لینک دانلود و خرید پایین توضیحات دسته بندی : وورد نوع فایل : word (..doc) ( قابل ويرايش و آماده پرينت ) تعداد صفحه : 21 صفحه
قسمتی از متن word (..doc) :
1 2 بررسي رفتار كلي قابهاي ميان پر تحت اثر نيروهاي جانبي بررسي رفتار كلي قابهاي ميان پر تحت اثر نيروهاي جانبي چكيده: قاب ميان پر عبارتست از قابي كه درون آن با مصالح بنائي پر شده باشد، وجود همين ميانقاب باعث تغيير رفتار سازه تحت اثر بارهاي جانبي مي‌گردد. افزايش سختي و مقاومت در اين نوع قابها بسيار حائز اهميت بوده و بدين لحاظ در دهه‌هاي اخير تحقيقات فراواني در زمينه هاي مختلف اثر ميانقابها بر رفتار سازه‌ها انجام شده است . اثرات مطلوب و يا نامطلوب ميانقابها در زلزله‌ها و تاثير اين تغييرات بر رفتار كل ساره حداقل عاملي است كه آشنائي با رفتار قابهاي ميان پر را ملزم مي‌سازد. در اين مقاله سعي شده است چكيده‌اي از تحقيقات انجام شده پيرامون نحوه رفتار قابهاي ميان پر وعوامل مؤثر بر سختي و مقاومت آنها ، نحوه توزيع تنش در ميانقابها، و حالتهاي شكست بصورت اجمالي بيان شود. مقاله اين هدف را دنبال مي‌كند كه مهندسان ، طراحان و دانشجويان بتوانند با ديد بازتري نسبت به تاثير وجود ميانقابها در سازه‌ها نگاه كنند واز رفتار واقعي قابهاي ميان پر بر اثر بارهاي جانبي آگاه شوند. كلمات كليدي : ميانقاب، قاب ميان پر ، رفتار سازه ، حالتهاي شكست مقدمه: به قابهاي ساختماني كه درون آنها با ديوارهاي بنائي پر شده باشد قاب ميان‌پر گفته مي‌شود مصالح پركننده ممكن است از نوع آجري و يا بتني باشند كه به آنها ميانقاب نيز گفته مي‌شود. به‌عبارت ديگر معمولاً در هر ساختمان ديوارهايي وجود دارد كه براي جدا كردن فضاها از همديگر (فضابندي) مورد استفاده قرار مي‌گيرند. چنانچه اين ديوارها در درون يك قاب واقع شوند در اين صورت به آنها جداگرهاي ميانقابي اطلاق مي‌شود. هنگاميكه درون قابي با ديوار پر شود خواص مكانيكي آن در برابر نيروهاي جانبي نظير سختي، مقاومت، نرمي و شكل‌پذيري و ... به‌طور چشمگيري تغيير مي‌كند به گونه‌اي كه نمي‌توان با جمع سادة خواص قاب لخت و ديوار تنها به اين خواص دست يافت تفاوت رفتار قابهاي ميان‌پر با قابهاي لخت خود باعث تغيير رفتار سازه مي‌گردد. به‌طوريكه وجود ميانقابها به‌نحويكه در زلزله‌ها مشاهده شده، ممكن است اثرات مطلوب و يا نامطلوبي بر روي رفتار لرزه‌اي سازه‌ها داشته باشد. 1 2 بررسي رفتار كلي قابهاي ميان پر تحت اثر نيروهاي جانبي دلايل اهميت ميانقابها: اثر ميانقابها بر رفتار سازه‌ها تحت اثر بارهاي جانبي (لرزه‌اي) از ديدگاههاي مختلف حائز اهميت است در حقيقت وجود اين اثرات، ضرورت شناخت رفتار قابهاي ميان‌پر را ملزم مي‌سازد ،بطوركلي مي‌توان عوامل زير را در اين زمينه مورد توجه قرار داد: 1- تحليل نادرست ناشي از تخمين نادرست پريود سازه: روشهاي معمول تحليل لرزه‌اي به يك تخمين خوب از پريود سازه بستگي دارد. از طرفي براي محاسبة پريود به سختي سازه احتياج داريم نتايج به‌دست آمده توسط پژوهشگران نشان مي‌دهد كه سختي سازه‌هاي داراي ميانقاب، تفاوت چشمگيري با سختي سازه‌هاي بدون ميانقاب دارد به‌طوريكه پولياكف با در نظر گرفتن اثر باد بر روي يك ساختمان 14 طبقه داراي ميانقاب و همچنين براثر مشاهدات انجام شده بر روي ساختمانهاي بلند در مسكو، سختي واقعي اين ساختمانها را بين 10 تا 20 برابر سختي آنها بدون در نظر گرفتن ميانقابها گزارش نموده است . در تحقيق ديگري كه توسط چوپرا بر روي يك ساختمان واقعي انجام شد نتايج زير براي پريود اصلي اين ساختمان به‌دست آمد [M1] جدول 1- مقايسه پريود اصلي ساختمان Kajme International Building جهت ارتعاش X Y پريود به روش تحليلي و بدون در نظر گرفتن ميانقاب (ثانيه) 3.19 3.31 پريود از آزمايش پيش از زلزله سن فرناندو (ثانيه) 1.88 1.32 پريود مشاهده شده در هنگام زلزله سن فرناندو (ثانيه) 2.77 2.48 لذا ، در صورت عدم توجه به تغييرات سختي ناشي از وجود ميانقابها در حقيقت نمي‌توان تحليل لرزه‌اي درستي ارائه نمود و در نتيجه، طراحي براساس اين نتايج غير واقعي، نادرست خواهد بود . 