دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
چکیده
در این مقاله ابتدا با استفاده از روابط تئوری الاستیسیته و پایداری ورق های نازک، مدلی محاسباتی جهت ارزیابی سختی الاست یک اولیه و مقاومت برشی نهایی دیوار برشی ورق فولادی نازک تقویت نشده ، ارائه می گردد . در ادامه بمنظور سهولت و تسریع در تحلیل غیرخطی و امکان آن در نرم افزارهای رایج طراحی سازه، مدل نواری کششی موازی معرفی می گردد . سپس نتایج حاصل از تحلیل غیر خطی مدل های فوق با نتایج برگرفته از تحلیل غیر خطی هندسی و مصالحی شش نمونه اجزامحدود دیوار برشی ورق فولادی نازک در مقیاس واقعی مقایسه می گردد .همچنین برای تعیین ضریب شکل پذیری، ضریب کاهش نیروهای لرزه ایی در اثر شکل پذیری ، ضریب اضافه مقاومت ، ضریب افزایش تغییر مکان جانبی و نو ع رفتار هیسترزیس، چندین نمونه اجزا محدود در مقیاس آزمایشگاهی از دیوار برشی ورق فولادی نازک با قابلیت غیر خطی شدن هندسی و مصالحی تحت بارگذاری رفت و برگشتی قرار می گیرند. و در خاتمه، عملکرد لرزه ایی دو قاب بتن مسلح شش و نه طبقه چهار دهانه در قبل و بعد از مقاوم سازی با دیوار برشی ورق فولادی ، تحت زلزله ها و حداکثر شتاب های زمین مختلف مقایسه می شوند.
مقدمه
در این رساله ابتدا ضمن معرفی سامانه دیوار برشی ورق فولادی نازک و موارد کاربرد آن در ساخت و سازهای جدید و بهسازی لرزه ایی بناهای موجود در سرتاسر جهان ، به روابط و ضوابط طرح لرزه ایی سامانه مذکور اشاره می شود.
در ادامه و به منظور ارزیابی عملکرد غیر خطی دیوار برشی ورق فولادی، مدلی محاسباتی برگرفته از اصول تئوری الاستیسیته و روابط پایداری ورقها و پوسته ها و همچنین مدلی با نوارهای کششی موازی مورب بر گرفته از رفتار پس کمانشی پانل فولادی نازک معرفی می گردد . سپس برای بررسی صحت نتایج حاصل از ت حلیل غیر خطی هندسی و مصالحی مدل های فوق ، شش نمونه اجزائ محدود دیوار برشی ورق فولادی شش ، نه و دوازده طبقه با نسبتهای لاغری عرض دهانه به ارتفاع طبقه مختلف با لحاظ غیر خطی شدن مصالحی و هندسی تحت تحلیل بار افزون قرار گرفتند و با نتایج حاصل از تحلیل مدل های ساده مقایسه گردیده است.
برای تعیین نوع رفتار چرخه ایی ، ضریب رفتار کاهش نیروهای لرزه ایی در اثر شکل پذیری و ضریب شکل پذیری ضمن استفاده از تنایج تحقیقات Hall – New mark و Oh-Lee-Han و… رفتار غیر خطی چندین نمونه اجزائ محدود در مقیاس ازمایشگاهی و تحت بارگذاری رفت و برگشتی مورد مداقه قرار گرفته شده است.
و در خاتمه رفتار لرزه ایی دو نمونه قاب بتن مسلح شش و نه طبقه در قبل و بعد از مقاوم سازی توسط دیوار برشی ورق فولادی نازک تحت زلزله های السنترو ، بم و طبس با حداکثر شتاب زمین مختلف مقایسه گردیده است.
فصل اول
دیوار برشی ورق فولادی سامانه ایی مناسب برای مقابله با بارهای جانبی لرزه ایی در ساختمان
1-1- مقدمه
دیوار برشی ورق ف ولادی متشکل از ورق نازک فولا دی، ستون های کناری و تیرهای افقی طبقات بودهکه روی هم رفته، عملکرد اصلی آن مقاومت در برابر نیروهای برشی و لنگر واژگونی ناشی از بارهای جانبی میباشد. رفتار دیوار برشی ورق ف ولادی ر ا می توان کمابیش شبیه یک تیر ورق عمودی قلمداد کرد ؛ که در آنستون ها، ورق فولادی و تیرهای افقی ط بقات ، بترتیب نقش بال ها ، جان و سخت کننده های عرضی تیر ورق را ایفا می کنند.
