مقاله ی آشنایی با مهاربند فولادی نوین زیپر

اختصاصی از یارا فایل مقاله ی آشنایی با مهاربند فولادی نوین زیپر دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

نام محصول: مقاله ی آشنایی با مهاربند فولادی نوین زیپر

فرمت : word

تعداد صفحات : 9

زبان : فارسی

سال گردآوری : 94

مقدمه :

سیستم بار بر جانبی باید از سختی و مقاومت لازم جهت حفظ و کنترل تغییر شکل­های جانبی ساختمان برخوردار باشد.

در صورت افزایش تغییر شکل­های جانبی ساختمان علاوه بر افزایش خسارت در عناصر غیر سازه­ای، امکان ناپایداری و مکانیسم طبقه نیز وجود دارد. سیستم مهاربندی همگرا از متداول­ترین سیستم­های باربر جانبی است که از نظر مقاومت در برابر بار جانبی به 2 دسته معمولی (CBF) و ویژه (SCBF) تقسیم­بندی می­شوند. تفاوت اصلی مهاربند ویژه نسبت به نوع معمولی آن توانایی آن­ها در جذب تغییر شکل­های غیرخطی بزرگ و میرایی آن است. قاب­های مهاربندی همگرای ویژه (زیپر) شکل1 نسبت به قاب­های شورون شکل 2 از عملکرد لرزه­ای بهتری برخوردار می­باشند.

به منظور کاهش تشکیل طبقه نرم و برای رسیدن به پاسخ لرزه­ای غیر الاستیک پایدار در قاب­های شورون شکل 3، افزودن ستون زیپر در محل اتصال مهاربندها و تیر پیشنهاد می­شود. که هدف اصلی از اضافه کردن ستون زیپر، به قاب مهاربندی شورون را می­توان کمانش به یک­باره تمام مهاربندهای فشاری و تسلیم تمام مهاربندهای کششی دانست که با این کار مقدار زیادی انرژی مستهلک خواهد شد.

1. آشنایی با قاب مهاربندی زیپر

در سال 1988 برای از بین بردن نقص لرزه­ای بادبندهای شورون (معکوس-v) شکل 4 در تشکیل طبقه نرم، خطیب و همکاران استفاده از ستون­های نامتعادل­کننده ناشی از کمانش عضو فشاری بادبند طبقه اول را به بادبند طبقات بالاتر منتقل کنند شکل 5 و در نتیجه باعث می­شوند که بادبندهای فشاری کمانش کرده و بادبندهای کششی جاری شوند که این امر موجب ایجاد یک مکانیسم خرابی کلی در تمام بادبندها قبل از تخریب سازه می­شود. در سال 2004 یانگ و همکاران مفهوم قاب زیپی معلق شکل 6 را پیشنهاد دادند بدین صوتر که در طراحی اعضای بادبندی طبقه بام بعد از کمانش و تسلیم تمام اعضای بادبندی، این اعضا به صورت الاستیک باقی بمانند. در سال 2007 یانگ پیشنهاد داد به منظور جلوگیری از کمانش بادبندهای طبقه بام، نیروی جانبی معادل نیروی زلزله را در تراز طبقه بام در ضریب 2 ضرب شود.

3. بررسی عملکرد قاب زیپر از نظر تغییر مکان

باتوجه به تحقیقات انجام شده توزیع تغییر مکان نسبی بین طبقاتی (drift)، در قاب­های مهاربندی شده زیپر برخلاف قاب­های مهاربندی شده شورون در ارتفاع سازه یکنواخت می­باشد. یکی از نقاط ضعف قاب­های مهاربندی شده شورون افزایش بی­رویه تغییر مکان­های بین طبقاتی در طبقات بالاتر، به ویژه در سازه­های بلند، باتوجه به این که این مشکل در قاب زیپر وجود ندارد پس می­توان نتیجه گرفت که جایگزین مناسبی برای قاب شورون است. برای کنترل تغییر مکان­های جانبی بین طبقاتی قاب مهاربندی شورون در مناطقی با لرزه­خیزی زیاد، می­توان از سیستم قاب­ مهاربندی زیپر استفاده کرد. براساس تحقیقات تا به امروز، محدوده ارتفاعی قابل قبول برای طراحی قاب مهاربندی زیپر در حدود 15 طبقه (54 متر) در نظر گرفته می­شود.