2- اصلي اساسي در كار طراحي لرزه‌اي وجود دارد و آن اين است كه حتي المقدور از عناصري كه وزنشان به سازه تحميل شده است براي بالا بردن مقاومت استفاده شود به‌طوريكه نسبت مقاومت به وزن سازه هرقدر ممكن است بيشتر شود دليل اين امر روشن است زيرا عناصري كه وزن قابل توجه دارند به همان ميزان نيروي زلزله را افزايش مي‌دهند و در مقابل اگر نقشي در باربري لرزه‌اي نداشته باشند سازه را در مقابل زلزله تضعيف خواهند كرد. لذا با توجه به وزن زياد ميانقابها از يكسو و نقش چشمگير آنها در افزايش مقاومت جانبي سازه از سوي ديگر كاملاً منطقي مي‌نمايد كه در طراحي لرزه‌اي به كار گرفته شوند. [م1] 1 3 بررسي رفتار كلي قابهاي ميان پر تحت اثر نيروهاي جانبي 3- با توجه به افزايش شديد سختي ناشي از ميانقابها، ممكن است مركز سختي يك طبقه ساختمان فاصله زيادي با مركز جرم پيدا كند. (به‌علت نحوة آرايش نامتقارن ميانقابها در پلان ) در اين حال ساختماني را كه به هنگام طراحي (براساس سختي قابهاي خالي) متقارن و فارغ از پيچش فرض شده است با پيچش‌هاي مخربي مواجه مي‌شود لذا اگر قرار است از مقاومت حاصل از ميانقابها صرف نظر شود لااقل بايد تأثير آنها را در سختي منظور كرد تا از پيچش‌هاي ناخواسته جلوگيري شود. [م1] 4- اگر در سازه‌هاي داراي ميانقاب ، برخي از طبقات فاقد ميانقاب ،و يا نسبت به طبقات مجاور داراي ميانقاب كمتري باشند (آرايش غير يكنواخت ميانقابها در ارتفاع ) در اينصورت طبقه‌هاي به اصطلاح نرم در سازه بوجود آمده و رفتار جانبي سازه بشدت تغيير خواهد نمود. [F1] 5- چنانچه در سازه‌اي تعدادي از قابها ميان‌پر بوده و ساير دهانه‌ها بدون ميانقاب باشند به‌علت سختي زياد قابهاي پرشده، عمدة نيروي زلزله، جذب اين دهانه‌ها شده و بقيه دهانه‌ها تقريباً بي‌اثر مي‌شوند اين در حالي است كه در طراحي اين مسئله مورد توجه قرار نگرفته است و باعث اثرات نامطلوبي خواهد شد در قابهاي بتني اين نيروي تمركز يافته، موجب عكس العمل شديد ميانقاب در برابر قاب شده، ستون بتني را در محل اتصال خرد مي‌كند. در حاليكه در صورت آگاهي طراح از اثر ميانقاب ، ستون با گذاشتن تنگ‌هاي اضافي در محل اتصال تقويت مي‌شد. [م1] 6- با توجه به توسعه روشهاي تحليل و در نظر گرفتن اثرات در تحليل‌هاي غير خطي، امروزه نقش ميانقابها بيش از گذشته در سازه‌ها مورد توجه مي‌باشد زيرا ميانقابها باعث تغيير در سختي سازه و در نتيجه سبب تغيير در مقدار جابجايي آن مي‌شود لذا در صورت عدم توجه به تأثير ميانقابها بر رفتار سازه، نتايج تحليل‌هاي غير خطي دور از واقعيت خواهد بود. [S3] 7- افزون بر دلائل كلي كه در بالا بيان شد ميانقابها در معماري ايران تأثير مضاعف دارند زيرا تيپ غالب ساختمانهاي شهري، عبارتست از يك اسكلت فولادي با اتصالات خورجيني كه قابليت انتقال لنگر آنها نامشخص مي‌باشد مدل سازه‌اي اين نوع ساختمانها فاقد ظرفيت باربري افقي است بنابراين در مقابل زلزله ناپايدار تلقي مي‌شوند اما با توجه به اينكه اين قابها به‌وسيله ديوار پر مي‌شوند، لذا مقاومت جانبي قاب از صفر به رقم قابل توجهي تبديل مي‌شود و ميانقابها در مقابل نيروهاي زلزله رأساً مقاومت مي‌كنند. به‌طوريكه در زلزله سال 1369 منجيل عملكرد ساختمانهاي معمولي شهر رشت كه اكثراً فاقد سيستم‌هاي كلاسيك لرزه بر نظير بادبند، اتصالهاي صلب و ديوار برشي بتن مسلح بودند نشان داد كه ميانقابها بار اصلي مقاومت را به دوش داشته و با تركها و خرد شدنها انرژي زلزله را جذب كرده‌اند. [م1] نگاهي به ضوابط آئين‌نامه ايران در مورد ميانقابها: با توجه به اهميت وجود ميانقابها در طراحي لرزه‌اي سازه‌ها آئين‌نامه 2800 در قسمتهاي مختلف پيشنهادهاي مختلفي ارائه نموده كه خلاصه آنها رابصورت زير مي‌توان بر شمرد: 1 5 بررسي رفتار كلي قابهاي ميان پر تحت اثر نيروهاي جانبي 1- اين آئين‌نامه با كاهش 20% درصدي زمان تناوب اصلي سازه ،براي ساختمانهايي كه داراي ميانقاب مي‌باشند ، در حقيقت سختي قابهاي ميان‌پر و در نتيجه نيروي زلزله بيشتر وارد بر آنها را، مد نظر قرار داده است. 2- سياست كلي آئين‌نامه مخصوصاً براي ساختمانهاي با اهميت زياد كه داراي ميانقاب هستند آن است كه : بايد با جداسازي قاب از ميانقاب ، مانع ايجاد محدوديت ميانقاب براي حركت جانبي قاب شد .در غير اينصورت بايد اثرات اندركنشي قاب و ميانقاب ،و سختي ديوارها در تحليل سازه براي نيروهاي جانبي مد نظر قرار گيرند. اندركنش قاب و ميانقاب: قاب ميان‌پر را مي‌توان جمع دو عنصر قاب و ديوار دانست. اگر نمودارهاي نيرو – جابه‌جايي را براي قاب خالي و ديوار بدون قاب در يك دستگاه مختصات رسم كرده، و با هم جمع كنيم نمودار حاصل به هيچ وجه بر نمودار مربوط به قاب ميان‌پر منطبق نيست. بلكه نمودار مربوط به قاب پر شده رفتار متفاوتي نسبت به مجموع رفتار قاب و ديوار دارد. خاصيت فوق نشانگر اين مطلب است كه بين قاب و ديوار اندركنش وجود دارد و رفتار قاب ميان‌پر يك رفتار مركب بين قاب و ديوار مي‌باشد. همانند رفتار بتن مسلح كه خواصش از جمع خواص فولاد و بتن به‌دست نمي‌آيد. بلكه به‌صورت محيطي مركب مورد مطالعه قرار مي‌گيرد. [م1] جابجايي قاب ميان پر قاب خالي قاب خالي + ديواربدون قاب ديوار تنها قاب شكل 1- مقايسه خواص قاب ميان‌پر با مجموع خواص قاب و ميانقاب نيرو تبديل رفتار خمشي به رفتار خرپائي رفتار يك قاب صلب در برابر نيروهاي جانبي بصورت كنش خمشي، و رفتار يك ديوار بدون قاب تحت بار جانبي همانند يك تير طره‌اي مي‌باشد. اين در حالي است كه رفتار قاب ميان پر كه شامل قاب و ميانقاب است بطور كلي با رفتار هر كدام از قاب وديوار تفاوت دارد و بصورت كنش خرپايي در مقابل نيروهاي جانبي مقاومت مي‌نمايد.