فهرست مطالب
عنوان                                                                                                 صفحه
 
چکیده……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 1
فصل اول: مقدمات
1-1. مقدمه………………………………………………………………………………………………………….. 3
1-2. بیان مسئله……………………………………………………………………………………………………. 4
1-3. اهمیت و ضرورت تحقیق……………………………………………………………………………………… 5
1-4. اهداف تحقیق………………………………………………………………………………………………….. 6
فصل دوم: مفاهیم پایه و کلیات
2-1. بررسی نظریه‌های پیرامون موضوع تحقیق…………………………………………………………………… 8
2-1-1. مدل ایبارا-کراوینکلر (Ibarra-Krawinkler)……………………………………………………….. 9
2-2. بررسی تحقیق‌های انجام شده……………………………………………………………………………… 15
2-2-1. تاثیرات ……………………………………………………………………………………………. 15
2-2-2. تاثیرات کاهندگی………………………………………………………………………………………… 17
2-3. چاچوب نظری تحقیق………………………………………………………………………………………. 18
2-3-1. زوال مقاومت (Strength  Degredation):……………………………………………………….. 20
2-3-2. زوال سختی(Stiffness Degredation):………………………………………………………….. 21
2-3-3. باریک شدگی(Pinching):……………………………………………………………………………. 22
2-4. مدل تحلیلی تحقیق………………………………………………………………………………………… 22
2-4-1. تحلیل استاتیکی غیرخطی………………………………………………………………………………. 22
2-4-1-1. اساس تحلیل استاتیکی غیرخطی…………………………………………………………………… 23
2-4-1-2. مزایا و نتایج قابل حصول از آنالیز پوش­اور…………………………………………………………… 24
2-4-1-3. الگوی بارگذاری جانبی……………………………………………………………………………….. 25
2-4-1-4. منحنی رفتاری………………………………………………………………………………………… 26
2-4-2.  تحلیل دینامیكی غیرخطی……………………………………………………………………………… 27
2-4-2-1.  معادلات تعادل جهشی………………………………………………………………………………. 28
2-4-2-2.  روش انتگرال‌گیری مستقیم………………………………………………………………………….. 29
2-4-2-3.  روش نیومارك………………………………………………………………………………………… 31
2-4-3.  مدل سازی ریاضی در آنالیز دینامیکی غیرخطی………………………………………………………. 33
2-4-3- 1. مدلسازی سازه­ای…………………………………………………………………………………….. 34
2-4-3-2.  مدلسازی المان­ها…………………………………………………………………………………….. 34
2-4-3-3. مدلسازی هیسترتیک…………………………………………………………………………………. 35
 
فصل سوم: روش تحقیق
3-1. روش طرح و تحقیق…………………………………………………………………………………………. 40
3-2. فرایند تحقیق……………………………………………………………………………………………….. 41
3-2-1. انتخاب زمین لرزه سطح حداکثر زلزله محتمل(MCE)و طیف بازتاب شتاب……………………….. 42
3-2-2. سازگاری روش با تعاریف ضرایب عملکرد لرزه­ای در آیین­نامه­ های فعلی……………………………… 43
3-2-3. تعریف ایمنی سازه­ها در قالب نسبت محدوده فرو ریزش………………………………………………. 46
3-2-4.  تعریف کمّی از طریق شبیه­سازی غیرخطی……………………………………………………………. 47
3-2-5. مبانی تعیین الزامات طراحی…………………………………………………………………………….. 48
3-2-6. توسعه مدلهای نمونه ­ای برای پوشش فضای طراحی سیستمهای سازه­ای……………………………. 50
3-2-6-1. نحوه توسعه مدلهای نمونه ­ای در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695…………………………. 50
3-2-6-2. مسائل پیکربندی سازهای……………………………………………………………………………. 52
3-2-6-3. آثار رفتار لرزهای………………………………………………………………………………………. 55
3-2-7. گروه­های عملکردی………………………………………………………………………………………. 55
3-2- 8.  طراحی مدلهای نمونه ­ای………………………………………………………………………………. 58
3-2- 8-1. ایده­آلسازی در مدلسازی…………………………………………………………………………….. 60
3-2- 8-2. پیکربندی پلان و ارتفاع……………………………………………………………………………… 61
3-2-9. نحوه ایده­آلسازی جهت ساخت مدلهای غیرخطی نمونه ­ای شاخص………………………………….. 62
3-2-9-1. مدهای فروریزش شبیه­سازی شده در مدل غیرخطی……………………………………………….. 63
3-2-9-2. مدهای فروریزشی شبیه­سازی نشده در مدل غیرخطی……………………………………………… 66
3-2-10. آنالیز مدلها……………………………………………………………………………………………… 67
3-2-10-1. دسته رکوردهای زمینلرزه­های انتخاب  در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695……………… 68
3-2-10-2. نحوه مقیاس نمودن رکوردهای زلزله………………………………………………………………. 70
3-2-10-3. آنالیز استاتیکی غیرخطی (پوش­اور)……………………………………………………………….. 72
3-2-10-4. آنالیزهای غیرخطی دینامیکی (تاریخچه زمانی)………………………………………………….. 74
3-2-10-5. آنالیز دینامیکی افزایشی در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695……………………………… 75
3-2-10-6. استخراج منحنی آسیب پذیری فروریزش با بهره گرفتن از آنالیزهای IDA…………………………. 76
3-2-10-7. محاسبه ظرفیت فروریزش میانه و نسبت محدوده فروریزش مدلهای نمونه ­ای شاخص………….. 77
3-2-11. ارزیابی عملکرد سازه­ها…………………………………………………………………………………. 79
3-2- 11-1. معیار ارزیابی گروه­های عملکردی و مدلهای نمونه ­ای شاخص…………………………………… 80
3-2-12. مقادیر قابل قبول احتمال فروریزش سازه­ها در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695……………. 82
3-2- 12-1. نسبت محدوده فروریزش اصلاح شده……………………………………………………………… 82
3-2- 12-2. ضرایب شکل طیفی………………………………………………………………………………… 83
3-2- 13. عدم قطعیت کل در ارزیابی فروریزش سیستم­های مقاوم لرزه­ای…………………………………… 84
3-2- 14. ترکیب منابع عدم قطعیت در ارزیابی عملکرد فروریزشی سازه­ها…………………………………… 87
3-2- 15. محاسبه مقادیر عدم قطعیت کل در ارزیابی عملکرد سیستمهای سازه­ای مختلف…………………. 89
3-2- 16. تاثیر میزان عدم قطعیت کل بر نسبت محدوده فروریزش مجاز……………………………………… 90
3-2- 17. مقادیر نسبت محدوده فروریزش مجاز در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695…………………. 92
3-2-18. ارزیابی صحت ضریب رفتار ®………………………………………………………………………. 93
3-3. معرفی نرم­افزار OpenSees………………………………………………………………………………. 95
3-3-1.  ساخت مدلهای غیرخطی برای مدلهای نمونه ­ای شاخص در نرم­افزار OpenSees………………… 97
3-3-2.  اعضای تیر و ستون……………………………………………………………………………………… 99
3-3-2-1. چشمه اتصال………………………………………………………………………………………….. 99
3-3-2-2. مقاطع کاهش یافته تیر ( RBS )…………………………………………………………………. 101
3-3-2-3. مفاصل پلاستیک ستونها……………………………………………………………………………. 101
3-3-3. اثرات  در مدلسازی……………………………………………………………………………….. 102
3-3-4. سایر ملاحضات در ساخت مدل غیر خطی…………………………………………………………… 102
فصل چهارم:  مدل­سازی و تحلیل عددی
4-1. انتخاب مدلهای نمونه ­ای شاخص برای سیستم قاب خمشی ویژه فولادی…………………………….. 105
4-2. توسعه مدلهای نمونه ­ای بر مبنای مدل نمونه ­ای شاخص اولیه………………………………………….. 106
4-2- 1. تعیین گروه­های عملکردی برای سیستم قاب خمشی ویژه فولادی………………………………… 108
4-2- 2. معرفی الگوهای مدلسازی ارائه شده برای قابهای خمشی…………………………………………… 109
4-3. آنالیز پوش­اور سازه­های قاب خمشی ویژه فولادی………………………………………………………. 113
4-3-1. انتخاب ترکیب بار ثقلی……………………………………………………………………………….. 113
4-3-2. توزیع نیروی جانبی زلزله بین گره­های مدل…………………………………………………………. 114
4-3-3. محاسبه تغییر مکان هدف……………………………………………………………………………… 114
4-3-4. اعمال تغییر مکان هدف و اجرای آنالیز پوش­اور………………………………………………………. 115
4-3-5. نکاتی در خصوص همگرایی عددی در آنالیزهای پوش­اور……………………………………………. 115
4-3-6. تحلیل نتایج آنالیز پوش­اور…………………………………………………………………………….. 130
4-4.آنالیز IDA سازه های قاب خمشی ویژه فولادی و محاسبه نسبت محدوده فروریزش…………………. 131
4-4-1. نحوه انجام آنالیزهای دینامیکی افزایش (IDA)…………………………………………………….. 131
4-4-2. آنالیزهای دینامیکی (IDA) انجام شده جهت ارزیابی عملکرد سیستم قاب خمشی ویژه فولادی. 133
4-5. محاسبه سطح فروریزش میانه  و نسبت محدوده فروریزش  در آنالیزهای IDA…………… 140
4-6. نتایج ارزیابی عملکرد سیستم قاب خمشی ویژه فولادی مطابق با FEMA P695………………….. 142
4-6-1. محاسبه نسبت محدوده فروریزش اصلاح شده (ACMR) با در نظر گرفتن اثرات شکل طیفی…… 143
4-6-2. محاسبه میزان عدم قطعیت کل (βTot) در پروسه ارزیابی عملکرد سیستم قاب خمشی ویژه فولادی 143
4-6-3. محاسبه نسبت محدوده فروریزش مجاز جهت ارزیابی عملکرد سیستم قاب خمشی ویژه فولادی… 144
4-7. ارائه نتایج نهایی ارزیابی عملکرد سیستم قاب خمشی ویژه فولادی…………………………………… 145
4-8. ارزیابی صحت ضریب رفتار ® و مناسب بودن عملکرد لرزه­ای سیستم قاب خمشی ویژه فولادی…. 147
4-9. مقایسه ارزیابی عملکرد سیستم قاب خمشی ویژه با و بدون کاهندگی تحت تاثیر زلزله­های حوزه دور 148
4-9-1. بررسی روال تغییرات AMCR مدلهای نمونه ­ای بر حسب ارتفاع سازه­ها…………………………. 150
4-9-2. بررسی روال تغییرات ACMR مدلهای نمونه ­ای بر حسب پریود مد اول ارتعاش سازه­ها (Tl)…… 152
4-9-3. بررسی روال تغییرات ضریب ایمنی (Safety Factor) مدلهای بر حسب پریود مد اول ارتعاش سازه (Tl)            154

 

4-10. مقایسه نتایج بدست آمده با سایر تحقیقات…………………………………………………………… 156
فصل پنجم: نتیجه گیری
5-1. مقدمه………………………………………………………………………………………………………. 159
5-2. نتیجه­ گیری………………………………………………………………………………………………… 161
 
 
 
 
فهرست جداول
عنوان                                                                                                 صفحه
جدول 3-1 معرفی پارامترهای اساسی طراحی مدلهای نمونه ­ای شاخص در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695  53
جدول 3-2 ملاحظات مربوط به رفتار لرزه­ای سازه­ها درروش ارزیابی عملکرد FEMA P695 [12]…………. 55
جدول 3-3 فرم جامعه گروه­های عملکردی در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695 [12]……………………… 57
جدول 3-4 ملاحظات عمومی در راستای ساخت مدلهای غیرخطی در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695 60
جدول 3-5  مشخصات رکوردهای انتخابی زلزله­های حوزه دور در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695 [12] 70
جدول 3-6  ضرایب نرمالیزاسیون و پارامترهای نرمالیز شده دسته رکورد زلزله­های حوزه دور در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695 [12]…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 71
جدول 3-7 مقادیر ضریب اثر شکل طیفی برای سازه­های در سطوح لرزه­خیزی کم، متوسط و زیاد[12]……… 83
جدول 3-8 مقادیر ضریب اثر شکل طیفی برای سازه­های در سطوح لرزه­خیزی خیلی زیاد [12]………………… 84
جدول 3-9 ارزش گذاری کیفیت الزامات طراحی در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695 [12]……………… 86
جدول 3-10 ارزش گذاری کیفیت داده ­های آزمایشگاهی در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695…………. 87
جدول 3-11 ارزش گذاری کیفیت مدلهای غیرخطی در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695 [1]…………. 87
جدول 3-12- الف عدم قطعیت کل (βtot) به ازای کیفیت مدلسازی غیرخطی عالی (A) [12]………………… 89
جدول 3-12- ب عدم قطعیت کل (βtot) به ازای کیفیت مدلسازی غیرخطی خوب (B) [12]…………………. 90
جدول 3-12- ج  عدم قطعیت کل (βtot) به ازای کیفیت مدلسازی غیرخطی متوسط © [12]………………. 90
جدول 3-12- د  عدم قطعیت کل (βtot) به ازای کیفیت مدلسازی غیرخطی ضعیف (D) [12]………………… 90
جدول 3-13  مقادیر مجاز نسبت محدوده فروریزش اصلاح شده (ACMR10%,ACMR20%) [12]…….. 93
جدول 4-1 مشخصات طراحی مدلهای نمونه ­ای شاخص اولیه برای سیستم قاب خمشی ویژه فولادی………. 106
جدول 4-2 مدل نمونه ­ای شاخص و گروه­های عمکلردی انتخابی برای سیستم قاب خمشی ویژه فولادی….. 109
جدول 4-3 مقادیر پیشنهادی برای نسبت مقاومت خمشی موثر به مورد انتظار و نسبت بعد از تسلیم [11]. 110
جدول 4-4 ملاحظات عمومی در راستای ساخت مدلهای غیرخطی در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695 114
جدول 4-5 نتایج آنالیز پوش­اور مدلهای نمونه ­ای با کاهندگی برای سیستم قاب خمشی ویژه فولادی……… 123
جدول 4-6  نتایج آنالیز پوش­اور مدلهای نمونه ­ای بدون کاهندگی برای سیستم قاب خمشی ویژه فولادی.. 123
جدول 4-7  نتایج آنالیز پوش­اور گروه­های عملکردی انتخابی برای سیستم قاب خمشی ویژه فولادی………. 130
جدول 4-8  نتایج آنالیزهای IDA برای حالت با کاهتدگی تحت تأثیر دسته رکورد حوزه دور………………… 141
جدول 4-9  نتایج آنالیزهای IDA برای حالت بدون کاهتدگی تحت تأثیر دسته رکورد حوزه دور…………… 142
جدول 4-10 نتایج ارزیابی عملکرد سازه­ها با کاهندگی………………………………………………………………………….. 146
جدول 4-11 نتایج ارزیابی عملکرد سازه­ها بدون کاهندگی……………………………………………………………………. 147
جدول 4-12 نتایج نهایی ارزیابی عملکرد سیستم قاب خمشی ویژه فولادی تحت دو حالت با و بدون کاهندگی مقاومت و سختی اعضاء،…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 150
جدول 4-13 بررسی وضعیت گروه عملکردی در برابر فروریزش………………………………………………………………. 156
4-14 نتایج ارزیابی عملکرد سیستم قاب خمشی ویژه فولادی تحت تاثیر رکوردهای حوضه دور(Zareian , Lignos (2010))     157
جدول 5-1 مقایسه نتایج مدلهای دهانه 5 متر………………………………………………………………………………………. 161
جدول 5-2 مقایسه نتایج مدلهای دهانه 8 متر………………………………………………………………………………………. 161
5-3 جدول مقایسه ضرایب ایمنی و پریود سازه هایی با دهانه 8 متر……………………………………………………….. 162
5-4 جدول مقایسه ضرایب ایمنی و پریود سازه هایی با دهانه 5 متر……………………………………………………….. 163
 
