کاربرد روش زمان دوام در برآورد هزینه های دوران بهره برداری سازه ها به روش FEMA-NIBS  

خلاصه
در این مقاله کاربرد روش تحلیل زمان دوام در برآورد هزینههای دوران بهره برداری سازهها به کمک دستورالعمل FEMA-NIBS تشریحمیگردد. در دستورالعمل FEMA-NIBS براساس حدود دیریفت، شتاب و همچنین عدم قطعیتهای مدلسازی و تعیین این حدود، حالات خرابیسازه تعیین میشود. به طور معمول برای برآورد پاسخ لرزهای در دستور العمل FEMA-NIBS از روش طیف ظرفیت استفاده میشود. در این مقالهدو سازهی قاب خمشی ویژه فولادی 4 و 9 طبقه مورد بررسی قرار گرفتهاند که برآورد عملکرد لرزهای آنها به روشهای زمان دوام و IDA انجامشده و هزینههای دوران بهرهبرداری مقایسه گردیدهاست. روش تحلیل تاریخچه زمانی دقت بالاتری نسبت به روش طیف ظرفیت برای محاسبهیهزینههای لرزهای دارد، زیرا اختصاص پاسخ یکسان برای تمامی طبقات در روش طیف ظرفیت فرضی غیرواقعی است. همچنین روش طیف ظرفیتمقادیر شتاب کفها را به خوبی پیشبینی نمیکند. تحلیل تاریخچه زمانی میتواند هردو نقص فوق را اصلاح کند، علاوه برآن با تعیین منحنیشکنندگی فروریزش دقت برآورد تلفات را به خصوص در خسارتهای بالا که در برخی مطالعات موردتوجه است، بهبود میبخشد. حجم محاسباتی بسیار کمتر روش زمان دوام نسبت به تحلیل IDA و دقت آن بیانگر کارایی مناسب در مطالعات برآورد هزینه لرزهای است.

کلمات کليدی:

روش تحليل زمان دوام . برآورد هزینه های دوران بهرهبرداری ( LCCA ) . تحليل دیناميکی غيرخطی . روش FEMA-NIBS

دهمین کنگره ملی مهندسی عمران (1396)

کاربرد ارتعاشات پارامتریک فرکانس بالا با دامنه کم در کنترل پاسخ های لرزه ای سازه ها

خلاصه
در مسائل مهندسی برق و مکانیک،کنترل پاسخ سیستمها با بهرهگیری از ارتعاشات پارامتریک فرکانس بالا با دامنه کم، تاکنون مورد توجه محققینمتعددی در این حوزه بوده است، اما ایده استفاده از این روش در سازههای مهندسی عمران در جهت کاهش پاسخهای لرزهای سازه، نگرشیخلاقانه و جدید است که در پژوهش حاضر ارائه شده است. در این پژوهش بعد از فرمولاسیون روش کنترلی ارائه شده برای سازههای یکدرجهآزادی، روشی برای ایجاد جمله نوسانی در سختی سیستم پیشنهاد و در ادامه نیز نمودار پایداری خطی برای این سیستم کنترلی تولید شده است که بااستفاده از این نمودار، پارامترهای فرکانس و دامنه ارتعاش پارامتریک را برای عدم وقوع ناپایداری در سازه، میتوان انتخاب نمود. عملکرد سیستمکنترلی ارائه شده در کاهش پاسخهای لرزهای سازهها نیز در قالب سه مدل یکدرجه آزادی با پریودهای مختلف و با میرایی ذاتی 3%، تحت سهرکورد زلزله )سه محتوای فرکانسی مختلف( و نیز تحریک های سینوسی با فرکانس های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بیانگر کاهشهای قابل ملاحظه در پاسخهای سازه بوده و عملکرد بسیار مطلوب این سیستم کنترلی را میرسانند.

