دانلود بررسی رفتار و عملکرد اعضا و اتصالات تحت اثر بارهای رفت و برگشتی

بررسی رفتار و عملکرد اعضا و اتصالات تحت اثر بارهای رفت و برگشتی

هدف از این پایان نامه بررسی رفتار و عملکرد اعضا و اتصالات تحت اثر بارهای رفت و برگشتی می باشد

مشخصات فایل

تعداد صفحات	125
حجم	9 کیلوبایت
فرمت فایل اصلی	doc
دسته بندی	عمران

توضیحات کامل

دانلود پایان نامه مهندسی عمران

بررسی رفتار و عملکرد اعضا و اتصالات تحت اثر بارهای رفت و برگشتی

 

 

چکیده:

فلسفه طراحی لرزه‌ای سازه‌ها، برای سالهای متمادی در آیین‌نامه‌های ساختمانی ملی و جهانی مورد قبول واقع شده است. بدین منظور، سازه‌ها باید عموماً قادر باشند:

الف. برای زمین‌لرزه‌های ضعیف که در طول عمر مفید سازه اتفاق می‌افتد، سازه باید بدون خسارات سازه‌ای و غیرسازه‌ای بتواند از طریق سختی خود، نیروهای زلزله را به فونداسیون انتقال دهد.

ب. در برابر زمین لرزه‌های متوسط بدون آسیب سازه‌ای مقاومت نمایند و لیکن مقدار جزئی خسارت غیرسازه‌ای متحمل شوند.

ج. برای زمین لرزه‌های شدید که بزرگترین زلزله محتمل در طول عمر مفید سازه می‌باشد، سازه باید با کمی خسارات سازه‌ای و غیرسازه‌ای، ولی بدون فروریزش (collapse) بتواند نیروهای زلزله را تحمل نماید، بعبارتی در زلزله‌های شدید اجزای سازه‌ای خسارت عمده می‌بینند ولی سازه پایداری و ایستایی خود را حفظ می‌نماید [3]. چرا طراحی لرزه‌ای خسارات جزئی به سازه را اجازه می‌دهد در حالی که برای بارگذاری‌های دیگر چنین چیزی قابل قبول نیست؟ دلیل اصلی هزینه زیاد تمهیدات طراحی لرزه‌ای برای شدیدترین زمین لرزه طرح و مقاومت سازه بدون آسیب در برابر آن می‌باشد.

 

برای رسیدن به این اهداف یکی از اصولی که در آیین‌نامه‌های طراحی لرزه‌ای سازه‌ها وجود دارد، عبارت است از استفاده از اشکال، سیستم‌ها و موادی که رفتار شکل‌پذیر داشته باشند. زمانی به یک سازه شکل‌پذیر اطلاق می‌شود که بتواند تغییر شکل‌های غیرالاستیک بزرگ را بدون کاهش در مقاومت تحمل نماید. (همچنین نباید ناپایداری و فروریزش در سازه اتفاق افتد). در آیین‌نامه‌های طراحی لرزه‌ای سازه‌ها، بزرگی نیروی زلزله برای یک سیستم سازه‌ای مشخص، رابطه معکوس با میزان شکل‌پذیری آن سیستم دارد. سازه‌ها با میزان شکل‌پذیری زیاد برای نیروهای لرزه‌ای کوچکتر و سازه‌ها با میزان شکل‌پذیری کم برای نیروهای لرزه‌ای بزرگتر طراحی می‌شوند. در واقعیت سازه‌های شکل‌پذیرتر تحت زلزله‌هایی قرار خواهند گرفت که از حد مقاومت الاستیک آنها بیشتر است [12]. سازه‌های فولادی از بسیار جهات از جمله مصالح ایده‌ال برای مقاومت در برابر زمین لرزه می‌باشند. این مصالح درجه بالایی از جذب انرژی و شکل‌پذیری را از خود نشان می‌دهد. تجربه نشان می‌دهد که سازه‌های فولادی در زمین لرزه‌ها، معمولاً بخوبی عمل می‌کنند. با این وجود به منظور استفاده بیشتر از شکل‌پذیری فولاد، تدابیر ویژه‌ای در طراحی و جزئیات سیستم‌های 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 نمی‌باشد.

 

 

 

کلمات کلیدی:

عملکرد اعضا و اتصالات

بارهای رفت و برگشتی

طراحی لرزه ای سازه ها

 

 

 

مقدمه:

در دهه 1960 مهندسین سازه به این باور رسیدند که سیستم قاب مقاوم خمشی فولادی با اتصالات جوشی، در رده یکی از شکل‌پذیرترین سیستم‌های سازه‌ای قرار دارد. بسیاری از مهندسین سازه بر این باور بودند که قاب‌های خمشی اصولاً در مقابل زلزله‌ها حساس نمی‌باشند و فروریزشی در آنها رخ نمی‌دهد و اگر خسارت سازه‌ای رخ دهد، محدود به جاری شدن اعضای قاب بوده و اتصالات آن به صورت الاستیک باقی می‌مانند. به واسطه همین تفکر در آن سالها، سازه‌های 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 سازه‌ای 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. سازه‌هایی که در مناطقی قرار گرفته بودند که حرکت زمین در آنجا شدید بود، بیشترین خسارت سازه‌ای را متحمل شده بودند و حتی در مناطقی که حرکت زمین در حد متوسط بود، خسارات سازه‌ای شدیدی مشاهده می‌شد ]12].

 

شکست ترد اتصال تیر به ستون در اثر این زلزله، یک زنگ خطر برای مهندسین به حساب می‌آمد. همچنین این کشف باعث نگرانی در مورد خسارات احتمالی وارده به سازه‌هایی که در مناطق دیگر و تحت زلزله‌های قدیمی‌تری 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، سازه‌ها بگونه‌ای که از قبل در طراحی‌ها پیش‌بینی شده بودند، رفتار نکردند. خسارات وارده به اتصالات، حتی در سازه‌هایی که نیروی لرزه‌ای وارده به آنها کوچکتر از نیروی طراحی بود، مشاهده می‌شد [12]. 

 

آزمایشات و تحقیقات باعث پیشرفت‌های قابل توجهی در فهم تفاوت‌های رفتار سازه در دو حالت بارگذاری ساده و رفت و برگشتی گشته است. کارهای بیشتری نیز روی انواع شکل‌پذیر بادبندی‌ها انجام شده که این کار باعث پیشرفت بزرگی در مفهوم طراحی سازه‌های فولادی در برابر زمین لرزه گردیده است. در این پایان نامه به بررسی مقاومت و شکل‌پذیری 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 نموده‌اند، بررسی گشته و نتایج هر تحقیق با شرح روند آزمایش در هر قسمت بیان شده است.

 

 

 

 

 

فهرست مطالب

بررسی رفتار و عملکرد اعضا و اتصالات تحت اثر بارهای رفت و برگشتی

1 فلسفه طراحی

2 منحنی هیسترزیس جهت مدل کردن اتصالات

2-1 مدلهای هیسترزیس

2-2 رفتار هیسترزیس اتصالات

4ـ3 سازه‌های ساختمان فولادی نیمه صلب

3-1 رفتار لرزه‌ای قابهای صلب و نیمه صلب

4ـ3ـ2 طراحی لرزه‌ای قابهای نیمه صلب ساختمان‌های فولادی

 

بخش اول: تحقیقات جهت بررسی رفتار اتصالات تیر به ستون

4ـ4 معرفی (آزمایش و تحقیق)

4ـ5 سیستم قابهای خمشی (Moment Resistant Frame) MRF

6 بررسی رفتار اتصالات نیمه صلب با نبشی تحت بارگذاری سیکلی

4ـ6ـ1 هدف

4ـ6ـ2 معرفی

4ـ6ـ3 وسایل آزمایش

4ـ6ـ4 روش کار آزمایش

4ـ6ـ5 نتایج آزمایش

4ـ6ـ6 نتیجه‌گیری

4ـ6ـ7ـ مدل عددی برای بررسی رفتار لرزه‌ای اتصالات تیر به ستون نیمه صلب

4ـ6ـ7ـ1 معرفی

6-7-2 دقت مدل عددی

4ـ6ـ7ـ3 نتیجه

4ـ7 رفتار اتصالات نبشی فوقانی و نشیمن تحت بارهای لرزه‌ای و بررسی اثر لغزش پیچهای اتصال

4ـ7ـ1 هدف

4ـ7ـ2 معرفی

4ـ7ـ3 آزمایشات

4ـ7ـ4 اثر لغزش پیچ

4ـ7ـ5 رفتار لغزشی: مقایسه با سایر آزمایشات و نکات طراحی

4ـ7ـ6 پیش‌بینی عددی توسط یک مدل مکانیکی

4ـ7ـ7 نتیجه

4ـ8 آسیب‌پذیری اتصالات جوشی در زمین لرزه نورتریج

4ـ9 بررسی آزمایشگاهی بر روی اتصال خمشی جوشی فولادی تقویت نشده

4ـ10 عملکرد اتصال بال جوشی و جان پیچی تحت اثر بارگذاری دوره‌ای

4ـ11 بررسی اتصال زوج نبشی جان

4ـ11ـ 1 هدف

4ـ11ـ2 معرفی و شرح آزمایش

4ـ11ـ3 نتیجه‌گیری

 

بخش دوم: عملکرد بادبندها تحت بارگذاری چرخه‌ای

12سیستم قاب مهاربندی شده هم‌مرکز  CBF

12-1 مقدمه

12-2 انواع سیستم‌های CBF            

12-3 مزایا و معایب قاب با مهاربندی هم مرکز (CBF)

12-4 رفتار هیسترزیس سیستم CBF

4ـ13 کمانش خارج از صفحه در اثر بار رفت و برگشتی در مهاربندی دوبل نبشی

4ـ13ـ1 چکیده

4ـ13ـ2 معرفی

4ـ13ـ3 طراحی نمونه‌های آزمایش

4ـ13ـ4 نتیجه‌گیری و توصیه‌های طراحی

4ـ14 کمانش داخل صفحه مهاربند دوبل نبشی تحت بار چرخه‌ای

11 خلاصه و نتیجه‌گیری

15 رفتار اعضای بادبندی فولادی و مرکب با مقاطع توخالی و پرشده

15-1 هدف

15-2 معرفی و شرح تحقیقات

15-3 نتیجه گیری

16 رفتار بادبندهای نبشی ضربدری در اثر بار رفت و برگشتی

16-1 چکیده

16-2 نتایج و پیشنهادات

منابع

توضیحات بیشتر و دانلود