چکیده
بعد از وقوع حملات تروریستی، خصوصاً در برجهای دوقلوی تجارت جهانی مسئله ارزیابی و بررسی پتانسیل وقوع گسیختگی پیش رونده 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، در هنگام مواجهشدن با بارهای غیرعادی و یا لرزهای ممکن است خسارات جانی و مالی فاجعهآمیز به بار آورد. و موجب پدید آمدن پدیده گسیختگی پیش رونده در سازهها، گردد. لذا در صورت محتمل بودن هر یک از این پارامترها طراح سازه میبایست برنامهای جهت کنترل احتمالی گسیختگی پیش رونده 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. در این تحقیق با مدل کردن قاب سه دهانه یک طبقه و تغییر در متریال آن به کارگیری متریال hpfrcc در بهبود رفتار دینامیکی غیر خطی قاب های بتنی تحت شرایط گسیختگی پیش¬رونده مورد بررسی قرار گرفته است. با تغییر در متریال قاب بتنی از بتن ساده به بتن hpfrcc میزان جابه جایی از 61/3 سانتی به مقدار 897/0 کاهش پیدا کرد و میزان بیشینه تنش فن میزس در پای ستون کناری از 7e87/2 پاسکال به مقدار 7e43/1 رسیده است که بیانگر 187 درصد کاهش در میزان بیشینه تنش فن میزس است. با مقایسه منحنی های هیسترزیس مدل ها ها نیز مشخص گردید که میزان جابه جایی دو مدل تحت بارگذاری-های یکسان در مدل با متریال بتن hpfrc با کاهش همراه است که ناشی از رفتار بتن می¬باشد. با بررسی نتایج بالا مشخص گردید استفاده از بتن hpfrcc در مدل موجب بهبود رفتار عملکردی قاب بتن مسلح در برابر نیروی اعمالی گردید که این مسئله از توسعه خرابی در قاب و سازه جلوگیری می¬کند.
فهرست مطالب
چکیده 1
فصل اول: کلیات تحقیق
1-1تعریف مسئله 2
1-2چالشها و اهداف 3
1-3 روش تحقیق 4
1-4 ساختار پایاننامه 5
فصل دوم: پیشینه تحقیق
2-1 مقدمه 6
2-2 تاریخچهای از خرابی پیشرونده 7
2-3 تخریب ساختمان رونان پوینت 7
2-4 فروپاشی ساختمان 16 طبقه در بوستون 8
2-5 فروپاشی سقف استادیوم های ورزشی هارتفورد و کاناس سیتی 9
2-6 فروپاشی ساختمان فدرال در اوکلاهاما 10
2-7 فروپاشی برجهای مرکز تجارت جهانی 11
2-8 پدیده فروپاشی پیشرونده در ایران 12
فصل سوم: مبانی خرابی پیشرونده و بررسی آییننامههای مرتبط و بتن HPFRCC
3-1 بررسی استانداردهای مرتبط با خرابی پیشرونده 14
3-2 تعریف خرابی پیشرونده و خرابی موضعی 14
3-3 سوالات اساسی در هنگام بررسی خرابی پیشرونده 17
3-4 عوامل ایجادکننده خرابی پیشرونده 17
3-5 موارد کاربرد ملاحظات مرتبط با خرابی پیشرونده 18
3-6 روشهای کلی بررسی پدیده خرابی پیشرونده [24 و 25 و 26] 19
3-7 روش کنترل حادثه 19
3-8 روش طراحی غیر مستقیم 20
3-9 روش طراحی مستقیم 20
3-10 روش مقاومسازی محلی ويژه 21
3-11 روش مسير جايگزين 21
3-12 تفاوت روشهای مقاومسازی موضعی ویژه و مسیر جایگزین 22
3-13 مقايسه روشهای طراحی 22
3-14 روش های طراحی در خرابی پیشرونده در آیین نامه ها 22
3-15 ترکیبات بارگذاری 24
3-16 مقایسه آییننامههای UFC و GSA 25
3-17 بتن های HPFRCC 25
3-18 روش های استفاده شده در خرابی پیشرونده 28
