ارزیابی عملکرد لرزه ای قاب های فولادی با مقاطع کاهش یافته تیر – عمران

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی ارشد
رشته تحصیلی:مهندسی عمران
نوع ارائه:پایان نامه
تعداد صفحات:190
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

ارزیابی عملکرد لرزه ای قاب های فولادی با مقاطع کاهش یافته تیر – عمران

شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

چکیده

فهرست مطالب

چکیده ۱

مقدمه ۲

فصل اول : مبانی طراحی لرزه ای ۴

۱- ۱ مقدمه ۵
۱- ۲ رفتار لرزه ای سازه های فولادی ۶
۱- ۳ سیستم قاب خمشی ۶
۱- ۴ ضعف های عمومی قاب های خمشی ۷
۱- ۴- ۱ بررسی نقاط ضعف لرزه ای تیرهای موجود ۹
۱- ۴- ۲ بررسی نقاط ضعف لرزه ای ستون های موجود ۱۰
۱- ۴- ۳ بررسی نقاط ضعف لرزه ای اتصالات موجود ۱۱
۱- ۴- ۴ بررسی نقش چشمه اتصال ۱۳
۱- ۴- ۵ بررسی نقش ورق پیوستگی ۱۴
۱- ۴- ۶ جوشکاری ۱۴
۱- ۵ اتصالات تأیید صلاحیت شده ۱۵
۱- ۵- ۱ اتصالات با مقطع تیر کاهش یافته ۱۵
۱- ۵- ۲ اتصالات با ورق پوششی بال تیر ۱۶
۱- ۶ اصول طراحی اتصالات ۱۶
۱- ۶-۱ اصل تیر ضعیف ستون قوی ۱۸
۱- ۶-۲ مهاربندی جانبی و کمانش موضعی ۱۹
۱- ۶-۳ طراحی ستون ها ۲۰
۱- ۶-۴ ورق های پیوستگی ۲۰
۱- ۶-۵ چشمه اتصال ۲۲ فصل دوم : مشکلات در اثر زلزله نورثریچ ۲۴

۲- ۱ مقدمه ۲۵
۲- ۲ اتصال مقاوم خمشی رایج قبل از زلزله ۲۶
۲- ۳ علل وقوع شکست در اتصالات خمشی رایج قبل از زلزله نورثریچ ۲۸
۲- ۴ خرابیهای رایج در اتصالات قبل از زلزله نورثریچ ۲۹
۲- ۴- ۱ خرابی تیر ۳۱
۲- ۴- ۲ خرابی بال ستون ۳۴
۲- ۴- ۳ خرابیها ، نقوص و ناپیوستگی های جوش ۳۶
۲- ۴- ۴ خرابی وصله برشی ۳۷
۲- ۴- ۵ خرابی منطقه گره ۳۹
۲- ۵ جزییات بندی اتصال گیردار ۴۰
۲- ۶ فلسفه طرح لرزه ای اتصالات ۴۴
۲- ۷ تاریخچه ۵۲
۲- ۷- ۱ توسعه اتصال استخوانی ۵۲ فصل سوم : جزییات طراحی تیر با مقطع کاهش یافته ۵۶

