطی آباکوس ساخته شده اند . درکارتحقیقاتی اول تاثیر جوش ندادن یکی از وجوه صفحات پیوستگی به ستون قوطی بررسی شده است. برای این منظور دو دسته سه تایی از نمونه ها مورد بررسی قرار گرفت.دسته اول به نامa،شامل تیرipe300وستون قوطی350×350×20 می باشندکه شامل سه نمونه a-2w-2f ، a-2w-1f و a-2f می باشد که تفاوت آنها درنحوه اتصال صفحات پیوستگی به ستون قوطی می باشد.دسته دومbشامل تیرipe400وستون قوطی350×350×20 می باشند که شامل سه نمونه b-2w-2f ،b-2w-1f و b-2f می باشد که همانند دسته a تفاوت آنها در نحوه اتصال صفحات پیوستگی به ستون قوطی می باشد . با بررسی رفتار کلی ورفتار موضعی اتصال(توزیع شاخص های خسارت)دو دستهaوb،به این نتیجه رسیدیم که جوش ندادن یکی از وجوه صفحات پیوستگی به ستون قوطی تاثیری دررفتارکلی و رفتارموضعی نمونه ها نخواهد داشت. فقط درنمونه هایa-2fوb-2f بال ستون در تراز ورق روسری در گوشه ها دچارکشش می شود. درکار تحقیقاتی دوم تاثیر جوش دادن صفحات پیوستگی به جانهای ستون قوطی توسط جوش گوشه دوطرفه بررسی شده است که برای این منظور دو نمونهa-2wf-2f،a-2wf-1f مورد بررسی قرار گرفت و با نمونه a-2w-2f مقایسه گردید . با بررسی رفتارکلی وموضعی نمونه ها به این نتیجه رسیدیم که رفتارنمونه هایa-2wf-2fوa-2wf-1f بارفتارنمونه a-2w-2f کاملا مشابه ویکسان می باشد. در کار تحقیقاتی سوم کاهش عرض صفحات پیوستگی بررسی شدکه برای این منظورسه نمونه a70-2w-1f ، a155-2w-1f وa240-2w-1f مورد بررسی قرارگرفتندو با نمونه a-2w-1f مقایسه شدند. با بررسی رفتارکلی اتصال به این مهم رسیدیم که کاهش عرض صفحات پیوستگی تاثیری دررفتارکلی اتصال نخواهد داشت ولی در رفتار موضعی اتصال درنمونه ها(شاخص های خسارت) تاثیر قابل توجهی داشته است. در نهایت درکارتحقیقاتی چهارم عدم همترازی صفحات پیوستگی باورق تقویتی روسری بررسی شدکه برای این منظوردودسته سه تایی ازنمونه ها مورد بررسی قرار گرفت . دسته اول به نام a ، شامل تیرipe300وستون قوطی 350×350×20 mm می باشدکه شامل سه نمونه a-300-0 ،a-300-1 ، a-300-2 می باشد. دسته دوم c ، شامل تیر ipe180 و ستون قوطی 350×350×20 mm می باشد که شامل سه نمونه c-180-0، c-180-1 ، c-180-2 می باشد. بابررسی رفتارکلی اتصال درنمونه ها به این نتیجه رسیدیم که عدم همترازی صفحات پیوستگی باورق تقویتی روسری تاثیرقابل توجهی دررفتارکلی اتصال نخواهدداشت،اما دررفتار موضعی اتصال(بررسی شاخص های خسارت) تاثیرقابل توجهی خواهد داشت.