لینک دانلود و خرید پایین توضیحات دسته بندی : وورد نوع فایل : word (..doc) ( قابل ويرايش و آماده پرينت ) تعداد صفحه : 14 صفحه
قسمتی از متن word (..doc) :
1 اندرکنش قابهای بتنی با مهاربندهای فولادی چکيده : 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 تكيه بر جنبههای عملی روش استفاده از مهاربند فولادی در مقاومسازی قابهای بتنی، محدوده کارایی انواع مهاربندها مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان ميدهد كه مهاربندهاي فولادي در قابهای بتني 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. همچنين نشان داده شده است كه 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 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 روي 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 ٢٠٠١، 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 ٦٠% و توسط قاب ٤٠% 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 ٥٠% 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 ١٠ و ١٥ طبقه، موجب ایجاد برش منفی در طبقات بالایی و بام ساختمان میگردد. در سال ٢٠٠٧، 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 ، ١٠ و ١٥ 3 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 fc=300 kgcm2 ، تنش تسلیم آرماتورهای فولادی fy=4000 kgcm2 و تنش جاری شدن فولاد مهاربندها fy=2400 kgcm2 ، 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 بارهاي جانبی درنظر گرفته شده است. بارهای ثقلی شامل بار مرده اعمالی به کفها معادل 900kgm2 و بار زنده برابر 200kgm2 است. ضریب زلزله ساختمان ١٥% منظور شده که مطابق آییننامه ٢٨٠٠ [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 ٢٨٠٠، معادل وزن اعضا، بار مرده کل و ٢٠% 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 همچنين 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). 4 (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 مقايسه نتايج 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 نمودارهاي 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. - هرچه دهانه مهاربندی شده بزرگتر باشد، تاثیر مهاربند افزایش خواهد یافت، درنتیجه دهانهای که برای مهاربندی کردن درنظر گرفته میشود حتیالامکان باید عريض باشد تا سیستم بازدهی بیشتری داشته باشد. - با افزایش ارتفاع ساختمان، حساسیت سختی جانبی سازه نسبت به عامل شکل هندسی مهاربند کم میشود، به خصوص اگر دهانه کوچک باشد تقریبا تمام مهاربندها سختی جانبی نسبتا یکسانی تولید میکنند. - مهاربند ضربدری بیشترین اثر را در افزایش سختی جانبی قاب بتنی دارد . پس از مهاربند ضربدری و درصورت عدم امکان مسدود نمودن دهانه، مهاربند هشت بیشترین سختی را تولید میکند. - در کلیه تیپهای ساختمان و هر دو اندازه دهانه، مهاربند هفت کمترین سختی جانبی را تولید میکند. - روش استفاده از مهاربند برای بهبود سختی جانبی قاب خمشی بتنی، بهترین کارایی را در طبقات اول تا ششم دارد و در طبقات بالاتر اگرچه دارای بازدهی کمی در افزایش سختی جانبی قاب میباشد اما هیچگاه برش منفی ایجاد نمینماید. - اگر بخواهیم بهترین شکلهای مهاربندی را برای بهبود سختی جانبی یک قاب موجود نام ببریم، این شکلها به ترتیب کاهش کارایی عبارتند از : مهاربند ضربدری، مهاربند هشت و مهاربند تک قطری زیگزاگ. 4-2- سهم برش جذب شده توسط قاب خمشی بتنی و مهاربندهای فولادی در نمودارهای 4، 5، 6، 7، 8 و 9 درصد برش جذب شده توسط قاب بتنی و مهاربندهای فولادی در هر طبقه ساختمان و در هر دو جهت دیده میشود. در این نمودارها خطپر نماینده قاب مهاربندی شده و خطچین نماینده قاب خمشی است.