حاصل اين امر سختي و مقاومت بسيار بيشتر، و تغيير مكان و انعطاف پذيري كمتر ، قاب ميان پر در مقايسه با قاب خالي مي باشد. بدين ترتيب شايد ساده‌ترين توضيحي كه براي رفتار قابهاي ميان‌پر بتوان يافت تبديل كنش خمشي به كنش خرپائي مي‌باشد. تنش و كرنش در ميانقاب تحت اثر بار جانبي به‌خاطر وجود بارهاي جانبي، بين قاب و ميانقاب اندركنش ايجاد مي‌شود و نيروهاي اندركنشي كه بر روي محيط ديوار ايجاد شده‌اند موجب ايجاد تنش‌هاي صفحه‌اي درون ديوار مي‌شوند. لازم به ذكر است كه نيروهاي اعمالي به ميانقاب كه در سطوح تماس قاب و ميانقاب وارد مي‌شوند به عواملي همچون مقدار نيروي خارجي، سختي نسبي قاب و ميانقاب و نحوة اتصال آن دو ، بستگي دارد.
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات دسته بندی : وورد نوع فایل : word (..doc) ( قابل ويرايش و آماده پرينت ) تعداد صفحه : 22 صفحه
قسمتی از متن word (..doc) :
مقدمه اعضاي كششي در قابهاي فلزي ساختمان هاي چند طبقه به عنوان باربند براي تحمل بارهاي ناشي از باد و زلزله و كنترل كننده ي حركت جانبي قاب استفاده مي شوند. هنگامي كه يك عضو كششي به عنوان يك عضو كششي با نيروي كم در يك سازه ي فولادي به كار مي رود مقطع ان از ميلگرد ، تسمه، كابل با سطح مقطع كم، و پروفيلهاي سبك تك يا زوج از نبشي يا ناوداني است. ضوابط طراحي اعضاي كششي چون در طراحي اعضاي كششي تنها معيار مقاومت به عنوان ضابطه ي اصلي طراحي مطرح است ،لذا طراحي اعضاي كششي يكي از ساده ترين مسائل طراحي در مهندسي سازه است . براي طراحي يك عضو كششي در يك سازه فولادي بايستي سازه موردنظر توسط روشهاي متعارف علم مكانيك سازه ها تحليل و نيروي داخلي عضو (T) تعيين شود. ضوابط ائين نامه ي AISC و نيز مبحث دهم مقررات ملي ساختمان ايران براي طراحي اعضاي كششي به شرح زير است : در اين روابط ، T نيروي كششي عضو است كه بايستي توسط تحليل سازه در اثر بارهاي موجود و سرويس تعيين مي شود. Ag سطح مقطع كل عضو تحت كشش بدون در نظر گرفتن سوراخهاست. Fy تنش تسليم فولاد و Fu تنش نهايي فولاد است. Ae سطح مقطع خالص موثر عضو كششي است كه توسط رابطه ي زير تعيين مي شود Ae = Ct An Ct ضريب كاهشي است كه به نوع مقطع سوراخدار و نحوه ي ارايش و نوع سوراخها بستگي دارد و در مبحث دهم مقررات ملي ساختماني ايران اورده شده است. An سطح مقطع خالص عضو كششي سوراخدار است كه با توجه به كاهش مناسب سطح مقطع سوراخ يا سوراخ ها از مقطع كل بدست مي آيد. كنترل لاغري در اعضاي كششي : هر چند در اعضاي كششي پديده ي ناپايداري رخ نمي دهد ولي به علت سبك بودن مقاطع اعضاي كششي ممكن است تغيير شكل در آنها زياد شده و حساسيت آنها در مقابل نيروهايي كه با زمان تغيير مي كنند افزايش يابد. آيين نامه هاي طراحي ضوابطي براي كنترل لاغري در اعضاي كششي به منظور جلوگيري از افت آنها تحت اثر وزن ، عدم نوسان در مقابل نيروهايي نظير باد و داشتن سختي كافي در نظر مي گيرند. معيار لاغري در اعضاي كششي به صورت بيان مي شود كه L طول عضو كششي و r شعاع ژيراسيون حداقل مقطع است كه از رابطه ي بدست مي آيد كه در آن Imin ممان اينرسي مقطع حول محور ضعيف و A سطح مقطع كل عضو كششي است. بايستي توجه كرد مقاطع مركب از زوج نبشي ويا ناوداني داراي شعاع ژيراسيون مناسب بوده نيمرخ هاي تك خصوصا نبشي داراي شعاع ژيراسيون كم حول محور ضعيف خود هستند از اين رو براي كنترل لاغري نيمرخ تك نبشي بايستي لقمه هايي در طول عضو كششي مركب از نيمرخ هاي زوج نبشي تعبيه كرد. (مبحث دهم براي كليه ي اعضاي كششي حداكثر لاغري را به 300 محدود مي كند.) انواع مهاربند قاب هاي مهاربندي شده به تعداد زيادي در سازه هاي فولادي بكار مي رود و برحسب اينكه مهارها در آنها مثلث بندي كامل بوجود آورد و يا نه ، معمولاً در دو گروه نام برده مي شود : قاب هاي با مهاربندي بدون خروج از مركز(CBF) قاب هاي با مهاربندي خارج از مركز (EBF) قاب هاي گروه اول البته از نظر مقاومت و صلبيت موثرتر از گروه دوم اند ولي تحقيقات سال هاي اخير نشان داده