پایان نامه سازه های فلزی (مقاوم سازی زلزله)

تعداد صفحات: 153 فرمت فایل: word کد فایل: 1554
سال: مشخص نشده مقطع: کارشناسی ارشد دسته بندی: مهندسی عمران
قیمت قدیم:۳۸,۴۰۰ تومان
قیمت: ۳۲,۰۰۰ تومان
دانلود مقاله
  • خلاصه
  • فهرست و منابع
  • خلاصه پایان نامه سازه های فلزی (مقاوم سازی زلزله)

    فصل اول

    مقدمه و کلیات

    1-1- مقدمه

    به طور کلی رفتار سازه های فلزی به عوامل متعددی بستگی دارد که اثرات متقابل ابن عوامل ،رفتار را نمایان می سازد. بطور خلاصه این عوامل را می توان طبق (نمودار1-1) نشان داد. همانطور که دیده می شود،یکی از این عوامل رفتار اتصالات می باشد که در رفتار کلی قاب مؤثر است.

    یکی از مشخصه های مهم اتصالات شکل منحنی لنگر- چرخش اتصال تیر به ستون می- باشد.

    زلزله 17 ژانویه سال 1994 نورث ریج که در 20 مایلی شمال غرب لس آنجلس اتفاق افتاد اولین زلزله ای بود که به تعداد زیادی از ساختمانهای مقاوم خمشی در آمریکا آسیب سازه- ای رساند. اگر چه شدت زلزله 8/6 در مقیاس ریشتر بود که بر اساس مقدار انرژی ایی که رها کرد یک زلزله متوسط در نظر گرفته می شد، تعداد زیادی از اتصالات تیر به ستون ساختمان های مقاوم خمشی در آن زلزله به شدت آسیب دیدند. این اتصالات در آیین نامه ی       (Uniform Building Code) UBC مورد تأیید قرار گرفته بودند و تصور می شد که ظرفیت کافی دارند تا تیر در خمش به حد تسلیم برسد و یا ناحیه ی چشمه ی اتصال ستون دچار تسلیم برشی گردد. اما بر خلاف انتظار، اکثریت اتصالات به دلایل مختلفی که ذکر خواهد شد بصورت ترد گسیخته شدند و در موارد کمی رفتار آنها شکل پذیر بود.

    یکسال بعد از زمین لرزه نورث ریج،درست در 17 ژانویه 1995 زلزله ای به بزرگی 9/6 در مقیاس ریشتر شهر کوبه در ژاپن را لرزاند که در این زلزله بسیاری از اتصالات قابهای خمشی آسیب دیدند و حتی بعضی از ساختمانها با قاب خمشی فرو ریختند.

    کشف آسیب های جدی در ساختمان های فولادی با قابهای خمشی جوشی در زلزله های دیگر نیز تاییدی بر آسیب های اتفاق افتاده در قابهای خمشی نورث ریج بود و این نشان دهنده ی این مطلب بود که آسیب ها فقط به خصوصیات لرزه ای در زلزله نورث ریج مربوط نمی شود و نقص از خود اتصالات آسیب دیده می باشد.]9[

    با توجه به مطالب بالا به نظر می رسد که بررسی رفتار اتصال صلب با ورق بالائی و پایینی توصیه شده در آئین نامه 2800 زلزله ایران (مشهور به اتصالات کله گاوی ) که به عنوان اتصال صلب در سازه های فولادی ایران کاربرد وافری دارد، ضروری می باشد.

     

    فصل دوم

    رفتار انواع اتصالات

     

     

     

    مقدمه

    به دنبال زلزله 17 ژانویه 1994 در منطقه نورث ریج واقع در ایالات کالیفرنیای آمریکا به دلیل تحولاتی که در روند طراحی و ساخت اتصالات گیردار جوشی در سازه های فولادی ایجاد کرد نقطه ای عطفی در تاریخ اتصالات سازه های فولادی محسوب می شود. تعدادی از ساختمانهای فولادی جوشی با قابهای خمشی (WSMF) ، در ناحیه اتصال تیر به ستون دچار شکست شدند. ساختمانهای آسیب دیده طیف وسیعی از ساختمانها را از نظر ارتفاع و عمر شامل می شدند. ساختمانهای با ارتفاع یک تا 26 طیقه ، و سازه هایی که درست در زمان زلزله بر پا شده بودند تا ساختمانهایی با عمر بیش از 30 سال،آسیب دیدند. علاوه بر این سازه های آسیب دیده در منطقه جغراقیایی وسیعی پراکنده شده بودند. این آسیب دیدگی ها حتی در مناطقی که نکان های متوسط زلزله را تجربه کرده بودند، مشاهده می- شدند.]16[

    کشف آسیب در ساختمانها هشدار دهنده بود.کشف این آسیب ها این اندیشه را تقویت کرد که در زلزله های قبلی هم، آسیب هایی بوجود آمده است،که مخفی مانده اند. تحقیقات بعدی به درستی تأیید کرد که چنین آسیب هایی در زلزله 1992 «لندرز بیگ بیر» و زلزله 1989 «لوماپریتا» اتفاق افتاده است.

