عنوان مقاله :بررسی تأثیر شکل مهاربند بر رفتار ساختمان فولادی با مهاربند همگرا تحت اثر بارگذاری انفجار متوالی
محل انتشار:نهمین کنگره ملی مهندسی عمران مشهد
تعداد صفحات: 8
نوع فایل : pdf
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه: 8
فهرست مطالب:
خلاصه
مقدمه
تئوری مهاربندهای خرپایی پله ای (Staggered Truss)
خرپاها
ستونها
تیر های محیطی
سازه های تکیه گاهی ثانویه
سیستم کف
رفتار مهاربند خرپایی پله ای
سیستم خرپای پله ای
مزیت های سیستم خرپای پله ای
نتیجه گیری
مراجع
خلاصه
استفاده از سیسستم مهاربندخرپایی پله ای برای ایجاد فضاهای بزرگ و تامین سختی مناسب سازه، یکی از فرم های متداول سازه های بلند است. در این مقاله گزینه های مختلف قرارگیری مهاربندهای خرپایی پله ای در قاب ها و دهانه های مختلف با در نظر گرفتن تقارن در قاب، مورد بررسی قرار گرفته است.در این مدل ها از سیستم قاب خمشی در امتدادی عمود بر امتداد مهاربندها استفاده شده است. با استفاده از نرم افزار ETABS تغییر مکان های نسبی طبقات و نیروی محوری ستون ها تحت بار های جانبی مقایسه شده اندو در نهایت با انتخاب شاخص تغییر مکان،سختی این سیستم مشخص می شود.
مقدمه
از آن جایی که تفاوت عمده سازه های بلند با سایر ساختمانها، تاثیر پذیری بسیار زیاد آنها از بارهای جانبی می باشد، لذا برای مقابله با بارهای جانبی در سازه های بلند، روشهای مختلفی ابداع شده است که این روشها به صورت فرم های سازه ای گوناگونی در سازه استفاده می شود. انتخاب فرم سازه ای مناسب بر این اساس است که،اعضای اصلی، ترکیب های مختلف بارهای قائم و افقی را به صورت بهینه تحمل نمایند.
فرم های سازه ای به مرور زمان به منظور دستیابی به اسکلت سازه ای سبک تر،ارتفاع بلندتر، فضای داخلی بازتر، پنجره ها و بازشوهاتغییر کرده اند، که از انواع متداول آن می توان به قاب صلب، قاب صلب با مهاربندی، دیوار برشی، قاب میان پر، قاب محیطی، سازه با مهار بازویی، سازه معلق، سازه فضایی، سازه هسته ای، سازه قاب-دیوار و سیستم اقتصادی و پربازده قاب مهار بندی شده که به دو صورت مهاربند در قاب و مهاربند در دهانه می باشد، اشاره کرد.از نمونه های سیستم مهاربند در قاب، مهاربند کلی خارجی(MegaBraceing) می توان نام برد.