است، در جاهايي كه شكل پذيري زياد براي سيستم در بارهاي تناوبي (حالت زلزله) مورنظر باشدقاب هاي گروه دوم برتري خواهند داشت. الف- فاب هاي با مهاربندي بدون خروج از مركز(CBF) قاب هاي با مهاربندي بدون خروج از مركز، به قاب هايي اطلاق مي شود كه در آنها محور تمام اعضاي متوجه يك گره در يك نقطه تلاقي كنند (شكل 1). اين نوع مهاربندي از سالها پيش در فن مهندسي متداول بوده و در ساختمانها، پل ها و برج هاي فلزي بكار رفته و بوسيله ي آن مي توان يك سيستم مشبك دوبعدي و يا سه بعدي را بوجود آورد كه از نطر سختي، صلبيت و همچنين صرفه جويي در مصالح بسيار مناسب است. قاب هاي مهاربندي شده بر قاب هاي خمشي اين مزيت را دارند كه در آنها تغيير شكل جانبي، نسبتاً كوچك است ولي در عوض ممكن است كه در تغيير شكل هاي بزرگ، استعداد ناپايداري و كمانش بيشتري نشان دهند و حصول اطمينان به شكل پذيري آنها نيز، كمتر خواهد بود. اعضاي مورب (قطري) در اين سيستم ها معمولاً نيمرخهاي لاغري اند كه عملاً فقط قادر به تحمل كشش مي باشند. در طراحي ساز هاي مقاوم در برابر زلزله ديده مي شود كه مهاربندي با (ب) (الف) مهاربندي Z مهاربندي X (ت) (پ) مهاربندي 8 مهاربندي V شكل (1) : مهاربندي نوع بدون خروج از مركز (CBF) مهارهايي كه قادر به تحمل كشش و فشار، هردو، باشند بر مهارهاي كششي تنها مزيت دارد. علت آن است كه مهار كششي تنها، ممكن است تحت اثر تغيير شكل هاي دائمي در يك جهت قرلر گيرد و در تناوب بارگذاري هنگام اثر نيروي فشاري كمانش مي كند و همين كه در نوبت كشش، مهار بطور ناگهاني بشكل كشيده براي بردن نيرو درآيد، بارگذاري ضربه اي در آن حاصل مي شود و چنانكه مي دانيم در چنين حالتي ضرايب ضربه بزرگي ممكن است بوجود آيد كه خود به ضعف عضو كششي و اتصال آن كمك مي كند. چنانكه در شكل (1) ديده مي شود مهارها را مي توان در دو شكل قرار داد: 1-مهارها را مابين دو گره تلاقي تير و ستون قرار داد كه در اين صورت مهاربندي به شكل X و Z را بوجود مي آورد. 2-مهارها را مي توان طوري قرار داد كه يك سر آنها در محلي روي تير قاب تلاقي كند كه در اين صورت مهاربندي به شكل V و 8 را بوجود مي آورد. در مهاربندي شكل Z بايد مهار قطري در دو دهانه هم تراز ، در دو شيب عكس يكديگر قرار داده شود تا در صورت تناوب بارهاي جانبي ، به نوبت در كشش و فشار قرار گيرد و در حالت مهارهاي خيلي لاغر، هميشه يك عضو قطري كششي موجود باشد. تحقيقاتي كه در اين مورد به عمل آمده نشان مي دهد كه در بارگذاري تناوبي و خارج از محدوده ارتجاعي مصالح، (مانند حالت زلزله) در اثر ناپايداري كه در مهارها بروز مي نمايد، مقاومت، سختي، شكل پذيري و ظرفيت جذب انرژي سيستم به مقدار زيادي افت مي كند و در اين نوع مهاربندي ، شكل پذيري سيستم تابعي است از ظريب لاغري مهارها و تعداد طبقات سازه. به عنوان مثال، در مورد يك سازه سه طبقه كه با مهاربندي به شكل X با مهارهايي با لاغري ساخته شده باشد. ضريب شكل پذيري كه مي توان بدست آورد در حدود4 =µ است. درحالي كه اگر مهارهايي با لاغري بكار رود مقدار µ را بايد در حدود 8/1 در نظر داشت. ب- قاب هاي با مهاربندي خارج از مركز(EBF) در طرح و محاسبه شكل هاي مشبك و خرپاها تأكيد براين نكته هست كه تلاش هاي بوجود آمده به صورت نيرو هاي محوري باشد و امتداد محمور اعضاي جمع شده در يك گره تا حد امكان، در يك نقطه تلاقي نمايد تا از بوجود آمدن لنگرهاي خمشي جلوگيري شود. تحقيقات سالهاي اخير در طراحي سازه هاي مقاوم زلزله نشان داده كه با طرح مهاربندي خارج از مركز، در سازه هاي فولادي ، مي توان مزايايي در تأمين شكل پذيري سازه و اطمينان بر رفتار آن در زلزله بدست آورد. در مهاربندي خارج از مركز، انتقال نيروي محوري مهارها به ستونها از طريق خمش وبرش در تيرها به عمل مي آيد و اگر طرح و محاسبه آنها بطور صحيح انجام گيرد، دستگاه مهاربندي خارج از مركز(EBF) شكل پذيري بيشتري از مهاربندي بدون خروج از مركز(CBF) نشان خواهد داد و در عين حال مزاياي تغيير شكل كم مربوط به مهاربندي را هم حفظ خواهد نمود. از طرف ديگر، روش »كنترل شكل و سلسله مراتب خرابي» را نيز- كه امروزه در طراحي ساز هاي مقاوم زلزله، اهميت خاصي يافته است – مي توان در اين سيستم عملي نمود چه طراح سازه به اين وسيله مي تواند تغيير شكل هاي پلاستيك (خارج از محدوده ارتجاعي) را به انتخاب خود در محل هاي به خصوصي متمركز سازد و از مد هاي غيرمنتطره و ناگهاني خرابي جلوگيري به عمل آورد. البته مقدار صدمه وارد و مسئله مرمّت تيرها و كفهاي صدمه ديده در زلزله، مطلبي است كه بايد در مسئله كلي طراحي ، مطالعه و حل شود.
