این پایان نامه یک مطالعه عددی بر ظرفیت بارپذیری و عملکرد لرزه ای قابهای بتن مسلح را که با الیاف پلیمری frp تقویت شده اند را بیان می کند . آنالیز عددی با استفاده از نرم افزار abaqus برای پیش بینی ظرفیت بار نهایی در قابهای بتن مسلح تقویت شده با استفاده از الیاف پلیمری صورت می گیرد. در ابتدا یک مطالعه آزمایشگاهی بر عملکرد لرزه ای قاب بتن مسلح انجام می شود . مبنی بر اینکه آزمایش لرزه ای با مقیاس ½ نمونه قاب تحت فرکانس پایین چرخه ای ، با بارهای عمودی ثابت انجام می شود. روند گسیختگی ، ظرفیت بار نهایی در قاب بتنی بررسی می شود . شبیه سازی عددی و همچنین کار آزمایشگاهی با استفاده از پوش بارگذاری چرخه ای کالیبره می شود. بر طبق روند گسیختگی ، تقویت قاب با استفاده از frp انجام می گیرد و با نمونه کنترل مقایسه می شود. اثر جهت الیاف (450 و دورپیچ) بر مقاومت نهایی قاب بررسی می شود .رفتار مصالح غیر خطی مر بوط به میلگردها و بتن و الیافهای پلیمری با مدل های مناسب شبیه سازی می شود. می توان نشان داد که استفاده از الیافهای پلیمری به طور عمده سختی و همچنین مقاومت نهایی قابهای بتن مسلح را افزایش می دهد . نتایج آنالیز دلالت بر این دارد که استفاده از چهار لایه پی در پی با زاویه 450 ± ، یک طرح مناسبی برای پیشرفت بار نهایی و شکل پذیری قابهای بتن مسلح می باشد. در آخر اجزای قاب شامل (تیر ، ستون ، اتصال) با اجزای منفرد تیر ، ستون ، اتصال مقایسه می شود. کلمات کلیدی : قاب بتن مسلح abaqus; ; تقویت ; الیاف پلیمری frp

استفاده از سیستم های ساندویچ پانل با توجه به سبکی، عایق صوتی-حرارتی، سرعت اجرای بالا و کنترل کیفیت مطلوب رایج می باشد. تحقیقات انجام شده بر روی این سیستم ساختمانی تاکنون محدود به ساختمان های کم ارتفاع بوده است. در این پایان نامه رفتار دینامیکی این سیستم سازه ای در مورد سازه های میان مرتبه بررسی می گردد. برای انجام این منظور پلان های انتخابی در حد سازه های واقعی و به صورت پلان مربعی 12*12 و مستطیلی 12*27 متر انتخاب گردید. در مدل سازی سازه مذکور کلیه دیوارها و سقف ها از جنس پانل های سبک d3 انتخاب گردیدند. برای تعیین مشخصات پانل های مورد استفاده در مدل سازی ابتدا سازه های مذکور توسط روابط موجود در نشریه 385 ]1[ مورد طراحی اولیه قرارگرفته، سپس مدل های سازه ای برای انجام آنالیز دینامیکی در نرم افزار sap2000-v14 به صورت سه بعدی در 4 و 6 طبقه مدل سازی و سپس تحت رکورد زلزله های طبس و ناغان مورد بررسی قرار گرفتند. در این تحقیق پاسخ های دینامیکی سازه مانند جابجایی طبقات، نیروی برشی طبقات و انرژی جذب شده و همچنین تنش های کششی و فشاری در مصالح در ناحیه خطی و غیرخطی محاسبه و مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین برای بدست آوردن میزان فرکانس و پریود طبیعی سازه، ضریب شکل پذیری و ضریب اضافه مقاومت بر روی مدل های مذکور آنالیز مودال و استاتیکی غیرخطی نیز انجام گرفته است. بر اساس نتایج این تحقیق ساختمان های 4 و 6 طبقه مورد بررسی رفتار دینامیکی قابل قبولی تحت زلزله های طبس و ناغان داشته اند و طراحی و ساخت ساختمان های میان مرتبه با این سیستم سازه ای امکان پذیر خواهد بود. ضمنا از انجام آنالیز استاتیکی غیرخطی میزان ضریب رفتار این سازه ها بین 45/4 تا 7/6 بدست آمد.

