بررسی اثر سخت کننده هادر اطراف بازشوها بررفتاردیوارهایبرشی فولادی تحت اثر بارجانبی

اختصاصی از فایلکو بررسی اثر سخت کننده هادر اطراف بازشوها بررفتاردیوارهایبرشی فولادی تحت اثر بارجانبی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

پایان نامه ارشد عمران

130صفحه

کارشناسی ارشد word

چکیده:

با توجه به احداث ساختمان های مرتفع و لزوم مقابله با نیروهای جانبی وارده به سازه نیاز به استفاده از دیوار برشی فولادی در دهه 1970 احساس شد و طراحی ها بر پایه ی آن انجام گردید. این سیستم به علت شکل پذیری متناسب در زلزله های متفاوتی مورد استفاده قرار گرفته است. استفاده از دیوار برشی فولادی مزایای فراوانی دارد از جمله این مزایا می توان به شکل پذیری زیاد، جذب انرژی فوق العاده، سختی و مقاومت بالا و در عین حال اقتصادی بودن و اجرای بسیار راحت ان اشاره کرد.

در این تحقیق بعد از صحت سنجی مطالعات پارامتریک انجام شده، اثر پارامترهای هندسی بر رفتار دیوار برشی برای 21 مدل توسط نرم افزار ANSYS مورد بررسی قرار گرفت.

از این 21 مدل 3 مدل دیوار برشی بدون استفاده از بازشو با سه ضخامت (3و4و5 میلی متر) تحت بارگذاری افقی قرار گرفتند.

18 مدل دیگر با ایجاد بازشو مربع با اندازه ثابت و با قراردادن سخت کننده اطراف بازشوها در 6 مکان در هر دیوار برشی شدند و باربری نهایی، نحوه وقوع پلاستیسیته، میزان تنش های فون میزس و مقایسه نیرو تغییر مکان ها در هر دو مدل با و بدون بازشو مورد مقایسه قرار گرفت.

فهرست مطالب

عناوین                                                                                               صفحه

