انتخاب صفحه

مقدمه

 دیوار به المان سازهای، اتلاق میشود که در میان صفحاتش زیر اثر بار قرار گرفته باشد. اگر بار بطور قائم به دیوار وارد شود، دیوار باربر نامیده می شود و اگر در جهت افقی (جانبی) وارد شود و دیوار تحت برش قرار گیرد، دیوار، دیوار برشی خواهد شد. عنوان دیوار برشی از این جهت است که این دیوارها به ازای کرنش ناشی از بارهای جانبی در ساختمانها طرح می شوند و طبعاً پیداست که در دیوار برشی یکی از متداولترین سیستمهای مقاوم در برابر بارهای جانبی است. در یک طبقه بندی کلی می توان دیوار برشی را به دو دسته تقسیم کرد:

– دیوار برشی با هسته مرکزی بتن مسلح- دیوار برشی با هسته مرکزی ورق فولادی تا حدود 30 سال پیش تنها دسته اول مورد استفاده قرار می گرفت، اما در طی سه دهه اخیر مطالعات و تحقیقات گستردهای روی دسته دوم صورت گرفته است که منجر به استفاده روزافزون این سیستم ابتکاری هم در سازههای نوساز و هم برای مقاوم سازی سازههای موجود شده است. این سیستم نوین در عین حالی که قابلیت سایر سیستمهای مقاوم در برابر بارهای جانبی مانند قاب خمشی، مهاربندی هم محور و مهاربندی برون محور را دارا می باشد به لحاظ میزان مصرف فولاد و همچنین اجرای سادهتر و سطح تمام شده تمیزتر دارای برتری نسبت به این سیستمها می باشد. بررسیهای انجام شده نشانگر آن است که این سیستم تا حدود 50 درصد در میزان فولادی مصرفی نسبت به قاب خمشی فولادی به صرفه تر بوده و این نسبت در مورد مهاربندیهای هم محور درصد قابل ملاحظهای میباشد.در مقایسه این نوع سیستم با دیوارهای بتن مسلح نیز به لحاظ کاهش وزن سازه و بدنبال آن کاهش میزان نیروی زلزله موثر بر سازه، اقتصادی تر بودن آن را توجیه می کند. سیستم از نظر سختی برشی از سختترین سیستم های مهاربندی که X شکل می باشد، سختتر بوده و با توجه به امکان ایجاد بازشو در هر نقطه از ان، کارایی همه سیستمهای مهاربندی را از این نظر دارا می باشد. همچنین رفتار سیستم در محیط پلاستیک و میزان جذب انرژی آن نسبت به سیستمهای مهاربندی بهتر است. در این سیستم به علت گستردگی مصالح و اتصالات، تعدیل تنشها به مراتب بهتر از سیستمهای مقاوم دیگری در برابر بارهای جانبی مانند قابها و انواع مهاربندها که معمولا در آنها مصالح به صورت دسته شده و اتصالات متمرکز میباشند، صورت گرفته و رفتار سیستم بخصوصی در محیط پلاستیک مناسب تر می باشد. علاوه بر موارد فوق به دلیل اینکه میزان جابجایی جانبی این نوع دیوار برشی نسبت به مشابه بتنی خود کمتر است لذا در سازههای ساختمان بلند بیشتر مورد استفاده است. یک دیوار برشی با هسته مرکزی ورق فولادی، مشابه یک صفحه قائم طرهای است که به صورت یک سیستم مقاوم در برابر بار جانبی برای ساختمانهای با ارتفاع متوسط یا بلند بکار میرود. جان صفحات به نوعی خیلی نازک و بارهای جانبی شامل بار باد و زلزله میباشد. سیستم شامل پانلهای مجزا که هرپانل در داخل دو تیر و ستون محاط شده و یک صفحه فولادی به این المانهای محیطی متصل شده است. صفحات و پانلها به چندین قسمت برای یک ارتفاع کامل ساختمان تقسیم می شود و مقاومت توسط یک میدان کشش قطری در ترکیب با عمل تیرهای محیطی و ستونهای قاب انجام می شود. کد کانادایی ضوابط طراحی سازههای فولادی این سیستم را تأیید کرده و راهنماییهای لازم را برای آنالیز و طراحی ارایه می دهد. یکی از مسایل مرتبط با این نوع سیستمها، مسأله کمانش خارج از صفحه ورق فولادی می باشد که این معضلی نیز به دو شیوه کلی رفع می شود که در واقع این نوع سیستم را به دو دسته تقسیم می کند: – استفاده از شبکههای فلزی به عنوان سخت کننده که به ورق فلزی متصل می شود (SSW). – استفاده از پوششی بتنی پیش ساخته یا درجا که با برشگیر به ورق فلزی متصل می شود (C-SFW). گزارش اولیه تحقیقات انجام شده در تابستان سال 2000 میلادی در آزمایشگاه سازه دیویس هال دانشگاه برکلی کالیفرنیا نشان میدهد، ظرفیت دیوارهای برشی فولادی برای مقابله با خطراتی مانند زلزله، طوفان و انفجار در مقایسه با دیگر سیستمها مثل قابهای ممان گیر ویژه حداقل 25 درصد بیشتر میباشد. در آزمایشهایی که در رابطه با تحقیقات مذکور انجام گرفته است از بزرگترین جک موجود در آزمایشگاه های تحقیقاتی استفاده گردیده است که ظرفیت آن حدوداً 6670KN می باشد. آزمایشهای مذکور نشان می دهد، دیوارهای برشی فولادی دارای شکل پذیری بسیار بالایی هستند. به لحاظ اهمیت موضوع، بودجه این تحقیقات که به منظور دستیابی به یک سیستم مطمئن جهت ساخت ساختمانهای فدرال آمریکا برای آنکه بتوانند در مقابله خطراتی مانند زلزله، طوفان و بمب مقاومت نمایند، توسط بنیاد علمی علوم آمریکا و اداره خدمات عمومی آمریکا تأمین گردیده است.

