انتخاب صفحه

چکیده

سیستم دیوارهای برشی فولادی نوغی سیستم مقاوم در برابر بارهای جانبی می باشد که در سال های اخیر برای طراحی و تقویت ساختمان های بلند مرتبه مورد توجه قرار گرفته است. این سیستم شامل پانل های فولادی پرکننده است که توسط اعضاء قاب پیرامون که همان تیرها و ستون ها می باشد احاطه می شود. دیوارهای برشی فولادی در حال حاضر در دو نوع سخت شده و سخت نشده ساخته می شوند. با استناد به تحقیقات انجام شده می توان گفت در مجموع انواع سخت شده از نظر عملکرد لرزه ای و بهره برداری مناسب تر می باشند. وجود سخت کننده ها و جزئیات اجرایی زیاد در انواع سخت شده، وقت و هزینه زیاد و نیز نظارت بیشتر را می طلبد. در این رساله، مطلعات آزمایشگاهی و تئوریک دیوارهای برشی فولادی موج دار ذوزنقه ای به عنوان گزینه ای برای رفع مشکلات انواع سخت شده مورد توجه قرار می گیرد. لذا یک نمونه دیوار برشی ساده و دو نمونه موج دار با جهت گیری قائم و افقی با مقیاس یک دوم و یک طبقه و تک دهانه، با صرفنظر از بارهای ثقلی تحت بارگذاری جانبی دوره ای شبه استاتیکی بررسی می شوند. رفتار هیستریتیک نمونه های موج دار مشابه بوده و مقاومت نهایی آنها اگرچه پایین تر از نمونه ساده است، جذب انرژی، ضریب شکل پذیری و سختی اولیه آنها بالاتر از نمونه ساده می باشد. در ضمن، آنالیز اجزا محدود نمونه ها با در نظر گرفتن غیر خطی های هندسی و مصالح انجام شده و نتایج آن با استفاده از نتایج آزمایش تأیید می گردد. اگرچه کاربرد روش های تئوریک موجود برای آنالیز نمونه های موج دار تطابق خوبی در سختی اولیه و مقاومت نهایی نشان می دهد، مطالعات جامع تری روی مقاومت کمانشی و پس کمانشی ورق های موج دار نیاز است.

کلید واژه ها: دیوار برشی فولادی، ورق موج دار، شکل پذیری، مقاومت جانبی، کمانش برشی، شبه استاتیکی

فهرست مطالب

چکیده

فهرست اشکال

فهرست جداول

 فصل اول:مقدمه

3-1- رئوس مطالب رساله

در این بخش، رئوس و محتوای فصول رساله حاضر به منظور به دست آمدن یک دید کلی از تحقیق انجام شده و نحوه تنظیم رساله به طور خلاصه ارائه می شود، فصل دوم شامل مرور مختصری بر مطالعات تئوریک و  آزمایشگاهی انجام شده در گذشته روی دیوار برشی فولادی ساده به عنوان سیستم بار بر جانبی و نیز تیر ورق های دارای جان موج دار می باشد.فصل سوم ابتدا روش های طراحی دیوار برشی ساده را توضیح می دهد. سپس کمانش برشی ورق های مسطح و موج دار توضیح داده می شود. در ادامه با استفاده از نتایج آزمایش کشش مستقیم، طراحی و ساخت نمونه های آزمایش ارائه شده و نوع و موقعیت قرار دادن کرنش سنج ها، جابجایی سنج ها و نیرو سنج ها مشخص می شود. در نهایت با توضیح نحوه اعمال بارگذاری دوره ای و انجام آزمایش، رفتار هیستریتیک هر یک از نمونه ها، مود خرابی، میزان شکل پذیری و جذب انرژی آنها به طور مفصل توضیح داده می شود.فصل چهارم مدل سازی و آنالیز اجزا محدود نمونه های آزمایش شده را توضیح می دهد. نتایج حاصل از آزمایش نمونه ها با نتایج آنالیز اجزا محدود آنها مقایسه شده و تأیید می گردد. با تأیید نتایج آنالیز اجزا محدود، اندازه زیر پانل ها، مقاومت و زاویه موج ورق های موج دار روی مقاومت دیوار برشی فولادی موج دار بررسی می گردد. در ادامه بر مبنای روش های آنالیز دیوارهای برشی فولادی ساده و مفاهیم استفاده شده در آنها، روابطی برای محاسبه مقاومت و سختی نمونه های موج دار ارئه شده و نتایج حاصل از روابط مذکور با نتایج آزمایش مقایسه و میزان دقت آنها تعیین می شود. سرانجام در فصل پنجم مختصری از کار تحقیقی انجام شده به همراه نتایج کلیدی و پیشنهاداتی برای انجام تحقیقات آتی ارائه می شود.