    سازه های فولادی جوشی با قابهای خمشی به طور معمول در ایالات متحده و جهان،مخصوصاً برای ساخت سازه های متوسط تا بلند، مورد استفاده قرار می گیرند. قبل از زلزله نورث ریج چنین تصور می شد که این نوع ساختمانها بسیار شکل پذیرند و از آسیب هایی که ظرفیت سازه را کاهش می دهد مصون اند،چرا که آسیب های بسیار جدی به این نوع سازه ها در زلزله های گذشته به ندرت گزارش شده بود وحتی هیچگونه گزارشی از فروریختن چنین سازه هایی وجود نداشت. کشف شکست ترد در تعدادی از ساختمانها تحت اثر زلزله نورث ریج، نیاز آزمایش مجدد این نوع اتصال را مسجل ساخت.

    به هر حال ساختمانها آن طوری که انتظار می رفت رفتار نکردند و به دلیل آسیب های اتصالات ضررهای اقتصادی قابل ملاحظه ای به وجود آمد. این ضررها را می توان به دوقسمت هزینه های مستقیم، شامل تحقیقات و تعمیرات این گونه اتصالات و همچنین هزینه های غیر مستقیم،مربوط به عدم استفاده موقت و یا در بعضی موارد طولانی مدت از فضای داخل این ساختمانها تقسیم بندی کرد.

    ساختمانهای فولادی جوشی با قابهای مقاوم خمشی، برای مقابله با تکانهای زمین لرزه، بر این اساس طراحی می شوند که بدون از دست دادن مقاومت، قابلیت تسلیم و تغییر شکل خمیری زیادی را دارا باشند. تغییر شکل خمیری مورد نظر، دورانهای پلاستیک درون تیرها در محل اتصالاتشان به ستون ها را شامل می شود، که از نظر تئوری انرژی داده شده به ساختمانها را جذب می کند. بدین ترتیب انتظار می رود آسیب هایی مثل تسلیم و کمانش ها ی موضعی در المانهای فولادی اتفاق بیفتد، نه اینکه اتصال دچار شکست تردشود. بر اساس این رفتار مورد انتظار، آئین نامه های ساختمانی اجازه می دادند که سازه های فولادی جوشی با قابهای خمشی برای قسمتی از مقاومت  لازم برای پاسخ به تکانهای زمین لرزه حد طراحی،در محدوده پلاستیک طرح شوند. مشاهده آسیب های بوجود آمده در زلزله نورث ریج مشخص می سازد که در بسیاری از موارد، شکست های ترد اتصالات در محدوده های پائین خمیری بوده اند و در بعضی موارد در حالی اتفاق افتاده اند که ساختمان هنوز در حد الاستیک بوده است. 

     

    2-2) انواع قابهای ساختمانی

         در مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ایران ( طرح و اجرای ساختمانهای فولادی )]4[ و نیز آیین نامه سازه‌های فولادیAISC ]3[, سه نوع قاب ساختمانی به همراه مفروضات محاسباتی مربوط به آنها ملاک طرح ومحاسبه سازه های فولادی قرارگرفته است و هریک از آنها با مشخصاتی مختص به خود تعین کننده ابعاد اعضای سازه و نوع و مقاومت اتصالات مربوط , می باشد .

         گروه اول : قاب های صلب ( قابهای یکسره )که در آنها فرض می شود اتصالات تیر و ستون به اندازه کافی صلب هستند , طوریکه در تغییر شکل قاب , زاویه اولیه بین تیر و ستون ثابت باقی می ماند. بعبارت دیگر , میزان قید در برابرحرکت چرخشی تیر نسبت به ستون بیشتر از 90 درصد گیرداری کامل ( میزان تئوری گیرداری ) تامین می باشد. اعضا و اتصالات این گروه قاب‌ها در هر دو شیوه طراحی , یعنی روش تنش های مجاز و نیز مقاومت نهایی در مقابل بارهای قائم و یا جانبی قابل محاسبه وطراحی می باشند . 

