تعداد صفحات: ۱۳۳ | قابل ویرایش
فهرست مطالب
فصل اول
۱-۱- مقدمه………………………………………. ۲
۱-۲- شکل پذیری سازه ها …………………………… ۴
۱-۳- مفصل و لنگر پلاستیک ………………………….. ۵
۱-۴- منحنی هیستر زیس و رفتار چرخه ای سازه ها ……….. ۶
۱-۵- مقایسه رفتار خطی و غیر خطی در سیستمهای سازه ای …. ۷
۱-۶- ضریب شکل پذیری ……………………………… ۸
۱-۷- ضریب کاهش نیروی زلزله در اثر شکل پذیری سازه ……. ۹
۱-۸- ضریب اضافه مقاومت ………………………….. ۱۰
۱-۹- ضریب رفتار ساختمان …………………………. ۱۰
۱-۱۰- ضریب تبدیل جابجایی خطی به غیر خطی …………… ۱۲
۱-۱۱- سختی …………………………………….. ۱۲
۱-۱۲- مقاومت …………………………………… ۱۲
۱-۱۳- جمع بندی پارامترهای کنترل کننده …………….. ۱۲
فصل دوم
۲-۱-۱- قاب فضایی خمشی …………………………… ۱۴
۲-۱-۲- تعریف سیستم قاب صلب خمشی ………………….. ۱۴
۲-۱-۳- رفتار قابهای خمشی در برابر بار جانبی ……….. ۱۵
۲-۱-۴- رابطه بار – تغییر مکان در قابهای خمشی ………. ۱۶
۲-۱-۵- رفتار چرخه ای قابها ………………………. ۱۶
۲-۱-۶- شکل پذیری قابهای خمشی …………………….. ۱۶
۲-۱-۷- مفصل پلاستیک در قابهای خمشی ………………… ۱۷
۲-۱-۸- مشخص کردن لنگر پلاستیک محتمل در مفصل پلاستیک ….. ۱۸
۲-۱-۹- کنترل ضابطه تیر ضعیف – ستون قوی ۱۸
۲-۱-۱۰- چشمه اتصال ………………………………. ۱۹
۲-۱-۱۱- اثرات چشمه اتصال بر رفتار قاب خمشی …………. ۱۹
۲-۱-۱۲- طراحی چشمه اتصال …………………………. ۱۹
۲-۱-۱۳- اثرات نامعینی ……………………………. ۲۰
۲-۲-۱- سیستم مهاربندی همگرا ……………………… ۲۰
۲-۲-۲- پاسخ رفت و برگشتی مهاربندهای فولادی …………. ۲۱
۲-۲-۳- ضریب کاهش مقاومت فشاری مهاربند …………….. ۲۳
۲-۲-۴- رفتار لرزه ای قابهای فولادی با مهاربندی ضربدری .. ۲۳
۲-۲-۵- رفتار کششی تنها ………………………….. ۲۴
۲-۲-۶- رفتار کششی – فشاری ……………………….. ۲۴
۲-۲-۷- تاثیر ضریب لاغری در رفتار قاب با مهاربندی همگرا . ۲۴
۲-۲-۸- سیستم دوگانه قاب خمشی و مهاربندی همگرا ……… ۲۵
۲-۳-۱- سیستم مهاربندی واگرا ……………………… ۲۵
۲-۳-۲- سختی و مقاومت قاب ………………………… ۲۶
۲-۳-۳- زمان تناوب قاب …………………………… ۲۷
۲-۳-۴- مکانیزم جذب انرژی ………………………… ۲۷
۲-۳-۵- نیروها در تیرها و تیر پیوند ……………….. ۲۹
۲-۳-۶- تعیین مرز پیوندهای برشی و خمشی …………….. ۳۰
۲-۳-۷- تسلیم و مکانیزم خرابی در تیر پیوند …………. ۳۱
۲-۳-۸- اثر کمانش جان تیر پیوند …………………… ۳۱
۲-۳-۹- مقاومت نهایی تیر پیوند ……………………. ۳۲
۲-۴-۱-سیستم جدید قاب با مهاربندی زانویی …………… ۳۲
۲-۴-۲- اتصالات مهاربند – زانویی …………………… ۳۵
۲-۴-۳- سختی جانبی الاستیک قابهای KBF……………….. 35
۲-۴-۴- اثر مشخصات اعضاء بر سختی جانبی ارتجاعی سیستمهای KBF…. 37
۲-۴-۵- رفتار غیر خطی مهاربند زانویی تحت بار جانبی….. ۳۷
فصل سوم
۳-۱- مقدمه …………………………………….. ۴۱
۳-۲- مشخصات کلی ساختمان …………………………. ۴۱
۳-۳- بارگذاری جانبی …………………………….. ۴۴
۳-۳-۱- بارگذاری ثقلی ……………………………. ۴۴
