نام پژوهشگر: محمدعلی کافی

ارزیابی لرزه ای مهاربندهای هم محور شکل پذیر تحت زلزله های مصنوعی به روش موجک
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه سمنان - دانشکده مهندسی عمران 1390
  مهرسا میرزاحسینی   محمدعلی کافی

قابهای مهاربندی شده هم محور از جمله سیستم های مقاوم در برابر بارهای جانبی می باشند، محاسنی چون سرعت ساخت، سهولت اجراء و هزینه پایین تردر مقایسه با سایر سیستم های سازه ای و بعلاوه سهولت بازسازی آنها پس از زلزله سبب کاربرد گسترده درسازه های معمول گردیده است، از سوی دیگر شکل پذیری کم آنها ، متاثر از کمانش مهاربند فشاری قبل از عمل تسلیم و جذب انرژی از جمله نقاط ضعف این نوع سیستم های سازه ای محسوب می شود ، جهت رفع این مشکل تحقیقات متعدد صورت گرفته است ، یکی از مکانیزم های ممکن جهت تامین شکل پذیری مهاربند هم محور، حلقه فولادی مستهلک کننده است که در نقطه اتصال بادبند به ورق گوشه و با صرف هزینه ای کم نصب می گردد ، این المانها ضمن جذب انرژی می توانند به عنوان یک فیوز عمل کرده و از کمانش مهاربند جلوگیری نمایند. در تحقیق حاضر عملکرد قابهای خمشی به همراه مهاربند هم محور با کاربرد حلقه مستهلک کننده فولادی بررسی شده است، جهت دست یابی به این هدف قابهای 5 ، 10 و 15 طبقه یکبار در حالت مهاربند معمولی و بار دیگر در حالت کاربرد المان مستهلک کننده تحت آنالیز های غیر خطی قرار گرفته است ،برای این منظور پاسخ سازه تحت زمین لرزه های دور و نزدیک گسل با خواص ساختاری متفاوت ارزیابی شده است ، همچنین با توجه به اهمیت ساختگاه سازه و کمبود شتابنگاشت های ثبت شده در نقاط متفاوت ضمن بررسی لزوم تولید شتابنگاشت های مصنوعی و کارایی روش موجک ، با تکیه بر روشی مبتنی بر تئوری موجک شتابنگاشت هایی مصنوعی از طریق اصلاح طیفی رکوردهای موجود تولید شده است، در این روش با بهره گیری از موجک پیوسته ، شتابنگاشت ثبت شده به تعدادی تاریخچه های زمانی مناسب، بدون همپوشانی در بازه فرکانسی تجزیه شده و سپس هر یک از تاریخچه های زمانی جهت انطباق طیف پاسخ شتاب نگاشت با طیف طراحی ایران ، موجود در آیین نامه 2800 ویرایش سوم، بطور مناسب مقیاس شده اند و کارایی سیستم سازه ای تحت زلزله های مصنوعی مجددا ارزیابی شده است. نتایج نشان می دهد تحت زلزله های واقعی، با کاربرد المان مورد نظر میزان برش پایه قاب کاهش می یابد، درصد کاهش برش پایه بطور متوسط در قابهای 5، 10 و 15 طبقه به ترتیب معادل 13، 23و19 درصد می باشد ، در مقابل جابجایی نسبی طبقات با افزایش همراه بوده است، از سوی دیگر روند تولید شتابنگاشت مصنوعی نشان دهنده عملکرد مطلوب روش موجک در انطباق طیفی رکوردهای موجود می باشد ، این روش با تغییر اثر مولفه های فرکانسی به صورت فیلتر عمل خواهد کرد، همچنین ضمن برخورداری از سرعت و دقت مناسب در فرایند همگرایی میزان خطای عدم انطباق طیفی را در زلزله های مختلف بطور متوسط تا حدود 5 درصد کاهش می دهد و رکوردهای مصنوعی با خواص متفاوت تولید می گردد این امر بویژه در زلزله های دور از گسل به دلیل برخورداری از مقادیر ماکزیمم سرعت و جابه جایی پایین و همچنین انرژی ورودی کمتر مشهود بوده است ، این خواص به نوبه خود در پاسخ سازه تاثیر گذار خواهند بود و مقادیر جابه جایی و تغییر مکان نسبی تحت زلزله های مصنوعی دور از گسل بطور قابل ملاحظه افزایش داشته است این امر لزوم فرایند انطباق طیفی را بویژه در زلزله های دور از گسل نشان می دهد .همچنین نتایج آنالیز تاریخچه زمانی تحت زلزله های مصنوعی تولید شده نشان می دهد با کاربرد حلقه فولادی میزان کاهش برش پایه قاب 5، 10 و 15 طبقه به ترتیب معادل 8 ، 14 و 28 درصد بوده است.

