تحقیق بررسي تغيير مکان نسبي سازه هاي بلند فلزي با تغيير سيستم مها ربندی در ارتفاع 8 ص Copy
دسته بندي :
دانش آموزی و دانشجویی »
دانلود تحقیق
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل : word (..doc) ( قابل ويرايش و آماده پرينت )
تعداد صفحه : 9 صفحه
قسمتی از متن word (..doc) :
2
بررسي تغيير مکان نسبي سازه هاي بلند فلزي با تغيير سيستم مهاربندي در ارتفاع
چکيده:
دستورالعمل FEMA جهت کنترل خسارت در سازه هاي بلند مقادير تغيير مکان نسبي سازه ها را محدود نموده است . سازه هاي فولادي بلند با سيستم مهاربندي، معمولا مهاربند ها به صورت مشخص و بدون تغيير در ارتفاع استفاده مي شود و بيشتر تغييرات در پلان سازه مي باشد.با توجه به اينکه تحقيقات جديد برروي انواع گوناگون مهاربندي و رفتار لرزه اي سيستمهاي ترکيبي در پلان سازه متمرکز است ليکن تغيير نوع مهاربندي در ارتفاع سازه کمتر مورد بررسي قرار گرفته است.اگر بتوان با تغيير نوع مهاربند در ارتفاع ساختمان، رفتار لرزه اي آنرا بهبود بخشيد مي توان نسبت به عملکرد لرزه اي آن اطمينان بيشتري حاصل کرد. همچنين مي توان نسبت به بهينه نمودن مصرف مصالح فولادي در ساختمانهاي فلزي اقدامي جدي نمود . در اين مطالعه تعدادي از قابهاي خمشي فولادي با ارتفاع هاي مختلف، پس از بارگذاري و طراحي بر اساس استانداردهاي ايران، تحت 3 زلزله طبس، ناغان و رودسر مورد تحليل ديناميکي غير خطي تاريخچه زماني قرار گرفته و با تغيير نوع مهاربندي در ارتفاع اين قابها و بررسي در حداکثر تغيير مکان نسبي سازه از تحليل، تراز مناسب جهت تغيير نوع مهاربندي پيشنهاد گرديده است . در انتها نتيجه گرديد که تغيير در نوع سيستم مهاربندي در تراز مشخصي از ارتفاع مي تواند درکاهش حداکثر تغيير مکان نسبي سازه تحت زلزله موثر باشد .
کلمات کليدي : قابهاي مهاربندي شده فولادي ، تغيير نوع مهاربندي در ارتفاع، تحليل ديناميکي غير خطي
مقدمه و تاريخچه تحقيقات :
يکي از سيستمهاي متداول سازه اي در سازه هاي بلند فولادي، سيستم دو گانه يا سيستم ترکيبي مي باشد . هر يک سيستمهاي مهاربندي رفتاري متفاوت در برابر زلزله دارند که به همين سبب اين سيستمها داراي مزايا و معايبي مي باشند . طراحي سازه هاي بلند و همچنين درک درست از رفتار مهاربندي ها جهت اطمينان حاصل کردن از رفتار و عملکرد مناسب دوگانه، بويژه در هنگام زلزله، از اهميتي خاص برخوردار است . به همين دليل مي بايست در انتخاب نوع سيستم مهاربندي و همچنين چيدمان آن در سازه جهت برآوردن ملزومات آيين نامه اي دقتي خاص نمود . به طورکلي سيستمهاي متداول جهت مقاوم نمودن سازه هاي فولادي در برابر نيروهاي جانبي همانند زلزله عبارت است از : قاب خمشي، قاب مهاربندي شده و قاب خمشي مهاربندي شده .
هر يک از اين سيستمها با توجه به ارتفاع سازه در برابر نيروهاي جانبي داراي مزايا و معايبي مي باشند .
در سيستم قاب خمشي، اتصالات خمشي مي بايست سختي لازم جهت ثابت نگهداشتن زاويه ميان اعضاء را تحت اثر بار داشته باشند . فواصل آزاد بين ستونها از نظر معماري و تحمل نيرو بلافاصله پس از اجرا از عمده مزاياي اين نوع قاب شمرده مي شود . اين سيستم داراي شکل پذيري مناسب ولي سختي محدود مي باشد .