۳-۳-۲- بارگذاری جانبی …………………………… ۴۵
۳-۴- تحلیل قابها………………………………… ۴۶
۳-۵- طراحی قابها ……………………………….. ۴۸
۳-۵-۱- کمانش موضعی اجزاء جدار نازک ……………….. ۴۸
۳-۵-۲- کمانش جانبی در تیرها و کمانش جانبی – پیچشی در ستونها ۵۰
۳-۶- طراحی قابهای TKBF…………………………… 53
۳-۷- طراحی اعضای زانویی …………………………. ۵۴
۳-۸- طراحی تیرها و ستونها ……………………….. ۵۵
۳-۹- طراحی اعضای مهاربندی ……………………….. ۵۵
۳-۱۰- طراحی قابهای EBF…………………………… 55
۳-۱۱- طراحی قابهای CBF…………………………… 55
۳-۱۲- نتایج طراحی مدلها …………………………. ۵۶
۳-۱۲-۱- سیستم TKBF + MRF …………………………. ۵۶
۳-۱۲-۲-سیستم EBF + MRF……………………………. 57
۳-۱۲-۳- سیستم CBF + MRF…………………………… 57
۳-۱۳- کنترل مقاطع انتخابی با قسمت دوم آئین نامه AISC…. 58
۳-۱۳-۱- کنترل کمانش موضعی ………………………… ۵۸
۳-۱۳-۲- کنترل پایداری جانبی اعضای زانویی …………… ۵۸
۳-۱۴- بررسی رفتار استاتیکی خطی سیستمهای KBF و EBF و CBF و مقایسه آنها با یکدیگر ………………………………………… ۵۸
۳-۱۴-۱- مقایسه تغییر مکان جانبی مدلها………………. ۵۹
۳-۱۴-۲-مقایسه پربود طبیعی مدلها……………………. ۵۹
۳-۱۴-۳- بررسی نیروپذیری المانهای زانویی در قابهای TKBF. 60
۳-۱۴-۴- بررسی نیروهای داخلی ایجاد شده در تیر کف……… ۶۱
۳-۱۴-۵- بررسی نیروی فشاری در اعضای قطری ……………. ۶۳
۳-۱۵- بررسی اثر پارامترهای هندسی قاب روی سختی سیستمهای KBF…. 63
۳-۱۵-۱- بررسی اثر و بر سختی ارتجاعی سیستمهای TKBF 64
۳-۱۶- تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی ……………….. ۸۱
۳-۱۶-۱-معادلات تعادل دینامیکی ……………………… ۸۱
۳-۱۶-۲- مشخصات دینامیکی قابهای مورد مطالعه …………. ۸۲
۳-۱۶-۳- شتاب نگاشتهای اعمالی ……………………… ۸۳
۳-۱۶-۴-نتایج تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی ………….. ۹۲
فصل چهارم
۴-۱- نتایج …………………………………….. ۹۶
۴-۲- ضوابط طراحی زانویی …………………………. ۹۷
۴-۳- پیشنهادات …………………………………. ۹۹
پیوست ۱ ………………………………………. ۱۰۰
پیوست ۲……………………………………….. ۱۰۷
پیوست ۳……………………………………….. ۱۱۱
مراجع ………………………………………… ۱۱۸
مقدمه پایان نامه پارامترهای هندسی مهاربند زانویی
سختی و شکل‌پذیری دو موضوع اساسی در طراحی ساختمانها در برابر زلزله‌اند. ایجاد سختی و مقاومت به منظور کنترل تغییرمکان جانبی و ایجاد شکل پذیری برای افزایش قابلیت جذب انرژی و تحمل تغییرشکلهای خمیری اهمیت دارند. در طراحی ساختمانهای فولادی مقاوم در برابر زلزله، استفاده از سیستمهای قابهای مقاوم خمشی MRF ، قابهای با مهاربند همگرا CBF و قابهای با مهاربند واگرا EBF رایج است.
قابهای مقاوم خمشی MRF ، شامل ستونها و تیرهایی است که توسط اتصالات خمشی به یکدیگر متصل شده‌اند. سختی جانبی این قابها به سختی خمشی ستونها، تیرها و اتصالات در صفحه خمش بستگی دارد. در طراحی این قابها فلسفه تیر ضعیف و ستون قوی حاکم است.
