%37تخفیف

دانلود پروژه:بررسی تغییرات ضخامت و مزایای استفاده از ورق فولادی در رفتار دیوارهای برشی مرکب

تعداد 133 صفحه فایل word قابل ویرایش

Site: www.filenaab.ir

 

ارشد رشته عمران (  M.Sc)

عنوان:

بررسی تغییرات ضخامت و مزایای استفاده از ورق فولادی در رفتار دیوارهای برشی مرکب

 

چکیده

امروزه استفاده از مصالح فولادی مرکب بتن و فولاد در یک سیستم مقاوم جانبی در سازه های ساختمانی جهت مقاومت در برابر بارهای لرزه ای گسترش چشمگیری یافته است. استفاده از سیستم های مرکب از حدود نیم قرن اخیر در سقف ها و تیرهای مرکب آغاز شده در دهه های گذشته تحقیقات بسیار قابل توجهی در نقاط مختلف جهان روی سیستم های متنوع باربر جانبی مرکب در حال انجام است.

دیوار برشی مرکب بتنی ـ فولادی، دیوار بتنی مسلح شده ای می باشد که توسط مقاطع فولادی به عنوان قاب تقویت شده است. این سیستم به عنوان عضوی سازه ای شناخته می شود که می تواند بار جانبی صفحه ای بسیار زیادی را در جابجایی های بسیار کم تحمل نماید که این امر این اعضا را به منظور مقاومت در برابر زلزله بسیار مناسب می کند.

در این تحقیق اطلاعاتی از ویژگی های اصلی دیوارهای برشی مرکب ارائه شده است و مطالعاتی در زمینه رفتار واقعی این اعضا، ظرفیت جذب انرژی، چگونگی رفتار بتن و فولاد در مشارکت همزمان با مدل سازی در نرم افزار اجزای محدود و دستورالعمل های موجود در این زمینه و توصیه هایی روی طراحی و نحوه ی پیکر بندی آنها به عمل آمده است. نتایج تحقیقات حاکی از این بوده است که افزایش ضخامت ورق فولادی باعث افزایش مقاومت دیوار برشی می گردد همچنین تاثیر ضخامت پانل بتنی بر نتایج ناچیز می باشد.

 

 

 

کلمات کلیدی: دیوار برشی،دیوار برشی مرکب، نرم افزار آباکوس، روش اجزا محدود.

 

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                          صفحه

چکیده 1

فصل اول: کلیات تحقیق

1-1- مقدمه. 3

1-2- اهمیت و ضرورت تحقیق. 4

1-3- بیان مساله. 6

1-4- استفاده سیستم در سازه ها 9

1-4-1 یک بیمارستان 18 طبقه در سان فرانسیسکو. 9

1-4-2 بانک چین.. 10

1-5- اهداف تحقیق. 11

1-6- سوالات تحقیق. 12

1-7- فرضیات تحقیق. 12

1-8- روش تحقیق. 12

فصل دوم: مبانی نظری و پیشینه تحقیق

2-1مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………..15

2-2- دلایل استفاده از دیوار برشی در ساختمان در مقایسه با مهار بندهای فولادی…………………… 15

