ارزیابی عملکرد مهاربند کمانش ناپذیر و تعیین پارامترهای عملکرد لرزه ای مورد استفاده … |
ما دراین تحقیق بنا داریم بادبندهای فوق را که ترکیبی از فولاد و بتن می باشند، طوری به کار ببریم که مسئله کمانش بادبندهای معمولی را حل نماید. عملکرد این گونه بادبندها را در سازههای بتن مسلح در سه حالت ارتفاعی مختلف (3 و 6 و12 طبقه) مورد بررسی قرار می دهیم. طراحی اولیه تمامی سازههای مزبور با استفاده از نرم افزار Etabs صورت گرفته و سپس با مدلسازی در نرم افزار OpenSees تحلیل غیرخطی مدلها انجام پذیرفت.
پارامترهای مورد بررسی عبارت بودند از بار نهایی (برش پایه حداکثر)، تغییرمکان حداکثر، انرژی جذب شده و شکل پذیری که با تغییر در مشخصات سازه از جمله هندسه مانند طول دهانهها و ارتفاع سازه مورد ارزیابی قرار گرفتند.
1-2- انواع سیستم های بتن مسلح و رفتار اعضا آنها
1-2-1 انواع قاب های خمشی بتن مسلح
ساختار قاب خمشی شامل ستونها وشاهتیرهایی که به وسیله اتصالات صلب به یکدیگر متصل شدهاند میباشد که در آن سختی جانبی قاب به سختی ستونها و تیر و اتصالات آن بستگی دارد. از لحاظ رفتاری این سیستم نسبتاً شکلپذیر میباشد و قابلیت بالایی برای اتلاف انرژی از خود نشان میدهد، ولی سختی این سیستم نسبتاً کم بوده و در برابر بارهای جانبی دچار ضعف سختی میشود به همین دلیل در این نوع سیستمها از اعضای مقاوم در برابر بار جانبی مثل مهاربندها استفاده میشود. در زیر تعاریفی از انواع سیستم قاب خمشی به بیان آیین نامه آمده است.
1-2-1-1 قاب خمشی معمولی
قابهای خمشی معمولی همان قابهای دارای شکل پذیری کم هستند که در آیین نامه بتن ایران (آبا) به آن پرداخته شده است که در مناطق با لرزه خیزی زیاد وخیلی زیاد نمیتوان از آن استفاده نمود وباید در انتخاب این نوع سیستم برای مناطق مختلف دقت بیشتری نمود [1].
1-2-1-2 قاب خمشی متوسط
قابهای خمشی متوسط همان قابهای دارای شکلپذیری متوسط هستند که در آیین نامه بتن ایران (آبا) به آن پرداخته شده است که استفاده از آن برای ساختمانهای با اهمیت متوسط ومناطق لرزهای مختلف مجاز بوده مشروط بر انکه شرایط ارتفاع ومنظمی سازه کنترل شود [1].
1-2-1-3 قاب خمشی ویژه
قابهای خمشی ویژه همان قابهای دارای شکلپذیری زیاد هستند که در آیین نامه بتن ایران (آبا) به آن پرداخته شده است که در مناطق با لرزه خیزی زیاد و خیلی زیاد و ساختگاهای مختلف و سازههای خاص مورد استفاده قرار میگیرد [1].
1-3 انواع مهاربندی
مهاربند، سیستمی اقتصادی و پربازده برای مقابله با بار جانبی در سازههای قابی میباشد. مهاربندها اغلب مانعی برای طرح معماری سازه به حساب میآیند، لذا معمولاً آنها را در دهانههایی قرار میدهند كه حداقل ممانعت ایجاد شود و ضمناً شرایط سازهای مهاربند در عمل نیروهای برشی و پیچی ساختمان ارضاء گردد. در بسیاری از اوقات نوع مهاربندی بر اساس فضا و بازشوی موجود تعیین میگردد بطور كلی مهاربندها به دو دسته تقسیم می شوند [2]
خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir
- مهاربندهای هم مركز ( همگرا )
- مهاربندهای خارج از مركز ( واگرا )
در چند سال اخیر علاوه بر دو گروه فوق سیستم های مهاربندی جدیدی (مهاربندهای دروازه ای، زانویی و كمانش تاب) نیز توسعه یافته اند كه هر كدام را به اختصار توضیح میدهیم .
1-3-1- مهاربندهای هم مركز
این سیستمها در مسیر تكمیل سیستمهای سازهای فولادی در جهت مقابله با نیروهای باد ابداع گردیدند. در این نوع مهاربندها فرض میشود كه محورهای خنثی در اعضای مختلف، نظیر ستونها، تیرها و اعضای مهاربندی در یك نقطه مشترك در هر اتصال با هم تلاقی میكنند. در قابهای با مهاربندی هم مركز مقاومت جانبی سازه توسط اعضای قطری كه با تیرهای قاب تشكیل یك سیستم خرپایی را میدهند تأمین میشود. انواع مهاربندهای هم مركز عبارتند از ضربدری، قطری، شورن V، v معكوس و k كه در شكل 1-1 نمایش داده شده است. به علت پیكربندی خرپا گونه، صلبیت جانبی این سیستمها بسیار زیاد است بطوریكه یك سیستم قاب فولادی با مهاربندهای هم مركز از نوع ضربدری در مقایسه با سیستم قاب خمشی نظیر آن میتواند تا 10 برابر سخت تر باشد [ 3 ].