برخی مزایای استفاده از دیوار برشی ورق ف ولادی به عنوان سامانه مقاوم در برابر بارهای جانبی، عبارتند از:
١. اگر سیستم خوب ط راحی و اجرا شده باشد، انتظار رفتاری با ش کل پذیری و قابلیت اتلاف انرژی بالا می رود. به همین ترتیب دیوار برشی ورق فولادی را می توان به عنوان یک سامانه کارا و اقتصادی بحساب آورد.
٢. دیوار برشی ورق ف ولادی از س ختی اولیه نسبتاً بالایی برخور دار بوده و به همین دلیل برای محدود کردن تغییر مکان جانبی به خوبی نقش ایفا میکند.
٣. به موجب استفاده از این سامانه در مقایسه با دیوارهای برشی بتنی مسلح، جرم س ازه کاهش یافته و نتیجتاً نیروی زلزله وارده به سازه بمراتب کمتر میشود.
٤. با بکارگیری روشهای جوش کاری کارخانه ای و پیچ و مهره کارگ اهی، سرعت و هزینه اجرای این سامانه کاهش یافته و در روند کنترل کیفیت و بازدید کارگاهی سهولت ویژ های به وجود می آید.
٥. بلحاظ ضخام ت کم ورق ف ولادی در این سامانه ، در مقایسه با دیوارهای برشی بتنی مسلح، از نقطه نظر معماری، فضای کمتری اشغال می شود. این مهم برای ساختمان های مرتفع که در طبقات پایین ،دیوار برشی بتنی مسلح با ضخامت زیاد نیاز است، به مراتب درخور توجه خواهد بود.
٦. استفاده از دیوار برشی ورق فولادی در مقایسه با نوع بتنی مسلح ، بمنظور بهسازی لرزه ای ساختمان ها از سهولت و سرعت اجرای بیشتری برخوردار می باشد.
2-1- انواع دیوار برشی ورق فولادی
بطورکلی دیوارهای برشی ورق ف ولادی، را می توان در سه نوع معمولی، ترکیبی وترکیبی با تیر پیوند تقسیم بندی کرد . در نوع معمولی، اتصالات تیر به ستون از نوع ساده ومفصلی بوده و به بیان دیگر دیوار برشی ورق فولادی ،تنها سامانه باربر جانبی در ساختمان محسوب می شود، و ا ین در حالی است که در نوع ترکیبی، از قاب های مقاوم خمشی به موازات یا در داخل صفحه دیوار فولادی، به عنوان سامانه ایی کمکی برای دیوار برشی ورق فولادی استفاده می شود. سرانجام در نوع سوم ، از یکسری تیرهای برشی ش کل پذیر برای اتصال دو دیوار برشی ورق فولادی استفاده می گردد.
از سوی دیگر دیوار برشی ورق فولادی را میتوان ، بر حسب اینکه ورق فولادی تقویت شده یا نشده و یا اینکه پوششی از بتن بر روی ورق قرارگرفته یا نگرفته باشد و یا موارد دیگری مانند وجود بازشو و … ، به انواع مختلفی دسته بندی کرد. بطورکلی امکان یا عدم امکان هرگونه کمانش ارتجایی و میزان و نحوه توسعه میدان کششی پس کمانشی در پانل فولادی اساس دسته بندی دیوار برشی ورق فولادی می باشد.