 
 
فهرست شکل ها
عنوان                                                                                                 صفحه
 
شکل 2-1 منحنی نیرو تغییر مکان بدست آمده از بارگذاری مونوتونیک و سیکلی [1]………………………………….. 9
شکل2-2  منحنی پوش هیسترتیک (back–bone) برای مدلهای هیسترتیک [1]………………………………… 10
شکل 2-3 منحنی bilinear با تعریف حد مقاومت [1]…………………………………………………………………………. 11
شکل 2-4  قوانین پایه مدل هیسترتیک راس­گرا (Peak-Oriented) [19]…………………………………………… 12
شکل 2-5  قوانین پایه مدل هیسترتیک چلانده (Pinching) [1]…………………………………………………………. 12
شکل 2-6  نمایش چهار مود کاهندگی به صورت جداگانه بر روی مدل راسگرا (Peak-Oriented): a) زوال مقاومت پایه، b) زوال مقاومت پس از تسلیم، c) زوال سختی باربرداری و d) زوال سختی بارگذاری دوباره [1]…………………………………………. 14
شکل 2- 7  تقسیم بندی اعضا از نظر شکل پذیری…………………………………………………………………………………. 19
شکل 2- 8  مراحل اعمال بار جانبی به سازه، از ایجاد تغییرشکل­های ارتجاعی تا آستانه فروریزش در آنالیز پوش­اور. 23
شکل 2- 9  رفتار غیرخطی کنترل شونده توسط تغییر شکل……………………………………………………………………. 27
شكل 2- 10  تعریف ضرایب نفوذ غیرخطی: (الف) استهلاك لزج غیرخطی ، (ب) سختی غیرخطی . 29
شكل 2 – 11 روش شتاب میانگین ثابت نیومارك  [9]……………………………………………………………………………. 32
شکل 2- 12 مولفه های یک المان در مدل سازه ای  [10]………………………………………………………………………. 35
شکل 2-13  مدل اصلاح شده ایبارا-کراوینکلر (Modified Ibarra-Krawinkler Model) [24]…… 37
شکل 3-1  طیف های بازتاب شتاب حداکثر زلزله (MCE) در آیین­نامه ASCE/SEI  7-05 [14]………. 42
شکل 3-2  نمایش ضرایب عملکرد لرزه­ای مطابق با تعریف ارائه شده در الزامات پیشنهادی (FEMA NEHREP [4]2004-b)    43
شکل 3-3 نمایش ضرایب عملکرد لرزه­ای مطابق با تعریف ارائه شده در FEMA P695 .[12]………………… 44
شکل 3-4 مدل غیرخطی پیشنهادی برای سیستمهای قاب خمشی [12]………………………………………………… 63
شکل 3-5 منحنی پوش هیسترتیک ایده­آل جهت تعریف رفتار غیرخطی اجزای سازهای [12]………………….. 64
شکل 3-6  رفتار غیرخطی هیسترتیک ایده­آل اجزای سازه­ای بااحتساب زوال سیکلی مقاومت و سختی [12] 65
شکل 3-7 اثر مدهای زوال شبیه­سازی نشده در مدلهای غیرخطی بر منحنی پوش هیسترتیک اعضا [12]….. 67
شکل 3-8 مقایسه نتایج آنالیز دینامیک افزایشی (IDA)در وضعیت مودهای فروریزش شبیه­سازی شده (SC) و شبیه­سازی نشده (NSC) [12]……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 67
شکل 3-9  منحنی پوش­اور ایده­آل [12]…………………………………………………………………………………………………. 73
شکل 3-10  نمونه ­ای از نتایج آنالیز دینامیکی افزایش (IDA)به همراه نحوه محاسبه پارامترهای مدنظر روش ارزیابی عملکرد FEMA P695 [12]……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 76
شکل 3-11 منحنی آسیب پذیری فروریزش متناظر با نتایج آنالیز IDA ارائه شده در شکل 3-8………………. 77
شکل 3-12 منحنی­های آسیب پذیری فروریزشa) عدم قطعیت رکورد به رکورد زلزله b) عدم قطعیت کل [12]    91
شکل 3-13 الگوهای مدل غیرخطی جهت مدلسازی در نرم­افزار OpenSees (قاب 2 طبقه 1 دهانه) [17] 98
شکل 3-14 جزئیات مدلسازی پانل برشی در مدل غیرخطی (شامل گره­ها و المانهای مورد نیاز) [17]………. 98
شکل 4-1 کالیبره کردن مدل اصلاح شده بر روی یک نمونه از منحنی­های ممان-انحنا آزمایشگاهی به دست آمده توسط انگل هارت [20]……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 111
شکل 4-2  منحنی پوش­اور گروه عملکردی A (سازه­های کوتاه پریود با دهانه 5 متر با کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)        117
شکل 4-3  منحنی پوش­اور گروه عملکردی A (سازه های کوتاه پریود با دهانه 5 متر بدون کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)   117
شکل 4-4  منحنی مفایسه منحنی پوش­اور گروه عملکردی A (سازه­های کوتاه پریود با کاهندگی و بدون کاهندگی دهانه 5 متر در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)………………………………………………………………………………………………………………………….. 118
شکل 4-5  منحنی پوش­اور گروه عملکردی C (سازه­های کوتاه پریود با دهانه 8 متر با کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)        118
شکل 4-6  منحنی پوش­اور گروه عملکردی C (سازه­های کوتاه پریود با دهانه 8 متر بدون کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)    119
شکل 4-7  منحنی مفایسه منحنی پوش­اور گروه عملکردی C (سازه­های کوتاه پریود با دهانه 8 متر با کاهندگی و بدون کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)………………………………………………………………………………………………………………………….. 119
شکل 4-8  منحنی پوش­اور گروه عملکردی B (سازه­های بلند پریود با دهانه 5 متر با کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)         120
شکل 4-9  منحنی پوش­اور گروه عملکردی B (سازه­های بلند پریود با دهانه 5 متر بدون کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)     120
شکل 4-10  منحنی مقایسه پوش­اور گروه­ عملکردی B (سازه­های بلند پریود با دهانه 5 متر با و بدون کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)……………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 121
شکل 4-11  منحنی پوش­اور گروه عملکردی D (سازه­های بلند پریود با دهانه 8 متر با کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)       121
شکل 4-12  منحنی پوش­اور گروه عملکردی D (سازه­های بلند پریود با دهانه 8 متر بدون کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)   122
شکل 4-13  منحنی مقایسه پوش­اور گروه­ عملکردی D (سازه­های بلند پریود با دهانه 8 متر با و بدون کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)……………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 122
شکل4-14  منحنی پوش­اور استاندارد گروه عملکردی A (سازه­های کوتاه پریود با دهانه 5 متر با کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 124
شکل 4-15 منحنی پوش­اور استاندارد گروه عملکردی A (سازه­های کوتاه پریود با دهانه 5 متر بدون کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 124
شکل 4-16  مفایسه منحنی پوش­اور استاندارد گروه عملکردی A (سازه­های کوتاه پریود با کاهندگی و بدون کاهندگی دهانه 5 متر در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)………………………………………………………………………………………………………………………….. 125
شکل 4-17  منحنی پوش­اور استاندارد گروه عملکردی C (سازه­های کوتاه پریود با دهانه 8 متر با کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 125
شکل 4-18  منحنی پوش­اور استاندارد گروه عملکردی C (سازه­های کوتاه پریود با دهانه 8 متر بدون کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 126
شکل 4-19  منحنی مفایسه پوش­اور استاندارد گروه­ عملکردی C (سازه­های کوتاه پریود با دهانه 8 متر با کاهندگی و بدون کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)………………………………………………………………………………………………………………………….. 126
شکل 4-20  منحنی پوش­اور استاندارد گروه عملکردی B (سازه­های بلند پریود با دهانه 5 متر با کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 127
شکل 4-21  منحنی پوش­اور استاندارد گروه عملکردی B (سازه­های بلند پریود با دهانه 5 متر بدون کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 127
شکل 4-22  منحنی مقایسه پوش­اور استاندارد گروه عملکردی B (سازه­های بلند پریود با دهانه 5 متر با کاهندگی و بدون کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)………………………………………………………………………………………………………………………….. 128
شکل 4-23  منحنی پوش­اور استاندارد گروه عملکردی D (سازه­های بلند پریود با دهانه 8 متر با کاهندگی در سطح لرزه خیزی خیلی زیاد)…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 128
شکل 4-24  منحنی پوش­اور استاندارد گروه عملکردی D (سازه­های بلند پریود با دهانه 8 متر بدون کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 129
شکل 4-25  منحنی مقایسه پوش­اور استاندارد گروه عملکردی D (سازه­های بلند پریود با دهانه 8 متر با و بدون کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 129
شکل 4-26  منحنی IDA سازه 3 طبقه با دهانه 5 متر با کاهندگی……………………………………………………… 134
شکل 4-27 منحنی IDA سازه 3 طبقه با دهانه 5 متر بدون کاهندگی…………………………………………………. 134
شکل 4-28 منحنی IDA سازه 3 طبقه با دهانه 8 متر با کاهندگی………………………………………………………. 135
شکل 4-29 منحنی IDA سازه 3 طبقه با دهانه 8 متر بدون کاهندگی…………………………………………………. 135
شکل 4-30 منحنی IDA سازه 9 طبقه با دهانه 5 متر با کاهندگی………………………………………………………. 136
شکل 4-31 منحنی IDA سازه 9 طبقه با دهانه 5 متر بدون کاهندگی…………………………………………………. 136
شکل 4-32 منحنی IDA سازه 9 طبقه با دهانه 8 متر با کاهندگی………………………………………………………. 137
شکل 4-33 منحنی IDA سازه 9 طبقه با دهانه 8 متر بدون کاهندگی…………………………………………………. 137
شکل 4-34 منحنی IDA سازه 15 طبقه با دهانه 5 متر با کاهندگی……………………………………………………. 138
شکل 4-35 منحنی IDA سازه 15 طبقه با دهانه 5 متر بدون کاهندگی………………………………………………. 138
شکل 4-36 منحنی IDA سازه 15 طبقه با دهانه 8 متر با کاهندگی…………………………………………………….. 139
شکل 4-37 منحنی IDA سازه 15 طبقه با دهانه 8 متر بدون کاهندگی………………………………………………. 139
شکل 4-38 منحنی­های تغییرات نسبت محدوده فروریزش اصلاح شده بر حسب ارتفاع سازه­ها در گروه عملکردی  دهانه 5 متر در حالت کاهندگی(WD) و بدون کاهندگی(WOD)………………………………………………………………………………………… 151
شکل 4-39 منحنی­های تغییرات نسبت محدوده فروریزش اصلاح شده بر حسب ارتفاع سازه­ها در گروه عملکردی دهانه 8 متر در حالت کاهندگی(WD) و بدون کاهندگی (WOD)……………………………………………………………………………………….. 151
شکل 4-40 منحنی­های تغییرات نسبت محدوده فروریزش اصلاح شده بر حسب پریود مد اول سازه­ها در گروه عملکردی دهانه 5 متر در حالت کاهندگی(WD) و بدون کاهندگی (WOD)……………………………………………………………………………………….. 153
شکل 4-41 منحنی­های تغییرات نسبت محدوده فروریزش اصلاح شده بر حسب پریود مد اول سازه­ها در گروه عملکردی دهانه 8 متر دو حالت کاهندگی(WD) و بدون کاهندگی(WOD)………………………………………………………………………………………… 153
شکل 4-42 منحنی­های تغییرات ضریب ایمنی بر حسب پریود مد اول سازه­ها در گروه دهانه 5 متر در حالت کاهندگی(WD)  و بدون کاهندگی(WOD)……………………………………………………………………………………………………………………………… 155
شکل 4-43 منحنی­های تغییرات ضریب ایمنی برحسب پریود مد اول سازه­ها در گروه دهانه 8 متر در حالت کاهندگی(WD) و بدون کاهندگی(WOD)……………………………………………………………………………………………………………………………… 155
5-1 نمودار ضریب ایمنی-پریود سازه هایی با دهانه 8 متر (کاهندگی(WD) و بدون کاهندگی(WOD) ). 163
5-2 نمودار ضریب ایمنی-پریود سازه هایی با دهانه 5 متر (کاهندگی(WD) و بدون کاهندگی(WOD) ). 164
 
فصل اول
مقدمات
1-1. مقدمه
مطالعه زلزله به قرنهای متمادی در گذشته بر می­گردد. امروزه نیز زندگی و اموال صدها میلیون نفر از مردم جهان با خطر بزرگ ناشی از زلزله­ها روبرو می­باشد. سلامت تعداد زیادی از اقتصادهای محلی، ناحیه­ای و حتی ملی نیز در معرض خطر زلزله­ها می­باشند و این مخاطرات در کشورهای مختلف یکسان نیست و تحت شرایط مختلفی قرار دارد. در این میان بخاطر پیچیده­گیهای همراه با زلزله­های بزرگ اغلب روزها، هفته­ها و ماه­ها وقت نیاز است تا فاجعه ناشی از زلزله درست درک شود. زمان در مناطق زلزله زده عامل مهمی است و هر گونه تاخیر در درک میزان فاجعه در پاسخهای بعدی زلزله و تخمین خسارتهای مالی و اجتماعی بعد از آن تاخیر ایجاد خواهد کرد. جنبه­ هایی از زلزله از قبیل طبیعت زلزله شناختی، مهندسی زلزله و عواقب اقتصادی آن باید قبل از رخ دادن زلزله شناخته شود.
در این میان هدف اصلی مهندسی زلزله جلوگیری از فروریزش ساختمانهای است، که در معرض زلزله قرار دارند. فروریزش سازه به علت کاهش مقاومت سازه در برابر بارهای گرانشی وارده بر سازه­ای که در معرض زلزله  قرار گرفته است، اتفاق می­افتد. از نظر مالی فروریزش همراه با خرابی ساختمان و از دست رفتن هزینه مصرف شده برای ساخت آن است، اما باید توجه داشت که فروریزش سازه منبع اصلی مرگ و میر انسانهایی است، که در آن مکان به زندگی مشغول هستند، بنابراین از نظر فنی و مهندسی نیاز به بررسی احتمال، زمان، شیوه خرابی سازه و سطح ایمنی یک سازه در برابر فروریزش می­باشد.