مدلسازی پانل ها توسط مقایسه با نمونه های آزمایشگاهی مورد تائید واقع شد. مدلسازی بر اساس مقیاس2.35/1 انجام شد و نمونه شبیه سازی شده در محدوده رفتار خطی کاملأ با نتایج حاصل از مقیاس واقعی تطبیق دارد. مدلسازی لایه پلی استایرن سبب تغییر زیادی در نتایج نمونه های تحت خمش نمی گردد ولی باعث تغییرات بسیاری در نمونه های تحت آزمایش دینامیکی می شوند. در مدلسازی عددی از المان های solid 45 وlink 8 استفاده شد و نتایج مورد انتظار حاصل گشت. از 3 عدد پانل مقیاس شده دیواری و 3 پانل مقیاس شده سقفی به طول 1100 میلیمتر، عرض 440 میلیمتر استفاده شده است و برای آزمایش مودال نمونه ها از 9 عدد شتاب سنج پیزوالکتریک جهت ثبت پاسخ ارتعاشی سازه تحت تحریک محرک استفاده شد. نمونه های آزمایشگاهی ابتدا بصورت سالم آزمایش شدند و سپس یک آسیب مصنوعی بصورت یک برش در وسط طول پانل و در سرتاسر عرض پانل به نمونه ها اعمال شد. جهت بررسی شکل مودها و اینکه نمونه ها قبل و بعد از خرابی با یکدیگر همگرا هستند و اینکه دو نمونه مختلف با هم مشابه هستند نمودارهای mac ترسیم شدند. با توجه به شکل مودهای ترسیم شده از نتایج آزمایشگاهی و مقایسه با شکل مودهای تئوری ملاحظه شد برخی مودهای آزمایشگاهی قابل استفاده نیستند و باید از نتایج حذف شوند. پس از اعمال اصلاحات و مقایسه و تحلیل مشخص شد نتایج چندین مود اول استخراج شده قابل قبول هستند. ماتریس سختی پانل ها توسط الگوریتم ارائه شده و با استفاده از مقایسه فرکانس های طبیعی نمونه های عددی و آزمایشگاهی و شکل مود آن ها بهنگام شد. پس از چندین مرتبه سعی و خطا بزرگترین ماتریس سختی قابل استخراج توسط نرم افزار ماتریسی با ابعاد 216 سطر و ستون می باشد. برای بهنگام سازی 7 فرکانس اول با شکل مودهای متناظر محاسبه گشت و به عنوان داده الگوریتم بهنگام سازی مورد استفاده قرار گرفت. مدول الاستیسیته بهنگام شده نمونه های سقفی به شرح زیر می باشند : - فولاد با مدول الاستیسیته 190000 mpa - پلی استایرن با مدول الاستیسیته 20 mpa - بتن با مدول الاستیسیته 9000 mpa و مدول الاستیسیته بهنگام شده نمونه های دیواری به شرح زیر می باشند : - فولاد با مدول الاستیسیته 190000 mpa - پلی استایرن با مدول الاستیسیته 20 mpa - بتن با مدول الاستیسیته 13000 mpa مدول الاستیسیته بهنگام شده مصالح فولادی و بتنی مدل های سقفی در مقایسه با مدل های دیواری دارای یک مقدار هستند ولی مدول الاستیسیته بتن مقدار کمتری دارد (4000 mpa کمتر از مدل های دیواری) و علت آن ضخامت بیشتر لایه بالایی نمونه های سقفی می باشد که در بتن آن تخلخل بیشتری وجود دارد. چهار