اندرکنش قابهای بتنی با مهاربندهای فولادی 12 ص
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
فرمت فایل word و قابل ویرایش و پرینت
تعداد صفحات: 12
اندرکنش قابهای بتنی با مهاربندهای فولادی
بنتالهدی سازگاران
دانشجوی کارشناسی ارشد سازه، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد
Filsoof13@yahoo.com
دکتر حسن حاجیکاظمی
استاد گروه عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد
چکیده : یکی از روشهای مقاومسازی قابهای بتنی، استفاده از مهاربندهای فولادی است. اگرچه استفاده از این روش از سابقه نسبتا طولانی برخوردار است اما مطالعات اندکی درباره نحوه اندرکنش قاب بتنی و مهاربند فولادی انجام شده است و توصیه مشخصی درباره چگونگی استفاده از آن، برای دستیابی به بازدهی مطلوب وجود ندارد. در این مقاله با تکیه بر جنبههای عملی روش استفاده از مهاربند فولادی در مقاومسازی قابهای بتنی، محدوده کارایی انواع مهاربندها مورد بررسی قرار گرفته است.
نتایج نشان میدهد که مهاربندهای فولادی در قابهای بتنی با ارتفاع متوسط و در دهانههای با نسبت دهانه به ارتفاع بزرگتر از 5/1 بهترین بازدهی را دارد و میتواند ظرفیت نیروی جانبی اعمالی به سازه را حتی تا سه برابر افزایش دهد. همچنین نشان داده شده است که مهاربند ضربدری و پس از آن مهاربند نوع هشت بهترین شکلهای مهاربندی برای افزایش سختی جانبی سازه میباشند.
واژههای کلیدی : مقاومسازی – قاب خمشی بتنی – مهاربند فولادی – تغییرمکان جانبی - برش
1 - مقدمه
اولین موارد استفاده از مهاربندهای فولادی در قابهای بتنآرمه به دهههای 1970 و 1980 بازمیگردد که سه ساختمان بتنی، یکی در ژاپن و دو دیگر در مکزیکوسیتی با مهاربندهای فولادی پیرامونی مقاومسازی شدند [1]. از آن زمان این سیستم سازهای مورد توجه و استفاده، به خصوص در مقاومسازی ساختمانهای بتنی موجود، قرار گرفته است. اگرچه تاکنون درباره رفتار و اثرات متقابل مهاربند فولادی و قاب بتنی تحقیقات نسبتاً زیادی انجام شدهاست، اما هنوز اطلاعات کافی و شناخت مناسبی از چگونگی اندرکنش این دو سیستم سازهای در دست نیست.
در این مقاله، رفتار متقابل مهاربند و قاب بتنی و نیز اثرات شکل هندسی مهاربند بر کارایی این روش مورد بررسی قرار میگیرد. بدین منظور سه سازه بتنآرمه پنج، ده و پانزده طبقه با پلان مشابه در نظر گرفته شدهاست. هریک از این قابها تحت اثر بارهای قائم و جانبی، با پنج شکل مختلف مهاربند فولادی طراحی شده و سپس در هر مورد، رفتار قاب بتنآرمه به تنهایی و نیز همراه با مهاربند، مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است.
2 - تاریخچه تحقیقات
در سال 1990، Badoux وJirsa [2]، با نگاهی تحلیلی، به بررسی رفتار قابهای بتنی مهاربندی شده در هنگام اعمال بارهای جانبی به خصوص بارهای سیکلی پرداختند. در این پژوهش اثر لاغری مهاربند در مقدار انرژی جذب شده توسط قاب مورد توجه قرار گرفت و نیز نشان داده شد که کاهش سطح مقطع تیرها و تعبیه مهاربندهای فولادی در ساختمانهای غیرنرم دارای ستونهای ضعیف و تیرهای قوی، موجب افزایش قابلتوجه شکلپذیری و قابلیت جذب انرژی قاب بتنی میگردد.