1-1-کلیات 2

1-2-اهداف وموضوعات تحقیق 3

1-3-رئوس مطالب رساله 5

جزئیات اتصال درگوشه های نمونه های تست شده

جزئیات اتصال درگوشه های نمونه های تست شده

فصل دوم:مروری برتحقیقات گذشته

2-1-2- میموراور آکیاما (1977)

میمورا و آکیاما در سال 1977 روشی جهت تخمین رفتار دیوارهای برشی فولادی تحت بارهای رفت و برگشتی و نیز بارهای یکنوا ارائه کردند که در آن روشی، صفحه قبل از رسیدن به تنش تسلیم برشی کمانش می کند. بار کمانش صفحه با فرض تکیه گاه پیرامونی ساده و با استفاده از تئوری کمانش الاستیک کلاسیک محاسبه گردید. در بارهای بیشتر از بار کمانش طبق نظر واگنر فرض گردید که صفحه با میدان کششی قطری خالص مقاومت می کند. 3-1-2- ایجلیدیس و منسل (1980).طرحی نوو بدیع از دیوارهای برشی فولادی که در آن از پانل های تقویت شده پیش ساخته استفاده می شد توسط ایجلیدیس و منسل ارائه شد. این سیستم جدید دارای پانل فولادی نازک بود که یا توسط ورق صاف یا توسط نیشی به عتوان سخت کننده و فقط در راستای قائم تقویت شده بود. در این سیستم، پانل پیوسته تقویت شده برای تحمل بارهای ثقلی و جانبی طراحی گردید، لذا سازه نیاز به ستون های قوی برای بارهای ثقلی نداشت. ساختمانی 20 طبقه با استفاده از این سیستم توسط برنامه کامپیوتری اجزاء محدود آنالیز گردید. در این آنالیز از المان های صفحه ای plate Stress برای مدل سازی پانل ها و سخت کننده ها استفاده شد. ترکیب بارهای مرده، زنده و باد در مدل سازی مورد نظر بود. برای تأیید نتایج تئوریک، کار آزمایشگاهی انجام نشد. علاوه بر این هیچ مقایسه ای بین رفتار دیوار برشی پیشنهاد شده و سایر دیوارهای برشی صورت نگرفت. جزئیات آنالیز، طراحی و نتایج آنها توسط ایجلیدیسی و منسل در سال 1982 منتشر شده است.

2-1-12درایور وهمکاران

اولین تحقیقی جامع روی دیوار برشی فولادی در اندازه واقعی توسط درایور و همکاران در سال 1997 انجام شد. آنها یک دیوار برشی فولادی چهار طبقه و یک دهانه با مقیاس واقعی را تحت بارهای دوره ای قرار داده و با انجام آنالیز اجزاء محدود مدل آزمایشگاهی، نتایج به دست آمده را با هم مقایسه کردند.نمونه تست دارای اتصالات تیر – ستون خمشی بود و تحت نیروهای جانبی افقی برابر در تراز هر طبقه قرار داده شد. در ضمن، بارهای قائم در اندازه ای که بیانگر بارهای ثقلی برای یک ساختمان متعارف بود در بالای ستون ها اعمال گردید (مطابق شکل 2-8). پاسخ تست نشان دهنده یک رفتار بسیار شکل پذیر بود و منحنی های هسیتریتیک نسبتاً فراخ بودند که نشان دهنده جذب انرژی قابل ملاحظه بودند. درایور و همکاران نمونه تست شده را با دو مدل اجزاء محدود آنالیز کردند. در دو مدل نمونه تحت بارگذاری یکنواخت قرار داده شد. در اولین مدل، اغضاء پیرامونی با استفاده از المان های تیر درجه دوم و پانل های برشی با استفاده از المان های پوسته درجه دوم با در نظر گرفتن تغییر شکل خارج از صفحه ای مربوط به سومین مود کمانشی دیوار برشی مدل سازی شدند. در دومین مدل، پانل های برشی با استفاده از المان های خرپای مایلی با جهت گیری در امتداد تنش های کششی اصلی مدل سازی شدند. نمونه اول، مقاومت نهایی و سختی اولیه دیوار برشی را به خوبی پیش بینی کرد. در هر حال برای بارهای بزرگ تر، مدل اول سختی را بزرگ تر از نمونه تست شده تخمین زد. نتایج مدل دوم هم سختی اولیه و هم مقاومت نهایی را کوچک تر از نمونه تست تخمین زد.