سناریوی خرابی برای نمونه های عددی در نظر گرفته شد. مقدار ? بدست آمده در این مرحله نشان دهنده میزان خرابی بوجود آمده در مدل به دلیل بروز آسیب می باشد که با تحلیل بر روی ماتریس سختی سازه مشخص می شود. در بررسی و تحلیل نمونه های سقفی نتایج سناریوی خرابی اول 22.81-% = 1? را نشان می دهد که بیانگر میزان خرابی در تمام نمونه توسط این سناریو می باشد. پس از تحلیل سناریوی دوم و سوم نیز به ترتیب مقدار 10.16-% = 2? و 29.56-% = 3? می باشد. سناریوی سوم که گسترش یافته سناریوی دوم می باشد به درستی این گسترش خرابی را نمایان می کند. همچنین سناریوی دوم نیز از سناریوی اول میزان کمتری را نشان میدهد که این موضوع بیان می کند چون مکان آسیب در سناریوی اول در نقطه عطف شکل مودهای المان می باشد خرابی در آن نقطه تاثیر بیشتری در سازه میگذارد. تحلیل سناریوی چهارم نیز مقدار 12.57-% = 4? را نتیجه می کند. میزان خرابی در این سناریو نیز بیانگر اهمیت برشگیرها و تاثیر خرابی آن ها در خرابی کل سازه می باشد. آسیب در برشگیر های وسط به دلیل اینکه همانند سناریوی اول در نقطه عطف المان ها قرار دارند تاثیر ناچیزی در خمش نمونه ها دارند و در آن ناحیه اثر و رفتار بتن حاکم است. همانند مدل های سقفی پس از ایجاد آسیب نتایج تحلیل مدل ها با این آسیب ها به الگوریتم مورد بحث داده شد و پس از تحلیل آن ها توسط نرم افزار matlab نتایج هر سناریوی خرابی به شرح زیر می باشد. در بررسی و تحلیل نتایج سناریوی خرابی اول 17.24-% = 1? را نشان می دهد که بیانگر میزان خرابی در تمام نمونه توسط این سناریو می باشد. پس از تحلیل سناریوی دوم و سوم نیز به ترتیب مقدار 14.78-% = 2? و 56.32-% = 3? می باشد. همانگونه که ملاحظه می گردد سناریوی سوم که گسترش یافته سناریوی دوم می باشد به درستی این گسترش خرابی را نمایان می کند. همچنین سناریوی دوم نیز از سناریوی اول میزان کمتری را نشان میدهد. تحلیل سناریوی چهارم نیز مقدار 19.70-% = 4? را نتیجه می کند. بر خلاف مدل های سقفی تاثیر بیشتر برشگیر های وسط دهانه در مدل دیواری را ضخامت کمتر و همچنین ضخامت کمتر پلی استایرن باید دانست. در این حالت از تاثیر بتن به دلیل فاصله کم لایه ها و ضخامت کم بتن کاسته می شود و تاثیر برشگیر ها بیشتر می شود. برای بدست آوردن فرکانس های طبیعی نمونه های با مقیاس واقعی، چگالی و فرکانس ها باید با ضرایبی اصلاح شوند. با تصحیح فرکانس های طبیعی و چگال نمونه های مقیاس شده میتوان به نتایج نمونه های با مقیاس واقعی دست پیدا نمود و قبل از تست نمونه ها یک پیش آگاهی از سازه و فرکانس های طبیعی آن در اختیار داشت.