فهرست مطالب

الف-نمادها     1

ب-واژه نامه  3

چکیده 4

مقدمه    5

فصل اول :کلیات

1-5- تاریخچه و مروری بر کارهای گذشته

 دیوارهای برشی فولادی از سال 1970 در ایالات متحده مورد استفاده قرار گرفته است تعدادی از محققان در کانادا، ژاپن، انگلستان و ایالات متحده مطالعاتی را روی دیوارهای برشی فولادی انجام دادهاند که در ادامه این پایان نامه به طور مفصل و کامل تاریخچه و نحوه آزمایشات آورده شده است. اخیراً دو بررسی جداگانه در دانشگاه برکلی توسط آقای دکتر آستانه و همکارش بر روی دیوارهای برشی فولادی معمولی و دیوارهای برشی مرکب صورت گرفته است. پروژه بررسی رفتار دیوار برشی مرکب، زیر نظر اداره همکاری آمریکا و ژاپن در زمینه بررسی رفتار این دیوارها، انجام می پذیرد. در فصلهای بعد توضیحات کاملی در مورد دیوار برشی مرکب ارایه خواهد شد.

1-1-عنوان 8

1-2-بیان مساله 8

1-3-هدف از تحقیق 8

1-4-فرضیات اصلی تحقیق 8

1-5-تاریخچه ومروری بر کارهای گذشته    9

ساختمان 35 طبقه در کوبه ژاپن

ساختمان 35 طبقه در کوبه ژاپن

فصل دوم:دوار برشی فلزی

1-4- تحقیقات اخیر بر روی دیوار برشی فولادی در دانشگاه برکلی

اخیراً دو بررسی جداگانه در دانشگاه برکلی توسط آقای دکتر آستانه و همکارش بر روی رفتار دیوارهای برشی فولادی معمولی و دیوارهای برشی مرکب صورت گرفته است. پروژه بررسی رفتار دیوار مرکب، زیر نظر اداره همکاری آمریکا و ژاپن در زمینه بررسی رفتار این دیوارها، انجام میپذیرد. توضیح اینکه دیوار مرکب شامل: ستونهای فلزی، ورق فلزی، پوششی بتنی و برشگیر میباشد. در فصل چهارم توضیحات کاملی در مورد دیوار برشی مرکب ارایه خواهد شد. پروژه دیوار برشی فولادی به این گونه است که دو سازه 3 طبقه با مقیاس 1 به 2 تحت بارهای چرخهای قرار می گیرند، که هدف نیز تعیین و تبیین توصیههای طراحی لرزهای در این زمینه می باشد.

2-1-دیوار برشی فلزی  11

2-2-تحقیقات پیشین درمورد دیوارهای برشی فولادی 13

2-2-1-آزمایشات دیوارهای برشی درکانادا  13

2-2-2-آزمایشات دیوارها برشسی فولادی در ژاپن 16

2-2-3-آزمایشهای دیوارهای برشی فولادی درانگلستان 19

2-2-4-آزمایشات دیوارهای برشی فولادی درایالات متحده 20

2-3-عملکرد دیوار برشی فولادی حین رخداد زلزله های گذشته     21

1-4-تحقیقات اخیر برروی دیوار برشی فولادی دردانشگاه برکلی 23

2-4-1-اهداف آزمایش دیوار برشی فولادی 24

1-4-2-مطالب منتشر شده راجع به طارحی دیوارهای برشی فولادی 24

2-4-3-آئین نامه طراحی لرزه ای 26

2-4-4-نمونه های آزمایش شده 26

نتایج فصل دوم    34

مجموعه آزمایش ورفتار هیسترزیس نمونه ها

مجموعه آزمایش ورفتار هیسترزیس نمونه ها

فصل سوم:دیوار برشی بتنی

3- 1- مقدمه

برای مقاوم کردن سازهها در برابر بارهای جانبی نظیر زلزله، سیستم های مقاوم مختلفی مورد استفاده قرار میگیرد که هر کدام از این سیستمها معایب و محاسنی دارند که گاهی اوقات برای رفع معایب یک سیستم، از یک سیستم دیگر در آن جهت استفاده میشود. مثلاً در قابهای صلب خمشی، تأمین مقاومت در برابر جابجایی بخصوصی در ساختمانهای با ارتفاع زیاد، مشکل ساز خواهد بود. برای رفع این اشکال می توان از ترکیب قاب خمشی و قاب مهاربندی همگرا و یا دیوار برشی استفاده کرد. بطور کلی در ایران بخاطر پارهای مسائل استفاده از دیوار برشی در ساختمانهای فولادی چندان متداول نشده است و مهندسان ساختمان معمولاً از این امر پرهیز می کنند. به نظر میرسد یک از دلایل آن، نبودن اطلاعات دقیق از رفتار اینگونه ساختمانها است که اگر این رفتار بوسیلهٔ کارهای تحقیقاتی مشخص شود می تواند مورد استفادهٔ طراحان ساختمانها قرار گیرد. همچنین یکی از روشهای مقاوم سازی ساختمانهای فولادی استفاده از دیوارهای برشی بتنی آرمه میباشد که باز آگاهی از رفتار لرزهای چنین سیستمهایی لازم و ضروری خواهد بود. در این فصل، به بررسی رفتار لرزهای قابهای فولادی با دیوارههای برشی بتنی آرمه پرداخته شده است تا اطلاعات اولیه لازم در اختیار مهندسین قرار داده شود.