14-1-2- رضایی (1999)

رضایی به منظور بررسی عملکرد لرزه ای دیوارهای برشی فولادی، مدلی به اندازه یک چهارم ابعاد واقعی در چهار طبقه را توسط میز لرزه تحت ارتعاش قرار دادند. مشخصات نمونه در شکل 2- 11 نشان داده شده است. مقاطع تیرها و ستون ها نیز در این شکل مشخص شده است. همه اتصالات تیر – ستون به صورت گیردار بوده و ضخامت همه ورق ها برابر 5/1 میلیمتر بودند. در هر طبقه، ورق هایی فولادی روی تیرها قرار گرفتند که معرف جرم 1700 کیلوگرم برای آن طبقه بودند. نمونه در جهت خارج از صفحه بادبندی شد. قبل از انجام آزمایش، رضایی تست ارتعاشی با دامنه کوچک به منظور تعیین فرکانس روی نمونه انجام داد. فرکانس پایه نمونه در جهت طولی I/6 هرتز به دست آمد. سپس نمونه تحت اثر تعدادی شتابنگاشت مصنوعی و طبیعی ثبت شده با شدت های متفاوت قرار گرفت. ظرفیت محدود میز لرزه مانع از ایجاد پاسخ غیر الاستیک قابل ملاحظه در نمونه گردید. بنابراین توضیحات و پیشنهادات ارائه شده توسط محقق، أصولأ بر اساسی پاسخ سیستم در محدوده الاستیک بودند. رضایی چنین استنتاج کرد که اولین مود با تأثیر بسیار ناچیز از مودهای بالاتر به عنوان مود اصلی ارتعاش سیستم بود. با استفاده از منحنی های نیرو – جابجایی در تراز هر چهار طبقه نتیجه می شود که مقدار غالب انرژی جذب شده توسط سیستم در طبقه اول جذب می شود. همچنین، در اولین طبقه اغلب تغییر شکل های برشی غالب بود در حالی که طبقات بالاتر به صورت یک جسم صلب بود که حول طبقه اول چرخیده بود. به علاوه، نتیجه شد که کرنش خمشی تولید شده در تیرهای میانی ناچیز بود. بنابراین، نتیجه شد که بارها در پانل های برشی در بالا و پایین یک تیر میانی اثر یکدیگر را خنثی می کند. رضایی همچنین با انجام مجموعه ای از آنالیزها و مطالعات تحلیلی به نتیجه ای مهم دست یافت که عبارت بود از اینکه اگرچه مقاطع ستون از مقاطع نورد گرم خیلی کوچک بودند به طور قابل ملاحظه در توسعه میدان کششی در پانل های برشی تأثیر گذاشتند. در ضمن نتیجه شد که تسلیم زودرس ستون و تشکیل مفصل پلاستیک در ستون ها منجر به شکل پذیری کمتر شد. بنابراین استفاده از مقاومت های تسلیم پایین تر برای پانل های برشی نسبت به مقاومت تسلیم اعضاء پیرامونی برای اطمینان از تسلیم پانل برشی قبل از تیر و ستون پیشنهاد شد.

2-1-دیوار برشی فولادی 7

2-2-پانل های برشی وتیرهای فولادی با جان های موج دار 45

دیاگرام مدل های تست شده

دیاگرام مدل های تست شده

فصل سوم:اصول تئوریک ومطالعات آزمایشگاهی

1-3- کلیات

تعیین رفتار لرزه ای دیوارهای برشی فولادی موج دار نیاز به مطالعات گسترده و انجام آزمایشات متعدد دارد.مطالعاتی در این زمینه توسط بترس و البدری در سال 2006 و نیز تبیینگ و استجدینو یک در سال 2008 انجام شده است. در این پروژه، دو نمونه دیوار برشی فولادی موج دار همراه با یک نمونه دیوار برشی فولادی ساده در مقیاس یک دوم اندازه واقعی به صورت یک طبقه و تک دهانه ساخته و تحت بارگذاری دوره ای شبه استاتیکی قرار داده شدند. به منظور فراهم آوردن امکان مقایسه رفتار هیستریتیک، سختی، مقاومت و شکل پذیری نمونه ها، هر سه نمونه دارای مشخصات یکسان در تیر، ستون ها، اتصالات و ضخامت پانل برشی بوده و تنها پانل برشی آنها دارای شکل متفاوت بود. نمونه اول ورق ساده بدون هیچ سخت کننده ای در داخل قاب قرار گرفته بود. نمونه دوم دارای ورق موج دار ذوزنقه ای بود که با جهت گیری قائم در داخل قاب قرار گرفته بود و نمونه سوم دارای ورق موج دار ذوزنقه ای بود که با جهت گیری افقی در داخل قاب قرار گرفته بود. در واقع، نمونه های دوم و سوم دارای پائل برشی موج دار با شکل موج کاملاً یکسان بوده که به ترتیب در جهات قائم و افقی در داخل قاب قرار داده شده بودند.