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات دسته بندی : وورد نوع فایل : word (..doc) ( قابل ويرايش و آماده پرينت ) تعداد صفحه : 21 صفحه
قسمتی از متن word (..doc) :
1 2 بررسي رفتار كلي قابهاي ميان پر تحت اثر نيروهاي جانبي بررسي رفتار كلي قابهاي ميان پر تحت اثر نيروهاي جانبي چكيده: قاب ميان پر عبارتست از قابي كه درون آن با مصالح بنائي پر شده باشد، وجود همين ميانقاب باعث تغيير رفتار سازه تحت اثر بارهاي جانبي مي‌گردد. افزايش سختي و مقاومت در اين نوع قابها بسيار حائز اهميت بوده و بدين لحاظ در دهه‌هاي اخير تحقيقات فراواني در زمينه هاي مختلف اثر ميانقابها بر رفتار سازه‌ها انجام شده است . اثرات مطلوب و يا نامطلوب ميانقابها در زلزله‌ها و تاثير اين تغييرات بر رفتار كل ساره حداقل عاملي است كه آشنائي با رفتار قابهاي ميان پر را ملزم مي‌سازد. در اين مقاله سعي شده است چكيده‌اي از تحقيقات انجام شده پيرامون نحوه رفتار قابهاي ميان پر وعوامل مؤثر بر سختي و مقاومت آنها ، نحوه توزيع تنش در ميانقابها، و حالتهاي شكست بصورت اجمالي بيان شود. مقاله اين هدف را دنبال مي‌كند كه مهندسان ، طراحان و دانشجويان بتوانند با ديد بازتري نسبت به تاثير وجود ميانقابها در سازه‌ها نگاه كنند واز رفتار واقعي قابهاي ميان پر بر اثر بارهاي جانبي آگاه شوند. كلمات كليدي : ميانقاب، قاب ميان پر ، رفتار سازه ، حالتهاي شكست مقدمه: به قابهاي ساختماني كه درون آنها با ديوارهاي بنائي پر شده باشد قاب ميان‌پر گفته مي‌شود مصالح پركننده ممكن است از نوع آجري و يا بتني باشند كه به آنها ميانقاب نيز گفته مي‌شود. به‌عبارت ديگر معمولاً در هر ساختمان ديوارهايي وجود دارد كه براي جدا كردن فضاها از همديگر (فضابندي) مورد استفاده قرار مي‌گيرند. چنانچه اين ديوارها در درون يك قاب واقع شوند در اين صورت به آنها جداگرهاي ميانقابي اطلاق مي‌شود. هنگاميكه درون قابي با ديوار پر شود خواص مكانيكي آن در برابر نيروهاي جانبي نظير سختي، مقاومت، نرمي و شكل‌پذيري و ... به‌طور چشمگيري تغيير مي‌كند به گونه‌اي كه نمي‌توان با جمع سادة خواص قاب لخت و ديوار تنها به اين خواص دست يافت تفاوت رفتار قابهاي ميان‌پر با قابهاي لخت خود باعث تغيير رفتار سازه مي‌گردد. به‌طوريكه وجود ميانقابها به‌نحويكه در زلزله‌ها مشاهده شده، ممكن است اثرات مطلوب و يا نامطلوبي بر روي رفتار لرزه‌اي سازه‌ها داشته باشد. 1 2 بررسي رفتار كلي قابهاي ميان پر تحت اثر نيروهاي جانبي دلايل اهميت ميانقابها: اثر ميانقابها بر رفتار سازه‌ها تحت اثر بارهاي جانبي (لرزه‌اي) از ديدگاههاي مختلف حائز اهميت است در حقيقت وجود اين اثرات، ضرورت شناخت رفتار قابهاي ميان‌پر را ملزم مي‌سازد ،بطوركلي مي‌توان عوامل زير را در اين زمينه مورد توجه قرار داد: 1- تحليل نادرست ناشي از تخمين نادرست پريود سازه: روشهاي معمول تحليل لرزه‌اي به يك تخمين خوب از پريود سازه بستگي دارد. از طرفي براي محاسبة پريود به سختي سازه احتياج داريم نتايج به‌دست آمده توسط پژوهشگران نشان مي‌دهد كه سختي سازه‌هاي داراي ميانقاب، تفاوت چشمگيري با سختي سازه‌هاي بدون ميانقاب دارد به‌طوريكه پولياكف با در نظر گرفتن اثر باد بر روي يك ساختمان 14 طبقه داراي ميانقاب و همچنين براثر مشاهدات انجام شده بر روي ساختمانهاي بلند در مسكو، سختي واقعي اين ساختمانها را بين 10 تا 20 برابر سختي آنها بدون در نظر گرفتن ميانقابها گزارش نموده است . در تحقيق ديگري كه توسط چوپرا بر روي يك ساختمان واقعي انجام شد نتايج زير براي پريود اصلي اين ساختمان به‌دست آمد [M1] جدول 1- مقايسه پريود اصلي ساختمان Kajme International Building جهت ارتعاش X Y پريود به روش تحليلي و بدون در نظر گرفتن ميانقاب (ثانيه) 3.19 3.31 پريود از آزمايش پيش از زلزله سن فرناندو (ثانيه) 1.88 1.32 پريود مشاهده شده در هنگام زلزله سن فرناندو (ثانيه) 2.77 2.48 لذا ، در صورت عدم توجه به تغييرات سختي ناشي از وجود ميانقابها در حقيقت نمي‌توان تحليل لرزه‌اي درستي ارائه نمود و در نتيجه، طراحي براساس اين نتايج غير واقعي، نادرست خواهد بود . 