در سالهای 1990 تا 1995 مقالات تحلیلی و آزمایشی مختلفی درباره این موضوع منتشر شده است. در این مقالات به کارایی روش در افزایش مقاومت جانبی و شکلپذیری قاب و همچنین اقتصادی بودن آن پرداخته شده است. تقریبا در تمامی این موارد، از مهاربندهای نوع ضربدری بهصورت دورنقابی استفاده شده است. همچنین در برخی مقالات، جزئیات اتصال مهاربند به قاب و نیز استفاده از مهاربندهای میراکننده و مهاربندهای پسکشیده مورد توجه قرار گرفتهاست. در مقالهای که در سال 1991 توسط et.al Bush [3] ارائه شد، مشخص گردیده است که تا قبل از کمانش مهاربند فشاری، بین 60 تا 70 درصد برش وارد بر قاب، توسط مهاربندها تحمل میشود.
در سال 1995، Maheri و Sahebi[4]، طی یک مقاله به گزارش آزمایشی بر روی قاب بتنی با مهاربند ضربدری، مهاربند کششی تنها و مهاربند فشاری تنها پرداختهاند. در این آزمایش مشخص شده است که مهاربند کششی نسبت به مهاربند فشاری، سهم بیشتری در تحمل نیروی جانبی وارد بر قاب دارد. همچنین نشان داده شدهاست که درصورت استفاده از مهاربند ضربدری، برش قابل تحمل برای قاب، یکونیم برابر ظرفیت برش درصورت استفاده از مهاربند کششی یا فشاری تک است.
در 1996 Masri و Goel [5]، در مقالهای نتایج آزمایشات انجام شده بر روی قاب بتن مسلح با دال قارچی و مهاربند فولادی را ارائه کرده و نشان دادهاند که استفاده از این روش مقاومسازی در کاهش تغییرمکان جانبی قاب بتنی بسیار موثر است.
تسنیمی و معصومی [1]، در سال 2000 (1379) آزمایشاتی را بر روی قابهای بتنی مهاربندی شده با مهاربند ضربدری انجام دادهاند که در هر آزمایش نحوه اتصال مهاربند به قاب متفاوت بودهاست. نتایج آزمایشات نشان داده است که جزئیات اتصال مهاربند به قاب اثر قابلتوجهی بر رفتار لرزهای قاب و کارایی این روش مقاومسازی دارد.
در سال ٢� � ١، Ghobarah و Abou Elfath [6]، رفتار غیر الاستیک یک سازه با سه سقف بتنی و مقاومسازی شده با دو گزینه مهاربند ضربدری و مهاربند واگرای هشت با اتصال برشی در راس مهاربندها را، در نرمافزار DRAIN مدلسازی نموده و نشان دادهاند که تحت اثر دوازده زلزله مهم و متفاوت، قاب مهاربندی شده واگرا رفتار غیرترد اطمینانبخشی دارد.
در سال 1380 (2001)، در مقالهای که توسط خیرالدین [7]، در دومین همایش بینالمللی ساختمانهای بلند ارائه شد، رفتار خطی یک ساختمان ده طبقه بتنی با مهاربند فولادی ضربدری بررسی و نتیجهگیری شدهاست که درصد برش جذب شده در طبقات پایینی ساختمان توسط مهاربند ٦� % و توسط قاب ٤� % میباشد. بهعلاوه، وجود مهاربند در طبقات بالا، موجب افزایش تغییرمکان جانبی قاب خواهد شد. اما به طور کلی استفاده از مهاربند ضربدری، تغییرمکان جانبی قاب را حدود ٥� % کاهش میدهد. همین محقق در مقاله دیگری، استفاده از مهاربند هشت با فاصله میانی در قاب بتنآرمه را مورد بررسی قرار داده است[8] و مشخص نموده است که استفاده از این مهاربندها در ساختمان ٥ طبقه، در تمامی طبقات مفید است، اما در ساختمانهای ١� و ١٥ طبقه، موجب ایجاد برش منفی در طبقات بالایی و بام ساختمان میگردد.
در سال ٢� � ٧، et.al Youssef [9] با انجام آزمایشاتی بر روی قاب بتنی با و بدون مهاربند ضربدری و مقایسه دو حالت، به این نتیجه رسیدهاند که درنظر گرفتن ضریب رفتار متداول قاب خمشی بتن مسلح با شکلپذیری متوسط، برای قاب بتنی مقاوم شده با مهاربند فولادی کافی و مناسب است. همچنین پیشبینی شده است که درصورت استفاده از سیستم قاب خمشی بتنی همراه با مهاربند فولادی، وزن سازه در حدود ٣٥ درصد کاهش مییابد.