به منظور طراحی نمونه اول و تعیین ابعاد و مشخصات تیر، ستون ها و پانل برشی داخل قاب، مطالعات آزمایشگاهی و تئوریک انجام شده روی دیوارهای برشی فولادی به دقت مطالعه و بررسی گردید و سپس با در نظر گرفتن ابعاد مقاطع در سازه های واقعی، پارامترهای مذکور انتخاب گردید. در نهایت ابعاد و مشخصات به دست آمده با کمک روش اندرکنشی ورق – قاب معروف به اPF که توسط صبوری۔ قمی و روبرتس ارائه شده است، کنترل گردید و مورد تأیید قرار گرفت. موقعیت ورق های سخت کننده به کار رفته در تیر و ستون ها نیز با توجه به رفتار دیوارهای برشی فولادی در مطالعات گذشته تعیین گردید و ضخامت آنها با کمک روش ظرفیت نهایی و نکات آیین نامه AISC تعیین گشت. جهت فراهم آوردن امکان مقایسه مطلوب، نمونه های دوم و سوم دارای قاب کاملاً یکسان با نمونه اول بوده و ضخامت و جنسی ورق به کار رفته به عنوان پانل برشی در همه نمونه ها یکسان بود. تنها تفاوت، موج دار شدن ورق در نمونه های دوم و سوم بود. در ضمن، شکل موج ایجاد شده در نمونه های دوم و سوم به صورت ذوزنقه ای و کاملاً یکسان بود. در ادامه، روش های طراحی دیوار برشی فولادی و کمانش ورق های ساده و موج دار آورده شده و سپس طراحی نمونه ها به تفصیل ارائه می گردد.

1-2-3- روش PFI

این روش در اواخر دهه 80 میلادی توسط صبوری و روبرتس ارائه شده است، تلاش بر این است که این روش پاسخگوی کلیه حالات مختلف سیستم اعم از دیوارهای برشی فولادی با ورق نازک تا ضخیم، تقویت شده و با بازشو باشد. علاوه بر این در این روش رفتار و عملکرد قاب و ورق فولادی به صورت جداگانه دیده شده و اندرکنش آنها از لحاظ فیزیکی توضیح داده شده است. در روش مذکور با در اختیار داشتن رفتار و عملکرد قاب و ورق فولادی به تفکیک و مجموع آنها، طراح این توانایی را خواهد داشت تا قضاوت های مهندسی خود را در طراحی با شناخت کامل اعمال نماید. البته برای استفاده از آن در طراحی سازه ها لازم است ضرایب تعدیلی برای منظور نمودن شرایط عملی نسبت به شرایط ایده آل تئوریک به کار گرفته شود. در این روش، آنالیز و طراحی دیوارهای برشی فولادی به سادگی به صورت دستی انجام پذیر است. برای این منظور با معلوم بودن بار جانبی وارد بر دیوار برشی فولادی، دیاگرام نیروی برشی طبقات به دست آمده و بدین ترتیب بار پانل های برشی هر طبقه به دست خواهد آمد. با معلوم بودن نیروی برشی وارد بر هر یک از پانل های طبقات، می بایست با فرض ضریب اطمینان متعارف نیروی مذکور را افزایش داده تا بار نهایی پانل برشی مورد نظر به دست آید. سپس با استفاده از روابط مقاومت و جابجایی هر کدام از ورق های برشی طبقات و قاب های پیرامونی و نهایتاً دیوار برشی فولادی قابل تحلیل و طراحی می باشد. مقاومت نهایی ورق ها به دلیل پدیده پس کمانشی، با مقاومت کمانشی ورق ها متفاوت می باشد و این مسأله برای ورق ها از اهمیت قابل توجهی برخوردار است. در ورق ها به علت وجود مقاومت پس کمانشی (گاهی اوقات حدود دو تا سه برابر مقاومت کمانشی) مقاومت نهایی ورق ها بسیار بزرگ تر از مقاومت کمانشی آنها می باشد. علت، وجود رفتار پس کمانشی رفتار دو بعدی صفحه می باشد، بدین مفهوم که با انجام کمانش، صفحه نه تنها در جهت اعمال نیرو بلکه در جهت عمود بر آن نیز تغییر شکل خمشی می دهد. تغییر شکل اخیر سیب به وجود آمدن تنش های غشایی کششی در جهت قطری گردیده که از افزایش سریع خیز صفحه ممانعت می کند. بنابراین پس از کمانش ورق با شکل گیری تدریجی میدان کششی و گسترش آن در تمام سطح، مکانیزم باربری جدیدی ایجاد می گردد که در شکل 3-1 نشان داده شده است.

