بررسی عملکرد و رفتار اتصالات تیر به ستون و اعضا مهاربندی در سازه های فولادی

دسته: عمران

فرمت فایل: doc

حجم فایل: 9415 کیلوبایت

تعداد صفحات فایل: 117

دانلود پایان نامه رشته عمران

بررسی عملکرد و رفتار اتصالات تیر به ستون و اعضا مهاربندی در سازه های فولادی

چکیده:

فلسفه طراحی لرزه ای سازه ها، برای سالهای متمادی در آیین نامه های ساختمانی ملی و جهانی مورد قبول واقع شده است. بدین منظور، سازه ها باید عموماً قادر باشند:

الف. برای زمین لرزه های ضعیف که در طول عمر مفید سازه اتفاق می افتد، سازه باید بدون خسارات سازه ای و غیرسازه ای بتواند از طریق سختی خود، نیروهای زلزله را به فونداسیون انتقال دهد.

ب. در برابر زمین لرزه های متوسط بدون آسیب سازه ای مقاومت نمایند و لیکن مقدار جزئی خسارت غیرسازه ای متحمل شوند.

ج. برای زمین لرزه های شدید که بزرگترین زلزله محتمل در طول عمر مفید سازه می باشد، سازه باید با کمی خسارات سازه ای و غیرسازه ای، ولی بدون فروریزش (collapse) بتواند نیروهای زلزله را تحمل نماید، بعبارتی در زلزله های شدید اجزای سازه ای خسارت عمده می بینند ولی سازه پایداری و ایستایی خود را حفظ می نماید [3]. چرا طراحی لرزه ای خسارات جزئی به سازه را اجازه می دهد در حالی که برای بارگذاری های دیگر چنین چیزی قابل قبول نیست؟ دلیل اصلی هزینه زیاد تمهیدات طراحی لرزه ای برای شدیدترین زمین لرزه طرح و مقاومت سازه بدون آسیب در برابر آن می باشد.

برای رسیدن به این اهداف یکی از اصولی که در آیین نامه های طراحی لرزه ای سازه ها وجود دارد، عبارت است از استفاده از اشکال، سیستم ها و موادی که رفتار شکل پذیر داشته باشند. زمانی به یک سازه شکل پذیر اطلاق می شود که بتواند تغییر شکل های غیرالاستیک بزرگ را بدون کاهش در مقاومت تحمل نماید. (همچنین نباید ناپایداری و فروریزش در سازه اتفاق افتد). در آیین نامه های طراحی لرزه ای سازه ها، بزرگی نیروی زلزله برای یک سیستم سازه ای مشخص، رابطه معکوس با میزان شکل پذیری آن سیستم دارد. سازه ها با میزان شکل پذیری زیاد برای نیروهای لرزه ای کوچکتر و سازه ها با میزان شکل پذیری کم برای نیروهای لرزه ای بزرگتر طراحی می شوند. در واقعیت سازه های شکل پذیرتر تحت زلزله هایی قرار خواهند گرفت که از حد مقاومت الاستیک آنها بیشتر است [12].

سازه های فولادی از بسیار جهات از جمله مصالح ایده ال برای مقاومت در برابر زمین لرزه می باشند. این مصالح درجه بالایی از جذب انرژی و شکل پذیری را از خود نشان می دهد. تجربه نشان می دهد که سازه های فولادی در زمین لرزه ها، معمولاً بخوبی عمل می کنند. با این وجود به منظور استفاده بیشتر از شکل پذیری فولاد، تدابیر ویژه ای در طراحی و جزئیات سیستم های قابی و اتصالات نیاز است. فروریختن برج 20 طبقه (pinot suarez) در زمین لرزه 1985 مکزیکوسیتی، که یک سازه فولادی بود، به وضوح نشان داد که فولادی بودن طرح به تنهایی تضمینی برای عملکرد مناسب در برابر زمین لرزه نمی باشد.

کلمات کلیدی:

طرح لرزه ای سازه ها

بارگذاری رفت و برگشتی

عملکرد و رفتار اعضا مهاربندی

عملکرد و رفتار اتصالات تیر به ستون

مقدمه:

در دهه 1960 مهندسین سازه به این باور رسیدند که سیستم قاب مقاوم خمشی فولادی با اتصالات جوشی، در رده یکی از شکل پذیرترین سیستم های سازه ای قرار دارد. بسیاری از مهندسین سازه بر این باور بودند که قاب های خمشی اصولاً در مقابل زلزله ها حساس نمی باشند و فروریزشی در آنها رخ نمی دهد و اگر خسارت سازه ای رخ دهد، محدود به جاری شدن اعضای قاب بوده و اتصالات آن به صورت الاستیک باقی می مانند. به واسطه همین تفکر در آن سالها، سازه های صنعتی، آموزشی و تجاری بزرگی که سیستم آنها قاب خمشی فولادی با اتصالات جوشی بود در غرب ایالات متحده بنا گردید.

با وقوع زلزله نورتریج در 17 ژانویه سال 1994، این ایده و تفکر کاملاً عوض شد. بعد از وقوع این زلزله، بسیاری از ساختمانها که سیستم سازه ای آنها از قاب مقاوم خمشی فولادی بود، دچار شکست ترد در ناحیه اتصال تیر به ستون شدند. ساختمانهای مذکور ارتفاعی بین 1 تا 26 طبقه و عمری حداکثر تا 30 سال داشتند، حتی ساختمانهایی که در زمان زلزله در حال احداث بودند نیز دچار اینگونه خسارات شده بودند. سازه هایی که در مناطقی قرار گرفته بودند که حرکت زمین در آنجا شدید بود، بیشترین خسارت سازه ای را متحمل شده بودند و حتی در مناطقی که حرکت زمین در حد متوسط بود، خسارات سازه ای شدیدی مشاهده می شد] 12].