2- اصلي اساسي در كار طراحي لرزه‌اي وجود دارد و آن اين است كه حتي المقدور از عناصري كه وزنشان به سازه تحميل شده است براي بالا بردن مقاومت استفاده شود به‌طوريكه نسبت مقاومت به وزن سازه هرقدر ممكن است بيشتر شود دليل اين امر روشن است زيرا عناصري كه وزن قابل توجه دارند به همان ميزان نيروي زلزله را افزايش مي‌دهند و در مقابل اگر نقشي در باربري لرزه‌اي نداشته باشند سازه را در مقابل زلزله تضعيف خواهند كرد. لذا با توجه به وزن زياد ميانقابها از يكسو و نقش چشمگير آنها در افزايش مقاومت جانبي سازه از سوي ديگر كاملاً منطقي مي‌نمايد كه در طراحي لرزه‌اي به كار گرفته شوند. [م1] 1 3 بررسي رفتار كلي قابهاي ميان پر تحت اثر نيروهاي جانبي 3- با توجه به افزايش شديد سختي ناشي از ميانقابها، ممكن است مركز سختي يك طبقه ساختمان فاصله زيادي با مركز جرم پيدا كند. (به‌علت نحوة آرايش نامتقارن ميانقابها در پلان ) در اين حال ساختماني را كه به هنگام طراحي (براساس سختي قابهاي خالي) متقارن و فارغ از پيچش فرض شده است با پيچش‌هاي مخربي مواجه مي‌شود لذا اگر قرار است از مقاومت حاصل از ميانقابها صرف نظر شود لااقل بايد تأثير آنها را در سختي منظور كرد تا از پيچش‌هاي ناخواسته جلوگيري شود. [م1] 4- اگر در سازه‌هاي داراي ميانقاب ، برخي از طبقات فاقد ميانقاب ،و يا نسبت به طبقات مجاور داراي ميانقاب كمتري باشند (آرايش غير يكنواخت ميانقابها در ارتفاع ) در اينصورت طبقه‌هاي به اصطلاح نرم در سازه بوجود آمده و رفتار جانبي سازه بشدت تغيير خواهد نمود. [F1] 5- چنانچه در سازه‌اي تعدادي از قابها ميان‌پر بوده و ساير دهانه‌ها بدون ميانقاب باشند به‌علت سختي زياد قابهاي پرشده، عمدة نيروي زلزله، جذب اين دهانه‌ها شده و بقيه دهانه‌ها تقريباً بي‌اثر مي‌شوند اين در حالي است كه در طراحي اين مسئله مورد توجه قرار نگرفته است و باعث اثرات نامطلوبي خواهد شد در قابهاي بتني اين نيروي تمركز يافته، موجب عكس العمل شديد ميانقاب در برابر قاب شده، ستون بتني را در محل اتصال خرد مي‌كند. در حاليكه در صورت آگاهي طراح از اثر ميانقاب ، ستون با گذاشتن تنگ‌هاي اضافي در محل اتصال تقويت مي‌شد. [م1] 6- با توجه به توسعه روشهاي تحليل و در نظر گرفتن اثرات در تحليل‌هاي غير خطي، امروزه نقش ميانقابها بيش از گذشته در سازه‌ها مورد توجه مي‌باشد زيرا ميانقابها باعث تغيير در سختي سازه و در نتيجه سبب تغيير در مقدار جابجايي آن مي‌شود لذا در صورت عدم توجه به تأثير ميانقابها بر رفتار سازه، نتايج تحليل‌هاي غير خطي دور از واقعيت خواهد بود. [S3] 7- افزون بر دلائل كلي كه در بالا بيان شد ميانقابها در معماري ايران تأثير مضاعف دارند زيرا تيپ غالب ساختمانهاي شهري، عبارتست از يك اسكلت فولادي با اتصالات خورجيني كه قابليت انتقال لنگر آنها نامشخص مي‌باشد مدل سازه‌اي اين نوع ساختمانها فاقد ظرفيت باربري افقي است بنابراين در مقابل زلزله ناپايدار تلقي مي‌شوند اما با توجه به اينكه اين قابها به‌وسيله ديوار پر مي‌شوند، لذا مقاومت جانبي قاب از صفر به رقم قابل توجهي تبديل مي‌شود و ميانقابها در مقابل نيروهاي زلزله رأساً مقاومت مي‌كنند. به‌طوريكه در زلزله سال 1369 منجيل عملكرد ساختمانهاي معمولي شهر رشت كه اكثراً فاقد سيستم‌هاي كلاسيك لرزه بر نظير بادبند، اتصالهاي صلب و ديوار برشي بتن مسلح بودند نشان داد كه ميانقابها بار اصلي مقاومت را به دوش داشته و با تركها و خرد شدنها انرژي زلزله را جذب كرده‌اند. [م1] نگاهي به ضوابط آئين‌نامه ايران در مورد ميانقابها: با توجه به اهميت وجود ميانقابها در طراحي لرزه‌اي سازه‌ها آئين‌نامه 2800 در قسمتهاي مختلف پيشنهادهاي مختلفي ارائه نموده كه خلاصه آنها رابصورت زير مي‌توان بر شمرد: 1 5 بررسي رفتار كلي قابهاي ميان پر تحت اثر نيروهاي جانبي 1- اين آئين‌نامه با كاهش 20% درصدي زمان تناوب اصلي سازه ،براي ساختمانهايي كه داراي ميانقاب مي‌باشند ، در حقيقت سختي قابهاي ميان‌پر و در نتيجه نيروي زلزله بيشتر وارد بر آنها را، مد نظر قرار داده است. 2- سياست كلي آئين‌نامه مخصوصاً براي ساختمانهاي با اهميت زياد كه داراي ميانقاب هستند آن است كه : بايد با جداسازي قاب از ميانقاب ، مانع ايجاد محدوديت ميانقاب براي حركت جانبي قاب شد .در غير اينصورت بايد اثرات اندركنشي قاب و ميانقاب ،و سختي ديوارها در تحليل سازه براي نيروهاي جانبي مد نظر قرار گيرند. اندركنش قاب و ميانقاب: قاب ميان‌پر را مي‌توان جمع دو عنصر قاب و ديوار دانست. اگر نمودارهاي نيرو – جابه‌جايي را براي قاب خالي و ديوار بدون قاب در يك دستگاه مختصات رسم كرده، و با هم جمع كنيم نمودار حاصل به هيچ وجه بر نمودار مربوط به قاب ميان‌پر منطبق نيست. بلكه نمودار مربوط به قاب پر شده رفتار متفاوتي نسبت به مجموع رفتار قاب و ديوار دارد. خاصيت فوق نشانگر اين مطلب است كه بين قاب و ديوار اندركنش وجود دارد و رفتار قاب ميان‌پر يك رفتار مركب بين قاب و ديوار مي‌باشد. همانند رفتار بتن مسلح كه خواصش از جمع خواص فولاد و بتن به‌دست نمي‌آيد. بلكه به‌صورت محيطي مركب مورد مطالعه قرار مي‌گيرد. [م1] جابجايي قاب ميان پر قاب خالي قاب خالي + ديواربدون قاب ديوار تنها قاب شكل 1- مقايسه خواص قاب ميان‌پر با مجموع خواص قاب و ميانقاب نيرو تبديل رفتار خمشي به رفتار خرپائي رفتار يك قاب صلب در برابر نيروهاي جانبي بصورت كنش خمشي، و رفتار يك ديوار بدون قاب تحت بار جانبي همانند يك تير طره‌اي مي‌باشد. اين در حالي است كه رفتار قاب ميان پر كه شامل قاب و ميانقاب است بطور كلي با رفتار هر كدام از قاب وديوار تفاوت دارد و بصورت كنش خرپايي در مقابل نيروهاي جانبي مقاومت مي‌نمايد.