امروزه مدلهای معماری نوین ساختمانهای تجاری و اداری، شامل ورودیهای عریض و فضاهای باز وسیع در طبقه همکف، فضاهای وسیع با ارتفاع چند طبقه در ستونها و سالنهای چشم انداز در طبقات بالا، بر فرمهای سازهای تأثیر گذاشته اند]1[. فرم سازه ای مهاربند خرپایی پله ای (Staggered Truss) پاسخگوی این نیاز می باشد. سیستم خرپای پله‌ای عموماً در سازه های مسکونی و تجاری، استفاده می شود] 2 [. این سیستم توسط تیم تحقیقاتی (U.S. Steel) U.S.S در انستیتیو تکنولوژی ماساچوست، در دهه 1960 توسعه یافته است
فهرست مطالب
فصل اول:
مقدمه
شکل پذیری سازه ها
مفصل و لنگر پلاستیک
منحنی هیستر زیس و رفتار چرخه ای سازه ها
مقایسه رفتار خطی و غیر خطی در سیستمهای سازه ای
ضریب شکل پذیری
ضریب کاهش نیروی زلزله در اثر شکل پذیری سازه
ضریب اضافه مقاومت
ضریب رفتار ساختمان
ضریب تبدیل جابجایی خطی به غیر خطی
سختی
مقاومت
جمع بندی پارامترهای کنترل کننده
فصل دوم :
قاب فضایی خمشی
تعریف سیستم قاب صلب خمشی
رفتار قابهای خمشی در برابر بار جانبی
رابطه بار – تغییر مکان در قابهای خمشی
رفتار چرخه ای قابها
شکل پذیری قابهای خمشی
مفصل پلاستیک در قابهای خمشی
مشخص کردن لنگر پلاستیک محتمل در مفصل پلاستیک
کنترل ضابطه تیر ضعیف – ستون قوی
چشمه اتصال
اثرات چشمه اتصال بر رفتار قاب خمشی
طراحی چشمه اتصال
اثرات نامعینی
سیستم مهاربندی همگرا
پاسخ رفت و برگشتی مهاربندهای فولادی
ضریب کاهش مقاومت فشاری مهاربند
رفتار لرزه ای قابهای فولادی با مهاربندی ضربدری
رفتار کششی تنها
رفتار کششی – فشاری
تاثیر ضریب لاغری در رفتار قاب با مهاربندی همگرا
سیستم دوگانه قاب خمشی و مهاربندی همگرا
سیستم مهاربندی واگرا
سختی و مقاومت قاب
زمان تناوب قاب
مکانیزم جذب انرژی
نیروها در تیرها و تیر پیوند
تعیین مرز پیوندهای برشی و خمشی
تسلیم و مکانیزم خرابی در تیر پیوند
اثر کمانش جان تیر پیوند
مقاومت نهایی تیر پیوند
سیستم جدید قاب با مهاربندی زانویی
اتصالات مهاربند – زانویی
سختی جانبی الاستیک قابهای KBF
اثر مشخصات اعضاء بر سختی جانبی ارتجاعی سیستمهای KBF
رفتار غیر خطی مهاربند زانویی تحت بار جانبی
فصل سوم :
مقدمه
مشخصات کلی ساختمان
بارگذاری جانبی
بارگذاری ثقلی
بارگذاری جانبی
تحلیل قابها
طراحی قابها
کمانش موضعی اجزاء جدار نازک
کمانش جانبی در تیرها و کمانش جانبی – پیچشی در ستونها
طراحی قابهای TKBF
طراحی اعضای زانویی
طراحی تیرها و ستونها
طراحی اعضای مهاربندی
طراحی قابهای EBF
طراحی قابهای CBF
نتایج طراحی مدلها
سیستم TKBF + MRF
سیستم EBF + MRF
سیستم CBF + MRF
کنترل مقاطع انتخابی با قسمت دوم آئین نامه AISC
کنترل کمانش موضعی
کنترل پایداری جانبی اعضای زانویی
بررسی رفتار استاتیکی خطی سیستمهای KBF و EBF و CBF و مقایسه آنها با یکدیگر
مقایسه تغییر مکان جانبی مدلها
مقایسه پربود طبیعی مدلها
بررسی نیروپذیری المانهای زانویی در قابهای TKBF
بررسی نیروهای داخلی ایجاد شده در تیر کف
بررسی نیروی فشاری در اعضای قطری
