پایان نامه بررسی رفتار لرزه ای ستونهای مشبک با بست افقی در کنار مهاربند همگرا

پایان نامه بررسی رفتار لرزه ای ستونهای مشبک با بست افقی در کنار مهاربند همگرا

چکیده

 به  دلیل  عدم   وجود نیمرخهای قوی مناسب  در ایران  استفاده  از ستونهای مـشبک  کـاربرد زیـادی دارد  ستونهای مشبک  با بست  افقی ومورب  که  در ساختمانها به  کار می روند در ایران  بطور متـداول  ستون  با بست  افقی اجرا می شودکه  اثر بار جانبی در این  مقاطع  موضوع  حساس  ومهمی است .

در این  ستونها مشاهده  می شود که  تاثیر لاغری  فاصله  بستها فاصله  دوتک  نیمرخ  تاثیر بسزایی در ظرفیت  باربری وشکل  پذیری ستون  دارد .مباحث  ارایه  شده  از کارهای انجام  یافته  قبلی وبررسی های صورت  گرفته  روی این  ستونها در زلزله  بم  وهمچنین  اجرای نامناسب   گواه  این  مطلـب  اسـت  .نبـودن  اطلاعات  کافی در مورد طراحی لرزه  ای این  نوع  ستونها در آیین  نامه  و عدم  وجود نتایج  آزمایـشگاهی ما را بر آن  داشت  که  در حالت  نظری با تشریح  رفتارهـای اسـتا تیکـی خطـی وغیـر خطـی (الاسـتو - پلاستیک )وآشنایی با بارگذاری رفـت  وبرگـشتی ومنحنـی هـای هیـسترزیس  واسـتفاده  از نـرم  افـزار ANSYS که   دارای توانایی تحلیل  مسایل  به  روش  اجزا محدود می باشد کمک  گرفته  ورفتار کمانشی (در محدوده  تغییر شکلهای بزرگ  )و رفتار الاستو -پلاستیک  مقاطع  رابااعمال  بارگذاری رفت  وبرگـشتی وبدست  آوردن  منحنی های هیسترزیس  برای ستون  با ٣ عدد لاغری (٤٥-٦٥-٨٥)٤عدد فاصله  بـست   نیروی محو ری متفاوت  (٥٠-٨٠درصدبیشینه  ظرفیت  ستون  )رامورد بررسی قرار دهیم  ونتایج  حاصله  به  قرار ذیل  میباشد:

١-با زیاد شدن  فاصله  بست  ها ظرفیت  باربری ستون   کاهش  می یابد.

٢-با افزایش  درصد نیروی محوری  ظرفیت  باربری ستون   کاهش  می یابد.

٣- با افزایش  لاغری ظرفیت  باربری ستون   کاهش  می یابد.

٤-استفاده  از ورق  سرتاسری ظرفیت  باربری ستون  افزایش  می یابد.

مقدمه

 مقاطع  مختلفی برای ستون  ها در سازه  ها به  کار برده  می شوند. از جمله  ایـن  مقـاطع  کـه  در ایران  به  کار برده  می شوند دسته  ای از ستون  مشبک  با بستهای افقی مـی باشـند . در ایـین  نامـه  هـ ای ساختمانی کشور آلمان  شرح  تفضیلی این  دسته  از ستونها آورده  شده  است ، ولیکن  کشور امریکا دارای آیین  نامه هایی در خصوص  ستونهای مشبک  با بستهای مورب  میباشد  و  در این  آیین  نامه ها و فرمول های لازمه  جهت  طراحی قید گردیده  اند. به  طور کلی در آیین  نامه  ها ستون  با بـس ت  افقـی بـه  عنـوان  عضو اصلی بکار برده  نمیشوند و این  مسئله  بطور فرضی نفی گردیـده  اسـت  . لازم  بـه  ذکـر اسـت  کـه  مشخصات  کامل  جهت  محاسبه  وطراحی ستونهای مذبور در هیچ  یک  از آیـین  نامـه  هـا قیـد نگردیـده  است . 