بررسی موردی عملکرد سیستم لوله قابی و مقایسه عملکرد آن با دیگر سیستم های مشابه
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه سمنان - دانشکده مهندسی عمران 1392
  عاطفه حقدادی   محمدعلی کافی

با افزایش میل به ساخت ساختمان های بلند در کلان شهر ها، به ویژه شهر تهران یافتن سیستم های سازه ای کارآمد و اقتصادی دغدغه ی بسیاری از مهندسین و مالکان است.در ساخت سازه های بلند، روش های متعددی به کار گرفته می شود. انتخاب بهترین سیستم سازه ای از لحاظ عملکرد سازه ای و صرفه جویی در منابع ، ایده آلی دست یافتنی است. این مطالعه ، به مقایسه ی سیستم های سازه ای قاب خمشی ، لوله قابی و سیستم دارای هسته ی مقاوم از لحاظ میزان تغییر مکان جانبی ,لنگی برش ومیزان فولاد مصرفی می پردازد. همچنین بکارگیری سیستم های لوله قابی و هسته ی مقاوم در سازه های کوتاه نیز مورد بررسی قرار میگیرد.استفاده از سیستم های لوله قابی و هسته ی مقاوم در سازه های کوتاه باعث حذف ستون های میانی پلان میشود که امکان تخصیص فضا بهینه تر توسط مهندس معمار را فراهم می کند.به علاوه در صورت تمایل به تغییر کاربری و یا تغییر در فضاهای موجود نیازی به تخریب سازه نخواهد بود. در این بررسی، با استفاده از نرم افزار etabs مدلسازی سه بعدی از سازه های 5 ،10، 20 ، 30 و 40 طبقه انجام گرفته و تاثیر عواملی چون تغییر در اتصالات ، تغییر در سیستم سازه ای و تغییر در صلبیت کف به کمک تیرریزی مضاعف سقف، بر تغییر مکان جانبی و لنگی برش سازه مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین تاثیر استفاده از مهار بازویی در بالا و وسط ارتفاع سازه های 30 و 40 طبقه ، بر لنگی برش سازه مورد مطالعه قرار گرفته است. بررسی ها نشان داد،اتصال صلب تیرهای اتصال دهنده ی لوله داخلی و خارجی ، چه در سیستم لوله قابی و چه در سیستم هسته مقاوم، باعث بهبود نتایج می گردد.همچنین تیرریزی مضاعف سقف اکثراً باعث نزدیک شدن لنگی برش به حالت ایده آل و در عین حال افزایش تغییرمکان جانبی نسبی می گردد.به علاوه بررسی ها بیانگر این مطلب است که وجود مهار بازویی در وسط سازه بر بهبود لنگی برش تاثیرگذارتر از وجود مهار بازویی در بالای سازه است. واژه های کلیدی:سازه های بلند،لوله قابی،هسته مقاوم ،لنگی برش ،اتصالات.

