سمینار رفتار لرزه‌ای ستون‌های فلزی باکسی پرشده با بتن تحت نیروهای زلزله

اختصاصی از یارا فایل سمینار رفتار لرزه‌ای ستون‌های فلزی باکسی پرشده با بتن تحت نیروهای زلزله دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : WORD

تعداد صفحات:92

سمینار  برای دریافت درجه کارشناسی ارشد " M.Sc ''
مهندسی(عمران- سازه)

فهرست مطالب:
عنوان                                                                                                   صفحه
چکیده     1
فصل اول: مقدمه و مفاهیم کلی رفتار ستون‌های پر شده با بتن (CFT)
1- 1 مقدمه     3
1-2 رفتار یکنواخت ستون‌های باکسی پرشده با بتن (CFT) (مقاومت محوری و سختی)     5
1-3 مقاومت خمشی و سختی     7
1-4 مقاومت تیر ستون     8
1-5 مقاومت پیچشی و سختی     9
1-6 خزش و جمع شدگی در CFTها     10
1-7 تنش پسماند در CFTها     10
1-8 رفتار چرخهای باکس‌های فولادی پرشده با بتن     10
1-9 طراحی ستون‌های باکسی فلزی پر شده با بتن     14

فصل دوم: آزمایشات اعضای CFT و نتایج
2-1 بررسی آزمایشات بر روی ستون‌های CFT و نتایج     18
2-2 نوع المان و مش بندی در محاسبه     19
2-3 آماده سازی نمونه‌ها     20
2-4 تجهیزات اعمال بار سیکلی     22
2-5 مدهای خرابی     22
2-6 نتایج این آزمایشات     30

فصل سوم: اثرات پیش بارگذاری روی اعضای CFT
3-1 نگاهی به پیش بارگذاری بر ستون‌های فلزی پر شده با بتن     33
3-2 مطالعات انجام شده بر روی ستون‌های فلزی پرشده بابتن بر اثر پیش بارگذاری     33
3-3 تحلیل تئوریک     37
3-4 تحقیقات آزمایشگاهی     43
3-5 جزئیات نمونه‌های آزمایش     43
3-6 نتایج آزمایش و مشاهدات     46
3-7 بررسی نتایج دیگر آزمایشات منتشر شده     56
3-8 تحلیل المان محدود     57
3-9 کالیبره کردن و مدلسازی عددی     57
3-10 نتایج عددی     60
3-11 یک روند گام به گام طراحی     61
3-12 نتیجهگیری     62

فصل چهارم: نکات آیین‌نامه‌ای در طراحی اعضای CFT
4-1 نکات آیین‌نامه‌ای در ستون‌های مختلط     65