بررسی اثر پارامترهای هندسی قاب روی سختی سیستمهای KBF
بررسی اثر و بر سختی ارتجاعی سیستمهای TKBF
تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی
معادلات تعادل دینامیکی
مشخصات دینامیکی قابهای مورد مطالعه
شتاب نگاشتهای اعمالی
نتایج تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی
فصل چهار م :
نتایج
ضوابط طراحی زانویی
پیشنهادات
پیوست
پیوست
پیوست
مراجع
فهرست شکلها
فصل اول :
شکل 1-1- قابهای مقاوم خمشی 2
شکل 1-2- قاب با مهاربند هم محور 2
شکل 1-3- نمونه هایی از قابهای خارج از مرکز 3
شکل 1-4- قاب با مهاربند زانویی 3
شکل 1-5- منحنی ایده آل و واقعی نیرو – تغییر مکان یک سیستم 4
شکل1-6- تیر دو سر مفصل تحت اثر بار افزایشی 5
شکل 1-7- منحنی نیرو – جابجایی وسط دهانه تیر 5
شکل 1-8- نمودار تغییرات کرنش در یک مقطع تحت اثر خمش 6
شکل 1-9- منحنی واقعی کرنش – کرنش فولاد 6
شکل 1-10- منحنی هیسترزیس ایده آل و دو منحنی دارای زوال 6
شکل 1-11- رفتار سازه ها تحت بار دوره ای 7
شکل 1-12- مقایسه رفتار خطی و غیر خطی ایده آل سیستمهای مقاوم ساختمانی 8
شکل1-13- طیف بازتاب ارتجاعی و غیر ارتجاعی با شکل پذیری ثابت 9
شکل 1-14- تعریف پارامترهای غیر خطی 10
فصل دوم :
شکل 2-1- تغییر شکل قاب صلب خمش 14
شکل 2-2- تغییر شکل قاب خمشی 15
شکل 2-3- روابط بار – تغییر مکان برای قاب خمشی تحت بار ثقلی 16
شکل 2-4- روابط بار – تغییر مکان قابهای خمشی پرتال 16
شکل 2-5- روابط شکل پذیری برای قاب خمشی پرتال 17
شکل 2-6- مد گسیختگی و تشکیل طبقه نرم 18
شکل 2-7- چشمه اتصال 19
شکل 2-8- حلقه های هیسترزیس قاب مهاربندی همگرا 21
شکل 12-9- رفتار رفت و برگشتی عضو قطری مهاربند 22
شکل 2-10- تصویر عضو بادبندی در نواحی مختلف دیاگرام شکل2-9- 22
شکل 2-11- تغییر شکل غیر متقارن قابهای با بادبندی همگرا 23
شکل 2-12- منحنی های هیستر زیس بادبندهای با رفتار فقط کششی 24
شکل 2-13- نمونه ای از منحنی های هیسترزیس سیستم با بادبندی فشاری – کششی 25
شکل 2-14- نمونه هایی از قاب های خارج از مرکز 25
شکل 2-15- اثر تغییر طول تیر پیوند بر سختی قاب 26
شکل2-16- ارتباط مقاومت نهایی با نسبت 27
شکل2-17- ارتباط زمان تناوب اصلی با نسبت 27
شکل 2-18- مکانیسم های جذب انرژی در سیستم های خمشی و واگرا 28
شکل 2-19- تغییرات دوران خمیری مورد نیاز با نسبت 29
شکل2-20- نیروهای موجود در تیر پیوند قاب واگرا 30
شکل2-21- نیروهای موجود در تیر رابط 30
شکل 2-22-انواع قابها با مهاربند زانویی 33
شکل 2-23- دو نمونه از اتصال بادبند به زانویی 35
شکل 2-24-انواع قابهای KBF 36
شکل 2-25- قاب دارای مهاربند زانویی 37
شکل 2-26- روند تشکیل مفاصل خمیری قابها تحت تاثیر زلزله نوغان 38
فصل سوم :
شکل 3-1- قاب TKBF 41
شکل 3-2- پلان محوربندی 42
شکل 3-3- سیستم TKBF+MRF 43
شکل 3-4- سیستم EBF+MRF 43
شکل 3-5- سیستم CBF+MRF 44
شکل 3-6- خلاصه بارگذاری 46
شکل 3-7- نیروی محوری در عضو مهاربندی و عضو زانویی 47