1-2. بیان مسئله
با توجه به مشاهدات زلزله­های گذشته متوجه می­شویم فروریزش در دو حالت صورت می­گیرد که حالت اول بدلیل افزایش بیش از اندازه جابجایی سازه تحت بارهای جانبی، در ساختمان ناپایداری دینامیکی بوجود آمده و موجب خرابی می­گردد. در حالت دوم تحت اثر ، اعضای سازه که تحت نیروی محوری فشاری و لنگر خمشی قرار می­گیرند، حتی جزئی ترین لنگر خمشی باعث بوجود آمدن انحنا و خیز در عضو تیر-ستون میشود که این انحنا باعث میشود که در اثر نیروی محوری موجود لنگر خمشی ثانویه­ای بوجود آید این فرایند تا آنجا ادامه می یابد که بالاخره عضو مورد نظر یا به تعادل برسد یا در اثر تشدید از هم فروپاشد. عملا در سازه ها بدلیل اینکه اعضایی همچون ستون یک انحنای اولیه دارند که میتواند ناشی از نقص عضو یا خطا در اجرا باشد این پدیده همواره رخ میدهد. در نوع اول فروریزش بصورت آبشارگونه رخ می­دهد، به بیان دیگر فروریزش بشکل کلی صورت می­گیرد. اما در نوع دوم ابتدا از یک عضو شروع شده سپس به باقی اعضا سرایت کرده و نهایا منجر به فروریزش کلی سازه می­گردد، که به آن فروریزش جزئی می­گویند.
در سالهای گذشته پژوهشگران چندین روش ارزیابی فروریزش را ارائه کرده ­اند. آنها مستقلا بر روی میزان تاثیر    بر ظرفیت فروریزش یک سازه تحقیق کرده ­اند. اما  بعضی دیگر بر روی کاهندگی غیرخطی مدلهای اتصالات که بصورت تجربی می­توان آزمایش انجام داد، کار کرده ­اند؛ چرا که رفتار سازه در هنگام زلزله وارد حوزه غیرخطی می­ شود. میزان کاهندگی سیستم توسط منحنی­های هیسترتیک نمایش داده می­ شود که در فصول بعدی بطور مفصل در مورد آنها بحث خواهیم کرد.

شهریور    1391

فهرست مطالب
عنوان                                                                                                 صفحه
 
چکیده-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—— 1
فصل اول « مقدمه »
1-1 مقدمه-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد— 3
1-2- بیان مسئله————— 4
1-3 اهداف و فرضیات تحقیق—– 6
1-3-1 هدف کلی————– 6
1-3-2 فرضیه اصلی ———– 6
1-3-3 فرضیه فرعی ———– 6
فصل دوم « تاریخچه و ادبیات فنی »
2-1 منحنی های شکنندگی—— 8
2-2 تاریخچه تولید منحنی های شکنندگی———- 8
2-3 کاربرد منحنی های شکنندگی—————- 12
2-3-1 منحنی های شکنندگی و تحلیل خطر——– 12
2-3-2 سطوح آسیب———– 13
2-4 تحلیل دینامیکی فزاینده (IDA)————— 14
2-4-1 رابطه آماری منحنی های شکنندگی——— 16
2-5 ترکیب منحنی های شکنندگی—————- 16
2-5-1 منحنی های شکنندگی توسعه داده شده—— 18
2-6 محدوده های عملکرد——– 19
2-7 روش ارزیابی منحنی های شکنندگی———– 24
2-7-1 روش شبیه سازی برای حرکات زمین——– 27
2-7-2 مدل سازی ساختمان های بلند و عدم اطمینان مصالحبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———- 28
2-8 توسعه منحنی های شکنندگی—————- 30
2-9 روش های تولید منحنی های شکنندگی——– 34
2-9-1 منحنی شکنندگی و نوع آنالیز————– 34
2-9-1-1  به کمک تحلیل های تاریخچه زمانی و تحلیل دینامیکی غیرخطی————– 34
2-9-1-2 روش MPA———- 35
2-9-2 منحنی شکنندگی و تعیین محدوده شکست— 35
2-10 منحنی شکنندگی و سطوح عملکرد———– 36
2-10-1 احتمال شکست یا فراگذشت (محور قائم منحنی شکنندگی)بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد— 37
فصل سوم « مدل سازی و ترسیم منحنی های شکنندگی »
3-1 مدل سازی—————- 40
3-1-1 مشخصات هندسی——– 40
3-1-2 مشخصات بارگذاری——- 41
3-1-3 مشخصات منطقه ای—— 42
3-1-4 خصوصیات مصالح——– 43
3-1-5 آئین نامه ها————- 43
3-2 طراحی-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد– 44
3-2-1 کنترل پارامترهای طراحی در ETABS——- 44
3-2-2 کلیاتی در مورد نرم افزار perform 3D ——- 45
3-2-3 مدل سازی در perform 3D—————- 46
3-2-4 روند مشخص کردن اجزاء– 46
3-3 روابط F-D (نیرو – تغییر مکان)————— 46
3-3-1 روابط F-D در perform— 47
3-3-2 روابط دوخطی و E-P-P (الاستیک – پلاستیک کامل)بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———- 48
3-3-3 سختی موازی اضافی—— 48
3-3-4 حالت های حدی و نسبت های کاربردی—— 49
3-3-5 انواع حالت های حدی—– 50
3-4 حالت های بار دینامیکی زلزله- 50
3-4-1 رکوردهای زلزله———- 50
3-4-2 تحلیل دینامیکی فزاینده IDA در PERFORMبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————— 52
3-4-3 میرایی-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد 53
3-5 مدل سازی تیر و ستون—— 53
3-5-1 المان تیر————— 53
3-5-2 المان ستون————- 54
3-5-3 المان چشمه اتصال——- 54
3-5-4 ناحیه صلب انتهایی (End Zone Component)بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————— 56
3-6 مراحل کلی تهیه منحنی شکنندگی———— 56
3-7 ترسیم منحنی های شکنندگی—————- 58
3-7-1 منحنی شکنندگی قاب های سه طبقه——– 58
3-7-1-1 منحنی شماره 1 —— 58
 
 
فصل چهارم « ارزیابی منحنی های شکنندگی »
4-1 خلاصه مقایسه منحنی های شکنندگی——— 62
4-1-1 قاب 3 طبقه———— 62
4-1-1-1 بررسی افزایش طول دهانه از L=4m به L=6mبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————- 62
4-1-1-2 بررسی افزایش بار مرده و زنده به ترتیب از 500 و 200 به 700 و 500 ———- 62

 

4-1-1-3 بررسی افزایش شتاب مبنای طرح منطقه ای از A=0/25 به A=0/35 ———– 63
4-1-2 قاب 5 طبقه———— 64
4-1-2-1 بررسی اثر افزایش طول دهانه از L=4m به L=6mبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———- 64
4-1-2-2 بررسی اثر افزایش بار مرده و زنده قاب 5 طبقه از 200 و 500 به 500 و 700 کیلوگرم بر متر مربع 65
4-1-2-3 بررسی اثر افزایش شتاب مبنای طرح از A=0/25 به A=0/35بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد- 66
4-1-3 قاب 8 طبقه———— 67
4-1-3-1 بررسی افزایش طول دهانه از L=4m به L=6mبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————- 67
4-1-3-2 بررسی افزایش بار مرده و زنده به ترتیب از 500 و 200 به 700 و 500 کیلوگرم بر متر مربع         67
4-1-3-3 بررسی افزایش شتاب مبنا طرح از A=0/25 به A=0/35 بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 68
4-1-4 قاب 12 طبقه———– 68
4-1-4-1 بررسی افزایش طول دهانه قاب از L=4m به L=6mبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——— 68
4-1-4-2 بررسی افزایش بار مرده و زنده به ترتیب از 500 و 200 به 700 و 500 کیلوگرم بر متر مربع         69
4-1-4-3 بررسی افزایش شتاب مبنا طرح از A=0/25 به A=0/35بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—— 69
4-2 بررسی افزایش تعداد طبقات در احتمال فراگذشتبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————— 70
4-2-1 در حالت طول دهانه 4 متر- 70
4-2-2  در حالت بار زنده و مرده به ترتیب 500 و 700 کیلوگرم بر متر مربع ———— 71
4-2-3  در حالت شتاب مبنای طرح A=0/35——– 72
4-2-4 طول دهانه L=6m——– 73
4-3 منحنی های IDA حاصل از مجموعه تحلیل ها— 74
4-4 نمودار تغییرات دریفت طبقات باافزایش شدت زلزله در آنالیز دینامیکی فزاینده——– 76
فصل پنجم « نتیجه گیری »
5-1 ارزیابی طیف 2800 و طیف میانگین حاصل از 14 شتابنگاشتبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 78
5-2 نتایج-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—- 82
منابع-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——– 84
 
فهرست جداول
عنوان                                                                                                 صفحه
 
جدول 2-1 : جابجایی های طیفی در سطوح IO , CP- 22
جدول 2-2 : پارامتر های آماری مشخصات مصالح—– 29
جدول 3-1 : مشخصات و پارامتر های طراحی قاب های مورد بررسیبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 43
جدول 3-2 : لیست و مشخصات زلزله های انتخابی—- 51
جدول 3-3 : نمونه ای از مقیاس کردن  PGAها—— 52
جدول 3-4 : جدول شکنندگی قاب 8 طبقه با طول دهانه 4 متربلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——– 53
جدول 4-1 : مقادیر برش پایه و فولاد مصرفی برای حالت های مختلف طراحی————- 66
جدول 4-2 : احتمال فراگذشت قاب های فولادی—– 70
جدول 5-1 : SA قاب های مورد بررسی بر اساس طیف 2800 و میانگینبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد 80
جدول 5-2 : احتمال فراگذشت قاب ها در سطح عملکرد LSبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———– 81
جدول 5-3 :احتمال فراگذشت قاب ها در سطح عملکرد IOبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———– 81
جدول 5-4 :احتمال فراگذشت قاب ها در سطح عملکرد CPبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———– 82
 
 
فهرست اشکال
عنوان                                                                                                 صفحه
 
شکل 2-1 : نمودار IDA  ساختمان 3 طبقه بتنی —- 15
شکل 2-2: منحنی شکنندگی ساختمان 5 طبقه با دو نوع مقاومت فولاد بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد- 18
شکل 2-3 : منحنی شکنندگی ترکیبی ساختمان 5 طبقه به صورت خط چین ———— 18
شکل 2-4 : منحنی شکنندگی تسلیم در سطح عملکرد خدمت رسانی بی وقفه ———– 20
شکل 2-5 : منحنی شکنندگی انهدام در سطح عملکرد جلوگیری از فروپاشی ————- 20
شکل 2-6: منحنی احتمال تسلیم براساس جابجایی طیفی برای یک ساختمان 7 طبقه —– 22
شکل 2-7 : منحنی احتمال فروپاشی ترکیبی برای یک ساختمان 7 طبقه بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد 23
شکل  2-8 : ارتباط جابجایی طیفی و تعداد طبقات برای سطوح عملکرد IO , CP———- 24
شکل  2-9 : مدل مفاصل پلاستیک تاکدا برای ساختمان های بلند مرتبهبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد- 38
شکل 2-10 : نمودار بیشینه تغییر مکان بر اساس افزایش PGA برای زمان های مختلف زلرله 32
شکل  2-11 : منحنی شکنندگی در زمان های مختلف زمین لرزه بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—— 32
شکل  2-12 : نمودار بیشینه تغییر مکان بر اساس افزایش PGA بر اساس دو روش آماری— 32
شکل  2-13 : منحنی شکنندگی بر اساس روش مارگارین و گاوسینبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—- 32
شکل  2-14 :منحنی شکنندگی قاب 8 طبقه با طول دهانه 4 متربلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——- 36
شکل 3-1 : قاب های مدل شده در ETABS——– 41
شکل  3-2: قاب 5 طبقه با طول دهانه 4 متر و مقاطع مربوطهبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———- 45
شکل 3-3 :نمودار F-D———- 47
شکل 3-4 : نمودار سه خطی با و بدون سختی اضافه شدهبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————- 49
شکل 3-5 :شتاب نگاشت زلزله ladspooor———- 51
شکل 3-6 : مدل چشمه اتصال کراوینکلر———— 55
شکل 3-7 : منحنی شکنندگی قاب 8 طبقه با طول دهانه 4 متربلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——– 58
شکل 3-8 : منحنی شکنندگی قاب 3 طبقه با طول دهانه 4 متربلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——– 59
شکل 4-1 : منحنی شکنندگی قاب های 3 طبقه با تنوع پارامتر های طراحی————– 64
شکل 4-2 : منحنی شکنندگی قاب های 5 طبقه با تنوع پارامتر های طراحی————– 66
شکل 4-3 : منحنی شکنندگی قاب های 8 طبقه با تنوع پارامتر های طراحی————– 68
شکل 4-4 : منحنی شکنندگی قاب های 12 طبقه با تنوع پارامتر های طراحی———— 69
شکل 4-5 : منحنی شکنندگی قاب های 3 ، 5 ، 8 و 12 طبقه با طول دهانه 4 متر——– 71
شکل 4-6 : منحنی شکنندگی قاب های 3 ، 5 ، 8 و 12 طبقه با  بار مرده و زنده 700 و 500 کیلو گرم بر متر مربع  72
شکل 4-7 : منحنی شکنندگی قاب های 3 ، 5 ، 8 و 12 طبقه با شتاب مبنای طرح 35/0— 73
شکل 4-8 : منحنی شکنندگی قاب های 3 ،5، 8 و 12 طبقه با طول دهانه 6 متر———- 74
شکل 4-9 : نمودار IDA قاب 3 طبقه برای 14 شتاب نگاشتبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———- 75
شکل 4-10 : نمودار تغییرات دریفت طبقات باافزایش شدت برای قاب 3 طبقه———— 76
شکل 5-1 : مقایسه طیف 2800 و طیف میانگین—– 79
 