استفاده از سیستم های ساندویچ پانل با توجه به سبکی، عایق صوتی-حرارتی، سرعت اجرای بالا و کنترل کیفیت مطلوب رایج می باشد. تحقیقات انجام شده بر روی این سیستم ساختمانی تاکنون محدود به ساختمان های کم ارتفاع بوده است. در این پایان نامه رفتار دینامیکی این سیستم سازه ای در مورد سازه های میان مرتبه بررسی می گردد. برای انجام این منظور پلان های انتخابی در حد سازه های واقعی و به صورت پلان مربعی 12*12 و مستطیلی 12*27 متر انتخاب گردید. در مدل سازی سازه مذکور کلیه دیوارها و سقف ها از جنس پانل های سبک d3 انتخاب گردیدند. برای تعیین مشخصات پانل های مورد استفاده در مدل سازی ابتدا سازه های مذکور توسط روابط موجود در نشریه 385 ]1[ مورد طراحی اولیه قرارگرفته، سپس مدل های سازه ای برای انجام آنالیز دینامیکی در نرم افزار sap2000-v14 به صورت سه بعدی در 4 و 6 طبقه مدل سازی و سپس تحت رکورد زلزله های طبس و ناغان مورد بررسی قرار گرفتند. در این تحقیق پاسخ های دینامیکی سازه مانند جابجایی طبقات، نیروی برشی طبقات و انرژی جذب شده و همچنین تنش های کششی و فشاری در مصالح در ناحیه خطی و غیرخطی محاسبه و مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین برای بدست آوردن میزان فرکانس و پریود طبیعی سازه، ضریب شکل پذیری و ضریب اضافه مقاومت بر روی مدل های مذکور آنالیز مودال و استاتیکی غیرخطی نیز انجام گرفته است. بر اساس نتایج این تحقیق ساختمان های 4 و 6 طبقه مورد بررسی رفتار دینامیکی قابل قبولی تحت زلزله های طبس و ناغان داشته اند و طراحی و ساخت ساختمان های میان مرتبه با این سیستم سازه ای امکان پذیر خواهد بود. ضمنا از انجام آنالیز استاتیکی غیرخطی میزان ضریب رفتار این سازه ها بین 45/4 تا 7/6 بدست آمد.

سه نوع قاب 10 طبقه، از نوع b (قاب هایی که تیرهای بخش پیش آمده به صورت طره ای می باشند)، نوع c1 (قاب هایی که ستون ها از محور خود خارج شده و به انتهای تیرهای بخش پیش آمده منتقل شده است) و نوع c2 (قاب های در انتهای بخش پیش آمده ستون اضافه گردیده است) با افزایش طول پیش آمدگی به ازای طول 5/1 ، 3 ، 5/4 و 6 متر، که بارگذاری جانبی آنها به روش دینامیکی طیفی و بر اساس آیین نامه طراحی ساختمان ها در برابر زلزله (استاندارد 2800 ـ ویرایش سوم) صورت گرفته تحت مولفه های افقی و قائم 5 رکورد نزدیک گسل و با استفاده از نرم افزار perform 3d ver (4.0.3) مورد تحلیل دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی قرار گرفتند. میزان تغییر مکان نسبی، میزان تغییر مکان قائم (خیز) تیرهای پیش آمده و میزان خروج از مرکزیت در تحلیل های الاستیک و بیشینه نیاز زاویه ی دریفت طبقات (تحت مولفه افقی رکوردها)، میزان انرژی هیسترزیس جذب شده در طبقات نسبت به کل قاب و میزان انرژی هیسترزیس جذب شده در پیش آمدگی نسبت به کل طبقه (تحت مولفه های افقی و قائم رکوردها)، در تحلیل های دینامیکی غیرخطی مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج بدست آمده از این مطالعه حاکی از آن است که به طور کلی با افزایش طول پیش آمدگی میزان خیز و میزان خروج از مرکزیت در هر سه نوع قاب در حال افزایش می باشد و علی رغم توزیع یکنواخت مقاومت در ارتفاع، نمودارهای توزیع انرژی هیسترتیک و جابجایی نسبی از این توزیع تبعیت نمی کنند و تمرکز انرژی و خسارت در یک یا چند طبقه مشاهده می شود. لذا برای استفاده بهینه از حداکثر سیستم، طراحی سازه ها صرفاً بر اساس مقاومت منطقی به نظر نمی رسد و باید پارامترهای دیگری مانند انرژی هیسترتیک که نقش عمده ای در خسارت اعضای سازه (خصوصاً سطح فروریزش) دارند در روند طراحی لحاظ شود.