2-3- مزایای استفاده از دیوار برشی فلزی مرکب… 16

2-4- دیوار برشی بتن آرمه. 17

2-5 اجزای اصلی یک دیوار برشی فلزی مرکب…………….. ..  17

2-5- 1 صفحات فولادی ……………. …. 17

2-5-2 دیوار بتنی مسلح……………… …. 18

2-5- 3 رابط های برشی……………. …. 19

2-5-4 ستونهای مرزی ……………. ….. 20

2-5-5 تیرهای مرزی ……………. ….. 20

2-5-6 اتصال دیوار برشی به قطعات مرزی……… …. 21

2-6- دیوارهای مرکب………………………………………………………………………………………………………21

2-7- انواع گسیختگی های موجود در دیوارهای کامپوزیت… 22

2-8- مقاومت برشی اسمی دیوارهای مرکب… 22

2-9 صفحه فولادی سخت شده…………. ..  23

2-10 آرماتور لازم برای قسمت بتنی…………….. …. 24

2-11 توصیه های طراحی لرزه ای دیوار برشی فلزی مرکب… … 24

2 -12 توصیه های طراحی دیوار برشی مرکب… … 24

2-13 مقاومت در برابر لنگر واژگونی……. …… 25

2-14 طراحی رابط های برشی………… …. 25

2-15 المان های مرزی……………. ..25

2-15- 1 المان های مرزی فولادی……………. ….25

2-15-2 المان های مرزی مرکب…….. …. 25

2-15- 3 ضوابط طراحی ستون های مختلط……… … 26

2-15-4 استحکام محوری وطراحی ستون های مختلط……….. … . 27

2-15-5 انتقال بار به پی وسایر اتصالات……………… … 29

2-16 ملاحظاتی درباره استفاده از دیوارهای برشی فولادی ………………………………………………….. 29

2-17 مروری بر تاریخچه تحقیقات……………………………………………………………………………………..30

2-17- 1 تحقیقات در کانادا ……………. ….32

2-17-2 تحقیقات در ژاپن……………… .. 37

2-17- 3 تحقیقات در انگلستان………. … 38

2-17-4 تحقیقات در ایالات متحده……………. … 38

2-17-5 تحقیقات در ایران ……………. ….. 39

2-18 پیشینه تحقیق……………………………………………………………………………………………………………40

فصل سوم : روش تحقیق

3-1مقدمه…………………. ..53

3-2 تعریف مفاهیم پایه…………………………………………………………………………………………………….. 53

3- 3 رفتار سازه ها در زلزله. .54

3- 4 اثر حرکت زمین.. 54

3-5 سیستم مقاوم لرزه ای سازه ای………….. … 55

3-6 شکل پذیری سازه ها…………… …. 55

3-7 اهمیت شکل پذیری در سازه ها … 56

3-8  انواع شکل پذیری سازه ها ….. 58

3-8-1شکل پذیری کلی……. ….. 58

3-8-2 شکل پذیری موضعی……….. ….. 59

3-9 رفتار اجزای سازه………….. ..59

3-10 تعریف تحلیل غیر خطی………….. ….61

3-11 انواع تحلیل های غیر خطی……. ….. 62

3-12 دلائل استفاده از تحلیل استاتیکی غیر خطی……. …. 63

3- 13 مزایای آنالیز استاتیکی غیر خطی……….. …..64

3-14 تحلیل روش افزاینده غیر خطی (پوش آور)…………… …….. 64

3-14-1 تعریف مراحل رشد منحنی پوش آور…………………………………………………………………….. 65

3-15 اهداف آنالیز استاتیکی افزاینده غیر خطی…………………………………………………………….. 66

3-16 توزیع بار جانبی……………………………………………………………………………………….. ..  67

3-17 طریقه اعمال بار در آنالیز استاتیکی غیر خطی…………………………………………………… …. 67

3-18 مقدمه ای بر روش  اجزاء محدود. 68

3- 19 مراحل آنالیز در روش اجزا محدود. 71

3-20 مبانی برنامه ABAQUS.. ..  73

3-20-1 پیش پردازش (ABAQUS/CAE)  ..  75

3-20-2 پردازش (استاندارد و یا صریحABAQUS )  ..  75

3-20-3 مرحله بعد از پردازش (ABAQUS/CAE)  …………… . 75

3-21 اجزای یک مدل تحلیلی…………….. .. 75

3-21 -1 هندسه مجزا…………… ..  75