فصل اول
« مقدمه »
 1-1 مقدمه
یکی از مصیبت بار ترین و غم انگیز ترین حوادث طبیعی که سالانه تعداد زیادی از انسان ها را در نقاط مختلف جهان به کام مرگ می کشد زلزله است. به طوری که در سال های اخیر بیشتر این خسارات مالی و جانی متعلق به کشورهای ایران، ترکیه، چین بوده است.
با توجه به اهمیت این مسأله می توان اهمیت وجود آئین نامه های مناسب طراحی در برابر زلزله و شناخت عوامل ناشناخته در مسیر ایمن کردن ساختمان ها،  بررسی بیشتر سازه های طراحی شده بر مبنای این آئین نامه ها و شناخت ضعف ها و مشکلات احتمالی این طراحی ها را به راحتی ملاحظه نمود. بدین منظور یکی از روش های بررسی عملکرد ساختمان ها با توجه به روش ها و آئین نامه های طراحی موجود ترسیم منحنی های شکنندگی می باشد. رسم این منحنی ها از سازه های هسته ای آغاز شد چرا که این سازه ها جز سازه های بسیار مهم اند و آسیب دیدگی آنها در هنگام زمین لرزه می تواند فجایع زیست محیطی و بسیار خطرناک به وجود آورد. در سال 1980 اولین منحنی شکنندگی برای یک نیروگاه هسته ای در ژاپن ترسیم گردید. در ایران این منحنی در سال 1386 برای ساختمان های بتن مسلح با دیوار برشی رسم گردید. اساس این منحنی ها بر مبنای شدت
زلزله ها (PGA) و احتمال آسیب پذیری سازه بر اساس عملیات آماری بر روی پارامترهای تقاضای هندسی نظیر نسبت بیشینه تغییر مکان جانبی، می باشد. در محور افقی این نمودار رده های مختلف PGA و در محور قائم احتمال فراگذشت از حدود آئین نامه ای بر اساس سطوح عملکرد IO و LS و CP می باشد. احتمال فراگذشت به وسیله توزیع لوگ نرمال به دست می آید. در سطوح عملکرد
فوق الذکر محدوده های به عنوان محدوده شکست در آئین نامه Fema356 ذکر گردیده است که از آن به عنوان انحراف معیار جهت رسیدن به احتمال مورد نظر استفاده می گردد. تحلیل دینامیکی فزاینده مورد استفاده در این تحقیق یکی از روش های آنالیز دینامیکی غیرخطی می باشد. در این تحلیل سازه تحت اثر یک سری از تحلیل های تاتریخچه زمانی قرار گرفته و شتاب نگاشت های مد نظر در رده های شدت PGA مقیاس می گردد.
جهت ارزیابی منحنی های شکنندگی و اینکه مشخص گردد  احتمالات به دست آمده برای آسیب پذیری قاب ها تا چه حد قابل اعتماد است، مقایسه ای بین طیف آئین نامه 2800 و طیف پاسخ حاصل از 14 شتاب نگاشت مورد استفاده انجام می گردد و به موجب نتایج مقایسه، PGA آئین نامه را به دست آورده و احتمال آسیب پذیری را بر مبنای آن مشاهده می نماییم.
بررسی احتمال آسیب پذیری و آنالیز قاب ها و شاید بتوان گفت سازه های ساختمانی می تواند به دست آوردن احتمال فراگذشت (آسیب پذیری) کمک بسیار مناسبی جهت پیش بینی خسارات زلزله احتمالی در ساختمان، با کاربری های مختلف و پیش بینی تمهیدات لازم برای ستادهای مدیریت بحران سازمان های بیمه گر و از همه مهمتر مقاوم سازی ساختمات هایی که نیاز مبرم به این مسأله دارند، باشد.
 
1-2- بیان مسئله
بررسی رفتار سازه ها در شهر های مختلف لرزه خیز همواره جزء اصلی ترین مسائل مهندسی زلزله بوده است. با گسترش روش های نوین آنالیز لرزه ای و استفاده روز افزون از طراحی لرزه ای سازه ها بر اساس عملکرد، لزوم بررسی لرزه ای ساختمان های طراحی شده بر اساس آئین نامه های موجود کشور به چشم می خورد. در این پژوهش عملکرد لرزه ای قاب های خمشی فولادی طراحی شده بر اساس مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ایران مورد بررسی قرار می گیرد. برای این منظور از مفهوم  منحنی های شکنندگی استفاده شده است. منحنی های شکنندگی اطلاعات عددی تشخیص را در رابطه با سطح خرابی و مشخصات ویژگی های زمین لرزه  به طراحان می دهند. دستیابی به رابطه بین زمین لرزه و میزان خرابی از ابزارهای ضروری در ارزیابی تخمین خرابی ساختمان در مقیاس شهری می باشد.
جهت رسم منحنی‌های شکنندگی از متغیرها و مجهولات زیر استفاده می‌شود(مراحل تولید منحنی):
1- انتخاب سازه ها و مدل سازی غیر خطی اعضاء
2- انتخاب شتاب نگاشت های زمین لرزه های گذشته با توجه به نوع خاک و مقیاس کردن آن به سطوح مختلف
3- مشخص کردن محدوده شکست با توجه به آئین نامه ها و دستور العمل ها
4- مشخص کردن عوامل مؤثر در شکنندگی لرزه ای مثل تغییر شکل محوری خمیری و تغییر مکان بین طبقه ای
5- انجام تحلیل دینامیکی فزاینده غیر خطی در سطوح مختلف شدت  لرزه ای
6- انتخاب توزیع آماری و معادله احتمالی مناسب
7- تولید منحنی شکنندگی

فصل اول:  کلیات……………………………….. 3

1-1. بیان مسأله………………………………. 4

1-2. سؤال‌های تحقیق………………………………. 4

1-2-1. سؤال اصلی………………………………. 5

1-2-2. سؤالات فرعی………………………………. 5

1-3. فرضیه‌ها……………………………… 5

1-4. سابقه و پیشینه تحقیق………………………………. 6

1-5. ضرورت و اهمیت تحقیق………………………………. 6

1-6. هدف‌ها و كاربردهای مورد انتظار از انجام تحقیق………………………………. 7

1-7. روش تحقیق………………………………. 7

1-8. سازماندهی تحقیق………………………………. 8

فصل دوم: سوره‌ی نبأ……………………………… 9

2-1. معرفی اجمالی سوره‌ی نبأ……………………………… 10

2-1-1. محتوای سوره‌ی نبأ……………………………… 10

2-1-2. فضیلت تلاوت سوره نبا……………………………… 11

2-2. نبأ……………………………… 11

الف) روایات……………………………….. 11

ب) اقوال لغویان………………………………. 14

ج) نتیجه‌گیری………………………………. 15

2-3. معصرات……………………………….. 16

الف) روایات……………………………….. 16

ب) اقوال لغویان………………………………. 17

ج) نتیجه‌گیری………………………………. 20

2-4. أحقاب……………………………….. 20

الف) روایات……………………………….. 20

ب) اقوال لغویان………………………………. 22

ج) نتیجه‌گیری………………………………. 24

2-5. مفاز ………………………………26

الف) روایات……………………………….. 26

ب) اقوال لغویان………………………………. 26

ج) نتیجه‌‌گیری………………………………. 28

2-6. کواعب……………………………….. 29

الف) روایات………………………………. 29

ب) اقوال لغویان………………………………. 29

ج) نتیجه‌گیری………………………………. 31

2-7. روح………………………………. 31

الف) روایات………………………………..32

ب) اقوال لغویان………………………………. 32

ج) نتیجه‌گیری………………………………. 36

2-8. صواب……………………………….. 37

الف) روایات……………………………….. 37

ب) اقوال لغویان………………………………. 39

ج) نتیجه‌گیری………………………………. 40

2-9. تراب……………………………….. 41

الف) روایات……………………………….. 41

ب) اقوال لغویان………………………………. 42

ج) نتیجه‌‌گیری………………………………. 44

فصل دوم: سوره‌ی نازعات……………………………….. 45

3-1. معرفی اجمالی سوره‌ی نازعات……………………………….. 46

3-1-1. محتواى سوره‌ی نازعات……………………………….. 46

3-1-2. فضیلت تلاوت این سوره……………………………… 47

3-2. نازعات……………………………….. 47

الف) روایات…………………………….47

ب) اقوال لغویان………………………………. 48

ج) نتیجه‌گیری………………………………. 50

3-3. غرق………………………………. 51

الف) روایات……………………………….. 51

ب) اقوال لغویان………………………………. 51

ج) نتیجه‌گیری………………………………. 55

3-4. ناشطات……………………………….. 55

الف) روایات……………………………….. 55

ب) اقوال لغویان………………………………. 56

ج) نتیجه‌گیری………………………………. 59

3-5. سابحات……………………………….. 60

الف) روایات……………………………….. 60

ب) اقوال لغویان………………………………. 61

ج) نتیجه‌گیری………………………………. 64

 

 

3-6. سابقات……………………………….. 65

الف) روایات……………………………….. 65

ب) اقوال لغویان………………………………. 65

ج) نتیجه‌گیری………………………………. 67

3-7. مدبرات……………………………….. 68

الف) روایات………………………………. 68

ب) اقوال لغویان………………………………. 69

ج) نتیجه‌گیری………………………………. 70

3-8. راجفه………………………………. 71

الف) روایات……………………………….. 71

ب) اقوال لغویان………………………………. 72

ج) نتیجه‌گیری……………………………….74

3-9. رادفه………………………………. 74

الف) روایات……………………………….. 75

ب) اقوال لغویان………………………………. 75

ج) نتیجه‌گیری………………………………. 77

3-10. حافره……………………………… 77

الف) روایات……………………………….. 78

ب) اقوال لغویان………………………………. 78

ج) نتیجه‌گیری………………………………. 81

3-11. کره……………………………… 82

الف) روایات……………………………….. 82

ب) اقوال لغویان………………………………. 83

ج) نتیجه‌گیری………………………………. 84

3-12. خاسره……………………………… 85

الف) اقوال لغویان………………………………. 85

ب) نتیجه‌گیری………………………………. 87

3-13. ساهره……………………………… 87

الف) روایات……………………………….. 87

ب) اقوال لغویان………………………………. 88

ج) نتیجه‌گیری………………………………. 91

3-14. دحاها……………………………… 92

الف) روایات……………………………….. 92

ب) اقوال لغویان………………………………. 94

ج) نتیجه‌گیری………………………………. 96

3-15. طغی………………………………. 96

الف) روایات……………………………….. 96

ب) اقوال لغویان………………………………. 97

ج) نتیجه‌گیری………………………………. 100

فصل سوم:  سوره‌ی عبس………………………………… 101

4-1. معرفی اجمالی سوره‌ی عبس………………………………… 102

4-1-1. محتواى سوره‌ی “عبس”………………………………. 102

4-1-2. فضیلت تلاوت این سوره……………………………… 102

4-1. سفره……………………………… 103

الف) روایات………………………………. 103

ب) اقوال لغویان………………………………. 103

ج) نتیجه‌گیری………………………………. 108

4-3. قتل………………………………. 109

الف) روایات……………………………….. 109

ب) اقوال لغویان………………………………. 110

ج) نتیجه‌گیری………………………………. 112

4-4. انسان………………………………. 112

الف) روایات……………………………….. 112

ب) اقوال لغویان………………………………. 113

ج) نتیجه‌گیری………………………………. 117

4-5. طعام………………………………. 117

الف) روایات……………………………….. 117

ب) اقوال لغویان………………………………. 118

ج) نتیجه‌گیری………………………………. 120

4-6. أَبّا ………………………………120

الف) روایات……………………………….. 121

ب) اقوال لغویان………………………………. 121

ج) نتیجه‌گیری………………………………. 124

نتیجه‌گیری……………………………….. 125

فهرست منابع………………………………. 126

الف. منابع فارسی………………………………. 126

ب. منابع عربی………………………………. 127

چکیده:

شناخت و فهم دقیق مفردات قرآن کریم از مقدمات مهم فهم و تفسیرِ آن است. در ضمنِ برخی از روایات منسوب به معصومان:، که مفسران حقیقی قرآن کریم‌اند، توضیحاتی درباره‌ی برخی از مفردات قرآن کریم آمده است. ارزیابی تطبیقی این توضیحات با اقوال لغویان درباره‌ی مفردات مورد نظر برای بهره‌مندی هر چه بهتر از آنها، سودمند است. در این پژوهش، توضیحاتی که به معصومان: درباره‌ی مفردات سوره‌های مبارکه‌ی نبأ، نازعات و عبس منسوب است، با اقوال لغویان ارزیابی تطبیقی شده است. برای این منظور، ابتدا روایاتِ متضمن توضیح درباره‌ی یکی از مفردات سوره‌های مذکور از منابع روایی و تفسیری استخراج و ترجمه شد. سپس اقوال برخی از لغویان درباره‌ی آن مفردات بر اساس ترتیب تاریخی گزینش و ترجمه شد. و سرانجام ذیل هر یک از آن مفردات، توضیحات روایی با اقوال لغویان مقایسه و نتیجه‌گیری شد. در این سه سوره، روایات منسوب به معصومان: 27 واژه را توضیح داده‌اند که با ارزیابی تطبیقی آنها با اقوال لغویان نتایج ذیل به دست آمد: (1) در شش واژه روایات معنای لغوی را ذکر کرده‌اند که با اقوال لغویان مطابق است؛ (2) در دو واژه روایات، معنایی را ذکر کرده‌اند که تا حدودی با اقوال لغویان اختلاف دارد، ولی با هم نقطه‌ی اشتراک دارند؛ (3) در شش واژه روایات مصداق واژه را ذکر کرده‌اند که با معنای لغوی سازگار است؛ (4) در پنج واژه روایات هم معنا و هم مصداق را ذکر کرده‌اند که با معنای لغوی سازگار است؛ (5) در هشت واژه، روایات به تأویل آن واژه پرداخته‌اند.