حاصل اين امر سختي و مقاومت بسيار بيشتر، و تغيير مكان و انعطاف پذيري كمتر ، قاب ميان پر در مقايسه با قاب خالي مي باشد. بدين ترتيب شايد ساده‌ترين توضيحي كه براي رفتار قابهاي ميان‌پر بتوان يافت تبديل كنش خمشي به كنش خرپائي مي‌باشد. تنش و كرنش در ميانقاب تحت اثر بار جانبي به‌خاطر وجود بارهاي جانبي، بين قاب و ميانقاب اندركنش ايجاد مي‌شود و نيروهاي اندركنشي كه بر روي محيط ديوار ايجاد شده‌اند موجب ايجاد تنش‌هاي صفحه‌اي درون ديوار مي‌شوند. لازم به ذكر است كه نيروهاي اعمالي به ميانقاب كه در سطوح تماس قاب و ميانقاب وارد مي‌شوند به عواملي همچون مقدار نيروي خارجي، سختي نسبي قاب و ميانقاب و نحوة اتصال آن دو ، بستگي دارد.
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات دسته بندی : وورد نوع فایل : word (..doc) ( قابل ويرايش و آماده پرينت ) تعداد صفحه : 22 صفحه
قسمتی از متن word (..doc) :
مقدمه اعضاي كششي در قابهاي فلزي ساختمان هاي چند طبقه به عنوان باربند براي تحمل بارهاي ناشي از باد و زلزله و كنترل كننده ي حركت جانبي قاب استفاده مي شوند. هنگامي كه يك عضو كششي به عنوان يك عضو كششي با نيروي كم در يك سازه ي فولادي به كار مي رود مقطع ان از ميلگرد ، تسمه، كابل با سطح مقطع كم، و پروفيلهاي سبك تك يا زوج از نبشي يا ناوداني است. ضوابط طراحي اعضاي كششي چون در طراحي اعضاي كششي تنها معيار مقاومت به عنوان ضابطه ي اصلي طراحي مطرح است ،لذا طراحي اعضاي كششي يكي از ساده ترين مسائل طراحي در مهندسي سازه است . براي طراحي يك عضو كششي در يك سازه فولادي بايستي سازه موردنظر توسط روشهاي متعارف علم مكانيك سازه ها تحليل و نيروي داخلي عضو (T) تعيين شود. ضوابط ائين نامه ي AISC و نيز مبحث دهم مقررات ملي ساختمان ايران براي طراحي اعضاي كششي به شرح زير است : در اين روابط ، T نيروي كششي عضو است كه بايستي توسط تحليل سازه در اثر بارهاي موجود و سرويس تعيين مي شود. Ag سطح مقطع كل عضو تحت كشش بدون در نظر گرفتن سوراخهاست. Fy تنش تسليم فولاد و Fu تنش نهايي فولاد است. Ae سطح مقطع خالص موثر عضو كششي است كه توسط رابطه ي زير تعيين مي شود Ae = Ct An Ct ضريب كاهشي است كه به نوع مقطع سوراخدار و نحوه ي ارايش و نوع سوراخها بستگي دارد و در مبحث دهم مقررات ملي ساختماني ايران اورده شده است. An سطح مقطع خالص عضو كششي سوراخدار است كه با توجه به كاهش مناسب سطح مقطع سوراخ يا سوراخ ها از مقطع كل بدست مي آيد. كنترل لاغري در اعضاي كششي : هر چند در اعضاي كششي پديده ي ناپايداري رخ نمي دهد ولي به علت سبك بودن مقاطع اعضاي كششي ممكن است تغيير شكل در آنها زياد شده و حساسيت آنها در مقابل نيروهايي كه با زمان تغيير مي كنند افزايش يابد. آيين نامه هاي طراحي ضوابطي براي كنترل لاغري در اعضاي كششي به منظور جلوگيري از افت آنها تحت اثر وزن ، عدم نوسان در مقابل نيروهايي نظير باد و داشتن سختي كافي در نظر مي گيرند. معيار لاغري در اعضاي كششي به صورت بيان مي شود كه L طول عضو كششي و r شعاع ژيراسيون حداقل مقطع است كه از رابطه ي بدست مي آيد كه در آن Imin ممان اينرسي مقطع حول محور ضعيف و A سطح مقطع كل عضو كششي است. بايستي توجه كرد مقاطع مركب از زوج نبشي ويا ناوداني داراي شعاع ژيراسيون مناسب بوده نيمرخ هاي تك خصوصا نبشي داراي شعاع ژيراسيون كم حول محور ضعيف خود هستند از اين رو براي كنترل لاغري نيمرخ تك نبشي بايستي لقمه هايي در طول عضو كششي مركب از نيمرخ هاي زوج نبشي تعبيه كرد. (مبحث دهم براي كليه ي اعضاي كششي حداكثر لاغري را به 300 محدود مي كند.) انواع مهاربند قاب هاي مهاربندي شده به تعداد زيادي در سازه هاي فولادي بكار مي رود و برحسب اينكه مهارها در آنها مثلث بندي كامل بوجود آورد و يا نه ، معمولاً در دو گروه نام برده مي شود : قاب هاي با مهاربندي بدون خروج از مركز(CBF) قاب هاي با مهاربندي خارج از مركز (EBF) قاب هاي گروه اول البته از نظر مقاومت و صلبيت موثرتر از گروه دوم اند ولي تحقيقات سال هاي اخير نشان داده است، در جاهايي كه شكل پذيري زياد