3-1-مقدمه  36

3-2-دلایل استفاده از دیواربرشی درساختمان های فولادی 36

3-3-دیوارهای برشی بتن آرمه معمولی مرکب بااعضای فولادی 37

3-4-مروری برتحقیقات دیوارهای مرکب 40

3-4-1-تحقیقات محققین آمریکایی 40

3-4-2-تحقیقات روی سیستم مرکب درژپن  42

رفتار دیوارهای برشی در برابر زلزله  43

3-5-مقدمه   43

3-6-دیوارهای برشی کوتاه  44

3-7-دیوارهای برشی طره ای  44

3-7-1-شکست براثرممان واژگونی 45

3-7-2-شکست برشی 47

3-7-3-شکست لغزشی 47

3-7-4-بلند شدن پی  48

3-8-بررسی برخی نتایج آزمایشگاهی در مورد رفتار دیوارهای برشی طره ای در برابر زلزله  48

3-9-بارگذاری یکنواخت دربرابر بارگذاری چرخه ای برگشتی  52

نمونه رایج و مجموعه آزمایش ومنحنی هیسترزیس

نمونه رایج و مجموعه آزمایش ومنحنی هیسترزیس

فصل چهارم:دیواربرشی مرکب

3-2-4- برشگیرها

برشگیرها برای اتصال المان های فولادی دیوار برشی مرکب به بتن استفاده میشود. برای بتن های درجا معمولاً از گل میخ های جوش شده استفاده می شود. هرچند که سایر برشگیرها مانند ناودانی نیز می توانند استفاده شوند که نسبت به گل میخ غیر اقتصادی تر است. برای بتن های پیش ساخته نیز بولت برای اتصال استفاده می شود. نتایج آزمایش هایی که توسط AStaneh و Zhao صورت گرفته است، مبین این مطلب است که گل میخها نه تنها تحت برش واقع می شوند بلکه به خاطر کمانش موضعی ورق فولادی تحت کششی قابل ملاحظهای تا پایان آزمایش قرار میگیرند که به نوبه خود باعث سیکل های تغییر مکانی بزرگتر می شوند.

4-1-دیوار برشسی مرکب 54

4-2-اجزای اصلی تشکیل دهنده دیواربرشی مرکب 55

4-2-1-ورق فولادی دیوار برشی مرکب 55

4-2-2-بتن مسلح دیوار برشسی مرکب 56

4-2-3-برشگیرها 57

4-2-4-ستون های مرزی    57

4-2-5-تیرهای مرزی 57

4-2-6-اتصال دیوار برشسی به المان های مرزی 57

4-2-7-اتصال تیربه ستون   58

4-3-انواع سیستم های مرکب برشی مرکب 58

4-4-رفتار لرزه ای دیوارهای برشی مرکب درآزمایشگاه ها     60

4-4-1-آزمایش چرخه ای برای دیوارهای برشی مرکب 61

4-4-2-مراحل آزمایش ونحوه بارگذاری  63

4-4-3-رفتار نمونه اول     63

4-4-4-رفتار نمونه دوم 65

4-4-5-نتایج آزمایش ومقایسه دونمونه 66

4-5-مقرات وآیین نامه های مربوطه     68

4-5-1-مقدمه    68

4-6-اعما بار های زلزله روی دیوارهای برشی کامپوزیت وباتوجه به استاندارد آمریکا 69

4-6-1-میزان p در دیوارهای برشی کامپوزیت 69

4-6-2-میزان O دردیوارها برشسی کامپوزیت   70

4-6-3-مقدار cd دردیوارها برشی کامپوزیت  71

4-8-طراحی راساس عملکرد برای طراحی دیوارهای برشی کامپوزیت 72

4-9-روند طراحی لرزه ای درسیستم های دیوار برشی کامپوزیت 72

4-9-1-مراحل طی شده درطراحی پیشنهادی 72

4-9-2-مدهای گسیختگی دیوار برشی کامپوزیت    72

4-9-3-مدهای گسیختگی درتیرهای بالایی وپایینی 73

4-9-4-مدهای گسیختگی درستون های مرزی 73

4-9-5-شکل سلسله مراتبی انواع مدهای گسیختگی 73

4-10-طراحی اجزای دیوار کامپوزیت 74

4-11-مقاومت دربرابر لنگر واژگونی 77

4-12-طراحی اتصالات صفحه فولادی به تیرها وستون های مرزی  77

4-13-طراحی برشگیرها 78

4-14-طراحی تیرها وستون های پائینی وبالا   78

نیروی برشی در برشگییر

نیروی برشی در برشگییر

فصل پنجم:بررسی پارامترهای لرزه ای سیستم های سازه

5-1-مقدمه

بررسی و ارزیابی پویایی سازه های ساختمانی در برابر زمین لرزهای شدید، با وجود اینکه طراحی آن ها براساسی مقاومتی به مراتب پایین تر از مقاومت مورد نیاز الاستیک انجام می گیرد، نشان داده است که اینگونه سازه ها به دلیل رفتار غیرخطی مصالح مصرفی و امکان تغییر شکل کافی سیستم سازه ای قادرند که در برابر زلزله های شدید، مقاومت کافی از خود نشان دهند. در حقیقت چنین سازه هایی با تحمل تغییر مکان های زیاد در رفتار لرزه ای غیر خطی، انرژی ورودی زلزله را جذب و مستهلک می نمایند. با توجه به چنین ویژگی، در این فصل به بیان رفتار لرزه ای واقعی سازه ها در برابر زلزله پرداخته و پارامترهایی مانند پارامتر نیاز و ظرفیت که در تحلیل غیرالاستیک سازه ها نقش دارند مورد مطالعه و بررسی قرار خواهند گرفت.