3-21 -2 خصوصیات سطح مقطع المان ها……………………………………………………………….. ..  76

3-21 -3 خصوصیات مصالح……… ..  76

3-21-4 بارها وشرایط تکیه گاهی…………… .. 76

3-21 -5 داده های خروجی………………………………………………………………………………… ..  77

3-22 انواع تحلیل در نرم افزار ABAQUS…………………………………………………………… ..  77

3-22 –1 تحلیل خطی………………………………………………………………………………………. ..  77

3-22 – 2 تحلیل غیر خطی………………………………………………………………………………… ..  78

فصل چهارم : تجزیه، تحلیل و بیان نتایج تحقیق

4-1مقدمه…………………. ..80

4-2 پارامترهای مدل سازی……………………………………………………………………………………………….. 80

4- 3 بررسی نتایج……. .83

4- 3-1 بررسی تاثیر ضخامت ورق فولادی (تعداد برشگیر 7 عدد) 83

4- 3-2 بررسی تاثیر ضخامت ورق فولادی (تعداد برشگیر 15 عدد) 97

4- 3-3 بررسی تاثیر تعداد برشگیر در ضخامت ثابت… 110

4- 3-4 بررسی تاثیر ضخامت پانل بتنی.. 111

فصل پنجم: نتیجه گیری و جمع بندی

5-1 نتیجه گیری………………….. ..113

5-2 پیشنهادات جهت تحقیقات آتی…………………………………………………………………………………. 116

فهرست منابع. 117

منابع فارسی.. 118

منابع لاتین.. 119

فهرست جدول ها

عنوان                                                                                                    صفحه

جدول (2-1) مطالعات بر روی دیوارهای برشی مرکب.. 31

جدول (2-2) مقادير بار و تغيير مكان نهايي هر يك از قابها 50

جدول (4-1) خواص بتن استفاده شده در مدل‌های عددی.. 81

جدول (4-2) ) خواص فولاد(آرماتور) استفاده شده در مدل‌های عددی.. 81

فهرست شکل ها

عنوان                                                                                                     صفحه

شکل (1-1) دیوار برشی بتنی.. 5

شکل (1-2) نمونه­هایی از دیوارهای برشی مرکب.. 6

شکل (1-3) وجه تشابه تیر و دیوار برشی فولادی.. 9

شکل (1-4) پلان بیمارستان. 10

شکل (1-5) دیوار برشی مرکب در بانک چین.. 11

شکل (2-1) اجزای اصلی یک دیوار برشی مرکب.. 17

شکل (2-2) رفتار دیوار برشی.. 18

شکل (2-3) رفتار قسمت بتنی دیوار در زلزله. 19

شکل (2-4) انواع برشگیر. 20

شکل (2-5) انواع دیگر برش گیر. 20

شکل (2-6) انواع گسیختگی در دیوار مرکب.. 22

شکل (2-7) گسیختگی گل میخ ها 22

شکل (2-8) دیوارهای برشی فولادی با بازشو. 30

شکل (2-9) نخستین آزمایش بر روی دیوار برشی فولادی تحت بار استاتیکی در دانشگاه Alberta  33

شکل (2-10)دومین آزمایش بر روی دیوار برشی فولادی تحت بار استاتیکی در دانشگاه Alberta  33

شکل (2-11) نمای نمونه آزمایشی در دانشگاه Alberta و یک نمونه از منحنی پسماند  34

شکل (2-12) پاسخ منحنی پسماند نمونه آزمایشی.. 35

شکل (2-13) نمونه آزمایشی در دانشگاه British Colombia و پاسخ آن. 36

شکل (2-14) قاب CS   45

شکل (2-15) قاب  CBS. 46

شکل (2-16) قاب CWS. 46

شکل (2-17) قاب CSWB.. 46

شکل (2-18) نمودار بار- تغيير مكان جانبي قاب مركب بتني- فولادي CS. 47

شکل (2-19) نمودار بار- تغيير مكان جانبي قاب مركب بادبندي شده CSB.. 47

شکل (2-20) نمودار بار- تغيير مكان جانبي قاب مركب همراه با ديوار برشي CSW… 48

شکل (2-21) نمودار بار- تغيير مكان جانبي قاب مركب بادبندي مدفون در ديوار برشي CSWB   48