شکست ترد اتصال تیر به ستون در اثر این زلزله، یک زنگ خطر برای مهندسین به حساب می آمد. همچنین این کشف باعث نگرانی در مورد خسارات احتمالی وارده به سازه هایی که در مناطق دیگر و تحت زلزله های قدیمی تری واقع شده بودند، گشت. تحقیقات بعدی نشان داد که این نوع خسارات در تعداد کمی از ساختمانها که تحت زلزله لاندرز 1992، بیگ بیر 1992 و لوماپریتا 1989 قرار گرفته بودند، وجود دارد. در زلزله نورتریج، سازه ها بگونه ای که از قبل در طراحی ها پیش بینی شده بودند، رفتار نکردند. خسارات وارده به اتصالات، حتی در سازه هایی که نیروی لرزه ای وارده به آنها کوچکتر از نیروی طراحی بود، مشاهده می شد [12].

آزمایشات و تحقیقات باعث پیشرفت های قابل توجهی در فهم تفاوت های رفتار سازه در دو حالت بارگذاری ساده و رفت و برگشتی گشته است. کارهای بیشتری نیز روی انواع شکل پذیر بادبندی ها انجام شده که این کار باعث پیشرفت بزرگی در مفهوم طراحی سازه های فولادی در برابر زمین لرزه گردیده است. در این سمینار به بررسی مقاومت و شکل پذیری اعضا و اتصالات در اثر بارگذاری رفت و برگشتی خواهیم پرداخت. پس از توضیحات مقدماتی در دو بخش اول و دوم بطور جداگانه عملکرد و رفتار اتصالات تیر به ستون و اعضا مهاربندی با ارائه تحقیقات و آزمایشاتی که محققین در این رابطه ارائه نموده اند، بررسی گشته و نتایج هر تحقیق با شرح روند آزمایش در هر قسمت بیان شده است.

فهرست مطالب

فلسفه طراحی

منحنی هیسترزیس جهت مدل کردن اتصالات

– مدلهای هیسترزیس

– رفتار هیسترزیس اتصالات

سازه های ساختمان فولادی نیمه صلب

– رفتار لرزه ای قابهای صلب و نیمه صلب

طراحی لرزه ای قابهای نیمه صلب ساختمان های فولادی

بخش اول: تحقیقات جهت بررسی رفتار اتصالات تیر به ستون

معرفی (آزمایش و تحقیق)

سیستم قابهای خمشی (Moment Resistant Frame) MRF

بررسی رفتار اتصالات نیمه صلب با نبشی تحت بارگذاری سیکلی

هدف

معرفی

وسایل آزمایش

روش کار آزمایش

نتایج آزمایش

نتیجه گیری

مدل عددی برای بررسی رفتار لرزه ای اتصالات تیر به ستون نیمه صلب

معرفی

— دقت مدل عددی

نتیجه

رفتار اتصالات نبشی فوقانی و نشیمن تحت بارهای لرزه ای و بررسی اثر لغزش پیچهای اتصال

هدف

معرفی

آزمایشات

اثر لغزش پیچ

رفتار لغزشی: مقایسه با سایر آزمایشات و نکات طراحی

پیش بینی عددی توسط یک مدل مکانیکی

نتیجه

آسیب پذیری اتصالات جوشی در زمین لرزه نورتریج

بررسی آزمایشگاهی بر روی اتصال خمشی جوشی فولادی تقویت نشده

عملکرد اتصال بال جوشی و جان پیچی تحت اثر بارگذاری دوره ای

بررسی اتصال زوج نبشی جان

هدف

معرفی و شرح آزمایش

نتیجه گیری

بخش دوم: عملکرد بادبندها تحت بارگذاری چرخه ای

سیستم قاب مهاربندی شده هم مرکز CBF

– مقدمه

– انواع سیستم های CBF

– مزایا و معایب قاب با مهاربندی هم مرکز (CBF)

– رفتار هیسترزیس سیستم CBF

کمانش خارج از صفحه در اثر بار رفت و برگشتی در مهاربندی دوبل نبشی

چکیده

معرفی

طراحی نمونه های آزمایش

نتیجه گیری و توصیه های طراحی

کمانش داخل صفحه مهاربند دوبل نبشی تحت بار چرخه ای

– خلاصه و نتیجه گیری

رفتار اعضای بادبندی فولادی و مرکب با مقاطع توخالی و پرشده

– هدف

– معرفی و شرح تحقیقات

– نتیجه گیری

رفتار بادبندهای نبشی ضربدری در اثر بار رفت و برگشتی

منابع

  • عملکرد و رفتار اعضا مهاربندی
  • طرح لرزه ای سازه ها
  • مقاومت اتصالات در اثر بارگذاری رفت و برگشتی
  • دانلود پایان نامه عمران
  • عملکرد و رفتار اتصالات تیر به ستون
  • بررسی عملکرد و رفتار اتصالات تیر به ستون و اعضا مهاربندی در سازه های فولادی
  • بارگذاری رفت و برگشتی
  • بررسی عملکرد و رفتار اتصالات تیر به ستون و اعضا مهاربندی در سازه های فولادی
  • شکل پذیری اعضا در اثر بارگذاری رفت و برگشتی

برای دانلود این فایل اینجا کلیک نمایید

The PDF version of this page!

بررسی عملکرد و رفتار اتصالات تیر به ستون و اعضا مهاربندی در سازه های فولادی