تعداد صفحه : 336
چکیده
فصل اول : دیوار برشی ورق ف ولادی س امانه ایی مناسب برای م قابله با بارهای جانبی در
ساختمان
1-1 . مقدمه16
2-1 .انواع دیواربرشی ورق فولادی 18
3-1 . موارد استفاده از دیوار برشی ورق فولادی در ساختمانه18
1-3-1 . ساختمان بیست طبقه اداری در توکیو، ژاپن 19
2-3-1 . هتل سی طبقه در دالاس، ایالات متحده 20
3-3-1 . ساختمان پنجاه وسه طبقه در توکیو، ژاپن 20
4-3-1 . ساختمان سی و پنج طبقه اداری در کوبه، ژاپن 20
5-3-1 . بیمارستان شش طبقه سیلمار در لو سآنجلس، ایالات متحده 21
6-3-1 . ساختمان پنجاه و دو طبقه مسکونی سانفرانسیسکو، ایالات متحده 22
فصل دوم: بررسی رفتارغیرخطی دیواربرشی ورق فولادی
1-1 . مقدمه 23
2-2 . رفتار دیوار برشی ورق فولادی تحت نیروی برشی 24
1-2-2 . دیاگرام تغییر مکان نیروی برشی ورق فولادی 24
2-2-2 . دیاگرام تغییر مکان نیروی برشی قاب پیرامونی33
3-2-2 . دیاگرام تغییر مکان نیروی برشی دیوار برشی ور34
3-2 . بررسی رفتار دیوار برشی ورق فولادی تحت لنگر خمشی36
1-3-2 . دیاگرام لنگرخمشی- تغییر مکان دیوار برشی ورق فولادی 36
4-2 . بررسی رفتار دیوارهای برشی ورق فولادی تحت اثر همزمان نیروی برشی و لنگرخمشی
1-4-2 . دیاگرام بار – تغییر مکان دیوار برشی ورق فولادی تحت اثر متقابل نیروی برشی و لنگرخمشی40
5-2 . رفتار غیرخطی دیوار برشی ورق فولادی تحت اثر بارهای دینامیکی 44
1-5-2 . مدلسازی دیوار برشی ورق فولادی بطور پیوسته 44
2-5-2 . مدلسازی دیوار برشی ورق فولادی بطور مجزا 46
3-5-2 . مشخصات منحنی های هیسترزیس در دیوار برشی ورق فولادی 49
فصل سوم: نوارهای کششی مورب جایگزین پانل فولادی در دیوار برشی ورق فولادی 54
1-3 . مقدمه54
2-3 . مدلسازی مقاومت پس کمانشی پانل در دیوار برشی ورق فولادی55
1-2-3 . مدلسازی مقاومت پس کمانشی پانل با استفاده از بادبند کششی معادل55
2-2-3 . مدلسازی مقاومت پس کمانشی پانل با استفاده از نوارهای کششی موازی56
3-2-3 . مدلسازی مقاومت پس کمانشی پانل با استفاده از نوارهای کششی چند زاویه ای. 57
3-3 .تعیین ظرفیت نهایی مدل نواری کششی موازی 57
1-3-3 .مدل نواری کششی موازی یک طبقه با اتصال مفصلی تیر به ستون 57
1-1-3-3 . روش تعادل 57
2-1-3-3 . روش انرژی 61
2-3-3 .مدل نواری کششی موازی یک طبقه با اتصال صلب تیر به ستون 62
1-2-3-3 . روش انرژی 62
3-3-3 .مدل نواری کششی موازی چند طبقه با اتصال ساده و صلب تیر به ستون 63
1-3-3-3 . روش انرژی 63
4-3 .رفتار غیرخطی نوار فولادی دو انتها مفصلی تحت نیروی کششی 66
1-4-3 . توزیع تنش و کرنش در طول نوار کششی66
2-4-3 . دیاگرام تنش – کرنش نوار کششی 67
67σ y 1-2-4-3 .تعیین تنش تسلیم اولیه 1
70E 2-2-4-3 .تعیین شیب کاهش یافته 2
5-3 . بررسی رفتار تیر ورق فولادی و مقایسه آن با دیوار برشی ورق فولادی 71
1-5-3 . کمانش برشی در جان تیر ورق 71
2-5-3 . رفتار پس ازکمانش برشی در جان تیر ورق 74