شکل (2-22) مقايسه بين نمودار بار- تغيير مكان قابهاي CSW و CSWB و CWB.. 49

شکل (3-1) منحنی رفتار غیرالاستیک سازه 56

شکل (3-2) تعریف ضریب شکل پذیری.. 56

شکل (3-3) بازتاب سازه با یک درجه آزادی برای شکل پذیری های مختلف… 57

شکل (3-4) تغییرات بار –تغییرمکان. 58

شکل (3-5) تعریف تغییر شکل تسلیم. 58

شکل (3-6) تغییرمکان نسبی هر سازه 59

شکل (3-7) منحنی رفتار عضو شکل پذیر. 60

شکل (3-8) منحنی رفتار عضو نیمه شکل پذیر. 60

شکل (3-9) منحنی رفتار شکننده. 61

شکل (3-10) منحنی رفتار پوش آور. 65

شکل (3-11) مراحل رشد منحنی نیرو – جابجایی.. 66

شکل (3-12) منحنی طیف ظرفیت. 67

شکل (3-13) نمونه ای از مدل سازی در آباکوس… 74

شکل (3-14) مراحل پردازش در آباکوس… 74

شکل (3-15) مقایسه منحنی های نیرو-تغییر مکان برای فنرهای خطی و غیر خطی.. 78

شکل (4-1) جزییات مربوط به قاب.. 81

شکل (4-2) منحنی تنش-کرنش فولاد. 82

شکل (4-3) المان دو بعدی Truss به عنوان آرماتور طولی و عرضی.. 82

شکل (4-4) منحنی تنش – کرنش بتن معمولی تحت کشش… 82

شکل (4-5) منحنی تنش–کرنش بتن معمولی تحت فشار. 83

شکل (4-6) کشش تحملی در قاب بتنی در حالت ضخامت قاب فولادی 5/0 و تعداد 7 برش گیر  83

شکل (4-7) کشش تحملی در قاب بتنی در حالت ضخامت قاب فولادی 75/0 و تعداد 7 برش گیر  84

شکل (4-8) کشش تحملی در قاب بتنی در حالت ضخامت قاب فولادی 1 و تعداد 7 برش گیر  84

شکل (4-9) کرنش پلاستیک آرماتورهادر قاب بتنی در حالت ضخامت قاب فولادی 5/0 و تعداد 7 برش گیر  85

شکل (4-10) کرنش پلاستیک آرماتورهادر قاب بتنی در حالت ضخامت قاب فولادی 75/0 و تعداد 7 برش گیر………………………………………………………………………………………………………………….  85

شکل (4-11) کرنش پلاستیک آرماتورهادر قاب بتنی در حالت ضخامت قاب فولادی 1 و 7 برش گیر  86

شکل (4-12) ) کرنش پلاستیک پانل فولادی در حالت ضخامت قاب فولادی 5/0 و 7 برش گیر  86

شکل (4-13) کرنش پلاستیک پانل فولادی در حالت ضخامت قاب فولادی 75/0 و 7 برش گیر  87

شکل (4-14) کرنش پلاستیک پانل فولادی در حالت ضخامت قاب فولادی 1 و 7 برش گیر  87

شکل (4-15) تنش آرماتور در حالت ضخامت قاب فولادی 5/0 و 7 برش گیر. 88

شکل (4-16) تنش آرماتور در حالت ضخامت قاب فولادی 75/0 و 7 برش گیر. 89

شکل (4-17) تنش آرماتور در حالت ضخامت قاب فولادی 1 و 7 برش گیر. 89

شکل (4-18) تنش و آرایش برشگیر در حالت تعداد 7 برش گیر. 90

شکل (4-19) تنش دیوار فولادی در حالت ضخامت قاب فولادی 5/0 و 7 برش گیر  90

شکل (4-20) تنش دیوار فولادی در حالت ضخامت قاب فولادی 75/0 و 7 برش گیر  91

شکل (4-21) تنش دیوار فولادی در حالت ضخامت قاب فولادی 1 و 7 برش گیر  91

شکل (4-22) تنش قاب بتنی در حالت ضخامت قاب فولادی 5/0 و 7 برش گیر. 92

شکل (4-23) تنش قاب بتنی در حالت ضخامت قاب فولادی 75/0 و 7 برش گیر. 92

شکل (4-24) تنش قاب بتنی در حالت ضخامت قاب فولادی 1 و 7 برش گیر. 93

شکل (4-25) تنش صفحه کامپوزیت در حالت ضخامت قاب فولادی 5/0 و 7 برش گیر  93

شکل (4-26) تنش صفحه کامپوزیت در حالت ضخامت قاب فولادی 75/0 و 7 برش گیر  94

شکل (4-27) تنش صفحه کامپوزیت در حالت ضخامت قاب فولادی 1 و 7 برش گیر  94

شکل (4-28) منحنی نیرو جابجایی در حالت t=0.5,N=7. 95

شکل (4-29) منحنی نیرو جابجایی در حالت t=0.75,N=7. 95

شکل (4-30) منحنی نیرو جابجایی در حالت t=1,N=7. 96

شکل (4-31) منحنی نیرو جابجایی در حالات مختلف ضخامت به ازای تعداد برشگیر 7 عدد  96

