استفاده از تئوری تغییرشکلهای یکنواخت در طراحی بهینه سازههای فولادی با نامنظمی جرمی
[پایاننامه]
Application of Uniform Deformation Theory in Optimal Design of Steel Structures with Mass Irregularity
/مهسا سالخورده گجن
: مهندسی عمران
، ۱۳۹۹
۱۱۰
زبان: فارسی
زبان چکیده: فارسی
چاپی - الکترونیکی
مصور، جدول، نمودار
کارشناسی ارشد
مهندسی عمران- سازه
۱۳۹۹/۱۲/۰۱
صنعتی سهند
در دهههای اخیر روشها و الگوریتمهای مختلفی برای طراحی بهینه سازهها جهت بهبود عملکرد لرزه-ای و کاهش هزینهها استفاده شده است که یکی از این روشها تئوری تغییرشکلهای یکنواخت می-باشد .در این تئوری مصالح با استفاده از یک روش عددی به صورت تدریجی از بخشهای قویتر به بخشهای ضعیفتر سازه منتقل میشود و در نهایت تغییرشکل تمام اعضا به مقدار مجاز رسیده و از حداکثر ظرفیت سازه استفاده میشود .هدف این پژوهش به کارگیری این تئوری در طراحی بهینه سازههای قاب خمشی فولادی نامنظم، به دلیل اهمیت سازههای نامنظم و افزایش چشمگیر استفاده از این سازهها میباشد .برای کاهش حجم آنالیزهای پرحجم و زمانبر دینامیکی از روش زماندوام استفاده شده است .روش زماندوام در واقع یک آنالیز بارافزون دینامیکی است که مدت زمانهای مختلف اعمال آن نمایانگر شدتهای مختلف زلزله میباشد .برای این منظور، در قسمت اول پژوهش مقاطع بهینه قابهای خمشی فولادی دارای نامنظمی جرمی ۵، ۸ و ۱۲ طبقه تعیین شده است .جهت طراحی بهینه از معیارهای عملکردی آییننامهASCE ۱۳-۴۱ استفاده شده است .نتایج حاکی از آن است که وزن سازه بهینه در حدود ۲۰ تا ۳۰ درصد نسبت به سازهی اولیه طراحی شده بر اساس آییننامه کاهش مییابد .در قسمت دوم پژوهش نیز برای ارزیابی کارایی الگوهای بار جانبی، توزیع نسبی نیروی تسلیم طبقات و توزیع نسبی میانگین نیروی ایجاد شده تحت ۷ زلزله در قابهای بهینه، با الگوی بار آییننامه و الگوهای بار جانبی پیشنهاد شده توسط محققین مختلف مقایسه شده است .بر اساس نتایج به دست آمده الگوی بار آییننامه در مقایسه با الگوهای پیشنهادی توسط محققین مختلف دقت کمی در تعیین نیروی بهینه طراحی طبقات و نیروی ایجاد شده در حین زلزله دارد .
In recent decades, various methods and algorithms have been used to optimal design of structures to improve seismic performance and reduce costs, which one of them is uniform deformation theory. In this theory, by using a numerical method, steel material gradually moves from the stronger part of structure to the weaker parts, and finally the deformations reach their allowable value and the maximum capacity of the structure is used. The purpose of this study is, to employm this theory in optimal design of irregular steel moment resisting structures, due to importance of these structures and an increase in use of them. Endurance Time method has been used to reduce the volume of time-consuming dynamic analyzes. Endurance Time method is actually a kind of incremental dynamic analysis which their different durance indicate various intensities of earthquake. For this purpose, in the first part of this study, the optimum cross-section of 5, 8 and 12 moment resisting frames with mass irregularity has been determined. ASCE41-13 performance criteria have been used to optimal design. The results show that the weight of the optimal structure is reduced by about 20 to 30 percent compared to the initial structure designed in compliance with the conventional seismic design guidelines. In the second part of the study, to evaluate the adequacy of lateral load patterns, the relative distribution of story yield force and the relative distribution of the average story force obtained from 7 earthquake records in optimal frame, have been compared with code load pattern and proposed lateral load by different researchers. The results indicate code load pattern compared to the load pattern proposed by researchers, has little accuracy to determine optimum design forces and earthquake induced forces.
ba
Application of Uniform Deformation Theory in Optimal Design of Steel Structures with Mass Irregularity