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات دسته بندی : وورد نوع فایل : word (..doc) ( قابل ويرايش و آماده پرينت ) تعداد صفحه : 14 صفحه
قسمتی از متن word (..doc) :
1 اندرکنش قابهای بتنی با مهاربندهای فولادی چکيده : 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 تكيه بر جنبههای عملی روش استفاده از مهاربند فولادی در مقاومسازی قابهای بتنی، محدوده کارایی انواع مهاربندها مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان ميدهد كه مهاربندهاي فولادي در قابهای بتني 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. همچنين نشان داده شده است كه 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 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 روي 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 ٢٠٠١، 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 ٦٠% و توسط قاب ٤٠% 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 ٥٠% 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 ١٠ و ١٥ طبقه، موجب ایجاد برش منفی در طبقات بالایی و بام ساختمان میگردد. در سال ٢٠٠٧، 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 ، ١٠ و ١٥ 3 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 fc=300 kgcm2 ، تنش تسلیم آرماتورهای فولادی fy=4000 kgcm2 و تنش جاری شدن فولاد مهاربندها fy=2400 kgcm2 ، 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 بارهاي جانبی درنظر گرفته شده است. بارهای ثقلی شامل بار مرده اعمالی به کفها معادل 900kgm2 و بار زنده برابر 200kgm2 است. ضریب زلزله ساختمان ١٥% منظور شده که مطابق آییننامه ٢٨٠٠ [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 ٢٨٠٠، معادل وزن اعضا، بار مرده کل و ٢٠% 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 همچنين 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). 4 (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 مقايسه نتايج 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 نمودارهاي 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. - هرچه دهانه مهاربندی شده بزرگتر باشد، تاثیر مهاربند افزایش خواهد یافت، درنتیجه دهانهای که برای مهاربندی کردن درنظر گرفته میشود حتیالامکان باید عريض باشد تا سیستم بازدهی بیشتری داشته باشد. - با افزایش ارتفاع ساختمان، حساسیت سختی جانبی سازه نسبت به عامل شکل هندسی مهاربند کم میشود، به خصوص اگر دهانه کوچک باشد تقریبا تمام مهاربندها سختی جانبی نسبتا یکسانی تولید میکنند. - مهاربند ضربدری بیشترین اثر را در افزایش سختی جانبی قاب بتنی دارد . پس از مهاربند ضربدری و درصورت عدم امکان مسدود نمودن دهانه، مهاربند هشت بیشترین سختی را تولید میکند. - در کلیه تیپهای ساختمان و هر دو اندازه دهانه، مهاربند هفت کمترین سختی جانبی را تولید میکند. - روش استفاده از مهاربند برای بهبود سختی جانبی قاب خمشی بتنی، بهترین کارایی را در طبقات اول تا ششم دارد و در طبقات بالاتر اگرچه دارای بازدهی کمی در افزایش سختی جانبی قاب میباشد اما هیچگاه برش منفی ایجاد نمینماید. - اگر بخواهیم بهترین شکلهای مهاربندی را برای بهبود سختی جانبی یک قاب موجود نام ببریم، این شکلها به ترتیب کاهش کارایی عبارتند از : مهاربند ضربدری، مهاربند هشت و مهاربند تک قطری زیگزاگ. 4-2- سهم برش جذب شده توسط قاب خمشی بتنی و مهاربندهای فولادی در نمودارهای 4، 5، 6، 7، 8 و 9 درصد برش جذب شده توسط قاب بتنی و مهاربندهای فولادی در هر طبقه ساختمان و در هر دو جهت دیده میشود. در این نمودارها خطپر نماینده قاب مهاربندی شده و خطچین نماینده قاب خمشی است.
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات دسته بندی : وورد نوع فایل : word (..doc) ( قابل ويرايش و آماده پرينت ) تعداد صفحه : 7 صفحه
قسمتی از متن word (..doc) :