1. بررسی عملکرد قاب زیپر از نظر شکل­پذیری

باتوجه به تحقیقات انجام شده شکل­پذیری به عنوان توانایی مواد، اجزای تشکیل­دهنده، متصل یا سازه برای تغییر شکل­های غیر الاستیک با کاهش سختی و قدرت قابل قبول تعریف شده است. بسیاری از سازه­ها طوری طراحی گردیده­اند که تحت زلزله­های قوی به دلایل اقتصادی، رفتار غیر الاستیکی داشته باشند. دامنه­های پاسخ ارتعاشات زلزله به سطح میزان اتلاف انرژی سازه­ها وابسته می­باشد که تابعی از توانایی­شان برای جذب و اتلاف انرژی به وسیله تغییر شکل­های شکل­پذیر می­باشد. هگامی که سطح مقطع کوچک است سازه شکل­پذیری بالاتری ایجاد می­نماید چون که تغییر شکل بیشینه سبب یک ظرفیت بالایی از اتلاف انرژی می­باشد و برای قسمت­های بزرگ­تر شکل­پذیری معمولاً اندک است ضرایب صلبیت سازه بزرگ است و دلالت بر یک ظرفیت اندک اتلاف انرژی دارد. سیستم مهاربندی زیپی بیش­ترین ظرفیت و شکل­پذیری را ارائه می­کند.

ضعف لرزه­ای مهاربندهای هم محور افت مقاومت فشاری بعد از اولین کمانش آن می­باشد رفتار مهاربندها دارای 2 جنبه مهم است:

1- توان جذب و اتلاف انرژی

2- شکل­پذیری و رفتار گسیختگی

1. بررسی عملکرد قاب زیپر در قاب­های منظم و نامنظم

باتوجه به تحقیقات انجام شده جذب و اتلاف انرژی سیستم مهاربندی زیپی بیشتر از سیستم مهاربندی شورون است که این مسئله برای قاب­های منظم نیز بیشتر از قاب­های نامنظم است. با افزایش ارتفاع اختلاف جذب انرژی بین سیستم مهار­بندی زیپر و سیستم مهاربندی شورون در قاب­های منظم و نامنظم کاهش می­یابد. در سازه­های کوتاه تغییر مکان قاب­های نامنظم از منظم کمتر می­باشد ولی با زیاد شدن ارتفاع این ترتیب تغییر می­کند و جابه­جایی در قاب­های منظم کمتر می­شود. میزان جذب و اتلاف انرژی در قاب­های منظم در نواحی دور از کانون زلزله بیشتر از نواحی نزدیک می­باشد.

1. بررسی قاب زیپر از نظر ضریب رفتار

باتوجه به تحقیقات انجام شده ضریب رفتار با افزایش تعداد طبقات ساختمان کاهش می­یابد. همچنین ضریب رفتار تابع زمان تناوب اصلی نوسان و بارهای وارد بر سازه می­باشد. رفتار قاب شورون و زیپر در حالت الاستیک شبیه به هم است زیرا در حالت خطی ستون زیپر نقشی ایفا نمی­کند. شکل­پذیری، ضریب اضافه مقاومت و ضریب شکل­پذیری قاب مهاربندی زیپر از قاب مهاربندی شورون بیشتر است زیرا جابه­جایی بام در آستانه خرابی قاب زیپر از قالب شورون بیشتر است. همواره ضریب رفتار قاب زیپر از قاب شورون بیشتر است. مقدار پیشنهادی ضریب رفتار برای قاب­های مهاربندی شده هم مرکز با شکل­پذیری ویژه در آیین­نامه (R=6) است که برای سازه­های بلندمرتبه مقدار دست پایینی است. مقدار ضریب رفتار طبق محاسبات انجام شده برای قاب­های مهاربندی شده زیپر برابر 62/5 و برای قاب مهاربندی شده شورون برابر 38/4 برآورده شده است. با افزایش تعداد طبقات در سازه­های دارای قاب­های مهاربندی شده هم مرکز، مقادیر شکل­پذیری و ضریب رفتار سازه کاهش می­یابد یعنی کاربرد این نوع قاب­ها تا یک ارتفاع محدودی موثر بوده و به ازای تعداد طبقات بیشتر می­بایستی از سیستم ترکیبی استفاده کرد.

7. نقاط ضعف قاب مهاربندی زیپر

مقاله ی بررسی رفتار لرزه ای قابهای مهاربندی شده زیپر

اختصاصی از یارا فایل مقاله ی بررسی رفتار لرزه ای قابهای مهاربندی شده زیپر دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

نام محصول: مقاله ی بررسی رفتار لرزه ای قابهای مهاربندی شده زیپر

فرمت : word

تعداد صفحات : 14

زبان : فارسی

سال گردآوری : 94

مقدمه :

قابهای شورون (IVBF)، یکی از انواع قابهای مهاربندی شده هم­مرکز هستند. رفتار چنین سیستم­هایی توسط کمانش مهاربندها کنترل می­شود (شکل1). بطور کلی این سیستم­ها قابلیت بازپخش بیشتر نیروها را پس از خرابی موضعی پیش آمده در یک طبقه ندارند و در زلزله­های گذشته رفتار خوبی را از خود نشان نداده­اند. بخاطر تأکید بیشتری که در 20 سال اخیر بر افزایش شکل­پذیری و ظرفیت اتلاف انرژی سازه­ها در مناطق لرزه­خیز شده است، قابهای شورون با شکل­پذیری ویژه (SIVBF) ارائه شده­اند. قابهای شورون با شکل­پذیری ویژه نسبت به قابهای شورون معمولی (OIVBF) از عملکرد لرزه­ای بهتری برخوردار می­باشند.