کلمات کلیدی:

ارتعاشات پارامتریک فرکانس بالا . کنترل ارتعاشی . کنترل سازه . کنترل فعال

دهمین کنگره ملی مهندسی عمران (1396)

تحلیل اجزای محدود اتصال تیر به ستون فولادی تحت سناریوی حذف ستون و توسعه عملکرد زنجیره ای (Catenary Action)

خلاصه
یکی از روشهای طراحی خرابی پیشرونده استفاده از مسیر جایگزین بار برای انتقال بارهای ناشی از حذف ستون در اثر یک بارگذاری غیرعادیمیباشد. یکی از پارامترهای مؤثر در مقاومت سیستم، شکلپذیری و ظرفیت تحمل جابجاییهای زیاد میباشد. در این بین، مقاومت و شکلپذیریاتصالات در دورانهای زیاد موجب گسترش نیروهای محوری در تیر و تشکیل عملکرد زنجیرهای میشود. در این مقاله عملکرد اتصال نبشی جانپیچی و جوشی در زمان وقوع خرابی پیشرونده و میزان تأثیر آن در مقاومت سازه بررسی میشود، که در نتیجه اتصال جوشی در جابجاییهای اولیه،نسبت به اتصال پیچی به دلیل سختی خمشی بالاتر، مقاومت بیشتری از خود نشان داده است، اما با افزایش جابجایی ستون به دلیل انعطافپذیری کماتصال جوشی، این اتصال قادر به توسعه عملکرد زنجیروار در تیر نخواهد بود و مقاومت آن در برابر بروز خرابی پیشرونده نسبت به اتصال پیچی کمتر خواهد بود.

کلمات کلیدی:

خرابی پیشرونده . عملکرد زنجیرهای . اتصال جوشی و پیچی . نبشی جان . نرمافزار ABAQUS .

دهمین کنگره ملی مهندسی عمران (1396)

تحلیل لرزه ای قاب های خمشی فولادی بلند مرتبه دارای پس رفتگی هندسی تحت اثر زمین لرزه های حوزه نزدیک گسل

خلاصه
از نامنظمیهای موجود درسازههای بلندمرتبه، تغییر ناگهانی ابعاد پلان طبقات درترازهای مختلف سازه با عنوان پسرفتگی 3 میباشد. وجود پسرفتگیدرترازهای ارتفاعی مختلف در یک ساختمان سبب تغییرات ناگهانی جرم، سختی و مقاومت دراین کدهای ارتفاعی میشود. ساختمانهای بلندمرتبهبه سبب زمان تناوب بالا تحت اثر زمینلرزههای حوزه نزدیک آسیبپذیرتر هستند. وجود محتوای فرکانسی بالا در این زمینلرزهها باعث ایجادتحریکات شدید با دامنه بزرگ، زمان تناوب بلند و پالسگونه میشود. دراین مطالعه، بامنظور نمودن قاب منظم 02 طبقه )بهعنوان مرجع( و پسازاعمال پسرفتگی درترازهای ارتفاعی مختلف، اقدام به تحلیل و بررسی مشارکت مودهای بالاتر در رفتار لرزهای قابهای نامنظم دارای پسرفتگیشد. برای تحلیل لرزهای با درنظر گرفتن اثرات مودهای بالاتر از روش تحلیل بارافزون مودال وفقی استفاده میشود. سپس باانتخاب حالات بحرانیپسرفتگی، ارزیابی لرزهای این قابها بهوسیله تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی تحت تاثیر زمینلرزههای حوزه نزدیک انجام میشود و پاسخهای لرزهای مورد مقایسه و بررسی قرار میگیرند.