2
قاب مهاربندي شده به عنوان يک سيستم جهت بهبود عملکرد قاب خمشي مي باشد به اين ترتيب که با حذف عملکرد خمشي و افزودن يک سيستم خرپايي، برش وارد به سازه ناشي از زلزله، توسط اعضاي قطري جذب مي شوند و به صورت کشش و فشار به سيستم منتقل مي گردد . از انواع اين سيستم مي توان مهاربند X شکل، مهاربند 7 و .... را نام برد . قابهاي مهاربندي شده به دو صورت همگرا و واگرا مي باشند . سختي مهاربندهاي همگرا بيشتر از مهاربندهاي واگرا مي باشد ولي در عوض شکل پذيري مهاربندهاي واگرا بيشتر و استهلاک انرژي آنها بيشتر مي باشد . سيستم قاب خمشي مهاربندي شده با نامهاي سيستم دوگانه يا ترکيبي نيز بکار برده مي شود در اين سيستم درصدي از نيروي زلزله به مهاربندها و درصدي ديگر به قاب خمشي منتقل مي شود . در حقيقت قاب خمشي جهت تحمل نيروهاي ثقلي و درصدي از نيروي زلزله تحليل مي شود . به دليل سختي محدود قابهاي خمشي و لزوم کنترل تغيير مکانهاي جانبي، کاربرد سيستم مهاربندي همگرا که داراي سختي زيادي مي باشد به همراه قاب خمشي داراي امتيازاتي است . اما شکل پذيري سيستم به دليل کمانش مهاربند قطري محدود مي شود .
اخيرا قاسمي و صفري و ماهري [ 1 ] مطالعاتي در رابطه با مکان يابي محل مهاربندها در قابهاي فولادي و بهينه يابي محل مهاربندها انجام داده اند که در آن با جابه جا نمودن محل مهاربندها در ترازهاي مختلف و بررسي رفتارهاي قابهاي متفاوت به نتايجي دست يافته اند . آنها مقدار تنش در المانها، مقدار جابه جايي طبقات، در کشش نيفتادن پي ها، تعداد مهاربند در هر طبقه و نيز از لحاظ معماري، وجود يا عدم وجود مهاربند در دهانه خاص را در نظر گرفتند . براي کنترل مقدار تنش در المانها آنها با کمک از آيين نامه AISC-ASD89 مقدار تنش در روي المانها را به مقادير تنش مجاز آيين نامه محدود کردند .
براي کنترل اثرات P-Δ و کنترل جابه جايي نسبي در زلزله سطح بهره برداري، جابه جايي نسبي هر طبقه را به 015/0 متر محدود کردند .
از لحاظ معماري به جهت اينکه بعضا به دليل وجود بازشو در يک دهانه خاص امکان قرار گيري مهاربند در آن دهانه وجود ندارد، وجود بازشو در بعضي دهانه هاي خاص در طبقه محدود شده است .
رياحي و عبدلي [ 4 ] نيز اخيرا مطالعاتي راجع به بهينه سازي موقعيت مهاربندها در قابهاي فولادي دو بعدي داشته اند در مطالعه صورت گرفته هدف، تاثير بهره گيري از تئوري گرافها در تعيين موقعيت مهاربندها در رفتارسازه اي قاب ( مانند تغيير شکل جانبي و يا وزن ) نسبت به حالتهاي مهاربندي متداول است . پارامترهای مورد بررسي آنها وزن، تغيير مکان طبقات و نيروي بر کنش يا Uplift، بوده است .
روند انجام پژوهش :
قابهای دو بعدی 4، 7، 10، 15، 20 و 25 طبقه در دو مرحله 3 و 7 دهانه مطابق شکل (1) مورد بررسی قرار گرفت .
m5/3
m 5×7 m 5×3
شکل (1) : مشخصات قابها
3
در بارگذاری ثقلی از مبحث 6 مقررات ملی و در بارگذاری لرزه ای از استاندارد 2800 ایران (ویرایش سوم) کمک گرفته شد . طول دهانه ها ثابت و برابر 5 متر، ارتفاع طبقات ثابت و برابر 5/3 متر و عرض بارگیر قابها 5/4 متر در نظر گرفته شده است . همچنین فرض گردیده است که قابها بر روی خاک نوع 2 قرار گرفته باشند و از نظر اهمیت در رده متوسط قرار دارند . کلیه قابها دارای خطر نسبی زیاد هستند و از سیستم دو گانه خمشی فولادی ویژه همراه با مهاربند هم محور با R=9 بکار گرفته شده است .
پس از تحلیل و طراحی قابها، مهارهای هفتی به ترتیب جایگزین مهارهای ضربدری در ارتفاع سازه شدند (جایگزینی از بالا به پایین صورت گرفت) و پس از جایگزینی مجددا قابها مورد تحلیل و طراحی قرار گرفتند . بدین ترتیب 174 قاب متفاوت مورد تحلیل و طراحی قرار گرفت تا نیاز دریفت طبقات آنها بر اساس تحلیلهای دینامیکی غیر خطی که در ادامه به آن پرداخته خواهد شد مورد ارزیابی قرار گیرند .
شاخص Drift :
نياز Drift طبقه يکي از شاخصهاي اصلي ارزيابي خسارت لرزه اي است و همچنین در طراحي قابها به دلايل مختلف حائز اهميت مي باشد . تخمين Drift براي تعيين درز انقطاع به منظور ممانعت از ضربه سازه ها به يکديگر، لازم مي باشد . Drift هاي طبقات سهم زیادی در ايجاد صدمه به اجزاي سازه اي و غير سازه اي دارند . توجه روز افزون به هزينه هاي ناشي از خسارت لرزه اي و مشکلات ناشي از آن ( در حوزه ورود سازه به رفتار غيرخطي ) به ضرورت کنترل ميزان خسارات و قابليت تعمير سازه در مرحله طراحي تاکيد مي کنند .
Kumar and Kalyanaraman [ 2 ] و Qiang Xie [ 3 ] نيز در مطالعه خود جهت بررسي قابهاي مهاربندي شده هم مرکز و همچنين ظرفيت اتلاف انرژي اين نوع قابها، پارامتر Drift را جهت مقايسه قابهاي متفاوت مورد مطالعه قرار داده است.
ارزیابی زاویه دریفت طبقات سازه های مورد بررسی با تحلیل دینامیکی غیرخطی :
پس از تحلیل و طراحی قابها، تمامی قابها به کمک نرم افزار DRAIN-2DX مورد تحلیل دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی قرار گرفت . در تحلیل غیرخطی سازه ها از 3 شتابنگاشت طبس با بيشينه شتاب زمين 0.93g، زلزله ناغان با بيشينه شتاب زمين 0.72g و رودسر با بيشينه شتاب زمين 0.78g استفاده شده است .
با تحليل قابها و ثبت نتايج مقدار جابه جايي طبقات در گامهاي زماني، مقدار دريفت در هر طبقه محاسبه گرديد . اين مقدار از تفاضل جابه جايي دو طبقه متوالي صورت ميگيرد . با تقسيم مقدار دريفت بدست آمده بر ارتفاع هر طبقه، زاويه دريفت طبقات محاسبه مي گردد . اما چون اين مقدار در گامهاي متفاوت زماني محاسبه گرديده است، بيشينه مقدار آن در طول تاريخچه بارگذاري مورد استفاده قرار گرفته است.
نمودارهاي مربوط به نياز زاويه دريفت طبقات به عنوان نمونه و برای قاب 20 طبقه تحت 3 رکورد در ادامه نمايش داده شده است . در اين نمودار ستون عمودي مربوط به ارتفاع نسبي و ستون افقي مربوط به بيشينه نياز زاويه دريفت به درصد مي باشد . منحني هاي مختلف مربوط به تغيير در تراز تغيير نوع مهار از ضربدري به هفتي بوده و در هر شکل نتايج براي 3 زمينلرزه مورد بررسي به تفکيک ارائه شده است .
4
ج-بررسي در قاب 20 طبقه با ب– بررسي در قاب 20 طبقه با الف– بررسي در قاب 20 طبقه
مهاربندي x در 18 طبقه مهاربندي x در 19 طبقه با مهاربندي x در تمام ارتفاع
و-بررسي در قاب 20 طبقه با ه– بررسي در قاب 20 طبقه با د– بررسي در قاب 20 طبقه
مهاربندي x در 15 طبقه مهاربندي x در 16 طبقه با مهاربندي x در 17 طبقه
ي-بررسي در قاب 20 طبقه با ط– بررسي در قاب 20 طبقه با ح– بررسي در قاب 20 طبقه
مهاربندي x در 12 طبقه مهاربندي x در 13 طبقه با مهاربندي x در 14 طبقه
م-بررسي در قاب 20 طبقه با ل– بررسي در قاب 20 طبقه با ک– بررسي در قاب 20 طبقه
مهاربندي x در 9 طبقه مهاربندي x در 10 طبقه با مهاربندي x در 11 طبقه