۳- ۱ بررسی و توضیحات در رابطه با روش مقاطع کاهش یافته ۵۷
۳- ۲ مزایای اتصال دارای تیر با مقطع کاهش یافته ۵۸
۳- ۲- ۱ مزایای اتصال RBS نسبت به سایر اتصالات مقاوم خمشی ۵۹
۶۱ RBS انواع اتصالات ۳ -۳
۳- ۳- ۱ استخوان شعاعی و برتری آن نسبت به سایر استخوانها ۶۳
۶۴ RBS معایب اتصال ۴ -۳
۳- ۴- ۱ تمرکز تنش ۶۴
۳- ۴- ۲ کمانش جانبی – پیچشی ۶۵
۳- ۴- ۳ تأثیر کمانش جانبی پیچشی در توزیع تنش ها ۶۶
۳- ۴- ۴ اثر طول دهانه و عمق مقطع تیر ۶۶
۳- ۴- ۵ تأثیر کمانش جانبی بال فشاری در پیچش ستون ۶۸
۳- ۴- ۶ اثر دال بتنی و مهار های جانبی در پیچش ستون ۶۹
۳- ۵ آزمایش های گذشته ۷۰
۷۲ RBS طراحی ۶ -۳
۷۵ RBSبرای طراحی اتصال FEMA350 توصیه ۷ -۳
۷۶ RBSروش گام به گام طراحی مقطع ۸ -۳
۳- ۹ روش پیشنهادی انگلهارت برای طراحی اتصال RBSص ۷۹
۳- ۱۰ نکات اضافی مهم در طراحی مقاطع RBS 82 فصل چهارم : کارهای آزمایشگاهی انجام شده ۸۵

۴- ۱ آزمایش اول ۸۶
۴- ۱- ۱ تنظیمات تست و نمونه های آزمایشگاهی ۸۶
۴- ۱- ۲ نتایج تست ۹۱
۴- ۱- ۳ توزیع تسلیم و شکست نمونه ۹۲
۴- ۱- ۴ تأثیر دال کامپوزیت ۹۳
۴- ۱- ۵ نتیجه گیری ۹۴
۴- ۲ آزمایش دوم ۹۵
۴- ۲- ۱ نمونه های تست ۹۵
۴- ۲- ۲ تنظیمات تست ۹۷
۴- ۲- ۳ نتایج آزمایش ۹۹
۴- ۲- ۴ رفتار تیر ۱۰۱
۴- ۲- ۵ مودهای شکست ۱۰۴
۴- ۳ آزمایش سوم ۱۰۶
۴- ۳- ۱ دو آزمایش پایه با اتصال استخوانی ۱۰۶
۴- ۴ آزمایش چهارم ۱۱۰
۴- ۴- ۱ مقدمه ۱۱۰
۴- ۴- ۲ نتایج تست ۱۱۷
۴- ۴- ۳ نتیجه گیری ۱۱۹ فصل پنجم : مطالعات تحلیلی ۱۲۱

۵- ۱ مقدمه ۱۲۲
۵- ۲ مشخصات نمونه ۱۲۳
۵- ۳ بارگذاری نمونه ۱۲۴
۵- ۴ راستی آزمایی ۱۲۵
۵- ۵ نتیجه نمونه ها ۱۲۶
۵- ۶ توزیع تنش نمونه ها ۱۳۹
۵- ۷ نتیجه گیری ۱۴۴