5-1-مقدمه  81

5-2-اهداف طراحی لرزه ای سازه ها  81

5-3-رفتار لرزه ای سازه ها   82

5-3-1-پاسخ سازه ها دربرابر زلزله       82

5-3-2-ظرفیت ونیاز درمباحث لرزه ای  83

5-3-3-مفصل ولنگر پلاستیک   83

5-4-رفتار غیرخطی سازه ها    85

5-4-1-رفتار غیرخطی سازه ها با یک درجه آزادی  85

5-4-2-رفتار غیرخطی سازه هیا باچند درجه آزادی 86

5-5-شکل پذیری سازه ها    87

5-5-1-اهمیت شکل پذیری در سازه ها 89

5-5-2-شکل پذیری برحسب حدتسلیم 90

5-5-3-نکاتی چنددرمورد شکل پذیری    91

5-6-تاثیرسختی وجرم سازه های درانتقال حرکت زمین به سازه  93

5-7-منحنی هیسترزیس ورفتار چرخه ای سازه   94

5-8-معیارهای سنجش ایمنی دررفتار لرزه ای سازه ها    95

5-8-1-ضرایب شکل پذیری 95

5-8-2-انرژی ورودی وانرژی مستهلک شده      95

5-8-3-اثر زوال ها     97

5-9-معیارهای گسیختگی سازه ای 99

5-10-ضریب رفتار ساده   99

5-10-1-تاریخچه پیدایش وشکل گیری محاسبه ضریب رفتار(ضریب تقلیل)  99

5-10-2-روش محاسبه ضریب رفتار 101

5-10-3-ضریب کاهش ناشی از اضافه مقاومت    103

5-10-3-1-مقدمه         103

5-10-3-2-عوامل موثر دراضافه مقاومت سازه ها      103

5-10-4-رابطه بین ضریب کاهش پاسخ دراثرشکل پذیری،شکل پذیری وزمان تناوب سازه   104

5-11-ضریب تبدیل جابجایی خطی به غیرخطی  108

5-11-1-کلیات    108

5-11-2-اهمیت پیش بینی جابجایی های غیرخطی   108

5-11-3-محاسبه ضریب تبدیل جابجایی خطی به غیرخطی  108

یک نمونه آزمایشی ومنحنی هیسترزیس ان برای ضخامت یک میلیمتر

یک نمونه آزمایشی ومنحنی هیسترزیس ان برای ضخامت یک میلیمتر

فصل ششم:سازه های بامصالح غیرخطی

6- 1-1- منشأرفتار غیرخطی

رفتار تنش – کرنش فلزات و مدل کردن آنها تحت شرایط بارگذاری تک محوری به عنوان یک مبنا برای رفتار آنها تحت حالت تنش سه محور – ارائه شده است، به خصوص نشان داده می شود که آنالیز تغییر شکلهای دایمی (پلاستیک) در فلزات بوسیله سه ویژگی اساسی زیر مشخص می شود:

ا- تغییر شکلهای پلاستیک با جذب انرژی همراه است و بنابراین این پروسه غیرقابل برگشت و وابسته به تاریخچهٔ بارگذاری میباشد.

2- تغییر شکلهای پلاستیک به نرخ بارگذاری حساس نیستند و در تئوری پلاستیسیته مستقل از زمان

3- تغییر شکل پلاستیک فلزات به صورت فشار هیدرواستاتیک غیر حساس می باشد و تغییرات حجمی پلاستیک فلزات، تراکم ناپذیر است.

6-1-سازه های بامصالح غیرخطی      113

6-1-1-منشا رفتار غیرخطی 113

6-1-2-رفتار حدتناسب 113

6-1-3-رفتار باربرداری وبارگذاری بعداز نقطه تسلیم       114

6-1-4-ایده آل سازی روابط تنش-کرنش 116

6-1-5-قانون سخت شوندگی 117

6-2-رفتار غیرخطی مصالح درنرم افزار 118

6-2-1-انالیز غیرخطی مادی(پلاستیسیته مستقل از زمان)   119

6-2-2-مدلهای تنش-کرنش ومعیار تسلیم  120

6-2-3-قانون جریان 121

6-2-4-قانون سخت شوندگی 121

6-2-5-نمو کرنش پلاستیک 122

6-3-مدل پلاسیتیسیته آسیب بتن درنرم افزارABAQUSا      122

6-4-رفتار مکانیکی 122

6-4-1-رفتار مصالح بتنی درکشش وفشار تک محوری     123

6-4-2-رفتار مصالح بتنی تحت کشش وفشار تک محوری چرخه ای    125

6-5-تعیین نرم شوندگی کششی 128

6-5-1-تعیین رفتار نرم شوندگی کششی با استفاده از تعیین مستقیم مقادیر تنش وکرنش غیرالاستیک درناحیه پس گسیختگی 129