فصل چهارم: طراحی لرزه ایی دیوار برشی ورق فولادی 81
1-4 . مقدمه 81
2-4 . روشهای تحلیل لرزه ایی برای دیوار برشی ورق فولادی82
1-2-4 .تحلیل به روش استاتیکی معادل 82
1-1-2-4 . تعیین وزن قابل ارتعاش ساختمان در حین زلزله 83
2-1-2-4 . تعیین ضریب برش پایه الاستیک زلزله 83
1-2-1-2-4 . بر اساس استاندارد 2800 ایران 83
کانادا 85 NBCC 2-2-1-2-4 . بر اساس آیین نامه
3-1-2-4 . تعیین ضریب کاهش نیروی زلزله 86
4-1-2-4 : تعیین برش پایه ساختمان وتوزیع ان در ارتفاع ساختمان 98
3-4 . طراحی دیوار برشی ورق فولادی 99
1-3-4 . تعیین ضخامت ورق فولادی 99
2-3-4 . نسبت ابعادی پانل 100
3-3-4 . اتصال ورق جان به اعضای پیرامونی 100
4-3-4 . طراحی اعضای پیرامونی 101
فصل پنجم: ارزیابی رفتار غیر خطی دیوار برشی ورق فولادی با استفاده از روش تحلیل اجزا
محدود 103
2-5 : مطالعات موردی 105
1-2-5 : تعیین برش پایه و توزیع آن در ارتفاع ساختمان105
1-1-2-5 : ساختمان دوازده طبقه مسکونی 105
2-1-2-5 : ساختمان نه طبقه اداری – آموزشی 106
3-1-2-5 : ساختمان شش طبقه آموزشی 107
2-2-5 : تعیین ضخامت پانل فولادی 108
1-2-2-5 : ساختمان 12 طبقه 108
2-2-2-5 : ساختمان 9 طبقه 109
3-2-2-5 : ساختمان 6 طبقه 110
3-2-5 : کنترل ظرفیت ستون پیرامونی پانل طبقه اول در ساختمان 12 طبقه 111
1-3-2-5 : نیروی محوری وارده بر ستون در نتیجه بارهای مرده و زنده طبقات 111
2-3-2-5 : نیروی محوری وارده بر ستون در نتیجه لنگر واژگونی 111
3-3-2-5 : نیروی وارده بر ستون در نتیجه تسلیم شدگی پانل فولادی 112
4-3-2-5 : کنترل کفایت مقطع ستون پیرامونی پانل طبقه اول 112
5-3-2-5 :کنترل ممان اینرسی حداقل ستون 115
4-2-5 : مدل نوارهای کششی مورب جایگزین پانل فولادی 116
1-4-2-5 : ساختمان 12 طبقه 117
2-4-2-5 : ساختمان 9 طبقه 119
3-4-2-5 : ساختمان 6 طبقه 121
5-2-5 :کنترل تغییر مکان جانبی 122
6-2-5 :کنترل تغییرمکان جانبی در زلزله سطح بهره برداری 124
7-2-5 : تحلیل دیوار برشی ورق فولادی به روش اجزای محدود 126
130ANSYS 1-7-2-5 : تحلیل به روش اجزای محدود برای دیوار برشی ورق فولادی در نرم افزار
2-7-2-5 : اعمال خصوصیت غیرخطی هندسی برای مدل اجزای محدود دیوار برشی ورق فولادی در نرم افزار
134ANSYS
134 ANSYS و SAP 3-7-2-5 : مقایسه نتایج حاصل از نرم افزارهای
8-2-5 : بررسی رفتار نهایی دیوار برشی ورق فولادی 135
135ساختمان طبقه 12 x-x 1-8-2-5 :دیوار برشی ورق فولادی در امتداد
1-1-8-2-5 : تغییرمکان برشی 135
2-1-8-2-5 : تغییرمکان خمشی 136
137ساختمان طبقه 12 Y-Y 2-8-2-5 :دیوار برشی ورق فولادی در امتداد
1-2-8-2-5 : تغییرمکان برشی 137
2-2-8-2-5 : تغییرمکان خمشی 138
ساختمان 9 طبقه 139 X-X 3-8-2-5 :دیوار برشی ورق فولادی در امتداد
1-3-8-2-5 : تغییرمکان برشی 139
2-3-8-2-5 : تغییرمکان خمشی 140
ساختمان 9 طبقه 141 Y-Y 4-8-2-5 :دیوار برشی ورق فولادی در امتداد