فصل ششم : نتیجه گیری و پیشنهادات ۱۵۱

نتیجه گیری ۱۵۳

پیشنهادات ۱۵۵ منابع و ماخذ ۱۵۶

فهرست منابع فارسی ۱۵۶

فهرست منابع لاتین ۱۵۷
چکیده انگلیسی ۱۵۹

چکیده
سیستم قاب خمشی فولادی یکی از سیستم های سازه ای متداولی است که برای ساختمان های میان مرتبه بکار می رود اما پس از زلزله نورثریچ مشاهده شد که اتصالات تیر به ستون بسیاری از ساختمان ها دچار گسیختگی ترد شدند. زلزله نورثریچ نقطه عطفی در طراحی قابهای خمشی فولادی و به خصوص اتصالات آنها به حساب می آید و پس از آن مهندسان و دانشمندان به ابتکارات و نوآوری های جدید پرداختند که از جمله آنها استفاده از مقاطع کاهش یافته تیر (Reduced Beam Section) در نزدیکی اتصال به ستون می باشد. مقاطع کاهش یافته تیر (RBS) یکی از اتصالات خمشی پیشنهاد شده در FEMA 350 می باشد و مهمترین مزیت این اتصال نسبت به اتصال های خمشی دیگر شکل پذیری آن می باشد که عامل اصلی در رفتار پلاستیک مناسب سیستم سازه ای می باشد.
مطالعات انجام شده در ارتباط با مقاطع کاهش یافته تیر فقط بر روی مقاطع نورد شده انجام شده است و با توجه به اینکه در ایران در طراحی قابهای خمشی فولادی از مقاطع تیرورق استفاده می شود، ارزیابی عملکرد مقاطع کاهش یافته (RBS) در تیرورق ها برای استفاده مهندسان کشور ضروری به نظر می رسد. با توجه به اینکه کمانش موضعی تیرورق مستقیما با لاغری بال و جان ارتباط دارد، نسبت لاغری بال و جان می تواند بر روی عملکرد لرزه ای این مقاطع در تیرورق تاثیر بگذارد.
در این تحقیق تاثیر لاغری بال و جان بر روی رفتار اتصال RBS با انجام تحلیل های غیرخطی اجزا محدود مورد مطالعه قرار گرفت. ابتدا جهت صحت سنجی مدل تحلیلی نتایج آزمایش یک نمونه با مدل تحلیلی مقایسه گردید و سپس ۱۲ مقطع تیرورق با ضخامت های بال و جان متفاوت انتخاب شدند و با توجه به نتایج بدست آمده نسبت های لاغری بال و جان برای فشرده بودن مقطع و محل تعیین نسبت لاغری بال در قسمت کاهش یافته بدست آمد. همچنین تاثیر نسبت های لاغری بر روی شکل پذیری و مقاومت مقاطع کاهش یافته مورد بررسی قرار گرفت.