مقدمه:

قرآن کریم، برترین و آخرین پیام خداوند، ارزشمندترین گوهر گران بهای به جای مانده از پیامبر اکرم 9، سرچشمه و مدار محوری فکری تمام مسلمانان جهان است. این اقیانوس بی کران که به ژرفای حقایق آن نمی توان رسید، و شگفتی هایش را پایانی نیست؛ کتابی است که کلامش زیباترین سخن، ظاهرش در اوج لطافت و زیبایی و مفاهیم بلند و مضامین عالی اش پا به ‌پای زمان، همانند خورشید و ماه بر همه ملت ها در طول زمان می تابد و همگان را از معارف نابش سیراب می کند.

نخستین گام برای غور در دریای بی انتهای قرآن و نوشیدن معارف حیات بخش آن، شناخت دقیق این کتاب گران سنگ است، زیرا آنان که قرآن را آن گونه که هست نشناخته اند، آن گونه که باید، به آن ارج نمی نهند و آن چنان که بایسته است، از آن بهره نمی برند و از انس و ارتباط با آن لذتی نصیبشان نمی گردد. درنتیجه از درس های سازنده و مواعظ دل نشین و معارف گران سنگ آن محروم می گردند.

اما معارف قرآن، عمیق تر و پیچیدگی هایش بیشتر از آن است که به تنهایی بتوان به تفسیر صحیح و واقعی قرآن رسید. نابخردی است که کسی برای رسیدن به مقصدی، راه را رها نموده و از بیراهه‌ها بخواهد به مقصد برسد و در را رها نموده و بخواهد از روزنه های دیوار وارد خانه شود، اهل بیت پیامبر:، به مثابه در ورود به معارف الهی قرآن و اسلام ناب می باشند، همان گونه که حضرت امیر7 می فرمایند: «ما خاصگان‏، یاران و گنجوران نبوّت، و درهاى‏ رسالتیم‏. در خانه‏ها جز از درهاى آن نتوان در شد، و آن كه جز از در، به خانه در آمد به دزدى سمر(مشهور) شد.»

پس عاقلانه ترین راه برای دریافت معانی و مفاهیم قرآن، پناه بردن به خاندان و اهل بیت پیامبر است که در طول عمر پربهای خویش پیوسته به تبیین معارف و احکام الهی پرداخته‌اند.

حال که اهمیت و جایگاه منابع روایی در تبیین حقایق ناب قرآنی اندکی روشن شد نوبت آن است که بدانیم گام نخست در فهم و تفسیر معانی آیات، به دست آوردن معانی الفاظ و تک واژه های آیات است. به عبارت دیگر اگر معنای الفاظ به خوبی روشن نباشد، کشف مراد حقیقی از آن ها امکان پذیر نخواهد بود. پس ابتدا باید این واژگان در لغت‌نامه ها مورد واکاوی و ریشه یابی قرار گیرد یا معنای لغوی آن‌ ها مشخص شود، در این مرحله وجود برخی تفاوت ها در تفسیر و توضیح مفردات قرآنی در منابع روایی و لغت نامه های عربی، انگیزه ارزیابی تطبیقی این دو را به منظور فهم عمیق آیات قرآن، تقویت می‌کند.

نکته دیگری که باید در بحث چرایی این ارزیابی تطبیقی مورد توجه قرار گیرد، این است که اساساً این مقایسه و تطبیق می‌تواند با انگیزه پاسخ به این سؤال باشد که آیا مفاهیم و الفاظ قرآنی به همان معنایی به کار رفته است که در عصر نزول قرآن کاربرد داشته و یا قابل توسعه به معانی تطور یافته آن تا به امروز می باشد؟ برای پاسخ به این سؤال باید دقت داشت که ما در فرایند ارزیابی تطبیقی، اصل را در فهم متون قرآن و مفاهیم آن، بیانات و تعالیم رسیده از جانب معصومین: قرار داده و کتاب های لغوی معتبر را به عنوان منبعی برای دست یابی به مفهوم واژگان مورداستفاده در عصر نزول و به عنوان شاهدی برای کاربرد کلمات در آن دوره، مورد مطالعه قرار می دهیم، هرچند که تمامی لغت نامه های مورداستفاده بعد از عصر نزول نگاشته شده است.

این رساله در چهار فصل تنظیم گردیده است. فصل اول که در آن به کلیات بحث پرداخته شده است شامل تبیین موضوع، اهمیت و ضرورت آن، پیشینه تحقیق، روش تحقیق می باشد. در فصل دوم به ارزیابی تطبیقی روایات با اقوال لغویان در مفردات سوره نبأ و در فصل سوم سوره‌ی نازعات و در فصل چهارم سوره‌ی مبارکه‌ی عبس پرداخته شده است.

فصل اول: کلیات

1-1- بیان مسأله

قرآن کتابی است که برای راهنمایی مسلمانان به سوی سعادت ابدی نازل شده است و لذا باید برای هر مسلمانی قابل فهم باشد. قرآن کریم به زبان عربی روشن نازل شده و مخاطبان اولیه قرآن یعنی اعراب در فهم ظاهر بیشتر آیات قرآن مشکلی نداشتند و بر پایه حجت عقلایی ظواهر قرآنی، به فهم ساده خود از آیات اعتماد داشتند. همچنین ریز‌بینی برخی صحابه‌ی قرآن پژوه، دقت در کشف لایه های دیگری از ظواهر را در پی داشته است

در قرن دوم لغت نگاران بر پایه مطالعه میدانی کاربردهای عربی به جهت خدمت به قرآن و درک مفاهیم آن شروع به تدوین لغت نامه های عربی نمودند و کم کم این کار وسعت گرفت. غالب این منابع اکنون در دسترس ما بوده و نقش مؤثری در فهم آیات الهی دارند.

از سوی دیگر اهل بیت: که معلمان و مفسران حقیقی قرآن کریم هستند و علم کامل قرآن در نزد ایشان جمع است، در روایات خود به تبیین معانی آیات و مراد الهی از آن ها پرداختند. لذا این روایات، منبع اصیلی در شناخت معارف و احکام دینی برداشت شده از قرآن است. دسته ای از این روایات در جهت تبیین معنای مفردات قرآنی صادر شده است که راه‌گشای مناسبی برای فهم بهتر معنای آیات الهی هستند. وجود برخی تفاوت ها درتفسیر و توضیح مفردات قرآنی در منابع روایی و لغت نامه‌های عربی، انگیزه ارزیابی تطبیقی این دو را به منظور فهم عمیق آیات قرآن، تقویت می کند.

2-1- سوال های تحقیق

در هر پژوهشی، جهت شناخت درست مسیر پژوهش تحقیق نیاز به طرح پرسش‌هایی است تا با در نظر گرفتن آن ها و در پاسخ گویی به آن ها، به هدف صحیح نایل شد. در این تحقیق نیز، سؤالاتی پاسخ داده شده‌اند، که عبارتند از:

1-2-1- سوال اصلی

در ارزیابی تطبیقی روایات اهل بیت: با اقوال لغویان در مفردات سوره های مبارکه‌ی نبأ، نازعات و عبس به چه نتایجی می‌رسیم؟

2-2-1- سوالات فرعی

1- معانی واژگان تفسیر شده در روایات اهل بیت: در سوره های مبارکه‌ی نبأ، نازعات و عبس چه ارتباطی با اقوال لغویان دارند؟

2- علت اختلاف معانی ظاهر واژگان با ایضاح لفظی آنها در روایات اهل بیت: چیست؟

3-1- فرضیه ها

1- با بررسی روایات مفردات سوره‌های مبارکه‌ی نبأ، نازعات و عبس رابطه بین این روایات با قول لغویان در مواردی تساوی (عین معنای لغوی واژه)، در مواردی عموم و خصوص من وجه، گاهی عموم و خصوص مطلق بوده و در موارد دیگر نیز روایات به ذکر تأویل یا بطن یا مصداق واژه پرداخته‌اند.

2- لغویان در حد کاربردهای اعراب آن عصر به تبیین معانی واژگان پرداختند ولی اهل بیت: غالباً از این حد گذر کرده و گاه با عبور از معانی ظاهری آنها به تبیین مراد خداوند از آن پرداختند، همچنین در تبیین معانی مشترک معنوی و تبیین مصادیق و گاه تأویل مفردات قرآنی میان دیدگاه اهل بیت: و لغویان اختلاف مشاهده می‌شود.

4-1- سابقه و پیشینه تحقیق

شناخت مفردات در فهم بیشتر محتوای قرآن کریم یک اصل انکار ناپذیر است. در نتیجه قرآن پژوهان که خود را نیازمند شناخت مفردات قرآن دیدند در رابطه با مفردات سور قرآن کتب زیادی نگاشتند و همچنین درباره روایات تفسیری نیز به طور مستقل کتاب های زیادی به رشته‌ تحریر درآورند. از مهمترین کتب لغوی می‌توان به موارد ذیل اشاره کرد:

1- کتاب العین (خلیل بن احمد فراهیدی).

2- معجم مقاییس اللغه (ابن فارس).

3- مفردات الفاظ قرآن (حسین بن احمد راغب اصفهانی).

از مهمترین کتب تفاسیر روایی نیز میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

1- تفسیر قمی (علی بن ابراهیم قمی).

2- البرهان فی تفسیر القرآن (سید هاشم بحرانی).

3- تفسیر نور الثقلین ( عبد علی عروسی حویزی).

امّا تا کنون هیچ مقاله یا کتابی به بررسی مقایسه‌ای روایات ائمه: و اقوال لغویان در مفردات آیات قرآن نپرداخته است، در واقع این کار نو و بدیعی است که توسط دانشجویان بسیاری مورد واکاوی قرار می‌گیرد و بخشی از آن را اینجانب برعهده گرفته‌ام.

5-1- ضرورت و اهمیت تحقیق

فهرست مطالب

 

2-1 سرباره– 6

2-1-1 چگونگی تشکیل سرباره­های آهن و فولاد——— 8

2-1-2 مزایای حضور سرباره در کوره-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد- 8

2-1-3 ترکیبات شیمیایی موجود در سرباره———— 9

2-1-4 انواع سرباره­های آهن و فولاد-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد- 10

2-1-5 بررسی تحقیقات گذشته بر روی سرباره کنورتور— 16

2-2 سیمان پرتلند-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———- 19

2-2-1 انواع سیمان پرتلند و کاربرد آنها————— 21

2-2-2 ترکیبات سیمان پرتلند-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 21

2-2-3 هیدراسیون سیمان پرتلند-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد— 24

2-2-4 آب مورد نیاز برای واکنش­های هیدراسیون——- 29

2-2-5 شروع دوره انگیزش-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——– 33

2-2-6 پایان دوره انگیزش-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——— 33

2-2-7 گیرش سیمان-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———— 34

2-2-8 سخت شدن-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————– 36

2-2-9 سیمان­های حاوی سرباره-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—- 39

2-2-10 فعالسازی شیمیایی-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——- 41

3-2 آنالیز مواد اولیه-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——– 44

3-3 اندازه ­گیری چگالی سرباره­ها و سیمان——– 44

3-4 بررسی­های ریزساختاری-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد– 45

3-5 ساخت مخلوط­های مختلف برای آزمایشها—– 45

3-6 بررسی خواص دوغاب-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—- 46

3-6-1 خواص رئولوژیکی-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———- 46

3-6-2 قلیاییت (pH)-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————- 47

3-6-3 خواص الکتریکی-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———- 48

3-7 بررسی خواص خمیر-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 49

3-7-1 تعیین مقدار آب لازم (غلظت نرمال)———— 49

3-7-2 اندازه ­گیری زمان های گیرش اولیه و نهایی——— 49

3-8 بررسی خواص ملات-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 51

3-8-1 مراحل اختلاط و ساخت ملاتهای سیمانی——– 51

3-8-2 استحکام فشاری-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———– 52

3-8-3 استحکام خمشی-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———- 52

3-9 بررسی استفاده از فعالساز قلیایی کلراید کلسیم—————- 52

3-9-1 ساخت نمونه جهت بررسی اثر فعالساز قلیایی—– 52

3-10 بررسی استفاده از نانو سیلیس بر ملاتهای حاوی سرباره کنورتور– 53

3-10-1 ساخت نمونه جهت بررسی تأثیر نانو سیلیس—- 54

4-1 شناسایی و آنالیز مواد اولیه—————- 55

4-1-1 آنالیز شیمیایی-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———– 55

4-1-2 آنالیز مینرالی-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————- 56

4-1-3 چگالی مواد اولیه-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———- 58

4-2 نتایج حاصل از بررسی خواص دوغاب——– 58

4-2-1 زمان ریزش دوغابها-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——– 59

4-2-2 اندازه گیری قلیاییت-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——- 59

4-2-3 هدایت الکتریکی دوغاب-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—- 61

