مقاوم سازی ساختمانهای فلزی با استفاده از دیوار برشی فولادی

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 11

مقاوم سازی ساختمانهای فلزی با استفاده از دیوار برشی فولادی

خلاصه

در این مقاله با مقاوم سازی یک سازه ده طبقه با قاب خمشی ضعیف به دو روش ، مقایسه ای بین دو سیستم باربر جانبی دیوار برشی فولادی و مهاربند

ضربدری صورت گرفته است .به این ترتیب که با یک سری عملیات سعی و خطا قاب خمشی مورد نظر توسط این دو سیستم تقویت می گردد و مطابق

دستورالعمل بهسازی وبا استفاده از روش استاتیکی غیر خطی کنترل می گردد. نهایتا با مقایسه این دو روش مقاوم سازی دیده می شود که مقاوم سازی با

استفاده از دیوار برشی فولادی باعث می ش ود از قاب موجود استفاده بهینه گردد و همچنین میزان فولاد مصرفی در حالت استفاده از دیوار برشی فولادی

حدود 30 % کمتر از مهاربند ضربدری است و چنانچه از ورق با حداقل ضخامت 3 میلی متر استف اده گردد، میزان فولاد مصرفی حدود 15 % کمتر از حالت

استفاده از مهاربند ضربدری است

کلمات کلیدی : مقاوم سازی، دیوار برشی فولادی ، تحلیل استاتیکی غیر خطی

مقدمه

دیوارهای برشی فولادی برای گرفتن نیروهای جانبی زلزله و باد در ساخنمانهای بلند درسه دهه اخیر مطرح و مورد توجه قرار گرفته است . این سیتم

سازه ای که در جهان به سرعت رو به گسترش می باشد در ساخت ساختمانهای جدید و همچنین تقویت ساختمانهای موجود بخصوص در کشورهای

زلزله خیزی همچون آمریکا و ژاپن بکار گرفته شده است .استفاده از این سیستم سازه ای در مقایسه با قابهای فولادی ممان گیر تا حدود % 50 صرفه

جویی در مصرف فولاد را در سازه ساخ تمانها بهمراه داشته است . با در نظر گرفتن حجم وسیعی از ساختمانهای موجود که در مناطق زلزله خیز کشور و

بدون اعمال ضوابط جدید آیین نامه ای ساخته شده اند و در برابر زلزله نا امن می باشند ، می توان ابعاد گسترده فاجعه ای که در کمین یک یک

شهرها و روستا های کشور است را تا حدودی در ذهن تجسم کرد .لذا اولین عکس العمل مهندسین سازه در رابطه با سازه های ناامن در برابر

زلزله،بهسازی این سازه ها می باشد .ارائه یک طرح بهسازی به عوامل متعددی همچون هزینه های ساخت واجرا ، سهولت اجرا ودر دسترس بودن مصالح

وداشتن کمترین تداخل با سر ویس دهی ساختمان بستگی دارد . همچنین طرح تقویت باید دارای ترکیب مطلوبی از خواص مقاومت ،سختی و شکل

پذیری باشد .

استفاده از بادبندهای پس کشیده ، ، x ، k، ∧ ، ∨ از متداولترین روش های تقویت می توان به استفاده از دیوار برشی ، استفاده از بادبندهای فلزی

استفاده از میراگرها وبه کارگیری سیتم های جدا ساز لرزه ای اشاره نمود .هدف از این پژوهش مقایسه دو روش مقاوم سازی استفاده ار بادبند ضربدری

و دیوار برشی فولادی است.

معرفی دیوار برشی فولادی وتحقیقات انجام شده برروی آن

در یک نگاه کلی دیوارهای برشی فولادی از سه جزء اصلی تشکیل می شوند: 1- ورقه فولادی ، 2- دو ستون مرزی که به صورت عمودی در اطراف ورق

فولادی قرار می گیرند ، 3- دو تیر افقی، که مرزهای بالا و پایین ورق فولادی را تشکیل می دهد.اجزای توضیح داده شده در بالا در شکل ( 1) به خوبی

مشخص است . دیوار برشی فولادی، همراه ستونهای مرزی اطراف خود، عملکردی مشابه یک تیر ورق دارد که در آن تیرها به عوان سخت کننده ، ستونها

به عنوان بال و ورق فولادی به عنوان جان تیر ورق عمل می کند.