3 - مدلسازی
همانطور که اشاره شد، هدف این مطالعه بررسی اندرکنش قاب خمشی بتنی با مهاربندهای فولادی با شکلهای گوناگون، در محدوده رفتار خطی مصالح میباشد. برای انجام این کار، سه ساختمان بتنی با تعداد طبقات ٥ ، ١� و ١٥ طبقه با پلان نشان داده شده در شکل(1) مورد مطالعه قرار گرفته است. برای بررسی اثر نسبت دهانه به ارتفاع، تعداد و ابعاد دهانهها در جهتهای X و Y متفاوت انتخاب شده است. در هر دو جهت شش دهانه مهاربندی شده به صورت متقارن در پلان، در نظر گرفته شده است تا بتوان از اثرات پیچش صرفنظر نمود.
شکل1 پلان ساختمان
آنالیز سازه بهصورت خطی و توسط نرمافزار ETABS انجام میشود. برای مدلسازی، مقاومت فشاری بتن ، تنش تسلیم آرماتورهای فولادی و تنش جاری شدن فولاد مهاربندها ، درنظر گرفته شده است. طراحی اعضای قاب بتنی بر اساس آییننامه ACI 318 [10]، به روش مقاومت نهایی و طراحی مهاربندهای فولادی بر اساس آییننامه AISC-ASD [11] و به روش تنش مجاز انجام شدهاست.
بارهای وارد بر ساختمان در دو دسته کلی بارهای ثقلی و بارهای جانبی درنظر گرفته شده است. بارهای ثقلی شامل بار مرده اعمالی به کفها معادل و بار زنده برابر است. ضریب زلزله ساختمان ١٥% منظور شده که مطابق آییننامه ٢٨� � [12]، ضریب زلزله یک ساختمان بتنی، با همین حدود ارتفاع، واقع در مناطق زلزلهخیز شدید، با درجه اهمیت متوسط و ضریب رفتار ٥/٥ است. وزن ساختمان جهت اعمال نیروی زلزله با توجه به آییننامه ٢٨� � ، معادل وزن اعضا، بار مرده کل و ٢� % بار زنده منظور شدهاست.
ستونهای هر ساختمان از بین مقاطع تیپ؛ 30×30 ، 40×40 ، 50×50 ، 60×60 ، 70×70 ، 80×80 و 90×90 سانتیمتر انتخاب شده و برای تیرها دو مقطع تیپ 30×30 و 35×35 سانتیمتر در نظر گرفته شده است. از میان شکلهای مهاربندی رایج، پنج شکل که کارایی و سختی جانبی بیشتری نسبت به سایر شکلها دارند انتخاب میشوند (شکل 2). هریک از این پنج شکل مهاربندی برای هر سه تیپ ساختمان 5 ، 10 و 15 طبقه درنظر گرفته میشود که در مجموع پانزده سازه تحلیل و طراحی میشوند. برای طراحی مهاربندها مقاطع توخالی شامل مجموعه مقاطع استاندارد HSS و PIPE درنظر گرفته شدهاست. دلیل این انتخاب آن است که به علت تقارن مقطع، استفاده از این مقاطع برای طراحی مهاربندها مناسب و رایج است و امکان مقایسه نتایج با سایر بررسیهای انجام شده ممکن میگردد و همچنین مجموعه مقاطع، گستره مناسبی از سطح مقطع و ممان اینرسی مقطع را میپوشانند که درنتیجه مقدار خطای طراحی کم میشود (تعداد 129 مقطع متفاوت در این لیست وجود دارد).