         گروه دوم : قاب های ساده (آزاد ) که در آنها فرض میشود اتصالات تیر وستون بدون گیرداری هستند. در مورد بار قائم , اتصال انتهای تیرها و شاهتیرها فقط برای برش تعبیه شده است و می- تواند تحت اثر بار قائم , آزادانه دوران کند. در این نوع اتصالات دوران آزادانه تیر نسبت به ستون برای گیرداری کمتر از20 درصد گیرداری کامل , اتصال ساده فرض می شود. استفاده از قاب های گروه دوم در ساختمانها در صورتی مجاز است که طراحی سازه به روش تنش های مجاز انجام گیرد و علاوه برآن سیستم مقاوم در مقابل بار جانبی برای ساختمان تعبیه شود و اتصالات تیر و ستون ظرفیت در دوران غیر ارتجاعی داشته باشند تا تنش‌های تولید شده در اجزای اتصالات مانند جوش تحت اثر حالت های مختلف بارگذاری , در حد مجاز باقی بماند .   

       گروه سوم : قاب های نیمه صلب ( انتهای قطعات دارای گیرداری نسبی ) که در آنها فرض می شود اتصال انتهای تیرها و شاهتیرها دارای ظرفیت خمشی به مقداری مشخص و قابل اطمینان , بین صلبیت گروه اول و انعطاف پذیری گروه دوم , می باشد , یعنی20 الی 90 درصد گیرداری کامل اتصال. استفاده از قابهای گروه سوم در حالی مجاز است که محاسبه بطور مستدل نشان دهدکه اتصالات نیمه صلب مفروض ( به تنهایی و یا در ترکیب با سیستم مقاوم در برابر نیروهای جانبی ) قادر است اثرمشترک بارهای قائم و جانبی را در حد تنش های مجاز تحمل کند. درصد گیرداری اعضای اصلی که به چنین اتصالاتی وصل می شوند , نباید از این مقدار حداقل بیشتر باشند .   

         ساختمان های نوع (2) و (3) ممکن است بعضی تغییر شکل‌های غیرارتجاعی اما خود محدودساز ( Self limiting ) در قسمتی از فولاد ساختمان را ایجاب نمایند .    

     

     

     

    2-3) انواع اتصال تیر به ستون در ساختمانهای فولادی

         بر اساس آنچه بیان شد , سه نوع اتصال در ساختمان های فولادی کاربرد دارد , که هریک باید تامین کننده یکسری نیازها باشد . در این قسمت مهمترین جزئیات این سه نوع اتصال تیر به ستون همراه با توضیحات مختصری راجع به آنها آورده می شود .

     

    2-3-1) اتصال صلب تیر به ستون

         یک اتصال صلب باید قادر به انتقال کامل لنگر باشد و هیچگونه چرخش نسبی بین اعضای وارد به اتصال بوجود نیاید. از آنجایی که اکثر لنگر خمشی تیر به صورت یک زوج نیرو در بال های کششی و فشاری تیر با بازوی تقریباً مساوی در ارتفاع تیر حمل می گردد, نقش اصلی یک اتصال صلب فراهم آوردن امکاناتی برای انتقال این نیروهای محوری می‌باشد . همچنین از آنجایی که اکثر نیروی برشی توسط جان تیر حمل می گردد پیوستگی کامل اتصال ایجاب می کند که نیروی برشی مستقیماً از جان انتقال پیدا کند.  

       در یک اتصال صلب تیر به ستون, تیرها ممکن است از دو طرف به هر دو بال ستون متصل شده باشد , ( اشکال 2-1  الف , ب و پ ) و یا فقط به یک بال ستون متصل شوند              ( شکل 2-1  ت ). همچنین ممکن است که همانند شکل ( 2-2 ) تیرها از یک یا دو طرف به جان ستون بطور صلب متصل شده باشند . تنوع اتصالات صلب تیر به ستون آنقدر زیاد است که مشکل بتوان لیست کاملی از آنها تهیه نمود , لیکن اتصالات نشان داده شده در اشکال ( 2-1) و ( 2-2 ) امروزه به‌نحو گسترده تری مورد استفاده قرار می گیرند. قسمتی از جوش اغلب اتصالات در کارخانه و یا در روی زمین انجام میشود و باقی آن پس از نصب توسط جوش در محل تکمیل می شود .   