فصل چهارم: صحت سنجی و مبانی شبیه سازی
4-1 نرم افزار آباکوس و توانایی های آن 49
4-2 حل عددی 50
4-3 حل معادلات عددی 51
4-4 مبانی شبیه سازی 56
4-6 غیرخطی شدن مصالح 60
4-7 معیار تسلیم ترسکا 61
4-8 معیار تسلیم ون میزس 62
4-9 صحت سنجی 63
4-10 بارگذاری سیکلیک 65
4-11 محاسبه شاخص حساسیت برای بررسی تخریب پیشرونده در قاب سه دهانه66
فصل پنجم: نتایج شبیه سازی
5-1 نتایج شبیه سازی مدل اول 68
5-2 نتایج شبیه سازی مدل دوم 71
5-3 نتایج شبیه سازی مدل قاب سه دهانه با بتن hpfrcc تحت بار سیکلیک: 73
5-4 نتایج شبیه سازی مدل قاب سه دهانه با بتن معمولی تحت بار سیکلیک 74
5-5 محاسبه ضریب رفتار قاب سه دهانه با بتن معمولی و بتن hpfrcc 75
5-6 بررسی نتایج 77
منابع 78
فهرست جدول ها
جدول 3-1: ترکیب بار جهت ارزیابی پتانسیل خرابی پیشرونده 24
جدول 4-1: محاسبه شاخص حساسیت در قاب سه دهانه 67
جدول 5-1: مقادیر استخراج شده از منحنی های هیسترزیس 76
جدول 5-2: محاسبه ضریب رفتار 76
فهرست اشکال
شکل 1-1: فروپاشی پیشرونده ساختمان رونان پوینت 3
شکل 1-2: پلان سازه بررسی شده 4
شکل 2-1: محل شروع فروپاشی پیشرونده در ساختمان رونان پوینت – لندن 8
شکل 2-2: فروپاشی ساختمان در بستون 9
شکل 2-3: فروپاشی سقف استادیوم ورزشی هارتفورد 9
شکل 2 4: فروپاشی سقف استادیوم ورزشی در ایالت میسوری 9
شکل 2-5: فروپاشی ساختمان فدرال آلفرد مورا 10
شکل 2-6: فروپاشی پیشرونده در برجهای تجارت جهانی نیویورک 11
شکل 2- 7: ساختمان بنکر تراست 12
شکل 2-8: فروپاشی پیشرونده در ساختمان هفتطبقه سعادتآباد- تهران 13
شکل 3-1: کارتها به ارتفاع L و به فاصلهλ از یکدیگر 15
شکل 3 2: حالت اول L≥ λ 15
شکل 3-3: حالت دوم L≤ λ 15
شکل 3-4: خرابی گوشهای از ساختمان در اثر برخورد ماشین – نیویورک 20
شکل 3-5: رابطه بین تنش-کرنش HPFRCC تحت نیروی کششی 26
شکل 3-6: رفتار بتن های HPFRCC در کشش (چپ) و فشار (راست) 26
شکل 3-7: مدلهای مورد بررسی توسط خاندلوال 29
شکل 3-8: مدلهای مورد بررسی توسط جینکو کیم و تایوان کیم 30
شکل 3-9: قاب مورد بررسی توسط مین لیو 30
شکل 3-10: تیر بررسی شده و نحوه بارگذاری خمشی 31
شکل 3-11: بارگذاری نمونه های بررسی شده 31
شکل 3-12: نمودار چرخه بارگذاری سیکلیک 32
شکل 3-13: مدل پیشنهاد شده توسط Said Elkoly 33
شکل 3-14: رابطه تنش کرنش مصالح مصرفی در تیر بتن آرمه و کابل های کششی 34
شکل 3-15: ابعاد تیر های بررسی شده 34
شکل 3-16: مود تغییر شکل در تیر با تعداد مختلف بازوی مهاری 35
شکل 3-17: ظرفیت تیر با مقطع تی شکل و مستطیلی و مود های نیرو–تغییر شکل 35
شکل 3-18: رابطه تنش کرنش انواع کابل ها 36
شکل 3-19: عملکرد تیر تی شکل و مستطیلی را با تعدا مختلف کابل FRP 37
شکل 3-20: مقاوم سازی دال با زوایای مختلف نصب CFRP 38 شکل 3-21: بار گذاری نمونه های بررسی شده 39
شکل 3-22: نمونه های بارگذاری شده و تغییر شکل یافته 39
شکل 3-23: شکست اتصال تیر به ستون 40
شکل 3-24: اتصال تیر به ستون در دو نمونه بررسی شده 41