مقدمه
از دهه ۱۹۶۰ سیستم قاب خمشی فولادی به عنوان یک سیستم سازه ای مناسب مطرح گردید، متأسفانه در سال های ابتدایی این تصور غلط وجود داشت که قاب خمشی فولادی تنها به سبب خصوصـیات ذاتـیخود و به هر نحوی که طراحی شود قادر خواهد بود به کمک جاری شدن اعضا و اتصالات خـود نیروهـایناشی از زلزله را بدون گسیختگی تحمل نماید. براساس همین تفکـر اشـتباه بسـیاری از سـاختمان هـایصنعتی و تجاری و مسکونی توسط قاب های خمشی طراحی و ساخته شـدند . امـا تجربـه زلزلـه نـورثریچبسیاری از این تصورات نادرست را به چالش کشید. پس از آن مشاهده شـد کـه اتصـالات تیـر بـه سـتونبسیاری از این ساختمان ها دچار گسیختگی ترد شده و طیف وسیعی از ساختمان های فولادی با سیستم قاب خمشی نتوانسته اند عملکرد مورد انتظار را تأمین نمایند.
در واقع زلزله نورثریچ نقطه عطفی در طراحی سازه های فولادی دارای قاب خمشی و به خصوص اتصالات آنها به حساب می آید. پس از این زلزله دانشمندان و مهندسان علم ساختمان بر آن شدند تا به ابتکـاراتو نوآوری های جدید بپردازند و کارایی هر کدام از ایده ها را با انجام آزمایشات و انجام تحلیل هـای اجـزاءمحدود بسنجند. پس از زلزله نورثریچ آمریکـا و بـا مشـاهده خسـارات گسـترده ایجـاد شـده در اتصـالاتساختمان های فولادی با قاب خمشی مستندی در سال ۲۰۰۰ توسط FEMA منتشر شد. یکی از بخش های مورد توجه این دستورالعمل ارائه جزییات بندی تعدادی از اتصالات است که عملکرد لرزه ای مناسب آنها براساس آزمایش های متعدد انجام گرفته، مورد تضمین می باشد.
قابهای مقاوم خمشی فولادی سیستمی می باشد که اتصالات بین تیر و ستون آن به گونه ای طراحی مـیشوند که انرژی زیادی اتلاف نمایند و کمک اساسی بـه شـکل پـذیری سیسـتم کننـد. یکـی از روشـهایمتداول و مورد تأیید جهت مقاوم سازی اتصالات صلب فولادی، تبدیل اتصال موجود به اتصال دارای تیر با مقطع کاهش یافته می باشد (به این اتصال، اتصال استخوانی هم گفته می شود). این نوع تغییر در اتصـالمنجر به بوجود آمدن تغییر شکل غیر الاستیک در قسمتی از تیر به دور از بال سـتون مـی شـود. در ایـنروش به منظور کاهش سطح مقطع تیر قسمتی از بال فوقانی و تحتانی در نزدیکی محل اتصال بـه سـتونبرداشته می شود.
اتصال RBS یکی از اتصالات کاملاً گیردار پیشنهاد شده توسط FEMA 350 می باشد. مهمترین مزیـت این اتصال نسبت به اتصال خمشی رایج قبل از زلزله نورثریچ شکل پـذیری آن مـی باشـد. شـکل پـذیریعامل اصلی در رفتار پلاستیک مناسب یک سیستم سازه ای می باشد و عامل اتلاف انرژی ورودی به سازه در هنگام زلزله می باشد. وظیفه اتصال RBS انتقال مفصل پلاستیک بـه مقطـع کـاهش یافتـه در تیـر وکاهش ممان بر ستون می باشد. به همین سبب احتمال بروز شکست ترد به واسطه کاهش تنش و کرنش در بر ستون به حداقل می رسد. کاهش ممان بر ستون علاوه بر اینکه باعث کاهش تنش در جوش اتصـالمی شود باعث ارضاء قانون ستون قوی تیر ضعیف و همچنین کاهش نیاز ستون به صفحات تقـویتی جـانمی شود.
با توجه به اینکه مطالعات انجام شده در ارتباط با مقاطع کاهش یافته تیر فقط مربوط به مقاطع نورد شده می باشد و این مقاطع در ایران وجود ندارد، برای ارزیابی عملکرد مقاطع کاهش یافته از تیرورق ها استفاده شد تا نتایج حاصله بتواند در طراحی قاب های خمشی مورد استفاده قرار گیرد. از آنجاییکه کمانش موضعی تیرورق مستقیما با لاغری بال و جان ارتباط دارد، نسبت لاغری بال و جان می تواند بر روی عملکرد لرزه ای این مقاطع در تیرورق تاثیر بگذارد.
برای انجام تحلیل های غیرخطی با روش های اجزا محدود در تعیین تاثیر لاغری بال و جان بر روی رفتار اتصال RBS از نرم افزار ANSYS استفاده شد. ابتدا جهت صحت سنجی مدل تحلیلـی، نتـایج آزمـایشیک نمونه مقطع کاهش یافته تیر با مدل تحلیلی ساخته شده در نرم افـزار مقایسـه گردیـد و سـپس ۱۲ مقطع تیرورق با ضخامت های بال و جان متفاوت انتخاب شدند و با توجه به نتـایج بدسـت آمـده نسـبتهای لاغری بال و جان برای فشرده بودن مقطع و محل تعیین نسبت لاغری بال در قسمت کـاهش یافتـهبدست آمد و همچنین تاثیر این نسبت های لاغری بر روی شکل پذیری و مقاومت مقـاطع کـاهش یافتـه مورد بررسی قرار گرفت.