ابتدا در ساخت دیوارهای برشی فولادی در آمریکا وژاپن از سخت کننده های قایم و افقی استفاده می شد که نتیجه آن جلوگیری از کمانش ورق و بالا

بردن مقاومت برشی ورق فولادی بود اما به دلیل هزینه و وقت زیادی که صرف جوشکاری برای اتصال سخت کننده ها به دیوار می شد ، مطالعات

وآزمایشات متعددی در آمریکا و ژاپن بر روی دیوارهای برشی بدون سخت کننده صورت گرفت .اساس ایده استفاده از دیوارهای برشی فولادی بدون

1

سخت کننده بهره گیری از میدان کششی قطری است که پس از ک مانش ورق فولادی در آن ایجاد می گردد . شکل ( 2) یک پانل را پس از کمانش ورق

جان آن نشان می دهد.

]شکل ( 1)-شباهت دیوار برشی و تیر ورق [ 1

]شکل 2)- پانل پس از کمانش جان ( ورق فولادی[

پدیده مذکور، پس کمانش در ورق فولادی نامیده می شود. این پدیده در تیرورق ها بسیار مشهور بوده وپانل در چنین حالتی تا جاری شدن ورق فولادی

از خ ود مقاومت نشان می دهد که در نتیجه می تواند نیروهای قابل ملاحظه ای را تحمل نماید .این پدیده در تیر ورق ها بسیار مشهود بوده و طرح

استفاده از آن در دیوار برشی فولادی بر اساس نتایج مطالعات انجام شده برروی تیر ورق ها برای اولین بار در در دهه 80 میلادی در دانشگاه آلبرتای

کانادا توسط کولاک و همکاران مطرح گردید.

وهمکاران ، سعید صبوری و همکار ، و Elghali، وهمکاران Luble ، وهمکاران Driver ، وهمکاران Timler پس از او، دانشمندان بسیاری همچون

آستانه اصل آزمایشات متعددی را در این زمینه انجام داده اند.

تحلیل و طراحی دیوارهای برشی فولادی

مطالعات تئوریک در زمینه طراحی و آنالیز دیوارهای برشی فولادی، در نهایت منجر به ارائه دو مدل رفتاری در این زمینه گردیده است . مدل اول بر

مبنای جایگزینی تعدادی نوار مورب به جای صفحه پرکننده میباشد (مدل نواری) که توسط توربرن ( 1983 ) به منظور طراحی دیوارهای برشی فولادی

پذیرفته شده است شکل ( 3) . این روش همچنین در آیین نامه (CAN/CSA S16- ارائه گردیده [ 3] و بعنوان ضمیمه آیین نامه فولاد کانادا ( 01

4] در بخش 17 که مربوط به دیوارهای برشی فولادی است آمده است. .مدل دوم، بر مبنای ](AISC مشخصات لرزه ای سازه های فولادی ( 2005

اندرکنش صفحه با قاب محیطی می باشد (مدل اندرکنش) که توسط صبوری و رابرتز ( 1991 ) ارائه شده است .در طراحی دیوارهای برشی فولادی در

این مقاله از روش اول استفاده شده است.

[ شکل 3-دیوار برشی فولادی که ورق جان در آن با میله های کششی جایگزین شده است[ 4

روش طراحی بدینگونه است که ابتدا برای طرح اولیة مقاطعِ تیروستون و جان ، دیوار برشی مشابه با یک خرپای قائم با مهاربند های صرفاکششی تخمین

زده می شود شکل( 4) . در واقع به جای هر صفحه فولادی، یک بادبند معادل در نظر گرفته می شود.پس از تحلیل سازه و بدست آوردن سطح مقطع

بدست می (t) بادبندها ، براساس فرمولبندی انرژی کرنشی الاستیک _رابطه 1_ برای زاویه میدان کششی فرض شده ، ضخامت صفحه فولادی

که در ورق رخ خواهد داد بدست می آید (α ) آید.سپس با استفاده از روابط بر اساس سختی تیر و ستون و ضخامت ورق ، زاویه میدان کششی

. رابطه ٢

شکل 4-مدل مهاربند معادل و مدل نواری

(1)

s عرض دهانه : L ، زاویه بین بادبند و ستون : θ ، ضریب اضافه مقاومت که برای دیوار های برشی برابر 1,1 می باشد : Ω

زاویه تشکیل میدان کشش قطری در صفحه فولادی می باشد . (زاویه نوارهای مورب جایگزین شده با راستای قائم) که از رابطه ( 2) بدست می : α

آید.