شکل 3-8- نیروی برشی در عضو زانویی 47
شکل 3-9- لنگر خمشی در عضو زانویی 47
شکل 3-10- کمانش موضعی قوطیهای جدار نازک 48
شکل 3-11-نمودار لنگر- انحنا برای تیرستونهای H با نسبت عرض به ضخامت متفاوت 49
شکل 3-12- نمودار پسماند تیرستونهای فولادی H با نسبتهای مختلف عرض به ضخامت 49
شکل3-13- نمونه رفتا رلنگر – تغییر شکل برای تیرهای I تحت لنگر یکنواخت با نسبت مختلف 50
شکل 3-14- نمودار لنگر – انحنا برای تیرهای I با نسبت مختلف 51
شکل3-15- نمودار لنگر – انحنای تیرهای I با نسبت مختلف تحت لنگر متغیر 51
شکل 3-16- نمونه رفتار تیرستون بال پهن تحت نیروی محوری و لنگر خمشی هنگامیکه حالت تسلیم غالب باشد 52
شکل 3-17- رفتار تیرستونهای بال پهن که در صفحه عمود بر محور قوی ناپایدار گردیده‌اند 53
شکل 3-18- روابط تجربی لنگر – زاویه دوران تیرستونها در معرض ناپایداری جانبی – پیچشی 53
شکل3-19- نمونه قاب TKBF 65
شکل 3-20- نمونه قاب CBF 66
شکل 3-21- نمونه قاب EBF 66
شکل 3-22- نمونه قاب MRF 66
شکل 3-23- نمونه قاب EBF با برون محوری روی ستون 66
شکل 3-24- نمونه قاب TKBF 67
شکل 3-25- نمونه قاب 67
شکل 3-26- رویه برای نسبت 69
شکل 3-27- منحنی‌های هم سختی برای نسبت قاب TKBF 69
شکل 3-28- رویه برای نسبت 71
شکل 3-29- منحنی‌های هم سختی برای نسبت قاب TKBF 71
شکل 3-30- رویه برای نسبت 73
شکل 3-31- منحنی‌های هم سختی برای نسبت قاب TKBF 73
شکل 3-32- رویه برای نسبت 75
شکل 3-33- منحنی‌های هم سختی برای نسبت قاب TKBF 75
شکل 3-34- رویه برای نسبت 77
شکل 3-35- منحنی‌های هم سختی برای نسبت قاب TKBF 77
شکل 3-36- ناحیه بندی منحنی هم سختی قاب TKBF 79
شکل 3-37- ناحیه بندی منحنی هم سختی قاب TKBF 79
شکل 3-38- ناحیه بندی منحنی هم سختی قاب TKBF 80
شکل 3-39- ناحیه بندی منحنی هم سختی قاب TKBF 80
شکل 3-40- ناحیه بندی منحنی هم سختی قاب TKBF 81
شکل3-41- نمودار شتاب مولفه طولی ( N16w ) زلزله 25 شهریور 1375 طبس 90
شکل3-42- نمودار شتاب مولفه طولی زلزله 17 فروردین 1356 ناغان 92
شکل 3-43- نمودار تغییر مکان – زمان قاب TKBF1 تحت زلزله طبس 93
شکل 3-44- نمودار برش پایه – زمان قاب TKBF1 تحت زلزله طبس 93
شکل 3-45- نمودار تغییر مکان – زمان قاب TKBF1 تحت زلزله ناغان 94
شکل 3-46- نمودار برش پایه – زمان قاب TKBF1 تحت زلزله ناغان 94
فصل چهارم :
شکل 4-1- نمودار ابعاد هندسی بهینه جهت اثر توام سختی و شکل پذیری برای انواع مختلف قاب
تعداد صفحات:128
با فرمت ورد و با قابلیت ویرایش
1-1- مقدمه:
سختی و شکل‌پذیری دو موضوع اساسی در طراحی ساختمانها در برابر زلزله‌اند. ایجاد سختی و مقاومت به منظور کنترل تغییرمکان جانبی و ایجاد شکل پذیری برای افزایش قابلیت جذب انرژی و تحمل تغییرشکلهای خمیری اهمیت دارند. در طراحی ساختمانهای فولادی مقاوم در برابر زلزله، استفاده از سیستمهای قابهای مقاوم خمشی MRF ، قابهای با مهاربند همگرا CBF و قابهای با مهاربند واگرا EBF رایج است.