مدلسازی عددی اتصال صلب تیر به جان ستون دوبل با استفاده از ورق کناری
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه سمنان - دانشکده مهندسی عمران 1391
  محمد جواد حاجی رجبی   محمدسعید کریمی

با توجه به کاربرد وسیع ستون های دوبل ipe در ایران و نبود جزئیات برای برقراری یک اتصال کاملا صلب از سمت جان ستون های دوبل، در این تحقیق نحوه برقراری اتصال گیردار تیر از سمت جان ستون دوبل ipe مورد بررسی قرار گرفت و سعی شد تا روش های تقویتی ارائه شود تا اتصال شرایط کاملا صلب را احراز نماید. در این تحقیق به منظور بررسی رفتار غیرخطی سیستم اتصال تیر به ستون دوبل، به روش اجزاء محدود تحت اثر بارگذاری چرخه ای استاندارد aisc از برنامه اجزاء محدود abaqus استفاده شده است. این برنامه از روش اجزاء محدود جهت آنالیز مدل ها استفاده می کند. تعداد زیادی مدل عددی مورد بررسی قرار گرفت که نتایج 48 عدد از آنها ارائه گردیده است. به علت در اختیار نداشتن نتایج آزمایشگاهی برای مدل های اتصال به جان ستون دوبل، ابتدا از نتایج آزمایشگاهی اتصال صلب تیر به بال ستون های دوبل جهت اعتبار سنجی مدلسازی عددی استفاده شد. در ابتدا مدل های با ورق روسری و زیرسری که در اتصال از سمت بال مورد استفاده قرار می گیرد مدنظر قرار گرفت. در این اتصالات سعی شد تا با افزودن ورق های پیوستگی افقی و نیز در بعضی مدل ها ورق قائم در فضای بین جان های ستون و ورق پوشش جان ستون صلبیت مدل افزایش یابد. بررسی ها نشان داد اگرچه ورق های پیوستگی افقی و قائم داخلی موجب افزایش صلبت مدل می شوند اما همچنان این نوع اتصالات در زمره اتصالات نیمه صلب قرار می گیرند. علت این امر چرخش های نسبی زیاد در نوک ورق های اتصال می باشد. لذا جهت تقویت این اتصال از ورق ماهیچه ای به همراه ورق های اتصال روسری و زیرسری استفاده شده است. افزودن ورق های ماهیچه ای همراه با ورق های پیوستگی افقی و قائم در داخل جان ستون و ورق پوشش سمت جان ستون، به جهت محدودکردن دوران نسبی نوک ورق اتصال منجر به افزایش چشمگیر صلبیت اتصال گردید به گونه ای که این نوع اتصالات در زمره اتصالات صلب برای استفاده در قاب های خمشی ویژه می تواند مورد استفاده قرار گیرد. بخش دیگر پایان نامه به مدل های اتصال صلب تیر به سمت جان ستون دوبل بوسیله ورق کناری اختصاص دارد. نتایج آزمایش صلبیت این نوع اتصال را نیز تایید کرد. موثرترین عامل در افزایش سختی اتصال، نسبت سختی ستون به تیر بود. یعنی افزایش فاصله بین پروفیل های مقطع ستون دوبل منجر به افزایش چشمگیر سختی اتصال خواهد شد. همچنین برای بررسی اثر تیرهای متعامد بر میزان صلبیت و سختی اتصال، مطالعاتی بر روی اتصال دوطرفه به سمت بال و جان و نیز اتصال چهارطرفه تیر به ستون دوبل انجام شد که نشان داد مدلسازی اتصالات به صورت دوطرفه و چهارطرفه رفتار اتصالات را با تقریب بهتری پیش بینی می کند و در مقایسه با مدلسازی یکطرفه، اتصالات صلبیت بیشتری از خود نشان می دهند. همچنین نتایج بدست آمده از تحلیل های انجام شده نشان می دهند که مدل ها دارای مقاومت و شکل پذیری مناسبی می باشند و می توان از آن در قاب های خمشی ویژه در مناطق با لرزه خیزی زیاد استفاده کرد.