6-5-2-تعیین رفتار نرم شوندگی کششی با استفاده از تعیین انرژی ترک خوردگی (معیار انرژی ترک خوردگی)  130

6-6-تعیین رفتار سخت شوندگی تنش ونرم شوندگی کرنش تحت فشار یکنواخت تک محوری    132

6-7-استخراج پارمترهای خام مدل پلاستیسیته آسیب درفشار یکنواخت تک محوری درصورت عدم دسترسی به نتایج آزمایش  133

6-8-استخراج پارامتر آسیب فشاری برای لحاظ کردن اثربارگذاری فشاری سیکلیک    138

فصل هفتم:معرفی نرم افزار

7-2-1- مدل سازی

در این مرحله از کار میبایست هندسه مدل ، نوع المان ها، مشخصات المانها و خواص مواد معرفی گردد این کار به ترتیب از طریق پیش پردازشگر های (property-mesh-assembly-part) انجام می گیرد. هر المان دارای یک عدد مختص به خود و یک پیشوند که طبقه بندی المان را مشخص می کند .در تعیین نوع المانها باید دقت شود که المانهای مجاور به لحاظ نوع و میزان درجات آزادی با یکدیگر سازگار باشند. مشخصات المانها نیز به فراخور نوع المان متفاوت می باشد که در برگیرنده مشخصات هندسی المان ها می باشد. خواص مواد نیز مشخصات مکانیکی المانها را معرفی می نماید. بعد از تعریف موارد فوق میبایست هندسه مدل شبکه بندی شود که نوع و میزان تراکم شبکه ها متناسب با میزان دقت و نوع تحلیل می باشد

7-1-معرفی نرم افزار 142

7-2-نحوه استفاده از نرم افزار 143

7-2-1-مدل سازی 143

7-2-2-بارگذاری   143

7-2-3-تحلیل مدل    144

7-2-4-مشاهده نتایج وتجزیه وبررسی خروجی برنامه  144

7-3-معرفی خصوصیات المانها 144

7-3-1-خانواده آلمانی    144

7-3-2-درجات آزادی   145

7-3-3-تعداد گره ها ودرج اینترپولاسیون 145

7-3-4-فرمولاسیون 146

7-3-5-نوع و روش انتگرال گیری 146

7-4-مشخصات المان shell استفاده شده 146

7-5-پدیده Hour glassingا  147

7-6-تعیین آرماتورها 147

7-6-1-تعیین یک لایه آرماتور 148

7-6-2-اختصاص یک نام به لایه آرماتور 148

7-6-3-تعیین هندسه آرماتور 149

فصل هشتم:نتایج تحلیل عددی

8-1-کلیات

در این تحقیق 3 نوع دیوار برشی شامل دیوار برشی فلزی-کامپوزیت و بتنی با مشخصات ذکر شده مدل سازی و تحت بار گذاری های افزاینده (PushOVer) و بارگذاری چرخه ای (Cyclic)و دینامیکی غیر خطی قرار گرفته و توسط نرم افزار S لاABAQ تحلیل شده اند مشخصات قاب محیطی برای هر سه نوع دیوار مطابق دیتیل ارائه شده می باشد با این تفاوت که مشخصات نوع دیوار بکار رفته در آنها متفاوت می باشد که به شرح زیر می باشد