3-1-کلیات 53

3-2-روش های آنلیز وطراحی دیوار برشی فولادی 54

3-3-کمانش ورق های نازک مسطح وموج دار 61

3-4-طراحی نمونه های آزمایش 71

3-5-ساخت،آماده سازی وبرپایی نمونه ها  79

3-6-بارگذاری نمونه ها 88

3-7-مشاهدات ونتایج 96

3-8-بحث وبررسی اطلاعات حاصل شده از آزمایشات 112

شکل کلی نمونه تست

شکل کلی نمونه تست

فصل چهارم:مطالعات عددی و پارامتریک

3-1-2-4- مشخصات مصالح

همان طور که گفته شد خصوسیات فولاد در ورق برشی و نیز تیر و ستون ها با استفاده از آزمایش تست کشش تعیین گردید. در واقع با استفاده از آزمایش مذکور، منحنی تنش-کرنش مصالح تعیین شد و برای انجام آنالیزهای اجزا محدود استفاده گردید. منحنی تعیین شده از آزمایش کشش مستقیم به صورت منحنی چند خطی در شکل 4-2 ملاحظه می گردد. برای انجام آنالیز و تعریف پارامترهای مشخصه مصالح، رفتار مصالح در فشار مشابه کشش در نظر گرفته شد و از معیار تسلیم فون میسز در آنالیز ها استفاده گردید. در ضمن نوع مصالح از نوع ایزوتوپ بوده و از نظر بارهای یکنواخت در حوزه بعد از تسلیم دارای سخت شوندگی ایزوتروپیک و از نظر بارهای دوره ای در حوزه پس از تسلیم دارای سخت شوندگی ترکیبی” بودند که با شرایط اطلاعات نیم دوره ای” و دو تنش برگشتی “محاسبه شدند

4 – 2 – 2 – 1 – مدل سازی

ابعاد مدل دقیقاً مطابق با ابعاد نمونه آزمایش شده انتخاب شد. به علت موج دار بودن ورق برشی مدل سازی سه بعدی در این حالت نسبت به مدل دیوار برشی ساده ضروری تر است لذا به منظور مشاهده تغییر شکل های ورق و اندازه گیری آنها، مدل در فضای سه بعدی ساخته شد. بر اساس ابعاد مقاطع قاب پیرامون نمونه آزمایش شده یعنی 140 IPB و 160 IPB به ترتیب تیر و ستون های مدل تعریف گردیدند. طول آنها دقیقاً برابر اندازه واقعیشان بود یعنی طول تیر 2000 میلیمتر و طول هر یک از ستون ها برابر 1640 میلیمتر بود. تیر و ستون ها به صورت سه بعدی و با استفاده از المان پوسته چهار گرهی مدل شدند. این المان همانند المان مدل دیوار برشی ساده، یک المان چهار گرهی درجه دو و کاهش یافته است که دارای قابلیت چرخش و کرنش های بزرگ بوده و در دو جهت می تواند انحنا یابد. در ضمن این المان دارای شرایط کنترلی hour gla55 می باشد و لذا در ضمن انجام تحلیل اجازه ایجاد سختی کاذب را در سیستم نمی دهد. ورق برشی نیز با استفاده از المان چهار گرهی مذکور مدل گردید و از یک مش بندی شامل 84X60 المان برای المان بندی آن استفاده شد. در مجموع تعداد کل المان های مادل برابر 9234 عدد بود که شامل المان های تیر، ستون ها، ورق های سخت کننده و ورق برشی بود. برای المان بندی سخت کننده های تیر و ستون ها نیز از المان چهار گرهی مشابه ورق برشی و اعضاء قاب استفاده گردید. با این تعداد المان اولاً نتایج حاصل از آنالیز مدل اجزا محدود در مقایسه با نتایج آزمایش در محدوده قابل قبولی بود و ثانیاً زمان مورد نیاز برای انجام آنالیز در محدوده معقول و منطقی قرار داشت. مدل اجزا محدود نمونه اول همراه با المان بندی آن در شکل 4-10 ملاحظه می شود.