اجزا در سازه های پانلی جز جدانشدنی آن می باشد. این اجزا در رفتار این سازه ها اثرات مهمی را به جا می گذارند. مشارکت یا عدم مشارکت پانل ها در سختی قاب رابطه مستقیم با حضور، نحوه چیدمان و قرارگیری این اجزا دارد. تا کنون در مدل سازی های مختلف اثرات این اجزا دیده نشده است و به عبارت بهتر در مدل سازی های رایانه ای که مشارکت پانل در سختی قاب را یررسی می کردند (تحت هر نوع بارگذاری) اثر مستقل این اجزا نادیده گرفته شده است. در این پایان نامه با در نظر گرفتن ضوابط "دستور العمل طراحی، ساخت و اجرای سیستم های پانل پیش ساخته سبک سه بعدی" و یک جز مهم یعنی المان های u شکل که با اتصال به ستون ها و تیرها در قاب فولادی، پانل را به قاب متصل می کند به بررسی و مقایسه رفتار قاب فولادی ساده همراه پانل و سازه ای که بادبند جایگزین پانل شده است پرداخته می شود. در این مسیر با استفاده از نرم افزار abaqus آنالیز های دینامیکی، بار افزون و بار تناوبی استفاده شده است. برای درک رفتار کلی سازه، سازه های دو تا چهار دهانه و چهار طبقه را تحت رکورد های زلزله کوبه، نورسریج، منجیل و چیچی قرار داده شده است. نتایج حاصله شامل جابجایی نسبی بام، برش پایه، منحنی های نیرو-تغییرمکان نسبی بام، زاویه تغییر مکان نسبی طبقات و ضریب زلزله را مورد بررسی قرار گرفته است که نتایج حاصل نشان از رفتار بهتر سازه پانلی تحت زلزله های فوق دارد. با استفاده از آنالیز بار افزون مقادیر ضریب رفتار سازه ها بدست آمده است. نتایج حاصله از تحلیل با بار تناوبی شامل نیرو های عکس العمل تکیه گاهی محوری در پای سازه و مقادیر برش موجود در پانل ها می باشد. با استفاده از این آنالیز نشان داده شده که نیروهای عکس العمل محوری موجود در ستون هادر سازه های پانلی توزیع بهتری پیدا کرده و نسب به سازه بادبندی کاهش یافته است. جهت بررسی برش قابل تحمل المان های u شکل، برش تحمل شده ناشی از اصطکاک نیز لحاظ شده است. در نهایت نواحی که برش موجود از حاصل جمع برش ناشی از المان های u شکل و برش اصطکاکی بیشتر بوده مشخص گردیده است.