الف-قطری ب-ضربدری پ-K د-شورنVمعكوس ه-شورنV
شکل 1-1 انواع مهاربندهای هم مركز [3]
از مشكلات عمده این سیستمها شكلپذیری و جذب انرژی كم، عمدتاً به دلیل كمانش موضعی یا كلی عضو فشاری مهاربند و تا حدی هم ضعف و عملكرد نامناسب اتصالات آن میباشد. در زیر به اشكالات عمده هر كدام از انواع بادبندهای فوق به روایت AISC می پردازیم [4].
الف- بادبندهای ضربدری: در هنگام زلزله در هر سیكل یكی از بادبندها به فشار و دیگری به كشش كار میكنند. مهاربندی كه نیروی فشاری را تحمل مینماید، كمانش كرده و از سیستم باربری جانبی خارج میگردد. در سیكل بعدی نیز این اتفاق برای مهاربند دیگر میافتد و بعد از چند سیكل هر دو مهاربند از سیستم باربری جانبی خارج میشوند. همانطور كه در شكل 1-2 مشاهده میشود حلقه های هیسترزیس قاب فولادی با بادبندهای ضربدری بسیار ناپایدار و نامنظم هستند .
شکل 1-2 منحنی هیسترزیس مهاربندی های هم محور [4]
ب- بابندهای قطری: این بادبندها كه به صورت تك و قطری بكار میروند، حداقل باید در دو دهانه یك قاب ساختمانی به كار گرفته شوند و در حالت كلی مشكلات بادبند ضربدری را دارند .
پ- بادبندهای شورنV و V معكوس: در این بادبندها یكی از اعضاء در كشش و دیگری در فشار قرار دارد و احتمال كمانش عضو فشاری وجود دارد. تا قبل از كمانش عضو مهاری یك نیروی متعادل به تیر وارد میشود كه به محض كمانش موضعی یكی از مهاربندها، نیروی متعادل مذكور به یك نیروی نامتعادل تبدیل میشود، كه باعث میشود تیر طبقه تغییر شكل زیادی بدهد ( شكل 1- 2).
الف – بعد كمانش ب- قبل از كمانش
شكل 1-3 نحوه عملكرد بادبندهای شورن [4]
آیین نامه AISC برای جلوگیری از مشكلات فوق دو روش زیر را پیشنهاد كرده است [4].
- استفاده از ستون های دوخت( شكل 1- 4 )
- استفاده از بادبندهای شورن بصورت X برای طبقات ( شكل 1-5 )
ت- بادبند K: استفاده از این بادبند فقط در ساختمان ها تا دو طبقه اجازه داده شده است و مشكل اساسی این بادبند وارد كردن نیروی نامتعادل شرح داده شده در بادبندهای شورن به ستون است كه باعث ایجاد یك تغییرمكانی جانبی در وسط ستون می شود این امر می تواند باعث بروز كمانش در ستون و در نتیجه فروریزی كل ساختمان میگردد .
شكل 1-4 استفاده از ستون دوخت [4] شكل1-5 استفاده از پیكربندی X [4]
1-3-2- مهاربندهای خارج از مركز (EBF )
این بادبندها بعد از مقایسه رفتار هیستریس بادبندهای هم مركز و قاب خمشی و تركیب آنها توسط پوپوف و همكارانش در دهه 70 شكل گرفت. بادبندهایی كه در آنها بین انتهای اعضای مهاربند تا تیر و ستون فاصله ایجاد شده باشد، بادبندهای واگرا نامیده میشوند. فاصله ایجاد شده، تیر پیوند (طول لینك) نامیده شد و با e نمایش داده میشود. تیر پیوند مانند فیوز شكلپذیر عمل میكند و مقدار زیادی از انرژی ناشی از زلزله را جذب میكند در این سیستم هر دو عامل شكلپذیری و سختی با هم تركیب میشوند. شكلپذیری شاخصه مهم قابهای خمشی میباشد و سختی نیز شاخصه اصلی قابهای مهاربندی هم محور میباشد.[5]
مزایای سیستم مهاربندی واگرا به شرح زیر می باشد:[3]
- كاهش تغییر مكانی جانبی در مقایسه با قابهای خمشی.
- استفاده از قابهای مهاربندی هم محور در ساختمان های با ارتفاع زیاد مجاز نمی باشد.
- كاهش نیروهای تكیهگاه و لنگر ( در مقایسه با سیستم قاب خمشی ) به منظور كاهش ابعاد پی.
فرم در حال بارگذاری ...
[شنبه 1400-05-16] [ 01:17:00 ق.ظ ]
|