         هدف اصلی در طرح یک اتصال صلب, انتقال نیروهای موجود از طریق اتصال بدون هرگونه تغییر شکل موضعی ناشی از این نیروها می باشد . استفاده ازاتصالات صلب در قاب های سازه های فولادی دو فایده دارد , اول اینکه از طرح و محاسبه پلاستیک که اقتصادی تر می باشد , می- توان استفاده کرد و دیگر اینکه اگر از طرح و محاسبه الاستیک استفاده شود, در صورت فشرده بودن تیرهای متصل شده به ستون, می توان از ده درصد کاهش مجاز لنگر خمشی و ده درصد افزایش تنش خمشی مجاز استفاده نمود .            

         در هر دو حالت, اتصال باید قادر باشد تا ظرفیت پلاستیک اعضای متصل شده به خود را انتقال دهد و نیز آنقدر شکل پذیر باشد تا بتواند دوران های مفصل پلاستیک را تحمل کند. آزمایش های انجام شده, توانایی اتصالات صلب را برای هر دو منظور فوق به اثبات رسانیده اند]5 [.

     

    2-3-2) اتصال مفصلی تیر به ستون

         این نوع اتصالات معمولا به دو صورت طرح و اجرا می شود . اتصال با  جفت نبشی جان ( شکل 2-3 الف ) و یا اتصال با نبشی نشیمن ( شکل2-3 ب ).

        در این اتصالات سعی می شود که حداقل گیرداری بوجود آید و زاویه بین تیر و ستون تا حد امکان آزادی دوران داشته باشد . معمولا در محاسبه اتصال فرض بر این است که اتصال کلیه برش یا عکس‌العمل موجود را , انتقال می دهد و لنگر گیرداری به وجود نمی آورد و برای این منظور قطعات اتصالی را تا حد امکان با انعطاف پذیری زیادی قرار می دهند تا دوران زاویه ای تیر در تکیه گاه آزاد باشد . برای این منظور در اتصال نوع اول , یعنی اتصال ساده با جفت نبشی جان , سعی می گردد که نبشی با ضخامت کم انتخاب گردد تا حد امکان خمش پذیر باشد و تنش های درجه دوم گیرداری کمتر بوجود آید .      

  • فهرست و منابع پایان نامه سازه های فلزی (مقاوم سازی زلزله)

    فهرست:

    ندارد.
     

    منبع:

    1 - ادوین گیلورد،چارلزگیلورد و جمیز استالمایر،"طراحی ساختمانهای فلزی"، مترجم: کامبیز شایان،1377

    2 - حمیدرضا جاهد مطلق،محمدرضا نوبان،محمدامین اشراقی،" اجزاءمحدود" ،انتشارات دانشگاه تهران،تابستان 1382

    3 - پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله،"تفسیر دستورالعمل بهسازی لرزه ای ساختمانهای موجود"، مهرماه 1381

    4 - دفتر تدوین و ترویج مقررات ملی ساختمان،" مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ایران: طرح و اجرای ساختمانهای فولادی".

    5 - دفتر تدوین و ترویج مقررات ملی ساختمان،" راهنمای جوش و اتصالات جوشی در ساختمانهای فولادی"  .

    6 - علی اکبر آقا کوچک،پیمان وشکینی،"جزئیات اتصالات سازه های فولادی مقاوم در برابر زلزله"، سمینار کارشناسی ارشد،تهران،دانشگاه تربیت مدرس،1378 .

    7 - علی اکبر اقا  کوچک،علیرضا نماینده نیاسر " ارزیابی عملکرد لرزه ای سازه های فولادی طراحی شده بر اساس آئین نامه 2800 " پایان نامه کارشناسی ارشد،تهران ، دانشگاه تربیت مدرس،زمستان 1382

    8- فریبرز ناطق الهی،حسین کاظم و علی یزدانی،" رفتار لرزه ای اتصالات نیمه صلب"،1379 .

     9 -  فرهاد دانشجو،سید عباس محسن زاده مهرریزی،"ارزیابی رفتار و مقاوم سازی لرزه ای ساختمانهای قاب خمشی فولادی"، پایان نامه کارشناسی ارشد،تهران،دانشگاه تربیت مدرس،زمستان 1382 .

    10 - مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن ،" آئین نامه طراحی ساختمانها در برابر زلزله:2800 ویرایش سوم".