فصل اول:کلیات... 1

1-1-مقدمه  2

 1-2- سیستم‌های مقاوم در برابر زلزله. 3

 1-3- سیستم قاب خمشی (MRF) 3

 1-4-سیستم‌های مهاربندی. 4

 1-5- سیستم مهاربندی خارج از مرکز (EBF) 6

 1-6- سیستم مهاربندی زانوئی (KBF) 7

 1-7- سیستم مهاربندی کمانش ناپذیر (BRB) 8

 1-8- سیستم دیوار برشی. 10

 1-9- دیوارهای برشی بتن مسلح. 10

1-10-دیوارهای برشی مرکب.. 10

 1-11- دیوارهای برشی فولادی. 10

 1-12- کاربرد اصلی دیوار برشی فولادی. 11

 1-13- مزایای دیوار برش فولادی سوراخ دار برای مقاومت در برابر بارهای جانبی. 12

 1-14- ملاحظاتی درباره استفاده از دیوارهای برش فولادی سوراخ دار 14

1-15- نکاتی در خصوص ملاحظات طراحی دیوار برشی فولادی. 17

1-16- نحوه انتخاب مقدار و محل دیوار برشی. 18

 1-17- اهداف استفاده از دیوار برشی با سوراخ با شکل و اندازه مختلف.. 19

 1-18-  نتیجه گیری کلی در خصوص وجود دیوار برشی. 20

 1-19- عملکرد دیوار برشی فولادی. 21

1-20- مزیت‌های سیستم صفحات دیوار برشی فولادی. 23

 1-21-  نکات به دست آمده در طی روند استفاده از صفحات دیواربرشی فولادی. 24

1-22-  استفاده از دیواربرشی فولادی و رفتار لرزه‌ای آن. 25

 فصل دوم: مروری بر پیشینه‌ی تحقیق.. 26

 2-1- پیشینه‌ی تحقیق. 27

2-2- خلاصه‌ای از رفتار دیوار برشی در زلزله‌های 50 سال اخیر. 33

 2-3- ساختمان‌های مهم ساخته شده با سیستم دیوار برشی فولادی. 34

2-4- تحققیات دکتر محرمی ‌بر روی دیواربرشی فولادی با اجزاء لبه‌ای. 64

2-4-1-معرفی دیوار برشی فولادی نیمه نگهداری شده در لبه‌ها 64

2-5- مزایای پانل‌های نیمه نگهداری شده در لبه‌ها 65

فصل سوم:روش اجرای تحقیق.. 71

3-1 مقدمه. 72

3-2 مدل سازی و تشریح نرم افزار Ansys. 72

3-3 فرضیات مدل سازی. 74

3-4- نحوه اعمال بارگذاری بر روی نمونهها 78

3-5- طراحی بازشوها متناسب با افزایش دهانه دیوار برشی فولادی. 78

3-6 - بررسی خروجیها و استخراج نتایج. 81

فصل چهارم:تجزیه و تحلیل دادهها 83

4-1 - مقدمه. 84

4-2 - ایجاد بازشو در دیوار برشئ. 84

4-3 - فرضیات اساسی طراحی. 84

4-4 - اعمال جابجایی معادل نقص های اولیه عمود بر صفحه دیوار برشی. 85

4-5- تاثیر بازشوها روی شدت و جهت تنشهای اصلی در حالت دارای بازشو  و بدون بازشو. 86

4-6 - طراحی، تحلیل و آنالیز 3 مورد دیوار برشی فولادی با طولهای 6 متر بدون  بازشو. 88

4-7 - طراحی، تحلیل و آنالیز 18حالت مورد دیوار برشی فولادی با طول 6 متر با بازشو مربع. 89

4-8 - مقایسه دیوار برشی دارای بازشو و سخت کننده با حالت بدون بازشو با ضخامت 5 میلیمتر. 90

4-9- بررسی روند تسلیم شدگی ورق با معیار تسلیم شدگی تنشهای فـون مـیزس (von misess. 91

4-9-1 مشخصات نمونههای مورد نظر جهت مقایسه. 91

4-9-2 تسلیم شدگی بخش گستردهای از دیوار برشی. 94

 4-9-3 شروع تسلیم شدگی در ستون های قاب و بررسی آن در دیوار برشی دارای بازشو و بدون بازشو  96

4-9-4 تشکیل تنش های فون میزس در دیوار تحت بازشو مربع. 97

4-9-5- تاثیر بازشو ها روی شدت تنشهای اصلی در حالت دارای بازشو  و بدون بازشو. 99

فصل پنجم. 101

5-1 - تحلیل نتایج حاصل از3 مدل دیوار برشی فولادی در حالت بدون بازشو با ضخامت و طولهای مختلف    102

5-2 -تحلیل نتایج حاصل از 18 مدل دیوار برشی فولادی با سوراخ سوراخ مربع ای نتایج. 102

5-3 - مقایسه باربری نهایی دیوار برشی با دهانه 6 متری با ضخامت های  3 و 4 سانتی متری در حالت بازشو مربع و مقایسه آنها باهم  104

5-4- مقایسه باربری نهایی دیوار برشی با دهانه 6 متری با ضخامت مختلف در حالتی که دیوار برشی بدون بازشومیباشد . 105

5-5 - مقایسه باربری نهایی دیوار برشی با دهانه 6 متری با ضخامت 4 میلیمتر  در حالت دارای بازشو مربع  107

5-6 - مقایسه باربری نهایی دهانه 6 متری با تعداد بازشو6 حالت قرارگیری باز شو و مقایسه آن با دیوار برشی بدون بازشو  108

5-7 - مقایسه باربری نهایی دیوار برشی با دهانه 6 متر با تعداد بازشو 1  سه حالت قرار گیری بازشو دیوار برشی ضخامت های مختلف با بازشو مربع. 109