8-1-کلیات    151

8-2-مشخصات نمونه های مدل سازی شده 151

8-2-1-دیوار برشی فلزی 151

8-2-2-دیوار برشی بتنی   151

8-2-3-دیوار برشسی کامپوزیت(مرکب) 152

8-3-بارگذاری افزاینده خطی(Pushover)      153

8-3-1-نتایج تحلیل دیوار برشی فلزی 153

8-3-1-1-دراین نوع تحلیل امکان کامنش ورق فلزی وجود ندارد  154

8-3-1-2-امکان کمانش ورق فلزی وجود دارد  156

8-3-2-نتایج تحلیل دیوار برشی بتنی 158

8-3-3-نتایج تحلیل دیوار برشی مرکب   158

8-3-4-منحنی بار-تغییرمکان  164

8-4-بارگذاری چرخه ای تغییرمکانی 165

8-4-1-نتایج تحلیل دیواربرشی فلزی  165

8-4-1-1-دراین نوع ازتحلیل امکان کمانش ورق فلزی وجود ندارد 166

8-4-1-2-امکان کمانش ورق فلزی وجود دارد 167

8-4-2-نتایج تحلیل دیوار برشی بتنی 170

8-4-3-نتایج تحلیل دیواربرشی مرکب 173

8-4-4-محاسبه ضرایب رفتار ناشی از شکل پذیری 176

8-5-بارگذاری لرزه ای 176

8-5-1-تاریخچه زلزله 177

8-5-2-نتایج تحلیل دیوار برشی فلزی 181

8-5-3-نتایچ تحلیل دیوار برشی بتنی 183

8-5-4-نتایج تحلیل دیوار برشی مرکب 185

8-5-5-مقایسه نتایج لرزه ای مدلهای عددی 187

فصل نهم:بررسی مدل عددی نمونه آزمایشگاهی

9-1-مشخصات ومصالح مقاطع 191

9-2-بارگذاری 192

9-3-نتایج تحلیل 193

فصل دهم:نتیجه گیری وپیشنهادات

10-1-نتیجه گیری 202

10-2-پیشنهادات برای کارهای آتی 202

پیوست1        219

پیوست2       219

پیوست3     204

پیوست4      207

منابع فارسی   212

منابع لاتین  216

چکیده لاتین    221

فهرست اشکال

2-1-نمون ههای رایج ودونمونه جدید از سیستم های دیوار برشی فولادی 11

2-2-ساختمان 51طبقه واقع درسانفراسیسکو   12

2-3-آزمایش اول دانشگاه آلبرتا    13

2-4-آزمایش دوم دانشگاه آلبرتا 14

2-5-نمونه آزمایشی دانشگاه آلبرتا ورفتار هیسترزیس نمونه  14

2-6-یکی از دونمونه آزمایش دانشگاه UBC به همراه منحنی هیسترزیس نمونه 15

2-7-نمونه آزمایش شده دردانشگاه UBC وپاسخ آن 16

2-8-یک نمونه آزمایشی و منحنی هیسترزیس آن برای ضخامت یک میلیمتر 17

2-9-منحنی تنش-کرنش وهیسترزیس فولاد باحد تسلیم پایین 18

2-10-نمونه رایج ومجموعه آزمایش ومنحنی هیسترزیس 19

2-11-نمونه های آزمایش شده درانگلستان وتاثیر وجود سوراخ درمقاومت وسختی پانلهای ورق فولادی  20