1-4-8-2-5 : تغییرمکان برشی 141
2-4-8-2-5 : تغییرمکان خمشی 142
ساختمان 6 طبقه 143 X-X 5-8-2-5 : دیوار برشی ورق فولادی در امتداد
1-5-8-2-5 : تغییرمکان برشی 143
2-5-8-2-5 : تغییرمکان خمشی 143
ساختمان 6 طبقه 144 Y-Y 6-8-2-5 :دیوار برشی ورق فولادی در امتداد
1-6-8-2-5 : تغییرمکان برشی 144
2-6-8-2-5 : تغییرمکان خمشی 144
9-2-5 : نتایج تحلیل غیر خطی هندسی و مصالحی دیوار برشی ورق فولادی 145
145X-X 1-9-2-5 : ساختمان 12 طبقه در امتداد
1-1-9-2-5 : دیاگرام نیروی برشی- تغییرمکان جانبی طبقات 145
2-1-9-2-5 : دیاگرام نیروی برشی- تغییرمکان جانبی نسبی طبقات 147
3-1-9-2-5 : دیاگرام ضریب برش پایه- تغییرمکان جانبی طبقات 149
151Y-Y 2-9-2-5 : ساختمان 12 طبقه در امتداد
1-2-9-2-5 : دیاگرام نیروی برشی- تغییرمکان جانبی طبقات 151
2-2-9-2-5 : دیاگرام نیروی برشی- تغییرمکان جانبی نسبی طبقات 153
3-2-9-2-5 : دیاگرام ضریب برش پایه - تغییرمکان جانبی طبقات 155
157X-X 3-9-2-5 : ساختمان 9 طبقه در امتداد
1-3-9-2-5 : دیاگرام نیروی برشی پایه - تغییرمکان جانبی طبقات 157
2-3-9-2-5 : دیاگرام نیروی برشی پایه - تغییرمکان جانبی نسبی طبقات 159
3-3-9-2-5 : دیاگرام ضریب برش پایه - تغییرمکان جانبی طبقات 161
163Y-Y 4-9-2-5 : ساختمان 9 طبقه در امتداد
1-4-9-2-5 : دیاگرام نیروی برشی پایه - تغییرمکان جانبی طبقات 163
2-4-9-2-5 : دیاگرام نیروی برشی پایه - تغییرمکان جانبی نسبی طبقات 165
3-4-9-2-5 : دیاگرام ضریب برش پایه - تغییرمکان جانبی طبقات 167
169X-X 5-9-2-5 : ساختمان 6 طبقه در امتداد
1-5-9-2-5 : دیاگرام نیروی برشی- تغییرمکان جانبی طبقات 169
2-5-9-2-5 : دیاگرام نیروی برشی- تغییرمکان جانبی نسبی طبقات 170
3-5-9-2-5 : دیاگرام ضریب برش پایه- تغییرمکان جانبی طبقات 171
172Y-Y 6-9-2-5 : ساختمان 6 طبقه در امتداد
1-6-9-2-5 : دیاگرام نیروی برشی- تغییرمکان جانبی طبقات 172
2-6-9-2-5 : دیاگرام نیروی برشی- تغییرمکان جانبی نسبی طبقات 173
3-6-9-2-5 : دیاگرام ضریب برش پایه- تغییرمکان جانبی طبقات 174
10-2-5 : تغییر مکان خارج از صفحه پانل فولادی 175
1-10-2-5 : دیوار برشی ورق فولادی 12 طبقه 175
2-10-2-5 : دیوار برشی ورق فولادی 9 طبقه 176
3-10-2-5 : دیوار برشی ورق فولادی 6 طبقه 177
11-2-5 : توزیع تنش های اصلی در پانل فولادی 178
1-11-2-5 : دیوار برشی ورق فولادی 12 طبقه – عرض دهانه 8 متر 178
2-11-2-5 : دیوار برشی ورق فولادی 12 طبقه – عرض دهانه 6 متر 179
3-11-2-5 : دیوار برشی ورق فولادی 9 طبقه – عرض دهانه 8 متر 180
4-11-2-5 : دیوار برشی ورق فولادی 9 طبقه – عرض دهانه 6 متر 181
5-11-2-5 : دیوار برشی ورق فولادی 6 طبقه- عرض دهانه 4 متر 182
6-11-2-5 : دیوار برشی ورق فولادی 6 طبقه- عرض دهانه 5 متر 183
3-5 : بررسی اندرکنش لنگر خمشی- نیروی برشی در دیوار برشی ورق فولادی هشت طبقه با