5-8-  دلایل توجیهی استفاده از ایجاد بازشو در دیوار برشی فولادی. 110

5-9- مزایای استفاده از بازشو در دیوار برشی فولادی. 112

5-10- نتیجه گیری. 114

5-11- پیشنهادهای ادامه کار 114

منابع. 116

فهرست اشکال

شکل (1-1): تغییرشکل قاب خمشی. 4

شکل (1-2): منحنی هیسترزیس قاب خمشی. 4

شکل (1-3): منحنی هیسترزیس مهاربند همگرا 5

شکل (1-4): انواع مهاربند همگرا 6

شکل (1-5): منحنی هیسترزیس مهاربند واگرا 6

شکل (1-6): انواع مهاربند واگرا 7

شکل (1-7): انواع مهاربند زانویی. 8

شکل (1-8): رفتار مهاربند BRB. 9

شکل (1-9): منحنی هیسترزیس مهاربند BRB. 9

شکل (1-10): دیوار برشی فولادی. 11

شکل (1-11): ‌ایجاد بازشو در دیوار برشی فولادی. 24

شکل (1-12): ساختمان نیپون استیل. 34

شکل (1-13): ساختمان56 طبقه Shinjuku Nomura. 35

شکل (1-15): نماهایی از بیمارستان سیلمار. 37

شکل (1-16): ساختمان 35 طبقه توکیو. 39

شکل (1-17): ساختمان مسکونی 52 طبقه در سان فرانسیسکو-کالیفرنیا 40

شکل (2-1): مدل خرپایی. 42

شکل (2-2): مدل آزمایشگاهی کالاک.. 43

شکل (2-3): مدل  Tromposch and Kulak (1987) 45

شکل (2-4): نمونه آزمایشگاهی درایور. 49

شکل (2-5): مدل یک طبقة لوبل. 52

شکل (2-6): مدل چهار طبقة لوبل. 53

شکل (2-7): نتایج لوبل. 55

شکل (2-8): مدل پیشنهادی رضایی. 58

شکل (2-9): مکانیزم خرابی آستانه اصل. 59

شکل (2-10): ورق فولادی و المان مرزی قائم پانل‌های نیمه نگهداری شده در لبه‌ها 64

شکل (2-11): نحوة قرارگیری پانل‌های نیمه نگهداری شده در لبه‌ها در ساختمان. 65

شکل 3-1: قاب فولادی مدل شده در نرم افزارAnsys. 75

شکل 3-2: مدل سه بعدی بدون بازشو در نرم افزارAnsys. 76

شکل3 -3: نقاطی در نرم افزار Ansys که از تغییر مکان آنها جلوگیری و یا جابجا می شوند. 77

شکل3-4:  نمودار تنش- کرنش تعریف شده در نرم افزارAnsysبرای مصالح دیوار برشی(ورق) 80

شکل 3-5. نمودار تنش- کرنش تعریف شده در نرم افزار َAnsysبرای قاب دیوار برشی  (ستون ها وپل های اطراف)  81

شکل 4-1: آنالیز دیوار برشی تحت اعمال جابجایی یک میلیمتر در مرکزدر نرم افزار Ansys. 85

شکل 4-2: مقایسه جهت تنش های فون میزس  دیوارهای برشی طبق نرم افزارَAnsys در حالت (الف بدون بازشو و (ب)دارای بازشو. 87

شکل 4-3. تنشهای فون میزس ایجاد شده در دیوار برشی بر اساس نرم افزار Ansys. 93

شکل 4-4. تسلیم شدگی دیوار برشی فولادی در دو حالت فوق. 95

شکل 4-5. مقایسه تسلیم شدگی در ستونها 97

شکل 4-6. تشکیل تنش های فون میزس در دو حالت فوق(دارای بازشو و بدون بازشو) 98

شکل 4-7. وقوع تنش های اصلی. 100

فهرست جداول

جدول 3-1: مشخصات مصالح مورد استفاده 74

جدول 3-2: ابعاد بازشو ها در حالات مختلف.. 79

جدول 4-1. 88

جدول4-2. 89

جدول 4-3. 91

جدول4‑5. مشخصات نمونه های مورد استفاده 92