شکل (4-32) کشش تحملی در قاب بتنی در حالت ضخامت قاب فولادی 5/0 و 15 برش گیر  97

شکل (4-33) کشش تحملی در قاب بتنی در حالت ضخامت قاب فولادی 1 و 15 برش گیر  97

شکل (4-34) تنش آرماتوردر حالت ضخامت قاب فولادی 5/0 و 15 برش گیر. 98

شکل (4-35) تنش آرماتوردر حالت ضخامت قاب فولادی 75/0 و 15 برش گیر. 98

شکل (4-36) تنش آرماتوردر حالت ضخامت قاب فولادی 1 و 15 برش گیر. 99

شکل (4-37) کرنش پلاستیک آرماتوردر حالت ضخامت قاب فولادی 5/0 و 15 برش گیر  99

شکل (4-38) کرنش پلاستیک آرماتوردر حالت ضخامت قاب فولادی 75/0 و 15 برش گیر  100

شکل (4-39) کرنش پلاستیک آرماتوردر حالت ضخامت قاب فولادی 1 و 15 برش گیر  100

شکل (4-40) کرنش پلاستیک دیوار فولادی در حالت ضخامت قاب فولادی 5/0 و 15 برش گیر  101

شکل (4-41) کرنش پلاستیک دیوار فولادی در حالت ضخامت قاب فولادی 75/0 و 15 برش گیر  101

شکل (4-42) کرنش پلاستیک دیوار فولادی در حالت ضخامت قاب فولادی 1 و 15 برش گیر  102

شکل (4-43) تغییر شکل کلی قاب در حالت ضخامت قاب فولادی 1 و 15 برش گیر  102

شکل (4-44) تغییر شکل کلی قابدر حالت ضخامت قاب فولادی 5/0 و 15 برش گیر  103

شکل (4-45) تنش قاب فولادی در حالت ضخامت قاب فولادی 5/0 و 15 برش گیر  103

شکل (4-46) تنش قاب فولادی در حالت ضخامت قاب فولادی 1 و 15 برش گیر. 104

شکل (4-47) تنش قاب بتنی در حالت ضخامت قاب فولادی5/0 و 15 برش گیر. 104

شکل (4-48) تنش قاب بتنی در حالت ضخامت قاب فولادی75/0 و 15 برش گیر. 105

شکل (4-49) تنش قاب بتنی در حالت ضخامت قاب فولادی1 و تعداد 15 برش گیر  105

شکل (4-50) تنش و آرایش برشگیر…………………………………………………………………………………..106

شکل (4-51) تنش در صفحه کامپوزیتی حالت ضخامت قاب فولادی5/0 و 15 برش گیر  106

شکل (4-52) تنش در صفحه کامپوزیتی حالت ضخامت قاب فولادی75/0و 15 برش گیر  107

شکل (4-53) تنش در صفحه کامپوزیتی حالت ضخامت قاب فولادی1 وتعداد 15 برش گیر  107

شکل (4-54) منحنی نیرو جابجایی در حالت t=0.5,N=15. 108

شکل (4-55) منحنی نیرو جابجایی در حالت t=0.75,N=15. 108

شکل (4-56) منحنی نیرو جابجایی در حالت t=1,N=15. 109

شکل (4-57) منحنی مقایسه نیرو جابجایی  به ازای ضخامت های مختلف و تعداد برشگیر 15  109

شکل (4-58) منحنی نیرو جابجایی به ازای تعداد و آرایش متفاوت برشگیر(t=0.5)  110

شکل (4-59) منحنی نیرو جابجایی به ازای تعداد و آرایش متفاوت برشگیر(t=0.75)  110

شکل (4-60) منحنی نیرو جابجایی به ازای تعداد و آرایش متفاوت برشگیر(t=1) 111

شکل (4-61) تغییر شکل نهایی قاب در حالت ضخامت اولیه بتن.. 111

شکل (4-62) تغییر شکل نهایی قاب در حالت ضخامت دو برابر شده بتن.. 112

 

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo