پایان نامه مقایسه رفتار قاب فولادی با مهاربندی ضد کمانش و مهاربندی معمولی


دنلود مقاله و پروژه و پایان نامه دانشجوئی

پایان نامه مقایسه رفتار قاب فولادی با مهاربندی ضد کمانش و مهاربندی معمولی مربوطه  به صورت فایل ورد  word و قابل ویرایش می باشد و دارای ۷۸  صفحه است . بلافاصله بعد از پرداخت و خرید لینک دانلود پایان نامه مقایسه رفتار قاب فولادی با مهاربندی ضد کمانش و مهاربندی معمولی نمایش داده می شود، علاوه بر آن لینک مقاله مربوطه به ایمیل شما نیز ارسال می گردد

 فهرست مطالب

فصل اول : مقدمه و اهداف
۱-۱-  مقدمه       ۲
۱-۲-  اهداف تحقیق          ۳
۱-۳-  مباحث پایان نامه        ۳
فصل دوم : مروری بر تحقیقات مرتبط
۲-۱-  مقدمه       ۵
۲-۲-  مروری بر مطالعات آزمایشگاهی و تحلیلی       ۶
فصل سوم : مروری بر ادبیات فنی
۳-۱-  مقدمه       ۱۶
۳-۲-  مهاربندها         ۱۷
۳-۳-  عملکرد مهاربندهای همگرا و واگرا       .    ۲۰
۳-۴-  نحوه جایگذاری مهاربندها        ۲۴
۳-۵-  مهاربندهای کمانش ناپذیر             .    ۲۵
۳-۶-  اجزای تشکیل دهنده مهاربند کمانش ناپذیر    .    ۲۸
۳-۶-۱-  هسته فلزی محصور شده   .    ۲۹
۳-۶-۲-  هسته فلزی محصور نشده     ۲۹
۳-۶-۳-  ماده نچسب      ۳۰
۳-۶-۴-  ناحیه اتصال          ۳۱
۳-۶-۵-  غلاف محصور کننده     ۳۲
فصل چهارم : روش مدلسازی اجزای محدود قاب مهاربندی کمانش ناپذیر
۴-۱-  مقدمه       ۳۴
۴-۲-  مروری بر روش اجزای محدود       ۳۴
۴-۳-  معرفی اجمالی نرم افزار اجزای محدود Abaqus          ۳۵
۴-۴-  فرآیند مدلسازی در نرم افزار اجزای محدود Abaqus       ۳۸
۴-۵-  مدلسازی اجزای محدود مهاربند فولادی       .    ۴۱
۴-۶-  پیکربندی هندسی مهاربند فولادی در محیط نرم افزار              .    ۴۲
۴-۷-  مدلسازی المان های تشکیل مهاربند فولادی        ۴۳
۴-۸-  روش مدلسازی مصالح تشکیل دهنده مهاربند فولادی           ۴۳
۴-۹-  مدلسازی رفتار تماسی بین فولاد و مصالح پرکننده بتنی                 .    ۴۶
۴-۱۰-  روش بارگذاری و ایجاد شرایط مرزی       ۴۷
۴-۱۱-  روش مش بندی مهاربند فولادی       .    ۴۸
۴-۱۲-  روش آنالیز و استخراج نتایج تحلیل       ۴۹
فصل پنجم : مقایسه رفتار مهاربند کمانش ناپذیر و معمولی به روش اجزای محدود
۵-۱-  مقدمه       ۵۲
۵-۲-  معرفی مدل های اجزای محدود مورد بررسی        ۵۳
۵-۳-  بررسی رفتار عضو مهاربند کمانش ناپذیر و مهاربند معمولی       ۵۵
۵-۴-  بررسی رفتار قاب با مهاربند کمانش ناپذیر و مهاربند معمولی           ۶۰
فصل ششم: نتیجه گیری کلی و پیشنهادات
۶-۱-  مقدمه       ۶۵
۶-۲-  نتیجه گیری نهایی         .    ۶۶
۶-۳-  پیشنهادات برای تحقیقات آتی          .    ۶۷
فهرست مراجع            .    ۶۸

فهرست مراجع

[۱]           American Institute of Steel Construction, Inc. (AISC). (1999). Load and Resistance Factor Design Specification for Structural Steel Buildings. AISC, Chicago, IL, December 27.

[2]           American Society for Testing and Materials (ASTM). (2003). Annual Book of ASTM Standards, Metals Test Methods and Analytical Procedures. Section 3, Vol. 3.01, West Conshohocken, Pennsylvania.

[3]           Barsom, J. M., and Rolfe, S. T. (1999). Fracture and Fatigue Control in Structures: Applications of Fracture Mechanics. Third Edition, ASTM, West Conshohocken, PA.

[4]           Bruneau, M., Tremblay, R., Timler, P., and Filiatrault, A. (1995). Performance of steel structures during the 1994 Northridge earthquake. Canadian Journal of Civil Engineering, volume 22, number 2, pages 338-360.

[5]           Elghazouli, A. Y. (2003). Seismic design procedures for concentrically braced frames. Proceedings of the Institution of Civil Engineers: Structures and Buildings. volume 156, issue 4. Pages 381-394.

[6]           Elsesser, E. (1986). A survey of seismic structural systems and design implications. ATC-17, Proceedings of a Seminar and Workshop on Base Isolation and Passive Energy Dissipation, San Francisco, CA, pages 51-62.

[7]           El-Tayem, A. A., and Goel, S. C. (1986). Effective Length Factor for the Design of X-bracing Systems. Engineering Journal, AISC, vol. 24, page 41-45.

[8]           El-Tayem, A. A., and Goel, S. C. (1986). Cyclic Load Behavior of Angle X-Bracing. Journal of Structural Engineering, vol. 112, Issue 11, pages 2528-2539.

[9]           Eurocode 8. (1998). Structures in Seismic Regions, Part 1.1: General Rules and Rules for Buildings. Commision of the European Communities, European Committee for Standardisation, ENV 1998-1-1.

[10]       Hanson, R., and Higginbotham, A. B. (1976). Axial hysteretic behavior of steel members. ASCE, Journal of the Structural Division, volume 102, number 7, pages 1365-1381.

[11]       Hassan, O. F., and Goel, S. C. (1991). Modeling of Bracing Members and Seismic Behavior of Concentrically Braced Steel Structures. Research Report No. UMCE 91- 1, Department of Civil Engineering, University of Michigan, Ann Arbor, Michigan.

[12]      Higginbotham, A. B. (1973). The Inelastic Cyclic Behavior of Axially-Loaded Steel Members. Report No.UMEE-73R1, Department of Civil Engineering, University of Michigan, Ann Arbor, Michigan.

[13]      Ikeda K. and Mahin S. A. (1984). Phenomenological modeling of steel braces under cyclic loading. Report no. UCB/EERC 84/09, Earthquake Research Center, University of California, Berkeley, CA.

[14]      Ikeda K. and Mahin S. A. (1984). A refined physical theory model for predicting the seismic behavior of braced steel frames. Report no. UCB/EERC 84/12, Earthquake Research Center, University of California, Berkeley, CA.

[15]      Kathib I. F., Mahin, S. A. (1987). Dynamic inelastic behavior of chevron braced steel frames. Fifth Canadian Conference on Earthquake Engineering, Balkema, Rotterdam, pages 211-220.

[16]       Kim, H. I., and Goel, S. C. (1996). Upgrading of Braced Frames for Potential Local Failure. Journal of Structural Engineering, May 1996, pages 470-475.

[17]      Leowardi, L. S., Walpole, W. R. (1996). Performance of steel brace members. Research Report no. 96-03, Christchurch, New Zealand: Department of Civil Engineering, University of Canterbury.

[18]      Naeim, F. (1989). The Seismic Design Handbook. Structural Engineeging Series, Van Nostrand Reinhold, New York.

[19]      Nakashima, M., and Wakabayashi, M. (1992). Analysis and design of steel braces and braced frames in buildings structures. Stability and ductility of steel structures under cyclic loading, pages 309-321.

[20]      Perotti, F., and Scarlassara, P. (1991). Concentrically Braced Steel Frames under Seismic Actions: Non-linear Behavior and Design Coefficients. Earthquake Engineering and Structural Dynamics, vol. 20, pages 409-427.