عنوان: معايب ساختمانهاي بتني درس تعمير و نگهداري ساختمان مقدمه به طور كلي دوام ساختمان به دو عامل بستگي دارد: طراحي و روش ساخت كيفيت مصالح ساختماني پژوهشهاي انجام شده در زمينه ساختمانسازي در ايران، نشان داده است كه عمر مفيد ساختمانهاي ايران، در مقايسه با كشورهاي صنعتي كمتر است. يكي از دلايل اين مساله، پايين بودن كيفيت و عدم مرغوبيت مصالح ساختماني مصرف شده در ساختمانهاست. به علت پايين بودن كيفيت بسياري از مصالح ساختماني توليد شده در كشور و عدم مطابقت آنها با ويژگيهاي استاندارد، همه ساله خسارتهاي عظيمي به كشور وارد ميشود. از اهم دلايل پايين بودن كيفيت مصالح ساختماني كشور، ميتوان به كنترل نشدن آنها در كارخانه و كارگاههاي توليدي پيش از ورود به بازار مصرف و نيز پايين بودن سطح فنآوري (تكنولوژي) توليد در بسياري از واحدهاي اشاره نمود. بنابراين با توجه به اينكه ايران از كشورهاي زلزلهخيز بوده و در معرض ساير بلاياي طبيعي مثل سيل نيز قرار دارد و مصرف مصالح ساختماني مرغوبيت و با كيفيت مطلوب ميتواند مقاومت ساختمانها را در برابر اين عوامل مخرب افزايش دهد. بايسته است كه از فرآوردههاي كارخانهها و كارگاههاي توليد مصالح ساختماني، قبل از ورود به بازار مصرف نمونهبرداري به عمل آيد و نمونهها، مورد آزمايشهاي شيميايي، فيزيكي و مكانيكي قرار گيرند تا كيفيت و مرغوبيت محصول و يا عدم آن مشخص گردد تا در صورت نامناسب بودن فرآورده، چارهانديشي شود. ارائه راهحلهاي كاربردي و رهنمودهاي لازم در زمينه بهبود كيفيت مصالح به گونهاي كه با استانداردهاي ملي مطابقت داشته باشد، تنها راه كار اين مساله است كه بايد مورد توجه قرار گيرد. بديهي است كه با بكار بردن مصالح مرغوب با كيفيت بالا ميتوان طرح دوام ساختمانها را در برابر سوانح طبيعي مثل زلزله، سيل و ... به اجرا درآورد. بتن يكي از مهمترين مصالح ساختماني است كه در پايداري و دوام سازهها بسيار موثر است و مصرف روزافزون آن در كارهاي مختلف عمراني به سبب دارا بودن خواص مناسب و دوام كافي، لزوم شناخت بيشتر از اجزاي تشكيل دهنده آن را بيش از پيش روشن ميسازد. آشنايي كامل با خواص سيمان و مصالح سنگي و آب به عنوان مواد تشكيل دهنده بتن از جمله مباحثي است كه امروزه دانستن آن براي مهندسان و دانشجويان رشته عمران و پيمانكاران ضروري و اجتنابناپذير است. طرح تحقيقاتي بررسي كيفيت مواد تشكيل دهنده بتن (سيمان، شن، ماسه و آب) يكي از چهار طرح تحقيقاتي است كه در قالب طرح «آزمايش و بررسي كيفيت مصالح ساختماني» از طرف بانك جهاني و تحت شماره طرح (2B4) به مركز تحقيقات ساختمان و مسكن محول گرديده است. از اهداف اين طرح، شناخت مشكلات كيفي كارگاهها و كارخانههاي توليد سيمان، شن و ماسه در كشور و تعيين كيفيت آب مورد استفاده در اختلاط بتن است. تعريف بتن بتن فراگيرترين مصالح ساختماني است كه توليد مصرف آن به گونهاي فزاينده و جهشوار گسترش مييابد. آمار موثق و معتبر از منابع علمي ـ تخصصي تكنولوژي بتن، بيانگر آن است كه هفتاد و پنج درصد از كل انواع گوناگون مصالح ساختماني مصرفي در بخش صنايع ساختمان و كليه تاسيسات و ساختارهاي عمده زيربنايي مانند راه، فرودگاه، سد، مترو، بندر و اسكله، سازههاي عظيم آبي و دريايي، نيروگاهها، منابع و مخازن آب، تاسيسات آبرساني و كانالهاي آبياري و غيره را بتن تشكيل ميدهد. با درنظر گرفتن نقش كارساز و تعيين كننده بتن و مصرف گسترده آن در صنايع ساختماني و ساختارهاي زيربنايي و با عنايت به ميزان توليد و مصرف غيرقابل رقابت آن در مقايسه با ديگر مواد و مصالح ساختماني، توجه به كيفيت بتن و چگونگي فرآيندهاي ساخت و كاربرد آن نيز يك ضرورت فني است كه بي ترديد از توجه به اجزاي تشكيل دهنده آن كه تاثير به سزايي در ارتقاء و بهبود خواص بتن دارد، جدا نخواهد بود. از آنجايي كه بتن از سيمان، سنگدانه (شن و ماسه) و آب تشكيل ميشود، چنانچه كيفيت هر يك از اين مصالح مطابق با استانداردهاي شناخته شده نباشد، بتن توليد شده كيفيت مطلوب را نخواهد داشت و دوام آن كمتر از حد متعارف خواهد بود. لذا لازم است كيفيت سيمان، آب و دانههاي سنگ و همچنين دانهبندي آن، در ساختن بتن مورد بررسي و ارزيابي قرار گيرد. با كنترل كيفي سيمان توليد شده در كارخانههاي كشور و شن و ماسه توليد شده در كارگاهها و آبي كه در ساخت بتن مورد استفاده قرار ميگيرد، ميتوان شناخت لازم را در مورد مواد تشكيل دهنده بتن بدست آورد. بتن با كيفيت خوب سوال مهمي كه در اينجا مطرح ميباشد، اين است كه بتن خوب چه بتني است؟ ميتوان با توصيف بتن بد تا حدي مساله را وشن نمود. بتن بد يا ضعيف، بتني است به رواني سوپ كه پس از سخت شدن، كرمو ميشود و غيرهمگن و بسيار ضعيف خواهد بود. اين ماده از اختلاط آب و سيمان و دانههاي سنگي بدست آمده است و با كمال تعجب بايد گفت كه بتن خوب هم از همين مواد ساخته ميشود. ليكن تفاوت در ميزان آگاهي از چگونه ساختن بتن ميباشد. با آگاهي از چگونگي ساخت بتن خوب دو معيار كلي براي يك بتن خوب تعريف ميشود: بتن بايد در حالت سخت شده و در حالت تازه، زماني كه از مخلوطكن تخليه شده و در قالبها ريخته ميشود، مورد پذيرش واقع شود. به طور كلي رواني و غلظت بتن تازه بايد طوري باشد كه با وسايل موجود در كارگاه بتوان آن را متراكم نمود. همچنين چسبندگي مخلوط بايد به حدي باشد كه در ضمن حمل و ريختن بتن با وسايل موجود، مواد از يكديگر جدا نشوند. البته موارد فوق مطلق نيست و به حمل بتن با وسايل از پايين باز شونده، دامپر و يا كاميونهاي تخت بستگي دارد. البته حمل بتن با روش اول بسيار مناسب خواهد بود. انواع تركها تركها به سه دسته تركهاي خميري، تركهاي حرارتي سنين اوليه و تركهاي جمعشدگي ناشي از خشك شدن تقسيم ميشوند. تركهاي خميري قبل از سخت شدن بتن (بتن يك تا هشت ساعت پس از ريختن) تشكيل ميشوند و به صورت تركهاي جمعشدگي خميري و تركهاي نشست خميري ميباشند. ايجاد و روش جلوگيري از تركهاي نوع دوم زماني اتفاق ميافتد كه به دليل وجود موانعي، نشست بتن در ضمن آب انداختگي، غيريكنواخت ميباشد. اين غيريكنواختي ممكن است در نتيجه وجود آرماتورهاي قوي و يا حتي عمق غيريكنواخت بتن ريخته شده باشد. براي كاهش وقوع تركهاي نشست خميري، ميتوان از افزودنيهاي هوازا جهت كاهش آب انداختگي استفاده كرد و يا اينكه پوشش ميلگردهاي بالايي را افزايش داد. تركهاي نشست خميري را ميتوان با مرتعش نمودن مجدد بتن در زمان مناسب از بين برد. زمان مناسب، آخرين زمان ممكني است كه ميتوان لرزاننده را داخل بتن نمود و بدون به جاي گذاشتن اثر قابل توجهي از بتن بيرون كشيد. در قطعات بزرگ، تفاوت جمعشدگي بين سطح و قسمتهاي داخلي بتن باعث ايجاد تنشهاي كششي در سطح ميشود كه توسط قسمتهاي داخلي مقيد شدهاند و در نتيجه تركهاي جمعشدگي ناشي از خشك شدن ايجاد ميشود. اين نوع تركها كه هفتهها يا ماهها طول ميكشد تا ايجاد شوند، ممكن است در اثر قيود خارجي كه توسط قسمتهاي ديگر يا زيراساس اعمال ميشود، نيز پديد آيند. بهترين روش جلوگيري از تركهاي جمعشدگي ناشي از خشك شدن، كاهش ميزان جمعشدگي ميباشد. به علاوه نگهداري كافي براي افزايش مقاومت كششي بتن به همراه حذف قيدهاي خارجي با پيشبيني اتصالات تغيير شكلپذير، از اقدامات اساس جهت كاهش ميزان ترك خوردگي ميباشد. با قرار دادن آرماتورها در نزديكترين موقعيت نسبت به سطح، ضمن درنظر داشتن حداقل پوشش، ميتوان عرض تركهاي جمعشدگي را كنترل نمود. انواع ديگري از ترك خورديگ در نتيجه خوردگي آرماتورها و يا واكنش سيليس سنگدانه و قليايي سيمان ايجاد ميشوند. يكي از شكلهاي تركهاي جمعشدگي ناشي از خشك شدن، تشكيل تركهاي ريزسطحي در ديوارها و دالها ميباشد كه اگر لايه سطحي بتن داراي مقدار آب بيشتري نسبت به قسمتهاي داخلي باشد، ايجاد ميشود. تركهاي ريزسطحي معمولاً زودتر از تركهاي جمعشدگي ناشي از خشك شدن پديد ميآيند. عوامل موثر در مقاومت بتنها نفوذپذيري و پايايي بتن حمله سولفاتي تهاجم توسط آبها حمله اسيدي واكنش قليايي سنگدانهها خوردگي آرماتورها رعايت كردن درصد آب و سيمان و ماسه سنگدانهها در بتن تقريباً سه چهارم آن را تشكيل ميدهند. از اين رو كيفيت آنها از اهميت خاصي برخوردار است. سنگدانهها نه تنها در مقاومت بتن بسيار موثرند، بلكه تداوم و پايداري بتن نيز تا حد زيادي تحت تاثير اين ماده قرار ميگيرد.