    11 - مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن "حداقل بار وارد بر ساختمانها و ابنیه فنی،استاندارد519 "

    12- دانش آشتیانی.ف.،عشقی.س.،فرخی.ه.(2006)،" تاثیر طرح جزئیات بر رفتار اتصالات خمشی در قابهای فلزی شکل پذیر "،  پنجمین کنفرانس بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله

    13- ناطقی الهی.ف.،مینایی.ا لف.ع.،(1379)، " مدلسازی کامپیوتری و تحلیل غیرخطی اتصالات صلب رایج در ایران "

     

    14- Michael D. Engelhardt, Thomas A. Sabol, “ Reinforcing of steel moment connections with cover plates: benefits and limitations” Engineering Structures, Vol. 20, Nos 4-6, pp. 510-520, 1998

    15- Sean Wilkinsona, Gordon Hurdmanb, Adrian Crowtherb, “ Amoment resisting connection for earthquake resistant structures ”, Journal of Constructional Steel Research 62 (2006) 295–302

    16- D. Dubina, A. Stratan, “ Behaviour of welded connections of moment resisting frames beam-to-column joints ” , Engineering Structures 24 (2002) 1431–1440

     17-M.Bruneau,C.M.Uang,A.Whittaker,”Ductile Design of Steel Structures”, 

           McGraw–Hill,1998.

    18-Masayoshi Nakashima,Charles W.Roeder,Yoshiomi Mruoka,”Steel Moment Frames for Earthquakes in United States and Japan “, Journal of Structural Engineering,August 2000 , pp.861-868

    19- F.M.Mazzolani, ECCS : “European Convention For Constructional Steel  

          Work”, & V.Piluso , Doc.N.TC13.01.93

     

    20- D.K.Miller,”Lessons Learned From the Northridge Earthquake”, Engineering Structures, vol20,no 4-6,pp249-260,1998

    21- S.A.Mahin,” Lessons From Damage to Steel Buildings Durings the Northridge Earthquake” , Engineering Structures , vol20 , no 4-6,pp261-270,1998

    22-E.Popov,Tzong-Shuoh-Yang ,Shing Pochang,”Design of Steel MRF Connections Before and After 1994 Northridge Earthquake”, Engineering Structures , vol20 , no 12,pp1030-1038,1998

    23-S.Amirazizi,”Damage to Ductile Moment Resisting Steel Frames in the California Northridge Earthquake” , Second International Conference on Sesmology and  Earthquake Engineering, may 15-17-1995,Tehran,Iran.

    24-Engelhardt, M . D. and Winnerbrger , T .and Zekany , A . J . Potyraj , T . “Experimental Investigation of doghbone Moment Connections”,Engineering Journal , Fourth Quarter , 1998.

    25- “Uniform Building Code,” 1994 Edition , International Conference of Building Officials , Whittier , Califoria.

    26- “Northridge Earthquake , 17 January , 1994 : Seimic Performance of Steel” ,   John Shipp Presented to American Iron and Steel Institute , 1994 General Meeting , New York City.

    27- Engelhardt, M . D. and Winnerbrger , T .and Zekany , A . J . Potyraj , T. “The Dogbone Connection : part II”, Modern Steel Connection , August 1996 .

    28- ANSYS. User' manual

    29- Cheng-Chih Chen, Shuan-Wei Chen, Ming-Dar Chung, Ming-Chih Lin , " Cyclic behaviour of unreinforced and rib-reinforced moment connections " , Journal of Constructional Steel Research 61 (2005) 1–21

     

    .

پروپوزال در مورد پایان نامه سازه های فلزی (مقاوم سازی زلزله), گزارش سمینار در مورد پایان نامه سازه های فلزی (مقاوم سازی زلزله), تز دکترا در مورد پایان نامه سازه های فلزی (مقاوم سازی زلزله), رساله در مورد پایان نامه سازه های فلزی (مقاوم سازی زلزله), پایان نامه در مورد پایان نامه سازه های فلزی (مقاوم سازی زلزله), تحقیق در مورد پایان نامه سازه های فلزی (مقاوم سازی زلزله), مقاله در مورد پایان نامه سازه های فلزی (مقاوم سازی زلزله), پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه سازه های فلزی (مقاوم سازی زلزله), تحقیق دانشجویی در مورد پایان نامه سازه های فلزی (مقاوم سازی زلزله), مقاله دانشجویی در مورد پایان نامه سازه های فلزی (مقاوم سازی زلزله), پروژه دانشجویی درباره پایان نامه سازه های فلزی (مقاوم سازی زلزله)
ثبت سفارش
عنوان محصول
قیمت