[21]      Remennikov, A., and Walpole W. (1995). Incremental model for predicting the inelastic hysteretic behavior of steel bracing members. Research Report no. 95-6. Department of Civil Engineering, University of Canterbury, Christchurch, New Zeland.

[22]      Shing, P., Bursi, O., and Vannan, T. (1994). Pseudodynamic test of a concentrically braced frame using substructuring techniques. Journal of Constructional Steel Research, volume 29, number 1-3, pages 121-148.

[23]      Wakabayashi, M., Nakamura, T., and Yoshida, N. (1977). Experimental Studies on the Elastic-Plastic Behavior of Braced Frames under Repeated Horizontal Loading. Bulletin, Disaster Prevention Research Institute, Kyoto University, vol. 27, no. 251, pages 121-154.

[24]      Yanev, P, Gillengerten, J. D., and Hamburger, R. O. (1991). Performance of Steel Buildings in Past Earthquakes. American Iron and Steel Institute (AISI) and EQE Engineering, Inc.

1-1- مقدمه

قاب های فولادی مهاربندی شده هم محور یکی از متداول ترین سیستم های قاب فولادی مقاوم خمشی محسوب می شود. به طور کلی قاب های مهاربندی شده هم محور نسبت به بسیاری از سیستم های مقاوم خمشی دارای کارایی بالایی می باشد که دلیل آن توانایی اعضای مهاربند در کنترل تغییرمکان های جانبی قاب می باشد. فولاد مورد استفاده برای تیرها و ستون های قاب های مهاربندی شده هم محور به لحاظ استفاده از اشکال هندسی ظریف و محاسباتی، از نظر اقتصادی نیز بسیار مقرون به صرفه می باشند. طراحان ساختمان نیز اغلب از قاب های مهاربندی شده آماده در محاسبات استفاده می کنند.

یکی از مهمترین نقاط ضعف این نوع مهاربندها مقاومت کمانشی پایین به دلیل لاغری اعضای مهاربند می‌باشد. انرژی بسیار شدید و ناگهانی که در حین وقوع زمین لرزه به اعضای مهاربند وارد می شود می تواند باعث کمانش و تغییرشکل غیر ارتجاعی بزرگ در مهاربند و اتصالات آن گردد. لذا رفتار نامطلوب عمده ای که در مهاربندها مشاهده می شود کمانش مهاربند فشاری می باشد و این امر باعث کاهش شکل پذیری و ظرفیت استهلاک انرژی در سازه به دلیل اثر ثانوی تغییرشکل های غیرخطی هندسی می گردد . این موضوع در بارگذاری های تناوبی مانند زلزله با توجه به ماهیت کاهش بیشتر سختی تحت بارهای دینامیکی لرزهای، از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. استفاده از مهاربندی که در فشار و کشش رفتار یکسانی داشته باشد و کمانش نکند ، همیشه مطلوب طراحان سازه بوده است. در حقیقت بهسازی قاب های سازه ای با این روش، رفتارهای نامناسب زیر را اصلاح می کند:

۱-    کاهش مقاومت

۲-    کاهش سختی

۳-    کاهش شکل پذیری

۱-۲- اهداف تحقیق

از آنجا که کمانش مهاربندها در فشار، عامل اصلی عملکرد نامطلوب قاب های مهاربندی شده همگرای متداول است، تحقیقات بسیاری به منظور توسعه مهاربندهایی با رفتار الاستوپلاستیک بهتر انجام شده است. ابداع و توسعه مهاربندهای کمانش ناپذیر یکی از نتایج این تحقیقات بوده است. قسمت اصلی مهاربند کمانش ناپذیر، هسته فلزی (معمولا فولادی) است که با ساز و کاری خارجی از کمانش آن در فشار جلوگیری می شود. تاکنون روشهای مختلفی برای جلوگیری از کمانش هسته در فشار پیشنهاد شده است. متداول ترین روش برای جلوگیری از کمانش هسته در فشار، قرار دادن هسته در غلاف فولادی و پر کردن غلاف با ملاتی پرکننده (مانند بتن) است.