اتصالات صلب خمشی 184
1-3-5 :دیاگرام برش پایه-تغییرمکان جانبی بدون در نظر گرفتن اثرات لنگر خمشی 184
1-1-3-5 :دیاگرام برش پایه-تغییرمکان جانبی پانل فولادی 184
2-1-3-5 :دیاگرام برش پایه-تغییرمکان جانبی قاب صلب پیرامونی 185
2-3-5 :دیاگرام برش پایه-تغییرمکان جانبی با در نظر گرفتن اثرات لنگر خمشی 186
1-2-3-5 :دیاگرام برش پایه-تغییرمکان جانبی پانل فولادی 186
1-2-3-5 :دیاگرام برش پایه-تغییرمکان جانبی قاب صلب پیرامونی 187
3-3-5 : دیاگرام برش پایه-تغییرمکان جانبی دیوار برشی ورق فولادی 188
4-3-5 : مقایسه دیاگرام برش پایه-تغییرمکان جانبی دیوار برشی ورق فولادی با و بدون وجود لنگر خمشی
واژگونی 189
4-5 : تاثیر تعداد المانهای نواری کششی برای ارزیابی رفتار غیرخطی دیوار برشی ورق فولادی
با نسبت های ابعادی و ضرایب لاغری مختلف 190
5-5 : ارزیابی رفتار دیوار برشی ورق فولادی تحت بارگذاری سیکلی 194
1-5-5 : معرفی مشخصات نمونه های تحلیلی 194
2-5-5 : آنالیز پوش آور و معرفی تاریخچه بارگذاری سیک لی 195
196S 3-5-5 : نتایج حاصل از تحلیل غیرخطی سیکلی بر روی نمونه 12
1-3-5-5 : چرخه های هیسترزیس و میزان جذب انرژی 196
2-3-5-5 : توزیع کرنش های پلاستیک در مراحل مختلف بارگذاری سیکلی 197
3-3-5-5 : توزیع تنش های اصلی در مراحل مختلف بارگذاری سیکلی 198
199S 4-5-5 : نتایج حاصل از تحلیل غیرخطی سیکلی بر روی نمونه 14
1-4-5-5 : چرخه های هیسترزیس و میزان جذب انرژی 199
2-4-5-5 : توزیع کرنش های پلاستیک در مراحل مختلف بارگذاری سیکلی 202
3-4-5-5 : توزیع تنش های اصلی در مراحل مختلف بارگ ذاری سیکلی 203
204S 5-5-5 : نتایج حاصل از تحلیل غیرخطی سیکلی بر روی نمونه 22
1-5-5-5 : چرخه های هیسترزیس و میزان جذب انرژی 204
210M 6-5-5 : نتایج حاصل از تحلیل غیرخطی سیکلی بر روی نمونه 14
1-6-5-5 : چرخه های هیسترزیس و میزان جذب انرژی 210
215 Roberts – Sabouri 7-5-5 : مقایسه نتایج تحلیل اجزاء محدود و محاسبات بر اساس مدل پیشنهادی توسط
8-5-5 : استفاده از فولاد با تنش تسلیم پایین در دیوار برشی ورق فولادی 220
1-8-5-5 : مدل های اجزاء محدود از نمونه های آزمایشگاهی و تعیین تاریخچه بارگذاری 221
222S 2-8-5-5 : چرخه های هیسترزیس و میزان جذب انرژی نمونه 2
223CR 3-8-5-5 : چرخه های هیسترزیس و میزان جذب انرژی نمونه
224CR 4-8-5-5 : توزیع کرنش های پلاستیک در مراحل مختلف بارگذاری سیکلی برای نمونه
225CR 5-8-5-5 : توزیع تنش های اصلی در مراحل مختلف بارگذاری سیکلی برای نمونه
226P 6-8-5-5 : چرخه های هیسترزیس و میزان جذب انرژی نمونه
6-5 : تاثیر شیب نوارهای مورب کششی در ارزیابی سختی و مقاومت نهایی دیوار برشی ورق
فولادی 228
7-5 :بررسی رفتار لرزه ایی قاب های بتن مسلح تقویت شده با دیوار برشی ورق فولادی نازک
تحت شتاب نگاشهای مختلف 229
فصل ششم : نتیجه گیری و پیشنهادات 323
نتیجه گیری 323
منابع و ماخذ 324
چکیده انگلیسی