ایجاد دهانه های بزرگ در طبقه تحتانی سازه های بلند جهت ایجاد ورودی مناسب از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. در این پایان نامه، ابتدا سیستم های سازه ای و تکنیک های مختلفی که می توان با استفاده از آنها حذف ستون را انجام داد، ارائه شده است. در ادامه از بین تمامی سیستم های ارائه شده، سه سیستم اصلی با محوریت سیستم لوله در لوله، انتخاب شدند. لازم به ذکر است که علاوه بر سیستم های اصلی، سازه ای به عنوان سازه مبنا که هیچ گونه حذف ستونی در لوله پیرامونی آن رخ نداده است نیز در نرم افزار etabs2000 مدل گردید. سیستم اول با استفاده از تیر عمیق انتقالی در طبقه تحتانی، سیستم دوم با استفاده از تیر های قوسی شکل در چند طبقه تحتانی و سیستم سوم با استفاده از تجمیع سه ستون مجاور در یک ستون ( تقریباً مشابه آنچه که در ساختمان های تجارت جهانی انجام شده بود) توانسته اند سازه را در حذف ستون های مورد نظر یاری برسانند. تمامی سیستم ها از منظر ابعاد پلان، مشخصات هسته، مشخصات مصالح، نوع اسکلت، بارگذاری، تعداد طبقات و ارتفاع یکسان بوده و در سه حالت سی، چهل و پنجاه طبقه مدل گردیدند. میانگین تغییر مکان جانبی نسبی قاب دو و سه دهانه در سازه با تیر های قوسی شکل 26 درصد کمتر از مقدار ماکزیمم تغییر مکان جانبی نسبی سایر سیستم ها می باشد. نیروی ناشی از تحلیل دینامیکی طیفی وارد بر طبقات سازه بدون قطع ستون کمتر از دیگر سیستم ها بوده به طوریکه میانگین نیروی طبقات در این سیستم 19 درصد کمتر از میانگین هر سیستم دیگری می باشد. اندیس لنگی برش سازه با تیر قوسی شکل کمترین پراکندگی نسبت به معیار سنجش (1.0) و بالاترین شاخص صلبیت خمشی (35) را دارد. کمترین افزایش لنگر تیرها در محدوده حذف ستون مربوط به سیستم تجمیع ستون بوده این در حالیست که، سیستم تیر قوسی شکل کمترین وزن اسکلت (kg/m? 1050) را به خود اختصاص داده است. با توجه به این نتایج در انتها سازه با سیستم تیرهای قوسی شکل رفتار مناسبتری را نسبت به سایر سیستم ها از خود نمایش داد.

در این پایان نامه از روش های عددی (المان محدود) و تحلیلی استفاده شده است تا اثرات بارگذاری در مشخصات دینامیکی (فرکانس) تیر بررسی شود. برای اولین بار اثر بسته شدن ترک در سیکل های ارتعاشی یک مطالعه ی موردی(تیر دوسر ساده)، تحت بار محوری فشاری در حوزه ی فرکانس بررسی شد. با توجه به اثرات عمده ی بارهای محوری در فرکانس های سازه ، این پارامتر در سازه های معیوب بررسی شده است. از آنجا که روشی برای شناسایی خرابی تیرهای ترک خورده ای که در معرض بار محوری می باشند وجود نداشت، این مطالعه برای اولین بار ، روش مبتنی بر فرکانس موجود که برای تیرهای بدون بار ارایه شده است را اصلاح و ارتقا میدهد تا شناسایی خرابی برای اینگونه سازه ها میسر شود. همچنین اندیس خرابی معادل بار محوری (deal)در این حیطه پیشنهاد می شود. نتایج نشان میدهد که بارهای محوری می توانند باعث تغییرات شدید فرکانس ها شوند. بارهای فشاری باعث کاهش فرکانس و بارهای کششی منجر به افزایش این مقدار می شود. بررسی ها حاکی از آن است که عدم توجه به نیروی محوری حتی برای مقادیرکم می تواند باعث آشفته شدن نتایج شناسایی خرابی گردد، بگونه ای که نتایج روش های موجود را بطور کلی زیر سوال ببرد. روش ارتقا یافته و روش موجود برای دو حالت بار محوری مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج میانگین خطایی کمتر از 10% برای محل ترک و 15% برای عمق ترک نشان می دهند که گویای کارایی بالای روش پیشنهادی و دقت بالای آن بخصوص برای بارهای محوری در محدوده ی سرویس می باشد.

در این پایان نامه، به تحلیل و طراحی سیستم دیوار برشی فولادی به روش نواری پرداخته شده است. تحلیل های انجام گرفته نشان می دهد که مدل سازی به صورت المان های نواری می تواند معادل سازی دقیقی برای دیوار برشی فولادی باشد. به منظور مقایسه نتایج سیستم دیوار برشی فولادی با یک سیستم مقاوم لرزه ای رایج،6 نمونه قاب خمشی در دو حالت وزن و سختی یکسان با سیستم دیوار برشی فولادی، مورد بررسی قرار گرفت.

چکیده ندارد.