4-1-کلیات 129

4-2-مدل سازی وآنالیز نمونه ها 130

4-3-مطالعات پارامتریک 158

4-4- مقاومت وسختی به روش تئوریک 166

مدل تنش-کرنش دوخطی

مدل تنش-کرنش دوخطی

فصل پنجم:نتیجه گیری وارائه پیشنهادات

5-1-مقدمه  174

5-2-خلاصه وجمع بندی   174

5-3-پیشنهادات 178

مراجع 179

پیوست1:آنالیز مدلهای موج دار درابعاد واقعی  184

پیوست2: تنش-کرنش مصالح حاصل از آزمایش کشش مستقیم 186

مدل نواری یک طبقه

مدل نواری یک طبقه

فهرست شکلها

2-1-مدل نواری یک طبقه 10

2-2-نمونه تست شده 11

2-3-نمونه تست شده 12

2-4-شکل کلی نونه تست 14

2-5-دیاگرام مدل های تست شده 15

2-6-مدل تنش-کرنش دوخطی 17

2-7-مدل تنش-کرنش رمبرگ-اسگود 18

2-8-نمونه تست شده 19

2-9-جزئیات اتصال درگوشه های نمونه های تست شده 20

2-10-نحوه بارگذاری گوشه نمونه 20

2-11-نمونه چهار طبقه آزمایش شده با میز لرزه 22

2-12-نمونه تست یک طبقه 24

2-13-نمونه تست سه طبقه 26

2-14-مکانیسم خرابی دیوار برشی فولادی یک طبقه 27

2-15-مکانیسم خرابی دیوار برشی فولادی چند طبقه 28

2-16-دیوار برشی فولادی با اسلیت 29

2-17-نمونه تست 2Tدر 4% جابجایی نسبی طبقه     31

2-18- نمونه تست3T در 4% جابجایی نسبی طبقه      31

2-19- نمونه تست3P در 4% جابجایی نسبی طبقه      32

2-20-دیاگرام جسم آزاد مهار ا پ ا  33

2-21-نمونه Pا     33

2-22-نمونهCRا      34

2-23-نمونه آماده شده برای تست  35

2-24-نمونه داریا ورق موج دار 36

2-25-منحنی های هیستریتیک آزمیاش وپوش آور 36

2-26-روش نواری اصلاح شده 37

2-27-مدل آماده شده برای آزمایش 40

2-28-ابعاد نمونه تست شده 43

2-29-دیاگرام جسم آزاد ا پ ق   45

2-30-تیرورق های تست شده دارای جان موج دار 48

2-31-نمونه تست شده 49

2-32-نمونه خمشی تست شده 50

3-1-وضعیت تنش ها در ورق قبل وبعداز کمانش ورق 55

3-2-دیاگرام بار –تغییر مکان برشی ورق فولادی 56

3-3-دیاگرام بار-تیغیرمکان برشی قاب،ورق فولادی وپانل برشی 58

3-4-مدلهای بادبند معادل ونواری درهرطبقه 59

3-5-المانی از ورق تحت نیروهای داخل صفحه 62

3-6-ابعاد ورق مسطح نازک 65

3-7-ورق موج دار ذوزنقه ای 70

3-8-نمونه دیواربرشی ساده طراحی دشه قبل از آزمایش کشش 72

3-9-دیاگرام نیرو-جابجایی نمونه اول براساس PFIا    73

3-10-جزئیات محل اتصال تیرپایین روی کف قوی 75

3-11-جزئیات نمونه اول آزمایش 75

3-12-جزئیات اتصالات درنمونه اول 76

3-13-مشخصات نمونه دوم آزمایش     77

3-14-مشخصات نمونه سوم آزمایش 77

3-15-جزئیات اتصالات و ورق موج دار در نمونه دوم  78

3-16-جزئیات اتصالات ورق موج دار درنمونه سوم 79

3-17-چیدمان کرنش سنج ها درنمونه اول 82

3-18-چیدمان کرنش سنج ها درنمونه دوم 83

3-19-چیدمان کرنش سنج ها در نمونه سوم 83

3-20-ورق اتصالی تیرعمیق به ستون قاب پشتیبان وجابجایی سنج های نصب شده روی تیر عمق کف 85