نتیجه گیری
با مطالعه نمونه ها نتایج زیر از رفتار مقاطع کاهش یافته تیر بدست آورد:
۱ ) منحنی هیسترزیس ممان در مقابل چرخش کلی برای همه مقاطع فشرده رفتار پایدار بدون تنـزل درمقاومت را نشان میدهد ولی در مورد مقاطع غیر فشرده اینگونه نیست. در بعضـی از مقـاطع غیـر فشـرده(مقاطع غیر فشرده با جان بزرگتر از ۵/۰ سانتی متر)، رفتـار منحنـی هیسـترزیس تقریبـا پایـدار و بـدونکاهش در مقاومت است و تنها تفاوت آن در باریک شدگی منحنی هیسترزیس می باشد که با کـم شـدنضخامت بال، باریک شدگی بیشتر دیده می شود. اما در تعداد دیگری از مقاطع غیر فشـرده (مقـاطع غیـرفشرده با جان ۵/۰ سانتی متر)، کاهش مقاومت محسوس می باشد که به نظر می رسد به علت کمانش در جان مقطع رخ می دهد.
۲ ) در نمونه ها با لاغری جان یکسان، با افزایش نسبت لاغری بال یا کاهش ضخامت بال نسبت های
((M/Mp و (Ѳ/Ѳy) افزایش می یابد. در بین نمونه های با لاغری بال یکسان، با افزایش لاغری جان یا کاهش ضخامت جان نسبت ((M/Mp کاهش پیدا می کنند.
۳ ) تیرها بایستی بتوانند انرژی ناشی از زلزله را به نحو مناسب تلف نمایند و کمانش موضعی بال و جان و همچنین کمانش جانبی پیچشی این اعضا باید به نحوی به تأخیر انداخته شود که از گسیختگی زودهنگام عضو به دلیل ناپایداری جلوگیری شود. بنابراین تنها اعضای سازه ای با مقطع فشرده می توانند بـه عنـواناعضایی که از آنها توقع تشکیل مفصل پلاستیک می رود مورد استفاده قرار گیرند. بـه منظـور ممانعـت ازکمانش موضعی بال، نسبت لاغری بال برای تعیین فشرده بودن مقطع در تیرهای با مقطع کـاهش یافتـهبایستی در انتهای دو چهارم میانی مقطع کاهش یافته تیر محاسبه شود.
۴ ) همه نمونه ها به زاویه دریفت میان طبقه کلی ۰۵/۰ رادیان کـه توسـطFEMA 350 توصـیه شـدهاست، می رسند. همچنین نمونه ها به چرخش پلاستیک بیشتر از ۰۳/۰ رادیان رسیده اند و بـا توجـه بـهاین که بهترین رفتار سیکل بارگذاری بایستی حداقل ۰۳/۰ رادیان از چـرخش پلاسـتیک را نشـان دهـد،نتایج قابل قبول و مناسب می باشد. همچنین اولین کمانش جان در جان تیر در مقطع RBS اتفاق افتـاد . کمانش جان تیر بیشترین اثر را روی دوران و رفتار پایدار بدون کـاهش در مقاومـت تیـر دارد بـه همـیندلیل کنترل کمانش جان تیر اکیداً توصیه می شود .
۵ ) ۳ مود اول شکست نمونه ها عبارتند از: کمانش جان تیر بین وسط مقطع RBS و بال ستون، کمانش پیچشی بال تیر در مقطع RBS و پیچیدن بال تیر در مقطع RBS .
۶ ) در مقاطع با ضخامت بال ۱ سانتیمتر کمانش در بال هم دیده می شود که از بین مقاطع دارای این مشخصه، مقاطعی که دارای ضخامت جان کمتری هستند زودتر دچار کمانش می شوند. کمانش بال های تیر بعد از کمانش جانبی جان بوجود می آید. برای تیرها با بال های تیر نازک تر، کمانش بال ها معمولاً با کمانش جان در یک زمان اتفاق می افتد.
۷ ) در منحنی ممان در مقابل چرخش در رفتار بین نمونه هایی که ضخامت جان آنها از ۵/۰ سانتیمتر بیشتر است، اختلاف چندانی دیده نمی شود و علت اصلی آن می تواند این باشد که منطقه پانل در همه نمونه ها یکسان بوده است.

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

راهنمای سایت

برخلاف سایت های دیگر که فایل ها را به صورت تکی می فروشند روال سایت ما این است که شما با عضویت در سایت ما میتوانید از تمام فایل های موجود استفاده کنید.

تمام مطالب سایت فقط برای اعضای سایت رایگان است.

نحوه عضویت در سایت

آخرین مطالب

مطالب مرتبط