در این تحقیق به منظور بررسی رفتار دقیقتر این المانها در برابر بارگذاری های رفت و برگشتی ناشی از زلزله، یک نمونه از این المانها که در قاب تحت بارگذاری جانبی قرار گرفته، به صورت مجزا با در نظر گرفتن اثرات برون محوری ناشی از قاب مورد آنالیز اجزای محدود قرار گرفته است.

۱-۳- مباحث پایان نامه

پایان نامه حاضر در شش فصل جمع بندی و ارائه شده است. در فصل اول مقدمه و هدف از پژوهش ارائه گردیده است. در فصل دوم به طور اجمالی مروری بر تحقیقات آزمایشگاهی و تحلیلی مرتبط صورت گرفته است. در فصل سوم بررسی کاملی در مورد ادبیات فنی و مفاهیم پایه مورد نیاز ارائه شده است. در فصل چهارم روش مدلسازی مهاربندهای کمتنش ناپذیر توسط نرم افزار اجزای محدود مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین مسائل مربوط به مدلسازی و جزئیات محاسباتی در این فصل ارائه شده است. در فصل پنجم نتایج مدلسازی های مربوط به موضوع تحقیق و نیز نتایج مدلسازی های مربوط به حالات پیشنهادی برای بررسی روش های بهبود عملکرد این اعضا ارائه شده است. نهایتا در فصل ششم نتایج مربوط به پایان نامه آورده شده است.

۲-۱- مقدمه

یکی از دلایل اصلی بررسی مطالعات گذشته آشنایی با نکات ضعف و قوت این پژوهش ها و در نتیجه انتخاب روندی مناسب و سنجیده برای مطالعات آتی می باشد تا به کمک آنها نتایج مطلوب و کاربردی حاصل گردد. فکر مهاربندهای کمانش ناپذیر نخستین بار در سال ۱۹۷۳ توسط Wakabayashi و همکاران، در ژاپن مطرح شد. این مهاربندها پس از زلزله Kobe در سال ۱۹۹۵ به طور گستردهای در ژاپن مورد استفاده قرار گرفت. در ژاپن مهاربندهای کمانش ناپذیر بیشتر به عنوان میراگرهای هیسترتیک در قابهای خمشی فولادی به کار می روند و برای طراحی آنها از فلسفه طراحی « سازه های مقاوم در برابر خسارت» که توسط Wada مطرح شده استفاده می شود. در این فلسفه، طراحی به گونه ای انجام می شود که در هنگام زمین لرزه، سازه اصلی الاستیک باقی مانده و فقط میراگرها (مهاربندهای کمانش ناپذیر)، انرژی زمین لرزه را مستهلک می کنند. بنابراین پس از زمین لرزه بزرگ انتظار داریم که سازه با تعویض مهاربندها به حالت اولیه خود بازگردد.

در آمریکا، نخستین بار در سال ۲۰۰۰ از مهاربندهای کمانش ناپذیر استفاده شد. پس از آنکه مهندسان در آمریکا به ارزش مهاربندهای کمانشتاب پی بردند، گروهی از محققان انجمن مهندسان سازه کالیفرنیا با همکاری موسسه فولاد آمریکا در سال ۱۹۹۹ «ضوابط پیشنهادی برای قاب های مهاربندی شده کمانش ناپذیر» را منتشر کردند. این ضوابط با تغییرات اندکی در سال ۲۰۰۳ در ضوابط لرزهای پیشنهادی NEHRP و در سال ۲۰۰۵ در ضوابط لرزه ای آیین نامه سازه های فولادی آمریکا گنجانده شد. قابهای مهاربندی شده کمانش ناپذیر در آمریکا معمولا با روش استاتیکی معادل و مشابه با سیستم مهاربندی همگرای متداول (اما با پارامترهای لرزه- ای متفاوت) طراحی می شوند. ضریب رفتار این سیستم برابر ۷، ضریب اضافه مقاومت آن برابر ۲ و ضریب افزایش جابه جایی خطی (Cd) برای این سیستم برابر ۵/۵ در نظر گرفته شده است.

قاب مهاربندی شده کمانش ناپذیر در طراحی بسیار قابل انعطاف است، زیرا با انتخاب دقیق مصالح هسته، سطح مقطع و طول قسمت جاری شونده آن، میتوان مقاومت و سختی این مهاربند را به آسانی تنظیم کرد. هر چند معمولاً قابهای مهاربندی شده کمانش ناپذیر عملکرد لرزه ای بسیار مطلوبی دارند، اما نگرانی هایی نیز در زمینه عملکرد لرزه ای این سیستم وجود دارد. مهمترین نگرانی، سختی غیرالاستیک کم مهاربندهای کمانش ناپذیر است که ممکن است باعث ایجاد تمرکز خسارت و همچنین تغییرشکل های ماندگار بزرگ در سازه شود. مسأله اخیر میتواند هزینه های بازسازی را افزایش دهد. از سوی دیگر، استفاده از مهاربندهای کمانش ناپذیر این امکان را به طراحان میدهد که سازه را به گونه ای طراحی کنند که نسبت نیاز به ظرفیت در مهاربندهای سازه، بسیار نزدیک به یک باشد. این مسئله نگرانی هایی را درباره عملکرد این سیستم در زمین لرزه های کوچک و متوسط ایجاد می کند، زیرا ممکن است مقاومت موجود در سیستم آنقدر کم باشد که سازه در زمین لرزه های کوچک و متوسط (مانند زمین لرزه هایی با احتمال ۵۰ درصد در ۵۰ سال) نتواند سطح عملکرد قابلیت استفاده بیوقفه را برآورده کند و سازه تغییرشکل های غیرالاستیک بزرگی را تجربه نماید.

در مورد تحقیقات مرتبط با بررسی رفتار قاب های با مهاربند کمانش ناپذیر می توان به تحقیقات آزمایشگاهی و تحلیلی اشاره کرد. لذا در این بخش به طور اجمالی مهمترین این تحقیقات و اهداف و نتایج مربوط به آنها مورد بررسی قرار گرفته است.

۲-۲- مروری بر مطالعات آزمایشگاهی و تحلیلی

Sabelli  R. & Mahin S. & Chang C. (2003)

تحقیقاتی که توسط این محققین صورت گرفته به منظور شناسایی خصوصیات رفتاری سازه های مسلح شده به وسیله مهاربندهای کمانش ناپذیر بوده است و در این راستا به کمک تحقیقاتی که قبلا در این زمینه صورت گرفته است، عملکرد ارتعاشی ساختمان ها تحت حرکات ارتعاشی زمین نیز مورد شناسایی قرار گرفته است. تمرکز اصلی در این تحقیق بر روی بررسی عملکرد ارتعاشی ساختمان های سه و شش طبقه همراه با قاب های مهاربندی شده کمانش ناپذیر بوده است. همچنین بحث مختصری در مورد خواص مکانیکی مهاربندها و مزایای استفاده از آنها ارائه شده است. نهایتا نتایج آنالیزهای دینامیکی غیرخطی برای آلترناتیوهای مختلف به منظور مشخص کردن تاثیر این پارامترها روی مشخصه ها و خصوصیات مختلف سازه ای ارائه گردیده است. در شکل ۲-۱ جزئیات مهاربند کمانش ناپذیر مورد استفاده و در شکل ۲-۲ پیکربندی مدل ساختمان نشان داده شده است.

 

در مطالعات انجام گرفته شده توسط این محققین ویژگی های بسیار مطلوب استفاده از سیستم های با مهاربندهای کمانش ناپذیر به اثبات رسیده است. نشان داده شده است که استفاده از قاب های مهاربندی کمانش ناپذیر آسیب پذیری سازه را در مقابل رانش های بزرگ به طور قابل ملاحظه ای کاهش می دهد. در این تحقیق مزایای استفاده از قاب های مهاربندی کمانش ناپذیر در سیستم های دوگانه با به حداقل رساندن تغییر شکل های دائمی مورد بحث قرار گرفته است. نتایج به دست آمده از آنالیزهای تاریخچه زمانی نشان داده است که استفاده از سیستم های دوگانه باعث کاهش انحراف طبقات در این نوع سازه ها می گردد.

در این تحقیق یک روش طراحی بر مبنای انرژی ارتعاشی برای قاب های مهاربندی کمانش ناپذیر با استفاده از طیف انرژی هیسترتیک و طیف شکل پذیری انباشته پیشنهاد گردیده است. این روش مبتنی بر فرض مقاومت گرانشی المان ها می باشد. نظیر تیرها و ستون ها که باید در طول وقوع زلزله به صورت الاستیک باقی بمانند و تمامی انرژی ورودی زلزله توسط مهاربندهای کمانش ناپذیر اتلاف گردد. بر اساس نتایج آنالیزهای صورت گرفته با استفاده از این روش، مقادیر اصلی برای جابجایی طبقات فوقانی تطابق خوبی با جابجایی های عملکرد هدف داشته است. همچنین انحراف میان طبقه ای به وجود آمده در ارتفاع ساختمان یکنواخت بوده است که با توجه به توزیع تکنواخت آسیب دیدگی در ارتفاع عملکرد مطلوبی داشته است. در شکل ۲-۵ شکل هندسی مقطع عرضی ساختمان به همراه بارگذاری وارده نشان داده شده است.

این تحقیق تحت عنوان ضریب اصلاح قاب های مهاربندی کمانش ناپذیر در سال ۲۰۰۸ صورت گرفته است. در این مطالعه مقاومت، شکل پذیری و ضریب اصلاح قاب های مهاربندی کمانش ناپذیر مورد ارزیابی و محاسبه قرار گرفته است. به همین منظور، ساختمان هایی با تعداد طبقات مختلف و با پیکربندی مختلف برای مهاربندها از جمله نوع مهاربند، قطر و زاویه مدنظر قرار گرفته است. آنالیز استاتیک پوش اور، تحلیل دینامیکی غیر خطی افزایشی و تحلیل دینامیکی خطی با استفاده از نرم افزار Opensees انجام شده است. اثرات برخی از پارامترهای موثر بر پاسخ ضریب اصلاح، از جمله ارتفاع ساختمان و نوع سیستم مهاربندی مورد آنالیز قرار گرفته است. نهایتا در این تحقیق پاسخ ارتعاشی ضریب اصلاح برای هر یک از سیستم های مهاربندی شده به صورت جداگانه تعیین و مقادیر آزمایشگاهی ۸٫۳۵ و ۱۲ برای حالت حدی نهایی و روش طراحی تنش مجاز پیشنهاد گردیده است. در شکل ۲-۶ جزئیات مهاربند کمانش ناپذیر و در شکل ۲-۷ پیکربندی مدل ساختمان مورد بررسی نشان داده شده است.

 

70,000 ریال – خرید

تمام مقالات و پایان نامه و پروژه ها به صورت فایل دنلودی می باشند و شما به محض پرداخت آنلاین مبلغ همان لحظه قادر به دریافت فایل خواهید بود. این عملیات کاملاً خودکار بوده و توسط سیستم انجام می پذیرد.

 جهت پرداخت مبلغ شما به درگاه پرداخت یکی از بانک ها منتقل خواهید شد، برای پرداخت آنلاین از درگاه بانک این بانک ها، حتماً نیاز نیست که شما شماره کارت همان بانک را داشته باشید و بلکه شما میتوانید از طریق همه کارت های عضو شبکه بانکی، مبلغ  را پرداخت نمایید. 

 

 

مطالب پیشنهادی:
برچسب ها : , , , , , , , , , , , ,
برای ثبت نظر خود کلیک کنید ...

براي قرار دادن بنر خود در اين مکان کليک کنيد
به راهنمایی نیاز دارید؟ کلیک کنید


جستجو پیشرفته مقالات و پروژه

سبد خرید

  • سبد خریدتان خالی است.

دسته ها

آخرین بروز رسانی

    دوشنبه, ۷ فروردین , ۱۳۹۶

اولین پایگاه اینترنتی اشتراک و فروش فایلهای دیجیتال ایران
wpdesign Group طراحی و پشتیبانی سایت توسط دیجیتال ایران digitaliran.ir صورت گرفته است
تمامی حقوق برایdjkalaa.irمحفوظ می باشد.