قابهای مقاوم خمشی MRF ، شامل ستونها و تیرهایی است که توسط اتصالات خمشی به یکدیگر متصل شده‌اند. سختی جانبی این قابها به سختی خمشی ستونها، تیرها و اتصالات در صفحه خمش بستگی دارد. در طراحی این قابها فلسفه تیر ضعیف و ستون قوی حاکم است. این امر ایجاب می‌کند که تیرها زودتر از ستونها تسلیم شوند و با شکل پذیری مناسب خود، انرژی زلزله را جذب و مستهلک کنند و اتصالات دربارهای حدی با شکل پذیری غیرارتجاعی مناسب خود، قابلیت تحمل تغییر شکلهای خمیری را بالا ببرند.این قابها دارای شکل پذیری مناسب ولی سختی جانبی کمتری هستند(شکل1-1 ).
شکل 1 – 1 – قابهای مقاوم خمشی [1]
قابها با مهاربند همگرا CBF ، در برابر زلزله از نظر سختی، مقاومت و کنترل تغییرمکانهای جانبی در محدوده خطی دارای رفتار بسیار مناسبی‌اند، ولی در محدوده غیرارتجاعی به علت سختی جانبی مهاربندها، قابلیت جذب انرژی کمتری دارند و در نتیجه دارای شکل پذیری کمتری‌اند. قابهای با مهاربند همگرا شکلهای مختلفی دارند که در آئین نامه 2800 ایران برخی از آنها معرفی شده است. در این قابها برش وارده در ابتدا توسط اعضای قطری جذب شده و سپس مستقیماً به نیروی فشاری و کششی تبدیل شده و به سیستم قائم انتقال می‌یابند (شکل 1-2 ) .
شکل 1-2 - قاب با مهار بند هم محور [1]
در قابهای با مهاربند واگرا EBF ، عضو قطری بصورت برون محور به تیر کف متصل می‌گردد. در محل اتصال تیر و ستون و مهاربند مقداری خروج از مرکزیت ایجاد می‌شود به نحوی که تیر رابط توانایی تحمل تغییر شکلهای بزرگ را داشته باشد و همانند فیوز شکل پذیر عمل کنند (شکل 1-3 ).
شکل 1-3 - نمونه‌هایی از قابهای خارج از مرکز [2]
لذا یکی از اهداف اصلی در طراحی این قابها در برابر زلزله، جلوگیری از کمانش مهار بندها از طریق بوجود آمدن مفاصل پلاستیک برشی و خمشی در تیرهای رابط می‌باشد. قابهای با مهاربند واگرا از قابلیت هر دوی قابهای مقاوم خمشی و قابهای با مهاربند همگرا بهره گرفته‌اند و بنابراین سختی و شکل پذیری مناسب را به صورت توام تامین می‌کنند. تعیین صحیح طول تیرهای رابط و طراحی مناسب آنها بسیار حائز اهمیت‌اند. اگرچه قابهای EBF دارای رفتار بسیار مناسبتری‌اند، ولی با تسلیم تیر رابط در اثر بارهای زلزله، خسارات جدی به کف وارد خواهد شد و چون این عضو به عنوان یک عضو اصلی سازهای محسوب می‌شود، ترمیم سازه نیز مشکل خواهد بود. این موضوع و گسترش مفاصل پلاستیک به تیرها و سپس به ستونها در قابهای EBF ، تمایل به یافتن سیستمهای جدید مقاوم در برابر زلزله با رفتار مناسبتر از لحاظ شکل پذیری و سختی جانبی را افزایش می‌دهد. در این راستا تلاشهای صورت گرفته ، منجر به پیشنهاد سیستمی به نام مهاربند زانویی KBF شده است [ 3 ] ( شکل1-4 ) .
محل انتشار: دهمین کنگره بین المللی مهندسی عمران تبریز
تعداد صفحات: 8
نوع فایل : pdf