(2)

سطح مقطع تیر می باشد . سپس با استفاده Ab ارتفاع طبقه و d به ترتیب سطح مقطع و ممان اینرسی ستون های کناری IC وA C در این رابطه

از رابطه 3 ورق به یکسری نوارهای معادل تبدیل میشود که در شکل ( 4) آمده است. مطالعات متعددی در زمینه تعیین تعداد نوارهای مورب انجام شده

که در نهایت به انتخاب 10 نوار مورب برای آنالیز منجر شده است.

(3)

به ترتیب عرض دهانه دوار و ارتفاع دیوار می باشد. به منظور حصول اطمینان از کفایت سختی ستون های کناری که تحت تأثیر میدان کشش H و L

قطری دچار کمانش نشوند، باید ممان اینرسی آنها از رابطه 4 پیروی کند.

(4)

الزام میدارد علاوه بر طراحی اولیه ، ستونها برای نیروهای ناشی از بار ثقلی در CAN/CSA-S16-02( 2002،CSA) در این روش،آیین نامه کانادا

در واقع نسبت مقاومت مورد انتظار دیوار به برش B نیز کنترل گردند_رابطه ۵_، که ضریب B ترکیب با نیروهای افزایش یافته ناشی از زلزله با ضریب

طراحی در حالت نهایی است و در واقع به این طریق اضافه مقاومت ورق دیوار در حالت نهایی دیده می شود وستونها برای آن طراحی می شوند.

(5)

که نسبت تنش تسلیم متوسط فولاد به تنش تسلیم طراحی و تنش تسلیم طراحی صفحه فولادی است و فاصله خالص بین

ضخامت ورق می باشد.در این روش نیروهای محوری داخل ستون ناشی از tw ستونها زاویه تشکیل میدان کشش قطری در صفحه فولادی و

باید برای حداقل دو طبقه اول BMu می باشد .لنگر Vu لنگر پای ستون ناشی از بار زلزله Mu بدست آید ،که BMu زلزله باید از لنگر واژگونی

بدست می آید. همچنین لنگر های خمشی ستونها ناشی از میدان B در نظر گرفته شود.سپس لنگر در دیگر طبقات با ضرب لنگر واژگونی آن طبقه در

افزایش یابند،وطراحی انجام گیرد. B میدان کششی ورق نیز باید با ضریب

طراحی مدل اولیه

مدل مورد مطالعه یک ساختمان ده طبقه متقارن با 5 دهانه 5 متری می باشد . بارگذاری ثقلی طبق آیین نامه بارگذاری ایران می باشد . با انتخاب

% 2800 ) برای لحاظ نمودن اثرات بارگذاری زلزله ، طراحی تنها برای 70 - سیستم قاب خمشی متوسط و احتساب برش پایه متناظر طبق استاندارد ( 84

برش بدست آمده صورت گرفت . پلان ساختمان مورد نظر درشکل( 5) آمده است.

تاًثیرات تقویت تراکمی بر روی استحکام برشی تیرهای پل بتن مسلح

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 99

«تاًثیرات تقویت تراکمی بر روی استحکام برشی تیرهای پل بتن مسلح»