فصل پنجم: نتیجه گیری
5-1 نتیجه‌گیری     72
مراجع     74
پیوست‌ها     84



فهرست اشکال

عنوان                                                                     صفحه
شکل 1-1 پلان سازه سه بعدی بادبندی نشده     4
شکل 1-2 دتایل اتصال گیردار تیر ستون     14
شکل 2-1 دتایل قاب‌های تحت آزمایش در نرم افزار آباکوس     19
شکل 2-2 قرارگیری و مهاربندی قاب‌ها در حین آزمایش     20
شکل 2-3 دتایل قاب مورد آزمایش     21
شکل 2-4 مدهای خرابی در قاب     22
شکل 2-5تمام نمونه‌های قاب     23
شکل 2-6 منحنی‌های هیسترزیس بار جانبی – تغییر مکان     23
شکل 2-7 پوش منحنی‌های بارجانبی – تغییر مکان     24
شکل 2-8 منحنی بار جانبی-تغییر مکان قاب SF-22    25
شکل 2-9 منحنی ایده آل بار-تغییر مکان     26
شکل 2-10 برآورد ماکزیمم بار حدی جاری شدن قاب     26
شکل 2-11 منحنی ضریب استهلاک هم ارزانباشتگی به تناسب تغییر مکان به تغییر مکان جاری    شدن     27
شکل 2-12 مقایسه پیش‌بینی و نتایج عددی منحنی بار-تغییرمکان     28
شکل 2-13مقایسه منحنی بار جانبی-تغییر مکان پیش‌بینی و نتایج عددی     29
شکل 3-1 یک ساختمان چند طبقه تیپ با یک هسته دیوارهای داخلی     34
شکل 3-2 نشان‌دهنده ستون‌های فولادی لوله ای در اطراف سازه     34
شکل 3-3 سازه چند طبقه عمومی‌را که بتن در داخل لوله‌های فولادی توخالی آن     35
شکل 3-4 یک ستون مرکب متشکل از لوله مربع شکل فولادی     40
شکل 3-5 فاکتورکاهش پیش باردرمقابل ضریب لاغری بدون بعد را برای ستون‌های مرکب41
شکل 3-6 تست فشاری بر اساس طول موثر ستون و دتایل‌های اندازه گیری     44
شکل 3-7 نمودار تغییرمکان تحت بار محوری برای CFT-S-40-30P و CFT-S-100-30P46
شکل 3-8 یک تورم ذاتی جداره فولادی در ستون     47
شکل 3-9 منحنی بار تغییرمکان برای CFT-S-100-0P و CFT-S-100-30P    47
شکل 3-10 منحنی بار تغییرمکان برای CFT-I-40-30P و CFT-I-100-30P    48
شکل 3-11 مود خرابی را نشان می‌دهد     49
شکل 3-12 مود خرابی را نشان می‌دهد     49
شکل 3-13 منحنی بار تغییرمکان برای CFT-I-100-0P و CFT-I-100-30P    50
شکل 3-14 منحنی بار تغییرمکان برای CFT-I-130-40P    50
شکل 3-15 خرابی در اثر خورد شدن بتن نه بدلیل کمانش کلی معمول     51
شکل 3-16 منحنی بار تغییرمکان برای CFT-L-40-30P و CFT-L-100-30P    52
شکل 3-17 منحنی بار تغییرمکان را برای CFT-L-100-0P و CFT-L-100-30P وCFT-L-130-    52
شکل 3-18 منحنی بار تغییرمکان را برای CFT-L-100-0P و CFT-L-100-30P وCFT-L-130-    53
شکل 3-19 ستون CFT-L-40-30P قبل و بعداز خرابی     53
شکل 3-20 مقایسه نتایج آزمایشات و تحلیل المان محدود     54
شکل 3-21 مقایسه نتایج آزمایشات و تحلیل المان محدود     55
شکل 3-22 منحنی‌های ارتباط تنش – کرنش تک محوری برای بتن و فولاد     57
شکل 3-23 منحنی‌های ارتباط تنش – کرنش تک محوری برای بتن و فولاد     57
شکل 3-24 مش بندی کلی المان محدود برای بتن و فولاد     58
شکل 3-25 کاهش ظرفیت محوری     59
شکل 3-26 بار نهایی از شبیه سازی عددی در مقایسه با اعداد بدست آمده     60

 

فهرست نمودار

عنوان                                                                     صفحه
نمودار 1-1 مقاومت مقطع ستون پر شده با بتن نرمال شده     8
نمودار 1-2 منحنی رفتار هیسترزیس بار –تغییر مکان ستون cft    11
نمودار 1-3 مقایسه طراحی مقاوم اندرکنش برای مقاطع دایره‌ای ومربعی وپر شده با بتن     16
نمودار 2-1 تمام نتایج بارهای جانبی به تغییر مکان     24
نمودار 3-1 لوله دایره ای پر شده با بتن و بخش رنج لاغری ستون     43
نمودار 3-2 نسبت اختلاط بتن     43
نمودار 3-3 مقایسه نتایج آزمایشات و تحلیل المان محدود     54
نمودار 3-4 مقایسه نتایج آزمایشات و نتایج پیش بینی شده     55
نمودار 3-5 مقایسه نتایج آزمایشات یکسان سازی    56
نمودار 3-6 مقایسه نتایج آزمایشات    60
نمودار 3-7 یکسان سازی نتایج آزمایشات    61


 
چکیده
ستون‌های باکسی پرشده با بتن (CFT)  در بسیاری از ساختمان‌ها در جهان استفاده شده‌اند. این سازه‌هابا ارتفاعها و وضعیتهای گوناگون در دو موقعیت بدون نیروهای لرزه‌ای ودر مناطقی که خطر لرزه‌ای بالایی دارند اجرا گردیده اند. این بازبینی کوتاه رفتار ستون‌های پرشده از بتن بامقطع دایره و مربع مستطیل به همراه بادبندها، و خصوصاً متمرکزشده بر رفتار آنها در زمان اعمال بارها به طور لرزه‌ای رفت و برگشتی درنظر گرفته است. این بحث با رفتار ستون‌های پرشده با بتن تحت بارهای محوری و خمش و پیچشی شروع می‌شود و چکیده‌ای از اثرات خزش، جمع‌شدگی و عکس‌العمل کلی ستون‌های پرشده با بتن برای تنش‌های پسماند را نشان خواهد داد. مختصری از رفتار یکنواخت براساس بحث‌های متعاقب تحقیق شده بر روی رفتارسیکلی این ستون‌ها دیده می‌شود. این مقاله از چندین مقاله که در زمین‌های نیروی غیرلرزه‌ای برای محاسبه و طراحی این ستون‌ها کارشده برگرفته شده است.