براي سيستم در بارهاي تناوبي (حالت زلزله) مورنظر باشدقاب هاي گروه دوم برتري خواهند داشت. الف- فاب هاي با مهاربندي بدون خروج از مركز(CBF) قاب هاي با مهاربندي بدون خروج از مركز، به قاب هايي اطلاق مي شود كه در آنها محور تمام اعضاي متوجه يك گره در يك نقطه تلاقي كنند (شكل 1). اين نوع مهاربندي از سالها پيش در فن مهندسي متداول بوده و در ساختمانها، پل ها و برج هاي فلزي بكار رفته و بوسيله ي آن مي توان يك سيستم مشبك دوبعدي و يا سه بعدي را بوجود آورد كه از نطر سختي، صلبيت و همچنين صرفه جويي در مصالح بسيار مناسب است. قاب هاي مهاربندي شده بر قاب هاي خمشي اين مزيت را دارند كه در آنها تغيير شكل جانبي، نسبتاً كوچك است ولي در عوض ممكن است كه در تغيير شكل هاي بزرگ، استعداد ناپايداري و كمانش بيشتري نشان دهند و حصول اطمينان به شكل پذيري آنها نيز، كمتر خواهد بود. اعضاي مورب (قطري) در اين سيستم ها معمولاً نيمرخهاي لاغري اند كه عملاً فقط قادر به تحمل كشش مي باشند. در طراحي ساز هاي مقاوم در برابر زلزله ديده مي شود كه مهاربندي با (ب) (الف) مهاربندي Z مهاربندي X (ت) (پ) مهاربندي 8 مهاربندي V شكل (1) : مهاربندي نوع بدون خروج از مركز (CBF) مهارهايي كه قادر به تحمل كشش و فشار، هردو، باشند بر مهارهاي كششي تنها مزيت دارد. علت آن است كه مهار كششي تنها، ممكن است تحت اثر تغيير شكل هاي دائمي در يك جهت قرلر گيرد و در تناوب بارگذاري هنگام اثر نيروي فشاري كمانش مي كند و همين كه در نوبت كشش، مهار بطور ناگهاني بشكل كشيده براي بردن نيرو درآيد، بارگذاري ضربه اي در آن حاصل مي شود و چنانكه مي دانيم در چنين حالتي ضرايب ضربه بزرگي ممكن است بوجود آيد كه خود به ضعف عضو كششي و اتصال آن كمك مي كند. چنانكه در شكل (1) ديده مي شود مهارها را مي توان در دو شكل قرار داد: 1-مهارها را مابين دو گره تلاقي تير و ستون قرار داد كه در اين صورت مهاربندي به شكل X و Z را بوجود مي آورد. 2-مهارها را مي توان طوري قرار داد كه يك سر آنها در محلي روي تير قاب تلاقي كند كه در اين صورت مهاربندي به شكل V و 8 را بوجود مي آورد. در مهاربندي شكل Z بايد مهار قطري در دو دهانه هم تراز ، در دو شيب عكس يكديگر قرار داده شود تا در صورت تناوب بارهاي جانبي ، به نوبت در كشش و فشار قرار گيرد و در حالت مهارهاي خيلي لاغر، هميشه يك عضو قطري كششي موجود باشد. تحقيقاتي كه در اين مورد به عمل آمده نشان مي دهد كه در بارگذاري تناوبي و خارج از محدوده ارتجاعي مصالح، (مانند حالت زلزله) در اثر ناپايداري كه در مهارها بروز مي نمايد، مقاومت، سختي، شكل پذيري و ظرفيت جذب انرژي سيستم به مقدار زيادي افت مي كند و در اين نوع مهاربندي ، شكل پذيري سيستم تابعي است از ظريب لاغري مهارها و تعداد طبقات سازه. به عنوان مثال، در مورد يك سازه سه طبقه كه با مهاربندي به شكل X با مهارهايي با لاغري ساخته شده باشد. ضريب شكل پذيري كه مي توان بدست آورد در حدود4 =µ است. درحالي كه اگر مهارهايي با لاغري بكار رود مقدار µ را بايد در حدود 8/1 در نظر داشت. ب- قاب هاي با مهاربندي خارج از مركز(EBF) در طرح و محاسبه شكل هاي مشبك و خرپاها تأكيد براين نكته هست كه تلاش هاي بوجود آمده به صورت نيرو هاي محوري باشد و امتداد محمور اعضاي جمع شده در يك گره تا حد امكان، در يك نقطه تلاقي نمايد تا از بوجود آمدن لنگرهاي خمشي جلوگيري شود. تحقيقات سالهاي اخير در طراحي سازه هاي مقاوم زلزله نشان داده كه با طرح مهاربندي خارج از مركز، در سازه هاي فولادي ، مي توان مزايايي در تأمين شكل پذيري سازه و اطمينان بر رفتار آن در زلزله بدست آورد. در مهاربندي خارج از مركز، انتقال نيروي محوري مهارها به ستونها از طريق خمش وبرش در تيرها به عمل مي آيد و اگر طرح و محاسبه آنها بطور صحيح انجام گيرد، دستگاه مهاربندي خارج از مركز(EBF) شكل پذيري بيشتري از مهاربندي بدون خروج از مركز(CBF) نشان خواهد داد و در عين حال مزاياي تغيير شكل كم مربوط به مهاربندي را هم حفظ خواهد نمود. از طرف ديگر، روش »كنترل شكل و سلسله مراتب خرابي» را نيز- كه امروزه در طراحي ساز هاي مقاوم زلزله، اهميت خاصي يافته است – مي توان در اين سيستم عملي نمود چه طراح سازه به اين وسيله مي تواند تغيير شكل هاي پلاستيك (خارج از محدوده ارتجاعي) را به انتخاب خود در محل هاي به خصوصي متمركز سازد و از مد هاي غيرمنتطره و ناگهاني خرابي جلوگيري به عمل آورد. البته مقدار صدمه وارد و مسئله مرمّت تيرها و كفهاي صدمه ديده در زلزله، مطلبي است كه بايد در مسئله كلي طراحي ، مطالعه و حل شود.
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