شکل 1- مکانیسم خرابی قابهای مهاربندی شده شورون معمولی و نمودار بار جانبی- تغییر مکان آن

در قابهای مهاربندی شده شورون معمولی زمانی که بار جانبی افزایش می­یابد، مهاربندهای فشاری کمانش کرده و ظرفیت محوری آنها کاهش می­یابد، این در حالی است که نیروهای مهاربندهای کششی در حال افزایش بوده تا اینکه به حد تسلیم برسند، در این وضعیت در محل اتصال مهاربندها به تیرها نیروی قائم نامتعادل­کننده بزرگی وارد می­شود، که می­تواند باعث بوجود آمدن تغییرشکل­های بزرگ در تیر شود. برای جلوگیری از کاهش نامطلوب مقاومت جانبی قاب، آیین­نامه­های طراحی، الزام می­دارند که تیرها علاوه بر تحمل نیروهای ثقلی از مقاومت کافی برای مقابله با این نیروهای پس کمانشی قابل توجه برخوردار باشند. رعایت چنین ضابطه­ای منجر به وجود آمدن تیرهای بسیار بزرگ خواهد شد.

می­توان تأثیر نامطلوب این نیروی قائم نامتعادل­کننده را با اضافه کردن المانهای زیپر ما بین نقاط اتصال مهاربندها به تیرها از بین برد. چنین سیستمی برای اولین بار توسط khatib و همکاران پیشنهاد شده است. در این سیستم مهاربندی نیروی نامتعادل­کننده بوجود آمده در یک طبقه، توسط المان زیپر به طبقه بالاتر انتقال می­یابد، در نتیجه نیروی فشاری وارد بر مهاربند فشاری طبقه دوم افزایش می­یابد، و در نهایت باعث می­شود که آن مهاربند نیز کمانش کند. (شکل 2-الف و ب).

کمانش تقریباً همزمان مهاربندها در کل ارتفاع سازه باعث توزیع یکنواخت خرابی و خسارت در سازه می­شود. اما زمانی که مکانیسم زیپر در قاب تشکیل شود (شکل 2-ت)، ظرفیت جانبی قاب کاهش یافته و ناپایدار می­شود. ایراد مکانیسم زیپر را می­توان با بکارگیری سیستم معروف به قاب زیر معلّق رفع کرد، (شکل3). در یک قاب زیپر معلّق مهاربندهای طبقه بام طوری طراحی می­شوند که بعد از کمانش همه مهاربندهای فشاری و تسلیم المانهای زیپر، در محدوده الاستیک باقی بمانند. از آنجایی که وظیفه اولیه المانهای زیپر تحمل نیروی کششی می­باشد و این المانها تیرها را در وسط دهانه مهار می­کنند، بنابراین تیرها می­توانند بصورت انعطاف­پذیر طراحی شوند. این کار باعث می­شود که در میزان فولاد مصرفی برای تیرها، صرفه­جویی قابل ملاحظه­ای ایجاد شود. بعلاوه مسیر نیرو به اندازه­ای واضح است که روش طراحی ظرفیت برای همه اعضای سازه­ای میسر می­باشد.

باتوجه به اینکه سیستم مهاربندی زیپر یکی از سیستم­های جدید مهاربندی می­باشد که برای رفع مشکل رفتار پس کمانشی قابهای مهاربندی شه شورون پیشنهاد شده است و تحقیقات گسترده­ای در مورد رفتار لرزه­ای این سیستم­ها صورت نگرفته است، لذا لزوم انجام تحقیقات بیشتر در مورد رفتار این سیستم­ها در زمینه عملکرد استاتیکی، شکل­پذیری، ضریب رفتار و عملکرد دینامیکی و همچنین مقایسه رفتار لرزه­های این سیستم­های مهاربندی با سیستم­های مهاربندی شورون، احساس می­شود.

2. مدلسازی و فرضیات مورد استفاده در آنالیزها

مدل سازه­ای مورد بررسی در این تحقیق دارای یک پلان مربعی شکل به ابعاد 18×18 متر بوده که در هر راستا دارای سه دهانه و دو قاب مهاربندی شده است. (شکل4). بمنظور کاهش حجم و زمان محاسبات، از مدل دو بعدی و برای در نظر گرفتن اثرات  مربوط به بارهای ثقلی ستونهای ثقلی، از ستونهای مجازی مطابق شکل 5 استفاده شده است.