(ث) (ت) (پ) (ب) (الف)
شکل2 شکلهای مهاربندی درنظر گرفته شده
(الف) ضربدری (X)، (ب) هشت (In.V)، (پ) هفت (V)، (ت) تک قطری زیگزاگ (Z)، (ث) لوزی (R)
روش طراحی به این صورت است که ابتدا ساختمان با تعداد طبقات مشخص، مقاطع بتنی 30×30 سانتیمتر برای تیرها و ستونها و یکی از شکلهای مهاربندی مدلسازی میشود. سپس پروسه تحلیل – طراحی مهاربندها تکرار میشود تا مقاطع مهاربندها در تحلیل و طراحی یکسان شود. پس از آن، مقاطع غیرمجاز ستونها و تیرها اصلاح میگردد و بار دیگر تحلیل و طراحی فولادی مهاربندها تکرار میشود. این روش تا انتخاب مقاطع مناسب هم برای مهاربندها و هم برای اعضای قاب ادامه مییابد. به این ترتیب ضمن آنکه مقاطع بهینه مهاربندها توسط برنامه انتخاب میشود، برای ستونها و تیرها نیز کوچکترین مقطع تیپ ممکن اختصاص داده میشود. پس از انجام طراحی تمامی ساختمانها، مشخص شد که در بیش از ٩٨% موارد، مقطع تیپ 30×30 سانتیمتر برای تیرها کافی است و تنها در چند مورد از مقطع 35×35 سانتیمتر استفاده شد. شایان ذکر است که با توجه به نتایج آزمایش ارائه شده در مرجع [9]، قاب بتنی از نوع قاب معمولی است و ضوابط مناطق زلزلهخیز در آن رعایت نشده است.
4 - بررسی و مقایسه نتایج
4-1- بررسی سختی قاب بتنی با و بدون مهاربند فولادی
اولین و مهمترین اثر وجود مهاربند در قاب بتنی، افزایش سختی قاب بتنی است اما این سوال وجود دارد که کدامیک از شکلهای مهاربندی سختی جانبی بیشتری را در قاب ایجاد مینمایند. در ادامه، نمودار نسبت تغییرمکان هر طبقه از قاب بتنی بدون مهاربندی به قاب مهاربندی شده در دو جهت x و y، در اثر نیروی جانبی یکسان، برای هر سه تیپ ساختمان پنج ، ده و پانزده طبقه ارائه میشود. با بررسی نمودارهای 1 ، 2 و 3 میتوان به این نتایج دست یافت :
- به طور کلی اضافه کردن مهاربند به قاب خمشی، موجب افزایش سختی جانبی سازه میشود اما با افزایش ارتفاع ساختمان، مقدار تغییر سختی کمتر میشود یعنی مشارکت مهاربند در تحمل بار جانبی کاهش مییابد.
سایر محصولات :
اندرکنش قابهای بتنی با مهاربندهای فولادی 12 ص
اندرکنش قابهای بتنی با مهاربندهای...
انالیز المان محدود سه بعدی روی تقابل و برهم کنش خاک شمع دسته شمعی غیر فعال 10 صانالیز المان محدود سه...
امامزاده رسول 25 صامامزاده رسول 25 ص...
الماس شرق 29 صالماس شرق 29...
اقلیم تهران 30 صاقلیم تهران 30...
اقلیم 9 صاقلیم 9 ص...
اقلیم و معماری 70 صاقلیم و معماری 70...
اقلیم و معماری 36 صاقلیم و معماری 36...
اعضای کششی در قابهای فلزی 22 صاعضای کششی در قابهای...
اطلاعاتی در مورد سازه های ماکارونی 17 صاطلاعاتی در مورد سازه های...
اصول کلی چیدن وسایل در خانه های امروزی 34 صاصول کلی چیدن وسایل در خانه...
اصول معماری ایرانی 18 صاصول معماری ایرانی 18 ص...
اصول سرپرستی کارگاه 30 صاصول سرپرستی کارگاه...
اصول ساختمان 12 صاصول ساختمان 12 ص...
اصول بنیادی طراحی باغ 21 صاصول بنیادی طراحی باغ...
استفاده از مواد زائد در ساختار روسازی در اندونزی 20 صاستفاده از مواد زائد در...
استفاده از فناوری، جهت کاهش تصادفات منجر به آتش سوزی اثرات آنها در تونلها 18 صاستفاده از فناوری،...
استفاده از آسیابهای غلطکی عمودیMPS برای تولید سیمان و پودر سرباره آهن گدازی 9 صاستفاده از آسیابهای غلطکی عمودیMPS ...
استاتیک 28 صاستاتیک 28 ص...
اساس طراحی اجرای پی 20 صاساس طراحی اجرای پی 20 ص...
از شار تا شهر 16 صاز شار تا شهر...