3-21-چیدمان جابجایی سنج ها 85

3-22-سلول اندازه گیری نیرو درنمونه اول 863

3-23-قاب پشتیبان وتیرهای پشتیبان جانبی درنمونه اول 88

3-24-نمونه های آماده جهت انجام آزمایش    89

3-25-روند بارگذاری دوره ای براساس AC154ا    91

3-26-وضعیت نمونه اول در دوره 4 بارگذاری 97

3-27-تشکیل حوزه کشش قطری دروق نمونه اول دردوره10     98

3-28-وضعیت اولین پارگی مویینه درورق نمونه اول 99

3-29-وضعیت جوش ها وپیچ های اطراف ورق درنمونه اول در دوره بارگذاری30   100

3-30-وضعیت اولین پارگی در ورق نمونه اول در دوره بارگذاری 48  100

3-31-وضعیت اتصال ورق به قاب پیرامون وسومین سوراخ در دوره بارگذاری30       101

3-32-سخت کننده جان ستون در دوره بارگذاری54    101

3-33-وضعیت ستون و ورق لچکی پایین در دوره بارگذاری54   102

3-34-وضعیت نمونه اول در دوره54  102

3-35-میزان اولین پارگی درنمونه اول در دوره54       103

3-36-وضعیت نمونه در دوره 12 بارگذاری 104

3-37-اولین بپارگی در ورق درنمونه دوم در دوره بارگذاری13        104

3-38-وضعیت اتصال ورق موج دار به تیر پایین در دوره بارگذاری 29        106

3-39-پیچ جدا شده در دوره بارگذاری 35     106

3-40-جوش بریده شده در دوره بارگذاری 43        107

3-41-پوسته شدگی ستون و ورق لچکی واعوجاج ایجاد شده در ورق در دوره بارگذاری43    107

3-42-وضعیت نمونه در دوره 54 بارگذاری ومیزان پارگی ها 108

3-43-کمانش نمونه سوم در دوره بارگذاری2      109

3-44-زوایای تشکیل شده درنمونه های دوم  110

3-45-شرایط نمونه سوم دراولین پارگی در ورق 111

3-46-شرایط نمونه سوم درپایان دوره بارگذاری 111

3-47-پارگی های ایجاد شده درمحل اتصال ورق به ستون سمت راست 112

3-48-وضعیت ستون سمت چپ نمونه سوم درانتهای بارگذاری 112

3-49-منحنی هیستریتیک نمونه اول 114

3-50-منحنی هیستریتیک نمونه دوم 115

3-51-منحنی هیستریتیک نمونه سوم 116

3-52-منحنی های نیرو-جابجایی تحت بارگذاری یکنواخت 117

3-53-سختی نمونه ها در طول بارگذاری 118

3-54-شروع تسلیم هریک از اجزاء نمونه ها در طول بارگذاری 120

3-55-م نحنی دوخطی ایده آل رفتار نمونه اول 122

3-56-منحنی دوخطی ایده آل رفتار نمونه دوم 123

3-57-منحنی دوخطی ایده آل رفتار نمونه سوم 124

3-58-انرژی تجمعی جذب شده درنمونه های در طول بارگذاری    125

3-59-میدان کششی قطری درنمونه دوم در دوره 48       126

3-60-میدان کششی قطری درنمونه سوم در دوره 48       126

4-1-مدل اجزا محدود نمونه اول والمان بندی آن  131

4-2-منحنی تنش-کرنش مصالح به صورت چند خطی     133

4-3-دیاگرام نیرو-جابجایی مدل اجزا محدود تحت بار یکنواختی وپوش آزمایش برای نمونه اول   135

4-4-دیاگرام نیرو-جابجایی مدل اجزا محدود وآزمایش برای نمونه اول     135

4-5-تغیر شکل نهایی مدل اجزا محدود نمونه اول    136

4-6-کانتور حداکثر تنش داخل صفحه مدل اجزا محدود نمونه اول           137

4-7-مدل اجزا محدود نمونه اول تحت بار دوره ای دراولین تسلیم      138

4-8-کرنش پلاستیک درمدل اجزا محدود نمونه اول تحت بار دوره ای درانتهای آزمایش        139

4-9-کارخ ارجی انجام شده وانرژی کرنشی واقعی ومصنوعی درمدل اجزا محدود نمونه اول تحت بارگذاری دوره ای     139

4-10-مدل اجزا محدود نمونه دوم والمان بندی آن    141

4-11-دیاگرام نیرو-جابجایی مدل اجزا محدود تحت بار یکنواخت و پوش آزمایش برای نمونه دوم      144

4-12-دیاگرام نیرو-جابجایی مدل اجزا محدود وآزمایش برای نمونه دوم   145

4-13-تغییرشکل نهایی مدل اجزا محدود نمونه دوم     146

4-14-کانتور حداکثر تنش داخل صفحه مدل اجزا محدود نیمه دوم   147

4-15-مدل اجزا محدود نیمه دومت حت بار دوره ای دراولین تسلیم    148

4-16-کرنش پلاستیک درمدل اجزا محدود نمونه دوم تحت بار دوره ای درانتهای آزمایش 148

4-17-کارخراجی انجام شده وانرژی کرنشی واقعی ومصنوعی درمدل اجزا محدود نمونه دوم تحت بارگذاری دوره ای 149