کلمات کلیدي:

سازههاي نامنظم هندسی در ارتفاع . پسرفتگی . زمین لرزه حوزه نزدیک . تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی . تحلیل بارافزون مودال وفقی

دهمین کنگره ملی مهندسی عمران (1396)

کاربرد تحلیل هزینه دوره عمر در طراحی بهینه سیستم های کنترل غیرفعال

خلاصه
در مناطق لرزه خیز، لزوم بهسازی سازه های موجود که اغلب بر اساس آیین نامههای قدیمی طرح شده و معیارهای عملکردی آیین نامههای جدید راارضا نمیکنند ضروری به نظر میرسد. اخیرا، تحلیل هزینه دوره عمر به عنوان یک ابزار کارآمد جهت مقایسه گزینههای مختلف طراحی یا بهسازیو انتخاب گزینه نهایی بر مبنای هزینه دوره عمر حداقل مطرح شده و در بهینه سازی عملکرد سازه ها نیز میتواند مورد استفاده قرار گیرد. همچنینسیستمهای کنترل غیرفعال که به عنوان یک استراتژی در بهسازی لرزهای سازهها رشد چشمگیری داشته اند، با افزایش سختی سازه و اضافه کردنیک میرایی معادل، سبب استهلاک انرژی حاصل از زلزله میشوند. در این پژوهش، تحلیل هزینه دوره عمر به عنوان ابزاری جهت طرح بهینهسیستمهای کنترل غیرفعال به منظور بهبود عملکرد لرزه ای ساختمانها، در یک چارچوب احتمالاتی معرفی و مورد بررسی قرار میگیرد. مطالعهموردی کاربرد بهینهسازی بر پایه هزینه دوره عمر انجام گرفته و نتایج، نشان دهنده کارایی این چارچوب میباشد. علاوه بر این، نتایج عددی نشانمیدهند که رسیدن به جواب بهینه در چارچوب معرفی شده بیشتر تحت تاثیر خرابیهای حاصل از زلزلههای با شدت پایین میباشد که در عین ایجاد خرابی کمتر نسبت به زلزلههای شدید، احتمال وقوع بالاتری دارند.

کلمات کلیدی:

هزینه دوره عمر . هزینه خرابی . ارزیابی لرزهای . کنترل غیرفعال . طراحی بر اساس عملکرد

دهمین کنگره ملی مهندسی عمران (1396)

ارزیابی اثر پس لرزه بر روی رفتار لرزه ای سازه های بتن آرمه با شکل پذیری ویژه

خلاصه
در خصوص تأثیر تکرار زلزله بر رفتار سازهها، پژوهشهای محدودی انجام پذیرفته است. تکرار زلزله بر ساختمانهایی که بخشی از مقاومت وسختی خود را در اثر زلزله ازدستدادهاند بسیار تأثیرگذار بوده و خرابیهای زیادی را به وجود میآورد. سازههای بتنآرمه تحت اثر تحریکزلزلههای تکراری، بسیار آسیبپذیرمیباشند. این اثرات شامل کاهش سختی و از بین رفتن قدرت مصالح ساختمانی به علت تجمع خسارات، تحتسیکلهای چرخهای بزرگ می باشد. از بین رفتن سختی و قدرت بهطورقابلتوجهی بر روی خصوصیات آسیبپذیری سازهها و پاسخ آنها برلرزههای بعدی تأثیرمیگذارد. در تحقیق حاضر رفتار لرزهای قابهای بتن مسلح ویژه تحت اثر لرزههای متعدد بررسیشده است که در آن از مدلجذب انرژی با استفاده ازتحلیلهای تاریخچه زمانی غیرخطی استفادهشده است . نتایج حاصل از این تحقیق بهوضوح نشان میدهد که پاسخ خرابی سیستم سازهای به تکرار اثر زلزله بسیار تأثیرپذیر است.

کلمات کلیدی:

اثر پس لرزه . رفتار لرزه ای سازه ها . قاب خمشی بتنی . شکل پذیری ویژه . تحلیل دینامیکی غیرخطی

دهمین کنگره ملی مهندسی عمران (1396)

تولید منحنی هاي شکنندگی براي سازه هاي داراي مهاربندي زیپر معلق

خلاصه
قاب داراي مهاربند زیپر معلق، بهعنوان یک سیستم بهبودیافته از مهاربندهاي همگراي شورون میباشد. سیستم مهاربندي زیپري معلق در واقع داريیک کمربند ارتجاعی در قسمت فوقانی بوده که رفتار آن را در برابر بارهاي لرزهاي به صورت کشسان حفظ میکند و این در حالی است که درطبقات زیرین، مهاربندها تسلیم شده و یا کمانش میکنند. با توجه به اهمیت تعیین احتمال خرابی و چگونگی رفتار این سیستمها در سطحهايعملکردي مختلف، میتوان از منحنیهاي شکنندگی براي تبیین رفتار این سیستمها بهره جست. در واقع با استفاده از منحنیهاي شکنندگی، میتوانبه میزان خسارت سازه در شدتهاي مختلف زلزله، احتمال فراگذشت هر یک از مشخصههاي رفتاري سازه در سطحهاي عملکردي مختلف وهمچنین تعیین احتمال خرابی هر سازه بر اساس آئیننامه مورد طراحی دست یافت. در این پژوهش، از منحنیهاي شکنندگی براي ارزیابی رفتارلرزهاي سازههاي مهاربندي زیپري معلق استفاده میشود و با استفاده از همین منحنیها مقایسهاي بین قابهاي داراي مهاربندي شورون و زیپر انجام8 و 12 طبقه میباشند. تولید منحنیهاي شکنندگی با استفاده از تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی ، میشود. قابهاي مورد بررسی دو بعدي داراي 4دینامیکی براي هر قاب با اعمال شتابنگاشتهاي مختلف و بهرهگیري از شاخص تغییر مکان نسبی بین طبقهاي صورت میپذیرد.

کلمات کلیدي:

مهاربند زیپري معلق . تحلیل تاریحچه زمانی غیرخطی . منحنی شکنندگی . سطح عملکرد

دهمین کنگره ملی مهندسی عمران (1396)

تولید منحنی هاي شکنندگی براي سازه هاي داراي مهاربندي زیپر معلق

خلاصه
قاب داراي مهاربند زیپر معلق، بهعنوان یک سیستم بهبودیافته از مهاربندهاي همگراي شورون میباشد. سیستم مهاربندي زیپري معلق در واقع داريیک کمربند ارتجاعی در قسمت فوقانی بوده که رفتار آن را در برابر بارهاي لرزهاي به صورت کشسان حفظ میکند و این در حالی است که درطبقات زیرین، مهاربندها تسلیم شده و یا کمانش میکنند. با توجه به اهمیت تعیین احتمال خرابی و چگونگی رفتار این سیستمها در سطحهايعملکردي مختلف، میتوان از منحنیهاي شکنندگی براي تبیین رفتار این سیستمها بهره جست. در واقع با استفاده از منحنیهاي شکنندگی، میتوانبه میزان خسارت سازه در شدتهاي مختلف زلزله، احتمال فراگذشت هر یک از مشخصههاي رفتاري سازه در سطحهاي عملکردي مختلف وهمچنین تعیین احتمال خرابی هر سازه بر اساس آئیننامه مورد طراحی دست یافت. در این پژوهش، از منحنیهاي شکنندگی براي ارزیابی رفتارلرزهاي سازههاي مهاربندي زیپري معلق استفاده میشود و با استفاده از همین منحنیها مقایسهاي بین قابهاي داراي مهاربندي شورون و زیپر انجام8 و 12 طبقه میباشند. تولید منحنیهاي شکنندگی با استفاده از تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی ، میشود. قابهاي مورد بررسی دو بعدي داراي 4دینامیکی براي هر قاب با اعمال شتابنگاشتهاي مختلف و بهرهگیري از شاخص تغییر مکان نسبی بین طبقهاي صورت میپذیرد.

کلمات کلیدي:

مهاربند زیپري معلق . تحلیل تاریحچه زمانی غیرخطی . منحنی شکنندگی . سطح عملکرد

دهمین کنگره ملی مهندسی عمران (1396)

ارزیابی عملکرد میراگرهاي ویسکوز در کاهش نوسانات محیطی و لرزه اي سازه هاي صنعتی

خلاصه
استفاده از تکنولوژيهاي کنترل ارتعاشات امروزه به امري متداول در بسیاري از کشورهاي دنیا از جمله ایران تبدیل شده است. اغلب این سیستمهادر کشورها لرزهخیز جهت بهبود عملکرد سازهها در حین وقوع زلزله استفاده میشوند حال آنکه در بسیاري از موارد میتوان این سیستمها را بهجهت کاهش نوسانات محیطی ناشی از تجهیزات صنعتی نیز به کار برد. در این پژوهش ارتعاشات ناشی از حرکت دو عدد جرثقیل در یک سالنصنعتی دو طبقه مورد بررسی قرار گرفته است. جهت ارزیابی بهتر ارتعاشات و پاسخ سیستم تحت ارتعاشات محیطی از روش تحلیل ارتعاشاتتصادفی و براي ارزیابی عملکرد لرزهاي ساختمان از روش تحلیل تاریخچه زمانی بهره گرفته شده است. جهت کاهش ارتعاشات ناشی از حرکتجرثقیلها و همچنین ارتعاشات لرزهاي حین زلزله از میراگرهاي ویسکوز استفاده شده است. بررسی پاسخ هاي اصلی سازه مجهز به میراگرهايویسکوز نظیر تغییر مکان نسبی افقی و شتاب مطلق طبقات، انرژي زلزله توزیع شده در سازه و سرعت نسبی ارتعاش قائم کف طبقه نشان می دهد کهمیراگرهاي ویسکوز نه تنها پاسخ کلی ساختمان تحت تحریک زلزله را به خوبی بهبود میدهند، بلکه از نوسانات مزاحم ناشی از حرکت جرثقیل نیز به میزان قابل قبولی میکاهند.

کلمات کلیدي:

میراگر ویسکوز . سازه صنعتی . ارتعاشات تصاذفی . نوفه سفید . جرثقیل

دهمین کنگره ملی مهندسی عمران (1396)

بررسی احتمالاتی نیروی برخورد سیستم های دینامیکی مجاور هم در سطوح مختلف زلزله

خلاصه
ارتعاش غیر همفاز ساختمانهای مجاور هم در هنگام زلزله باعث برخورد ساختمانها میشود که میتواند با آسیبهای سازهای زيادی همراه باشد.لذا در ساختمانهای مجاور که درز انقطاع کافی برای آنها منظور نشده است، بايد اثر برخورد به نحو مناسبی در ارزيابی لرزهای و ارائه طرح بهسازیمنظور شود. هدف اين تحقیق، بررسی نیروی برخورد بین دو سیستم سازهای مجاور هم تحت اثر زلزله در ناحیه خطی و غیرخطی و با در نظر گرفتنعدم قطعیت رکورد به رکورد میباشد. تاثیر برخی از پارامترهای موثر در نیروی برخورد مانند مشخصات سازهای و درز انقطاع در سطوح مختلفزلزله مورد بررسی قرار میگیرد. بدين منظور مدلهای سادهای از سیستمهای سازهای در مجاورت هم به صورت غیرخطی شبیهسازی میشوند وتحت اثر رکوردهای دور از گسل، در سطوح مختلف شتاب مورد تحلیل دينامیکی غیرخطی قرار میگیرند. برای مدلسازی اثر برخورد از مدل يانکووسکی که شامل فنر، میراگر و درز میباشد، استفاده شده است.

کلمات کلیدی:

نیروی برخورد . درز انقطاع . زلزله . بررسی احتمالاتی .

دهمین کنگره ملی مهندسی عمران (1396)