4-3 نتایج زمان های گیرش نمونه­های خمیر——– 61

4-4 نتایج تست استحکام مکانیکی نمونه­های ملات- 65

4-5 بررسی­های ریز ساختاری-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد- 69

4-6 نتایج استفاده از فعالساز قلیایی————- 72

4-6-1 زمان ریزش دوغاب-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——– 72

4-6-2 زمان گیرش خمیر-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——— 73

4-6-3 استحکام مکانیکی ملات-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 73

4-6-4 بررسی­های ریز ساختاری-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—- 75

4-7 نتایج استفاده از نانو سیلیس————— 77

4-7-1 زمان گیرش خمیر-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——— 77

4-7-2 استحکام مکانیکی ملات-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—- 79

4-7-3 بررسی­های ریز ساختاری-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—- 83

5-1 نتیجه گیری-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———– 86

5-2 پیشنهاد برای کارهای آینده—————- 88

 

فهرست جداول

 

جدول 2-1.  ترکیبات دوتایی موجود در سرباره——— 11

جدول 2-2. ترکیبات پیچیده موجود در سرباره——— 11

جدول 2-3. نام و ترکیب فازهای موجود در کلینکر سیمان پرتلند———- 24

جدول 2-4. ترکیب بالقوه فازهای تشکیل دهنده سیمان معمولی ———- 25

 

جدول 2-5. معادلات شیمیایی جهت توصیف هیدراسیون سیمان پرتلند—– 36

جدول3-1. نسبت مواد برای مخلوطهای متشکل از سربارهها و سیمان معمولیبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————— 48

جدول3-2. نسبت مواد مخلوطهای ساخته شده به منظور بررسی تأثیر فعالساز کلراید سدیم بر سیمانهای حاوی سرباره های فولاد   55

جدول 3-3. مخلوطهای سیمان حاوی سرباره کنورتور با / بدون نانو سیلیس– 56

جدول 4-1. ترکیبهای تشکیل دهنده مواد اولیه مشخص شده در آزمایش آنالیز شیمیاییبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—— 57

جدول 4-2. عدد میسون محاسبه شده برای سرباره های مختلف———– 58

جدول 4-3. نتایج حاصل از اندازه گیری چگالی پودر سیمان و انواع سرباره مورد استفادهبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——- 60

جدول 4-4. جدول آزمایشهای صورت گرفته بر دوغاب؛ زمان ریزش، قلیاییت (pH) و هدایت الکتریکی———– 63

جدول 4-5. زمان های گیرش اولیه و نهایی خمیرهای سیمانی حاوی مقادیر مختلف سربارهبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—— 64

جدول 4-5. استحکام فشاری و خمشی نمونه های ملات بعد از 3، 7، 28 و 90 روزبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———— 67

جدول 4-6. مشخصات استحکام خمشی و فشاری ملاتهای حاوی سرباره با طول عمر متفاوتبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—- 76

جدول 4-7. مشخصات استحکام خمشی و فشاری ملاتهای حاوی سرباره با طول عمر متفاوتبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد— 81

 

فهرست شکل‌ها

 

شکل 2-1. نمودار محصولات فرعی تولید شده بازای یک تن فولاد تولیدی به تفکیک روش تولید فولاد———– 11

شکل 2-3. تصویر فلوچارت انواع سرباره های آهن و فولاد- 14

شکل 2-4.  تصویر شماتیک از کوره بلند ذوب آهن و قسمتهای مختلف آن— 15

شکل 2-5. نمایی از بخش گرانولهسازی کارخانه ذوب آهن اصفهان با سه جت آب سرد گرانولهساز————— 18

شکل 2-6. شکل شماتیک کوره قوس الکتریک فولاد بهمراه نامگذاری قسمتهای مختلفبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——- 19

شکل 2-7. تصویری شماتیک از کوره کنورتور———- 20

شکل 2-8. تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری از—— 29

شکل 2-9. تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از اترینژایت (تری سولفات AFt) با فرمول شیمیایی 3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O  31

شکل 2-10. تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی تومازیت در نمونه بتنی پس از نگهداری به مدت بیش از 90 روز 32

شکل 2-11. تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مونوسولفات 3CaO.Al2O3.CaSO4.12H2O- 33

شکل 2-12. شکل شماتیک ضخامت لایه نازک آب پوششی بر روی سطوح ذرات سیمان و نیز آب موجود در خلل و فرج بافت میکروسکوپی بین ذرات سیمان (آب بین ذرهای)-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 34

شکل 2-13. تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از ساختار میکروسکوپی خمیری ساخته شده از کلینکر سیمان و گچ همراه با 5/3% وزنی SO3 که در حال هیدراسیون بوده و خود را گرفته است،  45/0 W/C= و زمان هیدراسیون 4 ساعت- 39

شکل 2-14. نمودار تشکیل فازهای هیدراته و رشد بافت میکروسکوپی در طول زمان هیدراسیون سیمان———- 42

شکل 3-1. تصویری از یک دستگاه ویسکوزیمتر ریزشی– 51

شکل 3-2. دستگاه اندازه گیری pH و هدایت الکتریکی محلول———— 52

شکل 3-3. تصویر شماتیک از دستگاه سوزن ویکات برای آزمایش گیرش—- 54

شکل 3-4. شماره الک و درصد مانده روی الک برای ماسه استاندارد——– 55

شکل 4-1. نمودارهای پراش پرتوی ایکس گرفته شده از مواد اولیه بهمراه با پیکهای مشخص شده (بصورت مقایسهای)  61

شکل 4-2. نمودار زمان ریزش دوغابهای ساخته شده با مقادیر مختلف سربارهبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————— 63

شکل 4-3. تصویر شماتیک اثرات فیزیکو- شیمیایی رخ داده در فصل مشترک ذرات سیمان و آب؛ شامل دفع ذره به ذره ناشی از نیروهای الکتروستاتیک (بین بارهای مشابه) و سازماندهی مولکولهای لایهای ناشی از جذب در سطوح جامد-محلول——— 64

شکل 4-4. نمودار زمان های گیرش اولیه و نهایی نمونه های حاوی مقادیر مختلف سرباره کنورتوربلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد– 66

شکل 4-5. نمودار زمان های گیرش اولیه و نهایی نمونه های حاوی مقادیر مختلف سرباره کوره قوس الکتریکی——- 67

شکل 4-6. نمودار زمان های گیرش اولیه و نهایی نمونه های حاوی مقادیر مختلف سرباره گرانوله شده کوره بلند—— 67

شکل 4-7. نمودار استحکام فشاری نمونه های حاوی درصدهای مختلف سرباره کنورتور بر حسب عمر ملات——– 70

شکل 4-8. نمودار استحکام فشاری نمونه های حاوی درصدهای مختلف سرباره کوره قوس الکتریکی بر حسب عمر ملات 70

شکل 4-9. نمودار استحکام فشاری نمونه های حاوی درصدهای مختلف سرباره گرانوله شده کوره بلند بر حسب عمر ملات          71

شکل 4-10. نمودار استحکام خمشی نمونه های حاوی درصدهای مختلف سرباره کنورتور بر حسب عمر ملات——- 71

شکل 4-11. نمودار استحکام خمشی نمونه های حاوی درصدهای مختلف سرباره کوره قوس الکتریکی بر حسب عمر ملات          72

شکل 4-12. نمودار استحکام خمشی نمونه های حاوی درصدهای مختلف سرباره گرانوله شده کوره بلند بر حسب عمر ملات        72

شکل 4-13. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از نمونه مرجع (الف- 7 روزه، ب- 90 روزه)بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد– 73

شکل 4-14. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از نمونه حاوی 30% سرباره کنورتور (BOF30) (الف- 7 روزه، ب- 90 روزه)  73

شکل 4-15. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از نمونه حاوی 30% سرباره کوره قوس الکتریکی (EAF30) (الف- 7 روزه، ب- 90 روزه)—————- 74

شکل 4-16. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از نمونه حاوی 30% سرباره گرانوله شده کوره بلند (GBF30) (الف- 7 روزه، ب- 90 روزه)—————- 74

شکل 4-17. نمودار پراش پرتوی ایکس از نمونه های مختلف خمیری سخت شده پس از 90 روزبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد- 75

شکل 4-18. مقایسه وضعیت سیالیت دوغابهای ساخته شده از مخلوطهای مختلف حاوی 30% سرباره با نمونه مرجع 76

شکل 4-19. نمودار زمان های گیرش اولیه و ثانویه نمونه های مختلف جهت بررسی اثر فعالساز قلیایی بر گیرش—— 77

شکل 4-20. نمودار استحکام فشاری نمونه های ملات بر حسب عمر ملات—- 78

شکل 4-21. نمودار استحکام خمشی نمونه های ملات بر حسب عمر ملات—- 78

شکل 4-23. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از نمونه حاوی مخلوط دو سرباره فولادسازی  بهمراه فعالساز (B-E-CaCl2)       (الف- 7 روزه، ب- 90 روزه)-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————– 80

شکل 4-24. نمودار زمان های گیرش اولیه و ثانویه نمونه های حاوی مقادیر 50-0% سرباره کنورتوربلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد 81

شکل 4-25. نمودار زمان های گیرش اولیه و ثانویه نمونه های حاوی 40% سرباره کنورتور  بهمراه 4-5/0 % نانو سیلیس 81

شکل 4-26. نمودار زمان های گیرش اولیه و ثانویه نمونه های حاوی 50% سرباره کنورتور بهمراه 4-5/0 % نانو سیلیس 82

شکل 4-27. نمودار استحکام فشاری نمونه های حاوی نمونه های حاوی مقادیر 50-0%  سرباره کنورتور بر حسب عمر ملات         84

شکل 4-28. نمودار استحکام فشاری نمونه های حاوی نمونه های حاوی 40%  سرباره کنورتور بهمراه 4-5/0 % نانو سیلیس          84

شکل 4-29. نمودار استحکام فشاری نمونه های حاوی نمونه های حاوی 50%  سرباره کنورتور بهمراه 4-5/0 % نانو سیلیس          85

شکل 4-30. نمودار استحکام خمشی نمونه های حاوی نمونه های حاوی مقادیر 50-0%  سرباره کنورتور بر حسب عمر ملات         85

شکل 4-31. نمودار استحکام خمشی نمونه های حاوی نمونه های حاوی 40% سرباره کنورتور  بهمراه 4-5/0 % نانو سیلیس          86

شکل 4-32. نمودار استحکام خمشی نمونه های حاوی نمونه های حاوی 50% سرباره کنورتور  بهمراه 4-5/0 % نانو سیلیس          86

شکل 4-33. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از نمونه حاوی 40% سرباره کنورتور  (BOF40) با بزرگنماییهای مختلف      88

شکل 4-34. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از نمونه حاوی 50% سرباره کنورتور  (BOF50) با بزرگنماییهای مختلف      88

 

 فصل اول

 

 مقدمه

از زمان گسترش صنعت و در پی آن گسترش تولید مواد صنعتی، بشر همواره با موادی مواجهه داشته که به صورت غیر عمد و ناخواسته در کنار محصول اصلی تولید شده ­اند. برخی این مواد را زائد[1] نامیده و آنها را بلا استفاده می­دانستند و برخی دیگر از این مواد به عنوان محصولات فرعی[2] نام برده و عقیده دارند که از این مواد هم می­توان در کاربردهایی دیگر بهره جست. در این ­باره صنعت آهن و فولاد هم مستثنی نبوده و همواره با تولید محصولاتی فرعی در حین تولید آهن و فولاد مواجه بوده است. بطور کلی، عملیات استخراج و تصفیه فلزات، مستلزم خارج ساختن مواد ناخالصی همراه سنگ معدن و سایر مواد موجود در شارژ ورودی به کوره­های ذوب و تصفیه فلزات است. به همین دلیل در عملیات تولید فلزات، محصولات فرعی بدست آمده که ناخالصی­های موجود در سنگ معدن و مواد شارژی دیگر همچون کمک ذوب­ها و آلیاژسازها عمده­ترین بخش این محصولات را تشکیل می­دهند. مجموع ناخالصی­های ذکر شده در طی عملیات استخراج، از فلز جدا شده و در فازی جداگانه بر روی سطح مذاب فلز تولید شده قرار می­گیرد که به آن سرباره (روباره)[3] گفته می­ شود ]1[.

با توجه به تولید مداوم و بسیار زیاد سرباره­ها، در صورت عدم وجود کاربرد مشخص، این مواد به اجبار دپو شده که مشکلات زیادی را هم از لحاظ انباشتگی و اشغال فضا در کارخانه­های آهن و فولاد و همچنین مشکلات زیست محیطی در طبیعت بوجود می­آورند. حضور دراز مدت این مواد در طبیعت بدلیل تجزیه ترکیبات مختلف موجود در آن باعث بروز مشکلات زیست محیطی می­ شود. در پی گزارش سالیانه NSA[4] در سال 2011 میزان کل سرباره آهن و فولاد تولیدی در ژاپن برابر با 392/15 میلیون تن بوده که حدود 635 هزار تن آن در صنعت سیمان و بقیه آن در کاربردهایی دیگری همچون جاده سازی، بهبود خاک کشاورزی و غیره بکار گرفته شده است. در همین سال در ایالات متحده امریکا حدود 20 میلیون تن  انواع سرباره آهن و فولاد تولید شده که حدود 9/16 میلیون تن این محصولات فرعی در صنایع مختلف مصرف شده است ]2[. در ایران هنوز آمار دقیقی از تولید سرباره­های آهن و فولاد منتشر نشده است ولی با توجه به کارخانه­های فعال تولید آهن و فولاد در سراسر کشور تخمین زده شده در حدود بیش از 5 میلیون تن انواع سرباره­های آهن و فولاد در سال تولید می­ شود.