فصل اول

مقدمه و مفاهیم کلی رفتار ستون‌های پر شده با بتن(CFT)

1-1مقدمه
ستون باکسی مرکب ، پر شده با بتن (CFT) به طور روزافزون بعنوان یک ستون یا تیر ستون در سازه‌های بادبندی شده ویا قاب‌های خمشیمورد استفاده قرار می‌گیرد. با استفاده از مقاطع سرد نوردشده دایره‌ای یا مستطیلی مربعی در ساختمان‌های مختلف با بتنهای پیش تنیده یا درجا ریخته شده در سراسر جهان مرسوم گردیده است، این سازه‌ها با مقاطعی با ابعاد بالا و درجا ریخته شده در ستون‌های اصلی که باید در برابر نیروهای لرزه‌ای مقاوم باشد در ساختمان‌های چند طبقه بادبندی شده و قاب‌های خمشی استفاده شده است. ستون‌های باکسی پرشده با بتن از پلیت جوش شده به هم درست شده‌اند و در ساختمان‌های بلند جهان با ستون‌های دایره‌ای از لوله‌ها استفاده شده است. در مجموع در ژاپن از این روش برای ستون‌های پل به طور معمول استفاده می‌شود. ]3[
اعضای پرشده با بتن در سازه‌ها یکسری نتایج خوب با مقاطع متعادل ازفولاد، بتن مسلح، و یا فولاد مسلح شده با بتن دارد. وقتی از قاب‌های مرکب از فولاد و بتن شامل مقاطع I شکل در تیرهای اصلی که به صورت مربعی مسطتیلی یا دایره‌ای قاب شده‌اند که این قاب‌ها به طور کامل یا بخشی از آن یا اتصالات آنها گیردار شده‌اند،CFTها باعث یکنواختی عالی و مقاومت زیاد در برابر لرزه در جهت عمود برهم و تناسب خوب برای مقاومت برابر خمش یکطرفه به همراه بار محوری می‌شود.برای طراحی لرزه‌ایCFTها دربخش مقاوم در خمش قاب‌ها نسبت (مقاومت بر وزن) را بسیار بالا می‌برد وبدلیل محبوس‌بودن بتن و بادبندی ممتد، باکس‌های نواری با نسیت بالای (مقاومت بر وزن) از ستون‌های باکسی، باعث تأخیر در کمانش موضعی در آن می‌شود، رفتار استهلاکی تصحیح شده، در مقایسه با قاب‌های فولادی معمولی مشهود می‌باشد و افزایش شکل‌پذیری و سختی فولاد در بیرون محیطی که بطور مؤثر در مقاومت خمشی به خوبی کشش و فشار محوری بطوراجرای عمل می‌کند، قرار می‌گیرد در حالی که فرم‌های‌های بتنی بعنوان یک هسته کمکی بسیار عالی به مقاومت در برابر بارهای فشاری خواهد کرد.
باکس‌های فولادی همچون قاب در سازه عمل می‌کنند و اجرای آنها می‌تواند برای سازه‌های چندطبقه ارجع باشد چون در آنها هزینه کارگری و مصالح را کاهش خواهد داد. هزینه تمام شده اعضا کمتر از هزینه فولاد و به سختی با بتن مسلح بر پایه (مقاومت برهزینه)برابری می‌کند.
تحقیقات اخیر استفاده از بتن مقاومت بالا و یا فولاد با بتن مقاومت بالا رابا موفقیت بیشتری ا نشان داده است]8-12[. با استفاده از بتن مقاومت بالا، CFTها در هر فوت مربع قویتر از ستون‌های بتنی مسلح معمولی هستند. با این روش قاب‌هایی کوچکتر و سبکتر روی فونداسیون ساخته خواهد شد.
در نیروهای لرزه‌ای، پاسخ سیکلی ستون‌های CFT و اتصالات بوجود آمده در آنها یک منحنی هیسترزیس کامل با جذب انرژی قابل توجه را نشان می‌دهد]4-6-13-14[. کاهش قدرت و سختی در این مرحله خصوصاً برای ستون‌های CFT که در آن بتن حکمفرما است، اتفاق می‌افتد]6-15-16[. ترجیح داده می‌شود که این کاهش بصورت تدریجی و متوسط باشد، خصوصاً برای مصالح نرمال این مهم است. به دلیل سودمندی آن، مقداری از پروژه‌های تحقیقی در حال پیشرفت در سراسر جهان شامل رفتار لرزه‌ای ستون‌های CFT در شروع آن از آمریکا و ژاپن در بخش علوم پایه ملی آمریکا و برنامه‌‌های همکاری تحقیقاتی ژاپن، بر روی ساختمان‌های چندگانه و مرکب بوده است. شکل (1-1) پلان یک ساختمان که با قاب‌های CFT در این برنامه تحقیقاتی مرتب شده است. استفاده از ستون‌های CFT در چند دهانه در تمام جهت‌های اصلی از کم به زیاد در سازه باعث افزایش ظرفیت ستون‌های CFT در حین لرزه برای هر دو جهت قاب‌ها می‌شود.