این امر ایجاب می‌کند که تیرها زودتر از ستونها تسلیم شوند و با شکل پذیری مناسب خود، انرژی زلزله را جذب و مستهلک کنند و اتصالات دربارهای حدی با شکل پذیری غیرارتجاعی مناسب خود، قابلیت تحمل تغییر شکلهای خمیری را بالا ببرند.این قابها دارای شکل پذیری مناسب ولی سختی جانبی کمتری هستند.
مفصل ولنگر خمیری
مفصل خمیری در یک قطعه به حالتی گفته می‌شود که در آن (یا مقطعی از آن) با افزایش بسیار اندک نیرو، تغییرشکل قابل توجهی ایجاد شود. به عنوان مثال اگر یک تیر ساده (شکل ۱-۶ ) تحت اثر بار افزایشی قرار گیرد, منحنی نیرو – تغییر مکان آن مشابه شکل ۱-۷ خواهد بود.
همانگونه که در شکل ۱-۷ دیده می‌شود در ناحیه AB ، تغییرمکان تیر افزایش قابل توجهی می‌یابد در حالیکه بار وارده آنچنان افزایش نیافته است. این بدان مفهوم است که با افزایش بارهای خارجی، لنگرخمشی در مقطع مورد نظر زیاد شده و به تدریج تارهای انتهایی مقطع وارد مرحله تسلیم می‌شوند. با افزایش بار تمامی تارهای مقطع تسلیم شده و به این ترتیب مقطع خمیری کامل و مفصل خمیری تشکیل می‌گردد. لنگر ایجاد شده در این مقطع که تا زمان انهدام تقریباً ثابت باقی می‌ماند لنگر خمیری MP نامیده می‌شود.
منحنی هیسترزیس و رفتار چرخه‌ای سازه‌ها
یکی از خصوصیات مصالح معمول ساختمانی داشتن ناحیه غیرخطی بعد از گذر از مرحله خطی است، مصالح بعد از تسلیم (ورود به ناحیه غیرخطی) توانایی تحمل نیروی خود را بطور کامل از دست نداده و می‌توانند مقداری نیرو تحمل نمایند. این موضوع در رفتار فولاد بعنوان شاخص ترین مصالح ساختمانی به خوبی قابل مشاهده است
به منظور جلوگیری از طراحی مقاطع غیراقتصادی لازم است که با شناخت کافی از رفتار خمیری مصالح از این توانایی آنها در طراحی استفاده گردد. در انتهای ناحیه غیرخطی نمودار تنش – کرنش، مصالح به حد گسیختگی می‌رسد که به این حد، حد نهایی یا نقطه انهدام مصالح گویند.
اگر یک میله را تحت کشش محوری رفت و برگشتی قرار دهیم، منحنی مطلوب ارتجاعی خمیری نیرو – تغییر مکان آن بصورت شکل( ۱-۱۰ ) است. کل انرژی انتقالی به میله سطح ذوزنقه است که سطح مثلث بیانگر انرژی است که در اثر باربرداری برگشت داده شده و سطح متوازی الاضلاع باقیمانده بیانگر انرژی جذب شده توسط عضو می‌باشد. هر چه سطح متوازی الاضلاع بزرگتر باشد نشانگر جذب انرژی بیشتر توسط سیستم است.
ضریب کاهش نیروی زلزله در اثر شکل‌پذیری سازه
در طرح سازه‌های مقاوم در برابر زلزله سعی می‌شود تا شرایطی فراهم گردد که یک سازه بتواند تغییرشکلهای غیرارتجاعی زیادتری از خود نشان دهد. این موضوع بیشتر به لحاظ اقتصادی حائز اهمیت است. اساساً وقتی سازه بصورت ارتجاعی و خطی در برابر زلزله از خود واکنش نشان می‌دهد، حداکثر نیروی بیشتری متحمل می‌شود، در نتیجه مقاومت مورد نیاز سازه جهت پایداری، نسبت به حالتی که وارد مرحله غیرارتجاعی می‌شود زیادتر خواهد بود.
چنین حالتی باعث پرداخت هزینه‌های بیشتری برای طراحی ایمن سازه خواهد شد. با توجه به این موضوع و در نظرداشتن اصل ساده سازی طراحی، آئین‌نامه‌های طراحی در برابر زلزله با بهره‌گیری از ظرفیت استهلاک انرژی در اثر رفتار غیرخطی، نیروی زلزله موثر و در نتیجه مقاومت مورد نیاز سازه را کاهش می‌دهند.
مطابق تعریف ضریب کاهش مقاومت (کاهش در مقاومت مورد نیاز به علت رفتار چرخه‌ای سازه) بصورت نسبت مقاومت مورد نیاز حالت ارتجاعی به مقاومت مورد نیاز حالت غیرارتجاعی تعریف می‌شود.