تاکنون تحقیقات زیادی به منظور یافتن راه حل دائمی به منظور یافتن کاربردی برای سرباره­ها صورت گرفته است، که از آن جمله می­توان به تلاش برای استفاده از این مواد در کشاورزی به منظور اصلاح و خنثی­سازی خاک­های اسیدی اشاره کرد]4-3[، همچنین محققان در بخش عمران و راه­سازی بدلیل خواص مکانیکی خوب و قیمت پایین این مواد، از آن به عنوان جزء درشت دانه در آسفالت و بتن جاده­ای استفاده کردند که البته حضور مقادیر بالای آهک آزاد موجود در ترکیب سرباره­های فولاد، باعث ایجاد ناپایداری­های حجمی گردیده و استفاده از آنرا بدین منظور محدود نموده است ]7-5[. مطالعات دیگری هم بر روی استفاده از سرباره بعنوان عامل افزودنی به ترکیب خام یا بعنوان جزء تشکیل دهنده در سیمان انجام گرفته است که در صورت موفقیت آمیز بودن این کاربرد حجم زیادی از سرباره را مورد استفاده قرار می­دهد ]13-8[.

اما از عواملی که باعث شد محققان تلاش جدی­تری به منظور یافتن راهی برای استفاده از سرباره در سیمان بکار گیرند این حقیقت بود که بازای تولید هر تن سیمان پرتلند در حدود 25/1 تن دی­اكسید كربن تولید می­ شود كه یک گاز گلخانه­ای و مضر می­باشد. در ضمن برای تولید یک تن کلینکر سیمان پرتلند به انرژی گرمایی در حدود شش میلیون و سیصد هزار كیلو ژول احتیاج بوده که در صورت بکارگیری سرباره بعنوان جایگزین کلینکر هم صرفه جویی اقتصادی به لحاظ کاهش انرژی مصرفی برای پخت کلینکر صورت می­گیرد و هم از لحاظ زیست محیطی مزیتی دارد که میران گاز مضر تولیدی از طریق کارخانه­های سیمان را کاهش می­دهد. علاوه بر این استفاده از سرباره در سیمان بعنوان جایگزین کلینکر، بدلیل قیمت پایین سرباره­ها باعث کاهش قیمت سیمان تولیدی می­ شود. تاکنون تنها استفاده از سرباره­های گرانوله شده کوره بلند در صنایع تولید سیمان برای تولید نوعی سیمان با نام سیمان سرباره­ای است موفقیت آمیز بوده که به خصوص در دو دهه­ گذشته تحقیقات زیادی را معطوف خود ساخته است. سیمان­های سرباره­ای دارای مزایای زیادی از جمله موارد زیر می­باشد]13،9[:

• حرارت هیدراسیون پایین که در بتن ریزی­های حجیم یک مزیت است،
• نفوذ پذیری پایین
• مقاومت در برابر حملات سولفات ها و کربناتها
• مزایای اقتصادی ناشی از کاستن انرژی مصرفی برای پخت سیمان
• مزایای زیست محیطی ناشی از کاستن از مقدار و حجم گازهای تساعد شده در حین پخت
• از دیگر مزایای استفاده از سرباره­های فولاد در ترکیب کلینکر می­توان به تأثیرات قابل ملاحظه سرباره­های فولاد­سازی بر قابلیت خردایش ونرم شوندگی سیمان اشاره کرد.

بر خلاف سرباره­های کوره بلند که سالیان درازی است در صنایع مختلف مورد توجه بوده ­اند و کاربرد آنها در سیمان نیز پیشینه­ا­ی نسبتاً طولانی دارد، سرباره کنورتور از دهه 90 میلادی مورد توجه  قرار گرفت. از کاربردهای سرباره کنورتور و نوع دیگر سرباره­های فولاد سازی در صنعت سیمان، مخلوط کردن آن با سرباره کوره بلند بوده که باعث تعدیل خواص آنها می­گردد. علاوه بر این، سرباره کوره بلند باعث از بین بردن ناپایداری­های حجمی ناشی از حضور آهک در سرباره کنورتور می­ شود ]9[.

در این پروژه سعی شده است ابتدا خواص فیزیکی، شیمیایی و مینرالی سرباره­های آهن و فولاد به منظور شناخت بهتر ویژگی­ها و مشخصات بررسی شود، سپس مخلوط­هایی با درصدهای مختلف سرباره بعنوان جایگزین بخشی از سیمان در حالت­های دوغاب[5]، خمیر[6] و ملات[7] ساخته شد و سپس خواص رئولوژیکی، شیمیایی، قلیاییت دوغاب، همچنین زمان گیرش خمیر و نیز استحکام مکانیکی ملات سخت شده بررسی گردید. بررسی­های ریز ساختاری هم توسط دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی جهت شناخت بهتر از وضعیت تخلخل­ها و همچنین کریستال­های شکل گرفته اترینژایت[8]، پرتلندیت[9] (Ca(OH)2) و همچنین توبرموریت[10] به عنوان محصولات هیدراسیون صورت گرفت.

علاوه بر آزمایش­های فوق دو بررسی دیگر بر روی مخلوط­های سیمانی حاوی سرباره کنورتور صورت گرفت که عبارت بود از، استفاده از کلراید کلسیم به منظور فعال­سازی قلیایی[11] سیمان­های حاوی سرباره کنورتور و دیگری استفاده از نانو سیلیس، که در این رابطه آزمایش­هایی به منظور بررسی تأثیرات استفاده از این مواد بر زمان گیرش و همچنین استحکام مکانیکی ملات­های تهیه شده صورت گرفت که بحث و نتایج در مورد تأثیر آنها در فصل چهارم آورده شده است.

[1] Waste

[2] By-product

[3] Slag

[4] Nippon Slag Association

[5] Slurry

[6] Paste

1-1-                         مقدمه         3
1-2-                         تعریف سازه های بنایی  6
1-3-                         عملکرد ساختمان های آجری در  زلزله های گذشته. 6
1-4-                         دسته بندی ساختمان های آجری… 7
1-4-1-                      ساختمان های آجری غیر مسلح  7
1-4-2-                      ساختمان های آجری نیمه مسلح  7
1-4-3-                      ساختمان های آجری مسلح  8
1-4-4-                      ساختمان های آجری مرکب   8
فصل 2-                     خواص سازه ای و دینامیکی ساختمانهای آجری… 10
2-1-                         مقدمه        10
2-2-                         توزیع نیروی زلزله در ساختمانهای بنایی.. 10
2-3-                         حالت های شکست   11
2-3-1-                      شکست دیوارهای برشی  11
2-3-2-                      شکست دیوارهای عرضی  12
2-4-                         عملکرد ساختمان های آجری غیر مسلح در مقابل زلزله. 12
2-5-                         روش های تسلیح و تقویت   13
2-6-                         رفتار سازه های آجری مسلح تحت بارگذاری متناوب… 14
2-7-                         روش کلاف بندی دیوار آجری… 15
2-8-                         خواص سازه ای ودینامیکی قاب های مرکب… 16
2-8-1-                      مقدمه        16
2-8-2-                      اندرکنش قاب و میانقاب   16
2-8-3-                      تبدیل کنش خمشی به کنش خرپایی  17
2-9-                         مقدمه       18
2-10-                        رفتار مواد 19
2-11-                        اعضاء باگسیختگی خمشی  19
2-11-1-                     خمش واقع بر سطح دیوارها 19
2-11-2-                     خمش خارج از سطح دیوارها 20
2-12-                        اعضا با شکست برشی  20
2-12-1-                     دیوارها-پایه ها-تیرها[] 20
2-12-2-                     دیوارهای میانقاب        21
2-12-3-                     دیوارهای میانقاب غیر سازه ای   22
فصل 3-                     روش های تعمیر،بازسازی وتقویت ساختمان ها 24
3-1-                         مقدمه[]  24
3-2-                         تقویت سقفها وبامها [] 25
3-2-1-                      تعبیه دال جدید:       25
3-2-2-                      تقویت سقف چوبی: 25
3-2-3-                      سقفهای طاق ضربی: 29
3-2-4-                      طاقهای قوسی      33
3-3-                         تقویت دیوارها 34
3-3-1-                      ترک خوردگی جزئی دیوارها 34
3-3-1-1-                   روش تزریق صمغهای چسبناک: 36
3-3-2-                      ترک خوردگی شدید در دیوارها: 37
3-3-3-                      ترک در تکیه گاه قوس: 39
3-3-4-                      برآمدگی موضعی: [] 41
3-3-5-                      پوششهای بتن آرمه: 42
3-3-6-                      تقویت با بهره گرفتن از پشت بند: 48
3-3-7-                      تقویت با بهره گرفتن از پیش تنیدگی  51
3-4-                         آسیب های وارد به اتصالات: 52
3-4-1-                      فروریختگی گوشه      52
3-4-2-                      انفصال وجدایی دیوارهای متصل به یکدیگر  54
3-4-2-1-                   وصله کردن سنگها(داخل و خارج)[] 55
3-4-2-2-                   قالب بندی وبتن ریزی ستون    55
3-4-2-3-                   نصب میلگرد کلاف                     56
3-4-2-4-                   نصب صفحات فولادی                 57
3-5-                         تقویت پی 58
3-6-                         تیرآهن کنسول (بالکن) 62
3-7-                         تقویت پی های نواری   63
3-8-                         مهار کردن نشست پی در شرایط محدود. 63
3-9-                         شمع زنی 65
3-10-                        شمع بندی وپل کشی زیردیوار 67
3-11-                        تنگ بستن  69
3-12-                        تخلیه پی نشست کرده 69
3-12-1-                     پرسازی حفره یاچاهک   70
3-12-2-                     ساختن پی بتنی          70
3-13-                        بنایی رجهای فروریخته  70
3-14-                        زهکشی دراطراف ساختمان  71
3-15-                        تعمیر ساختمانهای آسیب دیده 72
فصل 4–                     بهسازی ساختمانهای مصالح بنایی… 75
4-1-                         مقدمات بهسازی لرزه ای   75
4-2-                         مراحل بهسازی   75
4-2-1-                      بررسی ویژگیهای ساختمان  75
4-2-2-                      انتخاب هدف بهسازی   75
4-2-3-                      جمع آوری اطلاعات وضعیت موجود ساختمان  76
4-2-4-                      نیاز یا عدم نیاز به بهسازی   76
4-2-5-                      ارائه ی طرح بهسازی وارزیابی آن  76
4-3-                         هدف بهسازی   77
4-3-1-                      بهسازی مطلوب             78
4-3-2-                      بهسازی مطلوب            78
4-3-3-                      بهسازی ویژه        78
4-3-4-                      بهسازی محدود         78
4-3-5-                      بهسازی موضعی        78
4-4-                         سطوح عملکرد ساختمان  78
4-4-1-                      سطوح عملکرد اجزای سازه ای   79
4-4-1-1-                   سطح عملکرد 1- قابلیت استفاده بی وقفه  79
4-4-1-2-                   سطح عملکرد 2- خرابی محدود  79
4-4-1-3-                   سطح عملکرد 3- ایمنی جانی       79
4-4-1-4-                   سطح عملکرد 4- ایمنی جانی محدود  80
4-4-1-5-                   سطح عملکرد 5- آستانه فروریزش   80
4-4-1-6-                   سطح عملکرد 6- لحاظ نشده        80
4-4-2-                      سطوح عملکرد اجزای غیر سازه ای   80
4-4-2-1-                   سطح عملکرد A– خدمت رسانی بی وقفه  80
4-4-2-2-                   سطح عملکرد B– قابلیت استفاده بی وقفه  81
4-4-2-3-                   سطح عملکرد C– ایمنی جانی       81
4-4-2-4-                   سطح عملکرد D– ایمنی جانی محدود  81
4-4-2-5-                   سطح عملکرد E– لحاظ نشده      81
4-5-                         انواع ساختمانهای مصالح بنایی.. 81
4-5-1-                      ساختمانهای مصالح بنایی سنتی  81
4-5-2-                      ساختمانهای مصالح بنایی کلاف دار 82
4-6-                         مراحل روش ساده ی بهسازی… 82
4-7-                         نواقص متداول در ساختمان های مصالح بنایی.. 82
4-7-1-                      ساختمان های مصالح بنایی سنتی  82
4-7-1-1-                   مصالح                                     83
4-7-1-2-                   سیستم سازه ای ساختمان              83
4-7-1-3-                   دیوارهای باربر                            83
4-7-1-4-                   دال ها                                      84

 

4-7-1-5-                   اتصالات اعضای سازه ای         84
4-7-2-                      ساختمان های مصالح بنایی کلاف دار 84
4-8-                         ارزیابی آسیب پذیری ساختمانهای مصالح بنایی.. 85
4-8-1-                      ارزیابی آسیب پذیری ساختمانهای مصالح بنایی سنتی.. 85
4-8-1-1-                   ارزیابی کیفیت مصالح بنایی         85
4-8-1-2-                   ارزیابی سیستم سازه ای ساختمان  86
4-8-1-3-                   ارزیابی دیوارهای باربر                   88
4-8-1-4-                   ارزیابی دال ها                       90
4-8-1-5-                   ارزیابی اتصالات اعضای ساختمان  91
4-8-2-                      ارزیابی آسیب پذیری ساختمان های مصالح بنایی کلاف دار 92
4-8-2-1-                   ارزیابی کیفیت مصالح ساختمانی  93
4-8-2-2-                   ارزیابی سیستم سازه ای ساختمان  93
4-8-2-3-                   ارزیابی دیوارهای باربر            93
4-8-2-4-                   ارزیابی دال                           93
4-8-2-5-                   ارزیابی اتصالات اعضای ساختمان  93
4-8-2-6-                   ارزیابی سیستم کلاف                   94
4-9-                         راه کارهای پیشنهادی برای بهسازی ساختمان های مصالح بنایی.. 95
4-9-1-                      افزایش کیفیت مصالح بنایی  95
4-9-2-                      بهسازی سیستم سازه ای ساختمان  95
4-9-2-1-                   کامل نمودن مسیر بار            96
4-9-2-2-                   افزودن مقاومت برشی ساختمان  96
4-9-2-3-                   افزایش انسجام ساختمان با کلاف بندی   96
4-9-2-4-                   رفع نامنظمی در پلان              97
4-9-2-5-                   رفع نام نظمی در ارتفاع          97
4-9-2-6-                   تقویت پی                           97
4-9-2-7-                   تقویت در برابر ساختمان های مجاور 97
4-9-3-                      بهسازی دیوارهای باربر  98
4-9-3-1-                   اصلاح اجرای واحدهای بنایی          98
4-9-3-2-                   اصلاح درزهای قائم بین واحدهای بنایی  98
4-9-3-3-                   کاهش نسبت ارتفاع به ضخامت دیوار 98
4-9-3-4-                   کاهش ارتفاع آزاد دیوار          98
4-9-3-5-                   کاهش طول آزاد دیوار                  99
4-9-3-6-                   افزایش تراکم دیوار                        99
4-9-3-7-                   رفع انفصال در دیوار باربر                99
4-9-3-8-                   اصلاح نحوه ی قرار داشتن تیرهای باربر سقف بر روی دیوار 100
4-9-3-9-                   مهار نیروی رانش در سقف های قوسی  100
4-9-4-                      بهسازی دال ها          100
4-9-4-1-                   کاهش وزن سقف                                      100
4-9-4-2-                   انسجام سقف                              100
4-9-4-3-                   تقویت طول تکیه گاهی تیرها       101
4-9-4-4-                   تقویت بازشو در دال                    101
4-9-5-                      بهسازی اتصالات اعضای ساختمان  101
4-9-5-1-                   تقویت اتصالات دیوارهای باربر متقاطع  101
4-9-5-2-                   تقویت اتصال بین دیوارهای باربر ودال  101
4-9-5-3-                   تقویت اتصال بین تیغه ها و دیوارهای باربر  102
4-9-6-                      بهسازی سیستم کلاف   102
4-9-6-1-                   اصلاح سیستم کلاف بندی             102
4-9-6-2-                   اصلاح کیفیت مصالح کلاف بتنی  102
4-9-6-3-                   تقویت اتصالات اجزای کلاف           102
4-9-6-4-                   رفع اتصالات در سیستم کلاف                                          102
4-9-6-5-                   رفع انفصال کلاف به واسطه ی عبور لوله  103
4-9-6-6-                   اصلاح اتصال دیوار به کف               103
فصل 5-                     بررسی و ارزیابی سازه های مصالح بنایی موجود در شهرستان لردگان ومقایسه با ضوابط آیین نامه. 105
5-1-                         مقدمه           105
5-2-                         موقعیت شهرستان لردگان  105
5-3-                         گسل های موجود در این شهرستان.. 106
5-4-                         ساخت وسازهای موجود و مقایسه آن با آیین نامه 2800. 109
5-4-1-                      محدودیت ارتفاع ساختمان وطبقات آن بر اساس آئین نامه. 109
5-4-2-                      پلان ساختمان            110
5-4-3-                      مقطع قائم ساختمان  113
5-4-4-                      بازشوها (در-پنجره-گنجه) 115
5-4-4-1-                   رعایت محدودیتهای ذیل الزامی است: 115
5-4-5-                      دیوارهای باربر               119
5-4-6-                      دیوارهای غیر باربر و تیغه ها 121
5-4-7-                      جان پناهها و دودکشها 123
5-4-8-                      کلاف بندی                 125
5-4-8-1-                   کلاف بندی افقی                          125
5-4-8-2-                   کلاف بندی قائم                                                     128
5-4-8-3-                   کلاف بندی دیوارهای مثلثی شکل  130
5-4-9-                      دیوارچینی                     130
5-4-10-                     سقف ها                         132
5-4-10-1-                  مصالح سقف                                132
5-4-10-2-                  اتصال سقف و تکیه گاه           134
5-4-10-3-                  انسجام سقف                          135
5-4-10-4-                  سقف تیرچه بلوک                         136
5-4-11-                     خرپاها:                        136
5-4-12-                     سقف کاذب:           136
5-4-13-                     سقفهای قوسی:              137
5-4-14-                     نماسازی                         137
5-5-                         قواعد مهم طراحی ضد زلزله سازه های مصالح بنایی.. 138
5-6-                         چند نمونه از خرابی ساختمان های مصالح بنایی موجود. 142
5-7-                         خسارات وارده به دیوارهای سازه ای و غیر سازه ای و ارائه راهکار ترمیم.. 152
5-7-1-                      گزارش تصویری ارزیابی کیفی آسیب پذیری   153
5-7-2-                      تغییرات معماری مورد نظر مالک   154
5-7-3-                      ارزیابی کمی آسیب پذیری   155
5-8-                         طرح مقاوم سازی   161
5-8-1-                      محاسبات طرح مقاوم سازی   162
5-8-1-1-                   محاسبه بار دیوارها در وضع موجود  163
5-8-1-2-                   بارگذاری سقف طبقه بام         164
5-8-1-3-                   اثر پیچش در ساختمان                165
5-8-1-4-                   برش پایه و توزیع برش در طبقات   165
5-8-1-5-                   محاسبه برش پایه                      166
5-8-2-                      تعبیه ستون های فلزی برای بارهای ثقلی  166
5-9-                         مدل سازی ساختمان  167
5-10-                       تحلیل و طراحی فونداسیون با نرم افزار safe. 169
5-10-1-                    نقشه اجرایی با توجه به خروجی etabs  170
5-11-                        نقشه های اجرایی  170
5-11-1-                     پلان پر کردن طاقچه و ترمیم دیوارهای آسیب دیده 170
5-11-2-                     پلان نبشی کشی جهت شناژهای افقی و تکیه گاه کافی برای نشیمن تیرها و اتصال مناسب شبکه ها و رویه بتنی به سقف                173
5-11-2-1-                  پلان رویه های بتنی با طول لازم در هر جهت   173
5-11-3-                     جزئیات اجرای فونداسیون برای شناژهای قائم فلزی… 173
5-11-4-                     نحوه اتصال شناژهای قائم به دیوارهای باربر  175
5-12-                        دستورالعمل های ترمیم  180
5-12-1-                     ترمیم ملات           180
5-12-2-                     پرکردن طاقچه ها            182
5-13-                        برخی تصاویر مربوط به اجرای طرح مقاوم سازی… 183
فصل 6-                     نتیجه گیری و پیشنهادات   191
6-1-                         فعالیت های انجام شده 191
6-2-                         نتیجه گیری   192
6-3-                         پیشنهاد برای ادامه کار 193

فصل 1-                                     کلیات

 

1-1-                     مقدمه

فلات ایران بر یکی از کمربندهای زلزله واقع شده و از این رهگذرگاه گاه نقطه ای از پهنه میهن اسلامی دستخوش لرزشهای مرگبار زلزله می گردد. نمونه های بارز آن را زلزله (31خرداد 1369) منجیل و زنجان یا زلزله(25شهریور1357) طبس و یا زلزله های قبل از آن در ناغان [](17 فروردین1356)- بوئین زهرا(1341) و غیره می توان نام برد.
کشور ایران در قسمت میانی کمربند کوه زای آلپ-هیمالیا واقع شده است و هنوز تحت تأثیر حرکات کوه زایی آلپ پایانی می باشد. از طرف دیگر حرکات صفحه عربستان به طور دائمی به صفحه ایران تنش وارد می کند و فرونشینی مکران در جنوب و باز شدن صفحه اقیانوس هند نیز سبب زیر راندگی صفحه اقیانوسی به زیر منطقه مکران می گردد. مجموعه این شرایط سبب به هم خوردن تعادل پوسته ایران می گردد و اثر آن به صورت جابجایی در طول شکستگی های قدیمی و بروز زمین لرزه مشاهده می شود. همانطور که در شکل مشاهده می شود گسل های ایران به طور کلی دارای روند شمالی- جنوبی (امتداد ایران شرقی). شمال غرب- جنوب شرق (امتداد ناحیه زاگرس و شمال شرق-جنوب غرب ، امتداد البرز شرقی) می باشد. گسل هایی که در طول دوره کواترنر (از دو میلیون سال پیش تا کنون) فعالیت نسبتا مهمی داشته اند عبارتند از:
گسل های آغاجاری، دامغان، البرز، آستارا، ترود، شمال تبریز، شاهرود، کازرون، کوه بنان کرمان، عباس آباد.
 
شکل ‏1‑1: نقشه صفحات زمین ساخت خاور میانه و حرکات نسبی آنها
 
 
شکل ‏1‑2: گسل های مهم ایران
 
گرچه دلایل بروز زلزله و یا زمان و مکان آن به روشنی مشخص نیست ولی در هر حال تا آنجا که مشخص شده است، تغییر شکلهای ناشی از حرکتهای قاره ها نسبت به یکدیگر(عوامل تکتونیک) باعث افزایش انرژی ذخیره شده در پوسته جامد زمین گردیده و وقتی به حد گسیختگی رسید، به ناچار این پوسته گسیخته شده و بخشی از انرژی ذخیره شده آزاد می گردد، و در این زمان پدیده لرزش زمین  به وجود می آید.چون انرژی آزاد شده بسیار زیاد و ناگهانی است، باعث ارتعاش شدید زمین گردیده و ساختمانهایی که برای مقاومت در برابر این ارتعاشها طرح نشده اند دچار گسیختگی و انهدام می گردند.
در ایران عزیز ما به علت اینکه برخی از شهرها و عموما روستاها از بافت قدیمی برخوردار هستند و ساختمانهای با مصالح بنایی فراوان در آنها یافت می شود اینگونه ساختمانها به علت اینکه متاسفانه بطور صحیح اجرا نمی شوند در هنگام زلزله خسارات زیادی را به بار می آورند در این فصل سعی شده در مورد تعریف ساختمانهای مصالح بنایی-عملکرد ساختمانهای مصالح بنایی و دسته بندی اینگونه ساختمانها بحث گردد.
در حال حاضر ساختمانهای ساخته شده با مصالح بنایی (به خصوص ساختمان هاای آجری) درصد بالایی از ساختمان های موجود یا در حال احداث در کشور ما را تشکیل می دهند[] مهمترین عامل مقبولیت ساختمان های بنایی در ایران ، به ویژه در شهرستان ها در دسترس بودن مصالح،ساده بودن تکنولوژی تولید آجر و بلوک های بنایی،آشنایی سازندگان با نحوه ساخت و ساز با مصالح بنایی و سر انجام ارزان تر بودن قیمت تمام شده این قبیل ساختمان ها نسبت به ساختمان های با اسکلت فولادی و بتن مسلح می باشد. با توجه به اینکه در ساخت بیشتر ساختمان های بنایی ضوابط و معیارهای مهندسی مربوط به مقاومت سازه در برابر زلزله مورد توجه قرار نمی گیرد و معمولا توسط سازندگان محلی و بدون توجه به اثر تخریبی زلزله، طراحی و اجرا می شود.
 

1-2-                    تعریف سازه­های بنایی

ساختمانهای بنایی از دیوارها وکفها هستند که در صورت به کار گیری صحیح از قابلیت‌های مصالح، نیازی به عناصراضافه جهت تحمل بارهای وزن و نیروهای جانبی نمی باشد.دیوارهای خارجی و دیوارهای جداکننده فضاهای داخلی ساختمان به تنهایی جهت تحمل بارهای وارده کافی خواهند بود.
در اینگونه ساختمانها علاوه بر آنکه حذف اسکلتهای بتنی و یا فلزی خود موجب صرفه جویی قابل ملاحظه ای در هزینه ها میگردد، بعلت پخش بار بر روی زمین توسط دیوارهای باربر، هزینه شالوده های این ساختمانها نیز به مراتب کمتر از ساختمانهای دیگر خواهد بود.
 

1-3-                    عملکرد ساختمان های آجری در  زلزله های گذشته

در دهه های اخیر در ایران چندین زلزله بزرگ و مخرب روی داده است که موجب تلفات سنگینی شده اند مثل زلزله های منجیل در سال1369 با بزرگی 3/7 ریشتر،طبس در سال 1357 با3/7 ریشتر، آذربایجان شرقی(هریس)درسال1391با3/6 ریشتر، بوشهر(کاکی)در سال1391 با 6 ریشتر و….
با نگاهی کلی به تاریخچه زلزله های کشور مشخص می شود که خانه های روستایی که در ناحیه مرکزی زلزله هایی با بزرگی بیش از 5/5 ریشتر قرار گرفته اند در معرض خطر ترک خوردن و فرو ریختن هستند. البته ساختمانهای آجری شهری که با ملات سیمان چیده شده اند مقاومت بیشتری دارند و ممکن است در برابر زلزله هایی با بزرگی 6 تا5/6 ریشتر نیز پایدار بمانند.
بدون شک بالا بردن کیفیت مصالح و نحوه ساخت و یکپارچگی سقف و سبک کردن آن، و نیز تعبیه عناصری مانند کلافهای افقی،که انعطاف پذیری ساختمان را افزایش می دهند می تواند سبب افزایش مقاومت ساختمان شود. اما هیچ یک از این تمهیدات به معنی تضمین پایداری قطعی سازه در مقابل زلزله های مخرب نیستند.
 

1-4-                    دسته بندی ساختمان های آجری

ساختمان های آجری به بناهایی گفته می شود[] که با مصالح فشاری مثل آجر، بلوک بتنی، سنگ و خشت و ملات بنا شده اند. این ساختمان ها را می توان به چهار گروه غیر مسلح،نیمه مسلح،مسلح و مرکب تقسیم کرد.
 

1-4-1-                              ساختمان های آجری غیر مسلح

این نوع ساختمان متداولترین و قدیمی ترین نوع ساختمان را در کشورمان تشکیل می دهد و به دو گروه عمده شهری و روستایی قابل تفکیک است.در ساختمانهای روستایی دیوارها معمولا از خشت خام یا سنگهای رودخانه ای با ملات گل ساخته شده،سقف به صورت گنبدی از خشت خام در نواحی جنوب خراسان،و یا تیرهای چوبی با پوشش گل در نواحی شمالی کشور،بنا می شوند.گاهی برای استحکام بیشتر از شمعهای چوبی استفاده میشود که به طور افقی در دیوارها قرار می گیرند.در ساختمان های شهری دیوار ها از آجر فشاری با ملات ماسه سیمان بنا می شوند و سقفها تیرآهن یا تیرچه بلوک وگاهی نیز چوبی است.
 

1-4-2-                              ساختمان های آجری نیمه مسلح

تفاوت این نوع ساختمان ها با نوع قبلی در آن است که برای بهبود رفتار آنها در مقابل زلزله از عناصری استفاده می شودکه سبب افزایش نسبی مقاومت و یا نرمی می شوند همچون کلاف فوقانی و تحتانی در دیوارهای آجری و یا استفاده از قید پنجه.