ارگ بم 31 صارگ بم 31 ص...
ارزیابی پدیده ستون کوتاه و شکست آن در زلزله و روشهای مقابله با آن 14 صارزیابی پدیده ستون کوتاه و...
ارزیابی پدیده ستون کوتاه و شکست آن در زلزله و روشهای مقابله با آن 10 صارزیابی پدیده ستون کوتاه...
ارتباط طبیعت و معماری 18 صارتباط طبیعت و معماری 18 ص...
ارتباط 10 صارتباط 10 ص...
ارائه مدل ارزیابی فنی ـ اقتصادی احداث و بهرهبرداری از آزادراهها و بزرگراه ها 24 صارائه مدل ارزیابی...
ارائه راهکارهایی برای صرفه جویی در مصرف انرژی 12 صارائه راهکارهایی برای صرفه جویی در مصرف...
مقاله درباره گیربکس اتوماتیکمقاله درباره گیربکس...
اجزاء ساختمان پی نواری 11 صاجزاء ساختمان پی...
مقاله درباره گیاه شناسی خربزهمقاله درباره گیاه شناسی...
اجرای ساختمان 50 صاجرای ساختمان 50 ص...
دانلود پاورپوینت ویندوز ویستادانلود پاورپوینت ویندوز...
مقاله درباره گوچه فرنگیمقاله درباره گوچه...
اجرای نوین ساختمان با استفاده از بتن سبک و پانل های سه بعدی 38 صاجرای نوین ساختمان...
مقاله درباره گوتاما بودامقاله درباره گوتاما...
آهک و سیمان 28 صآهک و سیمان 28 ص...
مقاله درباره گواهی برگة انحصار وراثتمقاله درباره گواهی برگة انحصار وراثت...
آهک سیمان ملات بتن قیر و 100 صآهک سیمان ملات بتن قیر و...
آنالیز و تجزیه و تحلیل از اندرکنش خاک و شمع 16 صآنالیز و تجزیه و...
مقاله درباره گواترمقاله درباره گواتر...
دانلود پاورپوینت مبانی اینترنتدانلود پاورپوینت مبانی اینترنت...
مقاله درباره گزارش کار آزمایشگاه مکانیک خاکمقاله درباره گزارش کار آزمایشگاه مکانیک خاک...
مقاله درباره کیسه صفرامقاله درباره کیسه صفرا...
مقاله درباره کیفیت آموزش زبانهاى خارجى در ایران چگونه استمقاله درباره کیفیت...
مقاله درباره کویرمقاله درباره کویر...
آماده سازی راه 44 صآماده سازی راه...
آلودگی آب 19 صآلودگی آب 19...
مقاله درباره وب کممقاله درباره وب کم...
مقاله درباره معایب جوش کاریمقاله درباره معایب...
گزارش کار آموزی شرکت پوینده الکترونیک 39 صگزارش کار آموزی شرکت توزیع نیروی برق شهرستان مشهد 33 ص
گزارش کار آموزی شرکت پیشتاز قطعه سناباد مشهد 44 ص
گزارش کار آموزی شرکت سهامی کناف 14 ص
گزارش کار آموزی شرکت توزیع برق 15 ص
سرکه 17ص
شرکت دل
فسفر
تفاوت باغهای ایرانی و باغهای ژاپن 17 ص
سزیم
کارآموزی کامپیوتر جهاد کشاورزی 80 ص
کارخانه اجاق گاز
مراحل تهیه قند از چغندر قند 25 ص
بررسی پروفیل آبشستگی پایین دست پرش هیدرولیکی با استفاده از تحقیقات آزمایشگاهی 39 ص
آزمایش تراکم خاک 8 ص
کلمات کلیدی :یینzwnj نامه ٢٨� � ساس یینzwnj نامه ختی انبی یشتری رای راحی مهاربندها مهاربندها کرار میzwnj کاهش میzwnj یابد قاب تنی میzwnj شود مهاربند فولادی مهاربندهای فولادی مقاومzwnj سازی قابzwnj های دهzwnj است مهاربند ربدری کلzwnj های های تنی مهاربند میzwnj فولادی ستفاده اختمان مهاربندی مهاربندها
- ۹۶/۰۷/۲۹