2-12-مجموعه آزمایش ورفتار هیسترزیس نمونه ها 20

2-13-ساختمان 35 طبقه درکوبه ژاپن 21

2-14-پلان بیمارستان Sylmarا  22

2-15-دستگاه آزمایش 24

2-16-نمودار حالت خرابی 25

2-18-انواع رایج دیوارهای برشی فولادی مصرفی درآمریکا وژاپن    27

2-19-انواع سیستم های سازه ای بااستفاده از دیوار برشی فولادی 27

2-20-جزئیات گونه سوم ازدیوارهای برشی فلزی 28

2-21و2-22-جزئیات نمونه های آزمایش شده 29

2-23-نمونه های آزمایشی 30

2-24-دستگاه آزمایش 30

2-25-منحنی هیسترزیس نمونه 31

2-26،2-27و2-28- مراحل مختلف آزمایش 32

2-29و2-30 نمونه دوم ومنحنی های هسترزیس مربوط به آن 32

3-1-المان مرزی فولوادی که قسمتی ازآن محصور شده است   37

3-2-المان مرزی مرکب 38

3-3-دیوار بتن آرمه با تیرهای اتصال فولادی 38

3-4-دیوارهای بتن آؤمه باتیرهای اتصال فولادی بااعضای مرزی مرکب 39

3-5-دیوارهای بتنی آرمه بامقطع فرورفته درمرزهای دیوار 41

3-6-ترکیها قطری ورابطه نیرو-تغییرمکان برای دیوار کوتاه 44

3-7-حالات شکست برای یک دیوار برشی طره ای 45

3-8-رابطه نیرو-تغییرمکان برای یک دیوار برشی طره ای درشکست خمشی 46

3-9-توزیع کرنش دریک دیوار برشی 47

3-10-رابطه نیرو-تغییرمکان برای یک قاب بابلند شدن پی 48

3-11-منحنی های گشتاور-انحناء به صورت تابعی از توزیع آرماتور 50

3-12-ناحیه تشکیل لولا درپای دیوار یا اجزای مرزی 50

3-13-منحنی هیسترزیس دیوار برشی بتنی تحت بارگذاری چرخه ای 52

4-1-دیوار برشی مرکب وانواع آن 54

4-2-مقاومت برشی دیوار برشی مرکب 56

4-3-انواع سازه های فلزی بادیوار برشی مرکب 58

4-4-پلان ونمای بیمارستان18طبقه درسانفراسیسکو  59

4-5-مقطع دیوار برشی مرکب ونمای سازه قبل از اضافه کردن بتن دیوار 60

4-6-نمای نمونه قدیمی وجدید دیواربرشی مرکب 61

4-7-نمای ازنمونه آزمایشی 62

4-8-محرک اعمال گر نیرو ونحوه اعمال باربه نمونه 62

4-9-تاریخچه بارگذاری 63

4-10-نمونه اول درمراحل مختلف  65

4-11-نمونه دوم درمراحل مختلف 66

4-12-پاسخ نیروهای برشی-تغییرمکان نسبی درهردو نمونه 66

4-13-مقایسه دو نمونه درانتهای آزمایش 67

4-14-سیستم های دیوار برشی فولاد کامپوزیت 69

4-15-مدهای اصلی گسیختگی دیوارهای برشی کامپوزیت معمول 74

4-16-دیوار کامپوزیت و پس ازتبدیل بتن به فولاد 75

4-17-اتصال صحفه فولادی به تیرها وستون های اطراف 78

4-18-نیروی کششی دربرشگیر 78

5-1-تیرساده بتن آؤمه تحت اثربار قائم افزایشی    83

5-2-نمودار عمومی تغییرات کرنش دریک مقطع دراثر خمش 84

5-3-دیاگرام اندرکنش خمش-نیروی محوری        84

5-4-قاب باسه درجه نامعینی تحت اثربارگذاری افزایشی ومنحنی برش پایه-تغییرمکان  85

5-5-منحنی های شماتیک برش پایه-تغییرمکان برای سازه شکل پذیر وسازه غیرشکل پذیر 86

5-6-منحنی رفتار غیرالاستیک سازه 87

5-7-تعریف ضریب شکل پذیری 88

5-8-تعریف تغیرشکل تسلیم            88

5-9-بازتاب سازه بایک درجه آزادی برای شکلپذیری های مختلف 89

5-10-کاهش درنسبت شکل پذیری مورد نیاز باافزایش حد تسلیم یا مقاومت یک سازه 90

5-11-تاثیر حدتسلیم برشکل پذیری مورد نیاز  91

5-12-نسبت شکل پذیری چرخشی برحسب چرخش مطلقف بیشینه     92

5-13-سیستم یک درجه آزادی تحت اثر ارتعاش زمین 93

5-14-پاسخ سازه های ایده آل وحقیقی به زلزله     94

5-15—شمای کلی یک حلقه هیسترزیس 94

5-16-نمودار برش پایه-جابجایی 95

5-17-سازه یک درجه آزادی تحت اثر باررفت وبرگشتی        96

5-18-کاهش دراثربارهای رفت وبرگشتی 97

5-19-رفتار سازه های تحت بارافقی دوره ای صعودی   98

5-20-منحنی های رفتار الاستیک وغیرالاستیک سازه ها  101

5-21-اثرزمان تناوب برضریب رفتار سیستم یک درجه آزادی 105

5-22-رابطه ضریب رفتار ناشی از شکل پذیری وضریب اضافه مقاومت   105

5-23-الف)فرضیه برابری تغییرمکان ها ب)فرضیه برابری انرژی جذب شده   106

5-24-الف)رفتار سیستم های سخت        107

6-1-ب)رفتار سیستم های نرم 107

6-2-روشهای تعیین تنش جاری شدن باتوجه به منحنی تنش-کرنش 114

6-3-اثربوشینگر 115

6-4-حالتهای ایده آل منحنی های تنش-کرنش 116

6-5-قانون های سخت شوندگی فولاد 118

6-6-مدلهای تنش کرنش     120

6-7-سطوح مختلف تسلیم   121

6-8-رفتار بتن درکشش تک محوری 123

6-9-رفتار بتن تحت فشار تک محوری 124

6-10-بازیابی سختی به هنگام ورود از کشش به فشار 126

6-11-کاهش سختی بتن به هنگام ورود از فشار به کشش 127

6-12-منحنی تنش-کرنش بتن 128

6-13-محدوده نرم شوندگی کششی دربتن 129

6-14-پاسخ تنش-تغییرمکان 131

6- 15-تابع انرژی ترک خوردگی بتن  131

6-16-رفتار بتن تحت فشار تک محوری 132

6-17-منحنی تجربی رفتار بتن تحت فشار تک محوری       134

6-18-تقسیم بندی سطح زیرمنحنی درناحیه سخت شوندگی بتن   135

6-19-رفتار تقریبی نرم شوندگی کرنشی بتن تحت فشار تک محوری 137

6-20-منحی های بارگذاری وباربرداری بتن 139

7-1-روش نیوتن-رافسون 142

7-2-خانواده المانی 145

8-3-منحنی 2 خطی فولاد   152

8-4-منحنی تنش-کرنش بتن    152

8-5-منحنی تنش-کرنش 153

8-6-توزیع تنش فون مایزس در دیوارهای برشی فلزی بدون کمانش 154

8-7-توزیع کرنش پلاستیک در دیوار برشی فلزی بدون کمانش 154

8-8-توزیع کرنش پلاستیک درمحل اتصال در دیوارهای برشی فلزی بدون کمانش 155

8-9-توزیع تغییر مکان نمونه در دیوار برشی فلزی بدون کمانش  155

8-10-توزیع تنش فون مایزس در دیوار برشی فلزی با کمانش 156

8-11-تویع کرنش پلاستیک در دیوار برشی فلزی باکمانش 156

8-12-تویع کرنش پلاستیک درمحل اتصال در دیوار برشی فلزی باکمانش 157

8-13-توزیع تغییرمکان نمونه دردیوار برشی فلزی باکمانش  157

8-14-توزیع ترک دردیوار برشی بتنی مرحله 1       158

8-15- توزیع ترک دردیوار برشی بتنی مرحله 2       158

8-16- توزیع ترک دردیوار برشی بتنی مرحله 3       159

8-17-توزیع تنش فون مایزس درمحل اتصال نیز به ستون(چشمه اتصال) دردیوار برشی بتنی 159