تاثیر موقعیت طبقه نرم ناشی از تغییر ارتفاع بر رفتار سازه های بلند فولادی
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه سمنان - دانشکده مهندسی عمران 1393
  محمد اسماعیلی   علی خیرالدین

احداث ساختمان های بلند به ویژه در شهرهای بزرگ، که با مشکل کمبود فضای لازم برای ساخت مسکن مواجه اند، مورد توجه بسیاری از دولت ها قرار گرفته است. اخیرا رویکرد جدیدی در طراحی سازه های بلند دیده می شود. سازه های بلند نوین به نحوی طراحی می شوند تا بتوانند همانند یک شهرکوچک عمودی عمل نمایند و برخی از امکانات یک شهر را به درون ساختمان بیاورند. در برخی موارد به منظور تامین نیازهای معماری و عملکردی این بناها نیاز به تغییر در مشخصات طبقه ای در میان سازه بوجود آمده است. از کارهای متداول که اخیرا در این سازه ها انجام می پذیرد، افزایش ارتفاع سازه، حذف دیوارها، حذف عناصر باربر جانبی و... می باشد. بارزترین پیامد این رویکرد در طراحی، تغییر در سختی یک یا چند طبقه می باشد. در این پژوهش به مطالعه پارامتریک اثر کاهش سختی طبقه در سازه های بلند پرداخته شده است. بطوری که با انتخاب 3 دسته سازه 20، 40 و 60 طبقه، اثر ارتفاع مورد بررسی قرار گرفته و با انتخاب مقدار کاهش سختی طبقه متفاوت(افرایش ارتفاع متفاوت در طبقه) اثر تشدید نرمی طبقه بر رفتار سازه ها، و نیز با تغییر محل طبقه نرم در طبقات مختلف اثر محل وقوع طبقه نرم بر رفتار سازه ها مورد بررسی قرار گرفته است. در این پژوهش از آنالیز های خطی و غیرخطی استفاده شده است. بررسی ها نشان می دهد با کاهش سختی یک طبقه از سازه، مقدار پارامترهای پریود سازه، شاخص تغییرمکان نسبی طبقات(دریفت)، برش پایه ساختمان، جابجایی بام و ... تغییر می کند. تاثیر کاهش سختی برمقدار تغییر پارامترهای ذکر شده به عوامل مختلفی از جمله طبقه ای که کاهش سختی در آن رخ داده، مقدار کاهش سختی، ارتفاع کل سازه و ... وابسته است. به طور کلی هرچه سازه بلندتر باشد، اثر کاهش سختی طبقه بر پارامترهای ذکر شده کمتر است. هرچه مقدار سختی بیشتر کاهش پیدا می کند، تغییرات پارامترهای ذکر شده تشدید می یابد. همچنین محل وقوع طبقه نرم تاثیر بسیار مهمی بر رفتار سازه ها دارد.

اندرکنش مهاربند هم محور با قاب خمشی در یک ساختمان با نامنظمی جرمی در طبقات
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - موسسه آموزش عالی علوم و فناوری آریان - دانشکده مهندسی عمران 1394
  حسین قاسمی چاری   محمدعلی کافی

بدلیل اختلاف ماهیتی که در رفتار دو سیستم قاب خمشی و مهاربند فولادی وجود دارد اثر متقابل آنها بر یکدیگر سبب بروز نیروهای ثانویه ناشی از اندرکنش آنها می شود. بر اساس نتایج به دست آمده، اندرکنش بین سیستم قاب خمشی با مهاربند هم محور در سه سازه-ی 10، 20 و 30 طبقه در حالت منظم جرمی و در راستای x، سهم جذب برش مهاربند در طبقه-ی آخر به ترتیب 5/11 ، 2/48- و 56- درصد می شود که مهاربند در سازه 20 و 30 طبقه ایجاد برش منفی می کند. با اعمال نامنظمی جرمی در سه سازه ی مورد نظر، بیشترین تأثیر مثبت و منفی نامنظمی جرمی در اندرکنش بین دو سیستم، در طبقات بالای سازه های مذکور می باشد و در طبقات پایینی و میانی تأثیر کمی میگذارد.