عنوان پایان‌نامه
مقایسه آیین¬نامه¬های طراحی و بهسازی لرزه¬ای در مورد خاک¬و¬پی بر اساس تحلیل عملکردی خاک¬و¬پی
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - مکانیک خاک وپی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1525;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 48764
- تاریخ دفاع
- ۲۴ خرداد ۱۳۹۰
- دانشجو
- امیر اسلامی امیرآبادی
- استاد راهنما
- سیدرسول میرقادری
- چکیده
- امروزه برای تحلیل بسیاری از سازه‌ها از فرض گیرداری اتصال پای سازه به پی (شالوده و خاک) استفاده می‌شود. در این روش پس از تحلیل سازه، نیروهای عکس¬العمل پای سازه برآورد شده و در تحلیلی مجزا بر مجموعه‌ی شالوده و خاک اعمال گشته و تحلیل و طراحی شالوده و کنترل ظرفیت باربری و نشست خاک صورت می‌گیرد. بدین‌ترتیب تأثیر همزمان سازه بر پی و پی بر سازه به‌صورت دقیق در نظر گرفته نمی‌شود. با این فرض تقاضای نیرویی سازه (به خصوص در سازه‌های سخت مانند دیوار برشی) افزایش پیدا کرده و اگرچه نتیجه محافظه‌کارانه و در جهت اطمینان است، اما می‌تواند به طرح سازه‌ای قوی‌تر از میزان مورد نیاز یا طرح مقاوم‌سازی غیر اقتصادی بیانجامد. در این تحقیق، رفتار لرزه‌ای سازه بر بستر صلب (گیردار در پایه) با سازه بر بستر انعطاف پذیر (که در آن اثر همزمان سازه، شالوده و خاک لحاظ می‌شود) مورد مقایسه قرار گرفته است. در قسمت اول این تحقیق، سه نوع سازه‌ی متداول دوبعدی با استفاده از نرم افزار SAP 2000 مورد تحلیل استاتیکی خطی و استاتیکی غیرخطی بارافزون قرار می¬گیرد. این سازه‌ها عبارتند از: قاب خمشی، دیوار برشی و سیستم ترکیبی از دیوار برشی و قاب خمشی. در بخش بعدی، رفتار لرزه‌ای یک سازه موجود با دیوار برشی و تیرهای پیوند، یک بار با فرض گیرداری در پایه و بار دیگر با فرض انعطاف¬پذیری بستر (مدل کردن سازه،شالوده و خاک) با استفاده از نرم افزار Perform 3D مورد بررسی و تحلیل لرزه‌ای قرار گرفته و ارزیابی ایمنی و روند مقاوم سازی در مورد هر یک با افزایش ضخامت و اضافه کردن ریزشمع در سطح پی، اجرا می¬شود. نتایج تحلیل حاکی از تفاوت اساسی رفتار سازه و تفاوت مکانیزم اصلی استهلاک انرژی دو فرض مذکور است. عدم در نظر گرفتن زیرسازه در تحلیل سازه، استفاده از المان‌هایی برای صلب کردن پی را توجیه می‌کند. در این فرض نقش اصلی جذب انرژی توسط دیوار ایفا شده و کرنش برشی تیرهای پیوند و چرخش پایه های دیوار، مکانیزم اصلی جذب انرژی را تشکیل می دهند. این در حالی است که در نظر گرفتن همزمان سازه و شالوده باعث رفتار جسم صلب‌گونه دیوار و شالوده (Rocking) شده و در ادامه آن بلندشدگی می تواند منبع بسیار مفیدی برای جذب انرژی باشد.
- Abstract
- In conventional designs, engineers use fixed base assumption for the analysis of structure. This assumption requires that the superstructure be analyzed. Then the base reactions can be estimated. Consequently, the base reactions are applied to the footing and soil in a separate analysis. Based on the results of the latter analysis, the structural design of footing, soil bearing capacity and settlement control can be performed. In this procedure the effects of the structure on the foundation, and on the contrary, the effects of the foundation on the structure are not considered precisely. The primary assumption of the base fixity affects design or retrofit procedures profoundly. Based on this assumption, the force demand of structures will increase. Albeit conservative in design, it might result in an overdesigned structure or an uneconomical rehabilitation layout. On the other hand, in order to make this assumption practical, foundations need to reach a rigid condition, however, there is no clear criterion about the determination and practicality of this “so called” rigid condition. Moreover, the rigid condition usually increases the costs, as extra provisions shall be utilized to satisfy this assumption. In this study, a comparison has been made between the seismic behavior of structures with fixity assumption and flexibility assumption. In the flexibility assumption the structure, footing and soil are considered are considered in a single analysis. In the first part, three types of 2D conventional structures have been modeled by SAP 2000. These structures have been analyzed using linear static and nonlinear static (Pushover) methods. These models include moment frame, shear wall, dual system composed of frame and shear wall. In the second part, a 25-meter high reinforced concrete structure with shear walls and spandrel beams is investigated. The two assumptions of flexible base and fixed base are made and the seismic performances of the two models are studied. The dynamic parameters such as lateral displacements, periods and base shears are compared and discussed. For these purposes, the structure is analyzed by Perform 3D for both fixed base (modeling structure) and flexible base (modeling structure, footing and soil simultaneously) and vulnerability assessment and seismic rehabilitation are performed. The micropile is used as a beneficial tool for the rehabilitation in the foundation level. Conclusions show fundamental differences in structural behavior and energy dissipation mechanism. Not considering substructure in the analysis of the structure will result in a fixed base assumption and the necessity of applying elements such as micropiles for making a rigid foundation. In this assumption shear strain of spandrel beams and the rotation of piers has the main role in the energy dissipation. On the other hand, considering foundation and structure simultaneously causes rigid body rocking, and as a result, uplift could be a beneficial source of energy dissipation. The layout for the rehabilitation of each model is presented and economically compared.