8-17-توزیع تغییرمکان نمونه در دیواربرشی بتنی 160

8-18-توزیع ترک مرحله 1 دربتن دیوار برشی مرکب      161

8-19- توزیع ترک مرحله 2 دربتن دیوار برشی مرکب      161

8-20- توزیع ترک مرحله 3 دربتن دیوار برشی مرکب      162

8-21-توزیع تنش فون مایزیس درمحل اتصال تیربه ستون در دیوار برشی مرکب 162

8-22-توزیع تغییرمکان نمونه در دیواربرشی مرکب 163

8-23-منحنی بار-تغییر مکان نمونه ها 164

8-24-نمودار تاریخچه اعمال تغییر مکان 165

8-25-توزیع کرنش پلاستیک دردیوار فلزی بدون کمانش 166

8-26-توزیع تتنش فون مایزس دردیوار فلزی بدون کمانش 166

8-27-نمودار هیسترزیس نمونه برای دیوار برشی فلزی باسخت کننده  167

8-28-توزیع تنش فون مایزس دردیوار فلزی باکمانش 167

8-29-توزیع کرنش پلاستیک درمحل اتصال ور ق فلزی به قاب محیطی 168

8-30-تویع تغییمرکان خارج از صفحه دردیوار فلزی باکمانش 168

8-31-نمودار هیسترزیس نمونه برای دیوار فلزی بدون سخت کننده  169

8-32-تویع سیکلیک کرنش پلاستیک درمحل گوشه اتصال دیوار بتنی به قاب محیطی 170

8-33-توزیع تنش فون مایزس درمحل اتصال تیربه ستون 170

8-34-توزیع ترک مرحله 1 در دیوار برشی بتنی 171

8-35-توزیع ترک مرحله 2 در دیوار برشی بتنی 171

8-36-منحنی هیسترزیس دردیوار برشی بتنی 172

8-37-توزیع کرنش پلاستیک در دیوار برشی مرکب 173

8-38-توزیع تنش فون مایزس درمحل اتصال تیر به ستون 173

8-39-توزیع ترک مرحله یک دربتن دیوار برشی مرکب     174

8-40- توزیع ترک مرحله دوم دربتن دیوار برشی مرکب     174

8-41- توزیع ترک مرحله سوم دربتن دیوار برشی مرکب     175

8-42-منحنی هیسترزیس دیواربرشی کامپوزیت      175

8-43-شکل شتاب نگاشت زلزله نورث ریج وتاریخچه آن  177

8-44-تاریخچه انرژِ زلزله نورث ریج ومنحنی مدت زمان موثر زلزله   178

8-45-نمونه هایی از خرابی های زلزله نورث ریج     179

8-46- نمونه هایی از خرابی های زلزله نورث ریج     179

8-47- نمونه هایی از خرابی های زلزله نورث ریج     180

8-48- نمونه هایی از خرابی های زلزله نورث ریج     180

8-49-توزیع انرژی کرنشی در دیوار برشی فلزی 181

8-50-تویع کرنش پلاستیک در دیوار برشی فلزی 181

8-51-منحنی تاریخچه انرژی کرنشی جذب شده درستون های مرزی در دیوار فلزی 182

8-52-توزیع انرژی کرنشی درپای ستون مرزی دردیوار برشی بتنی   183

8-53-توزیع اولین ترک خوردگی ها دردیوار برشی بتنی 183

8-54-منحنی تاریخچه انرژی کرنشی جذب شده در ستون های مرزی دیوار برشی بتنی 184

8-55-توزیع انرژی کرنشی درپای ستون مرزی دردیوار برشی کامپوزیت 158

8-56-توزیع اولین ترک خوردگی دربتن دیوار برشی کامپوزیت 185

8-57-منحنی تاریخچه انرژی کرنشی جذب شده درستون های مرزی دیوار برشی کامپوزیت 186

8-58-تاریخچه تغییر مکان جانبی تراز فوقانی 187

9-1-مدل المان محدود براساس نمونه آزمایش شده  189

9-2-ابعاد واندازه مدل آزمایش شده 190

9-3-منحنی تنش-کرنش فرض شده برای فولاد مصرفی 191

9-4-مقطع ستون ها b:مقطع تیرها 191

9-5-منحنی تنش-کرنش بتنی مصرفی 192

9-6-تاریخچه بارگذاری تغییر مکانی 192

9-7-مدل عددی درموقعیت تغییر مکان نسبی معادل0.006          194

9-8-مدل عددی درموقعیت تغییرمکان نسبی معادل 0.012            195

9-9-مدل عددی درموقعیت تغییرمکان نسبی معادل0.036          196

9-10-مدل عددی درموقعیت تغییر مکان نسبی معادل 0.036          197

9-11- مدل عددی درموقعیت تغییر مکان نسبی معادل0.044        198

9-12- مدل عددی درموقعیت تغییر مکان نسبی معادل0.044     199

9-13-منحنی هیسترزیس نیرو-تغییر مکان نمونه عددی مدل آستانه 200

فهرست جداول

1-1-پروژه های تحقیقاتی روی سیستم های مرکب درآمریکا  40

3-2-پروژه های تحقیقاتی روی سیستم های مرکب در ژاپن 42

4-1-ضرایب رفتار وفاکتورهای سیستم های مقاوم دربرابر زلزله 70

5-1-ضریب رفتار،ضریب اضافه مقاومت ومحدودیت ارتفاع برای سیستم های سازه ای 110

5-2-ضریب رفتار وضریب افزایش تغییرمکان در AISCا  111

8-1-ضرایب شکل پذیری نمونه ها 164

8-2-جدول ضرایب رفتار ناشی از شکل پذیری نمونه ها 176

9-1-رفتار نمونه در آزمایشگاه 193


ABSTRACT:

The composite shear wall is consist of one steel panel which from one or two side covered with concrete Walls by which of shears and Whole of cons it has sealed With beams and columns. By attention which basic the aren of steel shear Wall is buckling of steal plate concrete cover is one solution for resolving problem. This model research which tested in Berkeley university in U.S with researcher and knowledger has become scalar model with using of finite element software ABAQUS and is comprised with laboratory conclusion. In continue of research three composite, steel and concrete shear Wall model is modeled by conditioning frame of one side of ABAQUS program -till convert under dynamic cyclic and pushover loading and comprise seismic behavior with each other.

Key Words: Composite shear Wall-Steel shear Wall-Concrete shear wall-Ductility-Seismic Compare-Hystersys


مقطع : کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

خرید فایل pdf و سفارش فایل word

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید