بهسازی سازه های فولادی بر اساس سطح عملکرد نشریه 360 ایران زیر ذره بین

فهرست مطالب

فصل اول: مقدمه

کلیات    

1-1- بررسی عملکرد اعضای قاب مهاربندی فولادی در ناحیه تحلیل ‌های غیر خطی     

1-2- (مفهوم بهسازی)       

1-3- هدف کتاب

فصل دوم: شرحی بر مباحث فولادی دستورالعمل بهسازی ساختمان‌ های موجود (طراحی براساس عملکرد ـ نشریه 360)

کلیات    

2-1- گام اول: نیاز یا عدم نیاز به بهسازی        

2-2- گام دوم: بررسی هدف بهسازی   

2-3- گام سوم: محدوده کاربرد روش ‌‌های غیرخطی        

2-4- گام چهارم: تعیین تغییر مکان هدف در صورت استفاده از تحلیل استاتیکی غیرخطی          

2-5- گام پنجم: بررسی دوبعدی و یا سه بعدی بودن مدل

2-6- گام ششم: الف - اعضاء اصلی و غیراصلی   

2-6- ب- «بررسی تغییرشکل کنترل و یا نیرو کنترل بودن اعضای سازه‌ای»   

2-7- گام هفتم: تشخیص تغییرشکل یا نیرو کنترل تک تک اعضاء در انواع سیستم ‌های لرزه ‌ای

2-7-1- سیستم باربر جانبی قاب خمشی فولادی

2-7-2- سیستم باربر جانبی قاب خمشی+ مهاربند ضربدری          

2-7-3- سیستم باربر جانبی قاب ساده + مهاربندی         

2-7-4- سیستم باربر جانبی قاب خمشی + مهاربند واگرا  

2-8- گام هشتم: محاسبه سختی و مقاومت در روش ‌های غیرخطی  

2-8-1- بارگذاری یکنوا      

2-8-2- بارگذاری سیکلی   

2-9- گام نهم: مدل سازی اعضای تغییرشکل کنترل  و اعضای نیرو کنترل 

2-9-1- پلاستیسیته گسترده  (Distributed Plasticity)               

2-9-2- پلاستیسیته متمرکز  (Concentrated Plasticity)

فصل سوم: بررسی مقاطع وتحلیل ‌های غیر خطی طبق نشریه برای قاب خمشی فولادی یک طبقه (محاسبات دستی)

3-1- تحلیل استاتیکی غیرخطی روی قاب خمشی یک طبقه         

3-1-1- نیاز یا عدم نیاز به بهسازی   

3-1-2- بررسی هدف بهسازی          

3-1-3-  محدوده کاربرد روش‌های غیرخطی     

3-1-4- تعیین تغییرمکان هدف در صورت استفاده از تحلیل استاتیکی غیرخطی          

3-1-5- بررسی سه بعدی یا دو بعدی بودن مدل           

3-1-6- بررسی و کنترل اعضای اصلی و غیراصلی           

3-1-7- بررسی تغییرشکل کنترل  و یا نیرو کنترل بودن اعضای قاب خمشی فولادی در پروژه مطابق شکل 3-11  

3-1-8- بررسی ضوابط نشریه 360 برای عضو تیر فولادی 

3-1-9- بررسی ضوابط نشریه 360 برای ستون پروژه      

3-2- بررسی ضوابط نشریه 360 برای ناحیه چشمه اتصال در اتصال­ های صلب

3-3- اختصاص دادن خصوصیات غیرخطی چشمه اتصال اتصال صلب پروژه فولادی      

3-4- بررسی ضوابط نشریه 360 برای اتصال ‌های صلب    

3-5- محاسبه اتصال صلب         

3-6- محاسبه مقاومت اتصال صلب

تمرین­های فصل سوم           

فصل چهارم: بررسی مقاطع و تحلیل‌های غیرخطی طبق نشریه  برای قاب ساده فولادی  2طبقه همراه با مهاربند همگرای ضربدری (محاسبات دستی)

4-1- تعریف مدل 

4-2- مشخصات پروژه        

4-3- گام اول: نیاز یا عدم نیاز به بهسازی        

4-4- گام دوم: بررسی هدف بهسازی   

4-5- گام سوم: محدوده کاربرد روش‌ های غیرخطی استاتیکی        

4-6- گام چهارم: تعیین تغییر مکان هدف در صورت استفاده از تحلیل استاتیکی غیرخطی           

4-7- گام پنجم: بررسی 3 بعدی و یا 2 بعدی بودن مدل  

4-8- گام ششم: بررسی و کنترل اعضای اصلی و غیراصلی 

4-9- گام هفتم: بررسی تغییرشکل کنترل  و یا نیرو کنترل بودن اعضای قاب ساده به انضمام مهاربندی در پروژه فولادی        

4-10- گام هشتم: انجام مراحل بهسازی و تشخیص مکان مفصل ‌های پلاستیک           

4-11- ترسیم منحنی Fمهاربند فشاری       

4-12- محاسبه و برای مهاربند فشاری

4-13- ترسیم منحنی غیرخطی  F-برای مهاربند فشاری           

4-14- تعیین پارامتر مدل ‌سازی مهاربند فشاری

4-15- تکمیل نمودار برای مهاربند فشاری        

4-16- ترسیم منحنیFمهاربند کششی پروژه           

4-17- ترسیم منحنی برای مهاربند کششی مطابق نمودار 4-10      

4-18- تعیین پارامترهای مدل ‌سازی مهاربند کششی      

4-19- تعیین شیب سه درصد مهاربند کششی در نمودار

4-20- خصوصیات خطی تیر IPE180 در سازه همراه با مهاربند همگرا        

4-20-1- اختصاص دادن خصوصیات خطی نه غیرخطی به تیرها    

4-20-2- بررسی نیروکنترل بودن تیرهای دهانه مهاربند همگرا      

4-20-3- بررسی معیارهای پذیرش برای حالت تیرهای دهانه مهاربندی        

4-20-4- بررسی کفایت مقطع تیر در حالت نیرو کنترل بودن (تیر دهانه مهاربند)       

4-20-4-1- تعیین K ضریب آگاهی   

4-20-4-2- کنترل کفایت عضو تیر مورد نظر   

4-21- بررسی ستون‌های درقاب ساده به انضمام مهاربند همگرا      

4-22- بررسی ضوابط نشریه 360 برای عضو ستون در دهانه فاقد مهاربند همگرا         

4-23- بررسی ضوابط نشریه 360 برای اتصال موردنظر در قاب ساده به انضمام مهاربند همگرا

تمرین ­های فصل چهارم       

فصل پنجم: بررسی مقاطع و تحلیل ‌های غیرخطی طبق نشریه برای قاب ساده فولادی 2 طبقه همراه با مهاربند واگرا (محاسبات دستی)

5-1- تعریف مدل 

5-1-1- گام اول: نیاز یا عدم نیاز به بهسازی     

5-1-2- گام دوم: بررسی هدف بهسازی           

5-1-3- گام سوم: محدوده کاربرد روش‌ های غیرخطی استاتیکی     

5-1-4- گام چهارم: تعیین تغییر مکان هدف در صورت استفاده از تحلیل استاتیکی غیرخطی

5-2- محاسبه 

5-3- تشخیص نیرو کنترل یا تغییرشکل کنترل بودن اعضاء          

5-4- بررسی ضوابط غیرخطی در عضو تیر پیوند مهاربند واگرا        

5-5- تعیین معیار پذیرش تیر پیوند   

5-6- کنترل نیاز به بهسازی یا عدم نیاز به بهسازی تیر پیوند         

5-7- بررسی ضوابط مهاربند فشاری و کششی    

تمرین ­های فصل پنجم         

فصل ششم: تعیین مفاصل پلاستیک مهاربند همگرای ضربدری توسط نرم افزار SAP2000 همراه با محاسبات دستی

6-1- مقدمه        

6-2- قسمت اول: تحلیل استاتیکی غیرخطی روی قاب ساده به انضمام مهاربند همگرا    

6-3- تعریف مفاصل غیرخطی در ...

6-4- ترسیم منحنی غیرخطی  F- برای مهاربند فشاری  

6-5- تکمیل نمودار برای مهاربند فشاری          

6-6- ادامه تکمیل روند تعریف مفاصل غیرخطی 

6-7- اختصاص دادن مقطع پلاستیک (غیرخطی) تعریف شده به مهاربند کششی و فشاری همگرا

فصل هفتم: اجرا و بررسی تحلیل استاتیکی غیرخطی موسوم به پوش آور برای پروژه‌ های مختلف فولادی با استفاده از نرم‌ افزارsap2000

7-1- مقدمه        

7-2- پروژه اول    

7-2-1- مدل‌سازی پروژه در نرم ‌افزار sap        

7-2-2- تعیین محل مفاصل نیرویی و مفاصل تغییرشکلی در سازه   

7-2-3- چگونگی تعریف مفاصل نیرویی برای عضو تیر در پروژه      

7-2-4- چگونگی تعریف مفاصل نیرویی برای عضو ستون در پروژه  

7-2-5- اختصاص دادن مفاصل نیرویی تیر و ستون تعریف شده به سازه موردنظر در پروژه          

7-3- پروژه دوم: طریقه تعریف مفاصل پلاستیک نیرویی و تغییر شکل در سازه قاب خمشی فولادی متوسط 

7-3-1- مدل ‌سازی پروژه در نرم‌افزار sap       

7-3-2- تعیین مفاصل نیرویی و تغییرشکلی در سازه       

7-3-3- چگونگی تعریف مفاصل تغییر شکل کنترل برای عضو تیر موردنظر    

7-3-4- گام چهارم: چگونگی تعریف مفاصل تغییر شکل کنترل (DC) برای عضو ستون مورد نظر 

7-4- پروژه سوم: بدست آوردن موارد خواسته شده توسط نرم ‌افزار   

7-4-1- معرفی حالات بار ثقلی حد بالا و پایین برای تحلیل در قاب پروژه     

7-4-2- توزیع بار جانبی                 

7-4-3- معرفی توزیع بارهای جانبی یکنواخت در نرم‌ افزار sap2000

7-4-4- نحوه محاسبه دستی و اعمال تغییرمکان هدف در نرم‌ افزار  

7-4-5-  تنظیمات مربوط به محاسبه تغییرمکان هدف    

7-4-6- اثبات رابطه تغییرمکان هدف در نشریه 360       

7-4-7- تحلیل اولیه استاتیکی غیرخطی         

پیوست 1: ضریب طول مؤثر اعضای فشاری (از مبحث دهم مقررات ملی ساختمان)        

پیوست 2: جداول اشتایل    

منابع و مآخذ       

مقدمه مؤلفین

در طی سالیان اخیر تحقیقات زیادی در زمینه مهندسی زلزله صورت گرفته است و باعث تحولات بنیادی در آیین ‌نامه ‌های کشور شده است. با توجه به اهمیت موضوع، سازمان مدیریت و برنامه‌ ریزی کشور زمینه تدوین دستورالعمل ملی جهت بهسازی لرزه‌ ای ساختمان‌ های موجود را فراهم کرد که نتیجه آن نشریه 360 است که روال ارزیابی و بهسازی لرزه ‌‌ای ساختمان ‌ها را برای سطوح مختلف عملکرد ارایه نموده است. در نشریه 360 در مورد بسیاری از اجزای سازه ‌ای و غیرسازه ‌ای خاص ایران معیارهای پذیرش و بهسازی مناسب عرضه شده و روش‌ های جمع­ آوری اطلاعات سازگاری‌ های لازم را با شرایط کشور یافته است.

در دانشگاه‌ ها یکی از دروس اصلی که در مقطع کارشناسی ارشد و دکتری رشته عمران در گرایش‌ های سازه و زلزله بسیار به آن اهمیت داده می‌ شود طراحی سازه‌ ها براساس سطح عملکرد است که براساس ضوابط نشریه 360 انجام می‌ شود. یکی از بخش‌ های نشریه به بررسی و بیان ضوابط مختلف بهسازی سازه‌ های فولادی در محدوده‌ های خطی و غیرخطی پرداخته است و عدم وجود منبع مناسبی جهت تفسیر طراحی براساس عملکرد در دانشگاه ­ها جهت تدریس، ما را بر آن داشت که با تألیف کتاب حاضر بحث ضوابط نشریه در مورد سازه ‌های فولادی در قالب مباحث غیرخطی را بیشتر و دقیق‌ تر بررسی کنیم و از طرفی می ‌دانیم که برای انجام تحلیل ‌های غیرخطی نیاز به تشکیل مفاصل پلاستیک است که بتوان به درستی و با درک صحیح این مفاصل را در سازه ‌های مختلف تعریف کرد. در سازه‌ های مختلف چگونگی و تشکیل این مفاصل متفاوت است. در کتاب حاضر به صورت بسیار واضح و روان و با محاسبات دستی ضوابط نشریه 360 در مورد تشکیل مفاصل غیرخطی سازه‌ های فولادی بیان شده است و همچنین محاسبات ایجاد مفاصل پلاستیک برای انواع سازه‌ های فولادی اعم از قاب خمشی، قاب خمشی و مهاربند های همگرا و واگرا و قاب ساده به همراه مهاربند است. امیدواریم که این کتاب بتواند برای تدریس طراحی براساس عملکرد مورد استفاده همکاران عزیز قرار گیرد.

کتاب حاضر در هفت فصل تهیه شده است. فصل اول مفاهیم و اهداف بهسازی لرزه‌ای براساس آیین‌نامه بهسازی 360 و اهداف کتاب بیان شده است. در فصل دوم شرحی بر مباحث فولادی ساختمان ‌های موجود در طراحی براساس عملکرد و شرح کامل گام‌ های 9گانه آیین ‌نامه 360 بررسی می ‌شود. نیاز یا عدم نیاز به بهسازی، بررسی اهداف بهسازی، سطوح خطر و عملکرد، محدوده کاربرد روش‌ های غیرخطی، تعیین تغییرمکان هدف در تحلیل استاتیکی غیرخطی، اشکال طیف و بررسی دوبعدی یا سه بعدی بودن مدل اعضاء اصلی و غیر اصلی، رفتار اعضاء از نظر شکل ‌پذیری و تشخیص تغییر شکل و یا نیرو کنترل بودن اعضاء، انواع سیستم‌ های باربر لرزه‌ای و بارگذاری و محاسبه سختی و مقاومت در روش‌های غیرخطی، مدل‌سازی اعضا گام‌های 9 گانه مورد بررسی می ‌باشد. در فصل سوم به بررسی مقاطع و تحلیل استاتیکی غیرخطی برای قاب خمشی یک طبقه و شرح و کنترل تغییرمکان هدف با ضوابط آیین‌نامه و بررسی شروط و گام‌های ذکر شده و ضوابط برای ناحیه چشمه اتصال در اتصال صلب فولادی به صورت محاسبات دستی بیان شده است.

در فصل چهارم به بررسی ضوابط و گام‌ های نشریه برای مقاطع و تحلیل‌ های غیرخطی برای قاب ساده فولادی 2 طبقه همراه با مهاربند همگرای ضربدری و اتصالات آن پرداخته ‌ایم.

فصل پنجم ضوابط و گام‌های نشریه برای قاب ساده فولادی 2 طبقه همراه با مهاربند واگرا و عضو تیر پیوند بررسی شده است. تمامی محاسبات در تمامی فصل‌ های قبل به صورت محاسبات دستی بدون استفاده از نرم ­افزار انجام شده است.

در فصل ششم محاسبات همراه با نرم ‌افزار بیان شده است و مفاصل پلاستیک مهاربند همگرای ضربدری توسط نرم ‌افزارSAP 2000  همراه با محاسبات بررسی شده است.

فصل هفتم به بررسی جزئیات و اجرای تحلیل استاتیکی غیرخطی برای سه پروژه فولادی با استفاده از نرم ‌افزارSAP 2000  پرداخته شده است در پروژه اول به تعریف مفاصل پلاستیک نیرویی و تغییر شکلی در سازه فولادی به انضمام مهاربند همگرای ضربدری پرداخته‌ ایم. پروژه دوم به تعریف مفاصل در سازه قاب خمشی فولادی متوسط پرداخته و در پروژه سوم برای قاب ذکر شده به صورت گام به گام تحلیل انجام گرفته است.

در پایان هر فصل مسائلی ارائه شده است که مطالب هر فصل را به طور کامل دربرمی‌ گیرد. در پیوست کتاب برای یادآوری از مبحث دهم مقررات ملی ساختمان نکاتی که در کتاب در مورد سازه ‌های فولادی استفاده می ‌شود بیان شده است که امید است مورد استفاده عزیزان قرار گیرد.

امیدوار هستیم با لطف خداوند بررسی آیین‌ نامه برای سازه‌ های بتنی هم به زودی در دسترس عزیزان قرار گیرد.

خداوند متعال را شاکریم که توفیق تالیف کتاب حاضر میسر گردید و امیدوار هستیم با دریافت نقطه نظرات اساتید، متخصصان، مهندسین و دانشجویان محترم کاستی‌ های کتاب برطرف شود. در پایان از مدیریت محترم انتشارات ارکان‌ دانش جناب آقای مهندس محمد ترابیان و همچنین سرکار خانم نسرین مختاری که در کنترل نهایی کتاب و مراحل تولید کتاب مدیریت داشتند، سرکارخانم فاطمه چلمغانی در تایپ، ادیت و صفحه ­آرایی کتاب، همچنین سرکارخانم حمیده ختمی پناهی به خاطر طراحی جلد کتاب کمال تشکر را داریم.

مهدی روان بخشیان ـ فرزاد مقرون

زمستان 1396