شکل 3-25: دستگاه تست آزمایشگاهی 41
شکل 3-26: دیاگرام نیرو- تغییر مکان دو نمونه 42
شکل 3-27: مکانیز شکست در دو نمونه 43
شکل 3-28: مکانیزم شکست در دو نمونه شبیه سازی شده با روش اجزائ محدود 44
شکل 3-29: قاب برسی شده 45
شکل 3-30: نتایج نمونه صحت سنجی شده و نمونه شبیه سازی شده به روش اجزای محدود 46
شکل 3-31: پلان و نمای نمونه بررسی شده در تحقیق 47
شکل 3 32: تغییر مکان زیر ستون محذوف برای سازه با شکل پذیری ویژه و معمولی 48
شکل 3-33: ظرفیت خمشی و نیروی محوری را برای سازه با طراحی شکل پذیری ویژه و معمولی 48
شکل 4-1: المان ها ی نرم افزار 53
شکل 4-2: المان خطی و مرتبه 2 55
شکل 4-3: سطوح مرزی معیار دراگر پراگر: .a شکل کلی .b صفحه دویاتوریک 57
شکل 4-4 صفحه دویاتوریک در مدل خسارت پلاستیک بتن 58
شکل 4-5: سطح تسلیم مدل خسارت پلاستیک بتن در فضای تنش دو بعدی 58
شکل 4 6: پاسخ بتن تحت بارگذاری تکمحوره (a) در کشش (b) در فشار 60
شکل 4-7: پاسخ بتن تحت بارگذاری تکمحوره درکشش 62
شکل 4-8: تعریف کرنش ترکخوردگی (εtck) برای بیان سخت شده 63
شکل 4-9: تعریف کرنش فشاری غیر الاستیک (εcin) برای بیان سخت شدگی فشاری 64
شکل 4-10: نمودار تنش- كرنش بتن مربوط به حالت wt=0 و wc=0 65
شکل 4-11: رفتار ایدئال شده مصالح تحت تنشهای محوری 66
شکل 4-12: سطح تسلیم ترسکا در دستگاه محورهای اصلی 67
شکل 4-13: سطح تسلیم ون میزس در دستگاه محورهای اصلی 68
شکل 4-14: سطح تسلیم ون میزس و ترسکا در دستگاه محورهای اصلی در حالت تنش مسطح 68
شکل 4-15: مدل مقاله 69
شکل 4-16: جزییات مدل 69
شکل 4-17: نمودار نیرو جابه جایی مقاله 70
شکل 4-18: صحت سنجی مقاله 70
شکل 4-19: بارگذاری سیکلیک 71
شکل 4-20: نمودار پوش آور قاب بدون حذف ستون 71
شکل 4-21: نمودار پوش آور قاب با حذف ستون یکی مانده به آخر 72
شکل 4-22: نمودار پوش آور قاب با حذف ستون آخر 72
شکل 5-1: جابه جایی کل در انتهای تحلیل مدل اول 73
شکل 5-2: جابه جایی در جهت دوم در انتهای تحلیل مدل اول 74
شکل 5-3: تنش فن میزس در انتهای تحلیل مدل اول 74
شکل 5-4: واکنش های تکیه گاهی در انتهای تحلیل مدل اول 75
شکل 5-5: کرنش معادل در انتهای تحلیل مدل اول 75
شکل 5-6: نمودار نیروجابه جایی در نقطه مرجع در مدل اول 75
شکل 5-7: جابه جایی در جهت دوم در انتهای تحلیل مدل دوم 76
شکل 5-8: جابه جایی کل در انتهای تحلیل مدل دوم 76
شکل 5-9: تنش فن میزس در انتهای تحلیل مدل دوم 77
شکل 5-10: واکنش های تکیه گاهی در انتهای تحلیل مدل دوم 77
شکل 5-11: نمودار نیروجابه جایی در نقطه مرجع در مدل 77
شکل 5-12: نمودار هیسترزیس مدل با بتن معمولی 79
شکل 5-13: جابه جایی مدل در زمان 3781/0 78
شکل 5-14: تنش فن میزس در زمان 3781/0 79
شکل 5-15: نمودار هیسترزیس مدل با بتن hpfrcc در قاب سه دهانه 78
شکل 5-16: جابه جایی مدل در زمان 4/0 ثانیه 80
شکل 5-17: تنش فن میزس در زمان 4/0 ثانیه 80
برچسب ها:
گستیختگی پیش رونده hpfrcc رفتاردینامیکی سازه های بتنی قاب های بتنی