4-18-مدل اجزا محدود نمونه سوم والمان بندی آن 150

4-19-دیاگرام نیرو-جابجایی مدل اجزا محدود تحت باریکنواخت وپوش آزمایش برای نمونه سوم   153

4-20-دیاگرام نیرو-جابجایی مدل اجزا محدود وآزمایش برای نمونه سوم  154

4-21-تغیریشکل نهایی مدل اجزا محدود نمونه سوم  155

4-22-کانتور حداکثر تنش داخل صفحه مدل اجزا محدود نمونه دوم 156

4-23-مدل اجزا محدود نمونه سوم تحت بار دوره ای دراولین تسلیم 157

4-24-کرنش پلاستیک درمدل اجزا محدود نمونه سوم تحت بار دوره ای درانتهای آزمایش  157

4-25-کارخارجی انجام شده وانرژی کرنشی واقعی ومصنوعی درمدل اجزا محدود نمونه سوم تحت بارگذاری دوره ای 158

4-26-تاثیرضخامت ورق موج دار برشی روی دیاگرام نیرو-جابجایی 159

4-27-تاثیر ضخامت ورق موج دار برشی روی سختی اولیه       160

4-28-تاثیرضخامت ورق موج دار برشی روی حداکثر تنش داخل صفحه   161

4-29-مدل های اجزا محدود با ورق موج دار افقی دارای زاویه های موج تفاوت  163

4-30-تاثیر زاویه موج ورق موج دار برشی روی دیاگرام نیرو-جابجایی   164

4-31-مدل های اجزا محدود با ورق موج دار افقی دارای اندازه پانل متفاوت  164

4-32-تاثیر اندازه پانل موج ها در ورق موج دار برشی روی دیاگرام نیرو-جابجایی  165

4-33-تاثیر مقاومت تسلیم ورق موج دار برشی روی دیاگرام نیرو-جابجایی 166

4-34-مکانیزم گسیختگی سینماتیک قاب یک طبقه 168

4-35-پارامترهای به کاررفته درمعادلات 4-3 و 4-4          169

4-36-مقاومت برشی آزمایشگاهی وتئوریک   172

فصل پنجم:نتیجه گیری وپیشنهادات

فهرست جداول

3-1-پارامترهای مکانیکی فولاد مصرفی براساس آزمایش کشش مستقیم  73

3-2-جزئیات بارگذاری نمونه اول 92

3-3-جزئیات بارگذاری نمونه دوم 94

3-4-جزئیات بارگذاری نمونه سوم 95

4-1-خلاصه نتایج آزمایشگاهی وتئوریک 171

4-2-خلاصه نتایج آزمایشگاهی 171


Abstract

Steel shear wall system has been used in recent years as the lateral-load resisting system in the design and retrofit of high-rise buildings. This system consists of infill shear panel is framed by Surrounding steel frames. Infill shear panel can be applied in two types: stiffened or unstiffened. Considering to the previous studies, the stiffened type is more convenient in the seismic performance and utility condition. However, in the stiffened system, the Construction cost is considerably higher because of the complicated construction details, This dissertation concentrates on the experimental and analytical studies of trapezoidally corrugated steel shear walls as an option for removing the problems of unstiffened steel shear walls. Therefore, a series of experimental studies were carried out on the half-scale, one-story, single-bay steel shear walls with unstiffened and trapezoidally corrugated panels. This experimental study was conducted to compare the hysteretic behavior of three different steel shear walls: unstiffened, trapezoidally vertical corrugated and trapezoidally horizontal corrugated. Gravity loads were not applied at the top of the Walls and horizontal load was applied at the top of each specimen. The results reveal that although the ultimate strength of the unstiffened specimen larger compared to that of the corrugated specimens, energy dissipation capacity, ductility ratio and the initial stiffness of the corrugated specimens are larger compared to the unstiffened specimen. Furthermore, finite element analyses which include both material and geometric nonlinearities are employed for the examination. The results from finite element analyses are verified through tested specimen findings, The existing methods of analyzing unstiffened steel shear walls were also employed to evaluate the corrugated specimens. Although fairly good correlations were found between experimental and analytical studies in the initial stiffness and ultimate strength, more studies need to be carried out.

Keywords: steel shear Wall, corrugated plate, ductility, lateral resistance, shear buckling, quasiStatic


تعداد صفحات فایل : 105

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