ظرفیت برشی پیش بینی شده از تیرهای بتن مسلح موجود یک موضوع مهمی است که لازم است به تفصیل بیشتری ذکر شود. توجه در خصوص اینکه آیا کد ارزیابی پل جاری برای انگلستان خیلی محافظه کارانه است هنگامی که مقاومت برش تیرهای بتن موجود ارزیابی می گردد که حاوی مقادیر قابل ملاحظه ای از فولاد می باشد در طی ارزیابی نا دیده گرفته می شود. این مقاله به تاثیرات سودمند چنین فولاد تراکمی ای بر روی استحکام برش تیرهای بتن مسلح توجه دارد. نتایج بررسی آزمایشگاهی با پیش بینی های کد جاری برای استحکام برش تیرهایی مقایسه می شوند که فرض می شوند صرفاً حاوی فولاد کشش می باشد. فشردگی های بعدی با یک راه حل پلاستیسیتة حدّ بالایی انجام می شوند که قادر است تمام تقویت فولاد را در یک تیر بتن در نظر بگیرد. دلایل متعددی وجود دارند که چرا پل ها مخازن پنهان استحکام را، نشان می دهند و عمل غشاء فشاری احتمالاً از همه مهمتر است. با این حال، دلایلی از قبیل حضور فولاد فشاری به استحکام پنهان کمک می کند طوری که تحقیق از این نوع، برای ارزیابی درست و انجام پیش بینی های استحکام لازم است. و نشان داده می شود که حضور فولاد با فشردگی زیاد دارای تأثیر چشمگیری بر روی ظرفیت تیرهای پل بتن مسلح است که دارای تقویت نهایی برش می باشد.

نمادها(نمادگذاری):

Abs مساحت فولاد تحتانی در تیر d عمق مؤثر تیر

Ats مساحت فولاد فوقانی در تیر a طول دهانه برش

D نرخ پراکندگی یا پراکنش انرژی در واحد حجم

bs d فاصله از نقطة دوران تا فولاد کف(تحتانی)

ts d فاصله از نقطه دوران تا فولاد سر(فوقانی)

ED نرخ پراکنش انرژی کل در سیستم

EDc پراکنش انرژی ناشی از بتن (صرفاً)

EDci پراکنش انرژی ناشی از بتن در هر نقطه در امتداد خط ناپیوستگی

EDs پراکنش انرژی ناشی از فولاد (صرفاً)

fc استحکام فشاری مؤثر بتن ( ( fc=yfcu fcn استحکام مکعب فشاری بتن

ft استحکام کشش بتن

fy استحکام تسلیم فولاد

Pهر بار بکار رفته (N )

aزاویة بین جهت (i و خط ناپیوستگی

(بردار جابجایی نسبی در عرض یک خط ناپیوستگی

(iبردار جابجایی نسبی در هر نقطه در امتداد یک خط از ناپیوستگی

IPفاصله از خط دوران تا بار نقطة اول(mm)

Lstirrap طول دهانة برش که بر روی آن رکاب ها(Stirrups) بطور مؤثر لنگر می شوند.

استاتیک

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 16

مطلوبست رسم دیاگرام لنگرخمشی و نیروی برشی سیستم های نشان داده شده :

(1-1)

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

(1-2)

(1-3)

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

(1-4)

(1-5)

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

(1-6)

(1-7)

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

(1-8)

(1-9)

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

(1-10)

2)یک کامیون به وزن روی یک کلک قرار دارد . فرض کنید هر یک از چرخهای جلو وزن کامیون و هر یک از چرخهای عقب وزن کامیون را حمل می کنند . این کلک دارای دو تیر طولی می باشد که به فاصله متر از یکدیگر قرار دارند و هر یک نصف وزن کامیون را تحمل می کنند . این دو تیر طولی خود در روی دو دسته چوب به هم بسته شده که شناوری کلک را تامین می کنند تکیه دارند . اگر فرض کنیم که نیروهای عکس العمل تکیه گاهی به صورت گسترده یکنواخت در روی سطح تماس وارد شوند .

مطلوبست رسم دیاگرام لنگر خمشی و نیروی برشی برای هر یک از تیرها .

3)تنش های موجود بر روی یک المانی از سطح مطابق شکل زیر می باشد مطلوبست :

الف-تنش های اصلی و صفحات اصلی و نمایش تنش ها بر روی المان سطح

ب-تنش برشی حداکثروضخامت مربوطه و تنش های قائم همراه با آن و نمایش تنش ها بر روی سطح المان

ج-تنش های قائم و برشی بر روی صفحه ای که با افق زاویه می سازد .

د-نتایج بدست آورده از طریق محاسبه بر روی مومبر تشریح گردد .

الف)

پروژه استاتیک 20 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 20

مطلوبست رسم دیاگرام لنگرخمشی و نیروی برشی سیستم های نشان داده شده :

(1-1)

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

(1-2)

(1-3)

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

(1-4)

(1-5)

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

(1-6)

(1-7)

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

(1-8)

(1-9)

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

(1-10)