تأثیر تمرکز تنش  و تنشهای پس  مانده  در ظرفیت  باربری ستونها مشبک  :

در مورد ستونهای، اثر تنشهای پس  مانده  در ستونهای مشبک  تاکنون  کمتر تحقیق  شده  است .

معلومات موجود نشان می دهد که در مورد ستونها ی مشبکی که با چهار نبشی در چهار گوشه  مقطع  ساخته  میشوند اثر تنشهای پس  مانده  بسیار ناچیز است .

در ستون های مشبک نیمرخ  ناودانی این  اثر شاید بزرگتر از نمیرخ های نبشی باشد ولی آن  نیز قابـل  توجه  نمیباشد.

در ستون های با ورق های سوراخ  دار، مقدار تنش های پس مانده نـاچیز و قابـل  چـشم  پوشـی اسـت ، هنگامی که  از اتصال پرچ  برای اتصال  ورق به پروفیل  ها استفاده شود ولی هنگامی که  برای این  اتـصال از جوش استفاده شود اثر تنش های پس مانده  قابل توجه خواهد بود و می توان  برای تخمـین حـدود آن  را از روش های محاسباتی تقریبی مذکور در فوق  استفاده کرد. [٣] 

فهرست مطالب 

چکیده                                                                                            ١

.مقدمه                                                                                           2

فصل  اول

١-١.مقدمه                                                                                     6

١-٢.مختصری در مورد کمانش  ارتجاعر اولر                 .                                7

١-٣.مقاومت  ستونها                         .                                                            9

١-٤.لزوم  استفاد» از ستونهای مشبک                                                    11

١-٥.اثر تغییر شکلهای برشی در بار بحرانی و محاسبه  ستونهای مشبک            12

١-٦.تأثیر تمرکز تنش  و تنشهای پس  مانده  در ظرفیت  باربری ستونهای مشبک 21

١-٧.نیروی برشی لازم  جهت  طراحی و محاسبه  بستهای اتصال  در ستونهای مشبک    22

ا-٨.بررسی فرضهای سینماتیکی در مورد ستونهای مشبک                            24

١-٩.نکات  طراحی                                                                         24

١-١٠.محاسبه  تقریبی ابعاد بست                                                          24

 فصل  دوم

٢-١.مقدمه                                                                                    28

٢-٢.مطالعه  انجام  شد» بر تأثیر ورقهای بست  روی بار کمانثی ستونهای مرکب 28

٢-٣.حالت  تعادل  در ستونهای تغییر شکل  یافته                                        29.

٢-٤.روش  چند خطی اجزاء محدود در مورد ستونهای تغییر شکل  یافته             30

٢-٥:تاثیر طول  ستون  در  کمانش  ستونهای  مرکب                                   34

فصل   سوم

٣-١.مقدمه                                                                                                41

٣-٢. : تحیل  وارزیابی نظری وازمایشگاهی در مورد کمانش  ستونهای مشبک 42

٣-٣:تحلیلهای آزمایشی وتجربی مقطع  ستون  مرکب  که  دارای شبکه  پیوسته  بین  دو وتر می باشد          43

٣-٤ : بررسی تفاوتهای بین  نتایج  تئوری و تجربی                                 46

٣-٥ : تخریب  و شکست  بحرانی در ستونهای مشبک                              47

٣-٦: شکست  موضعی ، تابیدگی و انحراف  بست  مورب                         55

٣-٧ : ایرادات  و مشکلات  مربوط  به  بستهای مورب                                55

جمع  بندی بخش  اول                                                                       58

فصل  چهارم

مروری بر رفتار مهاربند همگرادر قاب                                         61

٤ -١ مقدمه                                                                         62

٤-٢- رفتار قابهای مهاربندی شده  در زلزله                                   65

٤-٣- تعیین  مشخصات  مدل                                                     83

٤-٣-١- مشخصات  مدل  مهاربند                                                83

٤-٣-٢- مشخصات  مدل  قاب                                                   86

٤-٣-٣-  تعیین  مقادیر تسلیم  و حد الاستیک                                   99

٤-٣-٤-  تعیین  تاریخچه  بارگذاری                                            100

٤-٤- روش  بدست  آوردن  پارامترهای رفتاری مدل                        106

٤-٥ -پارامترهای استخراج  شده  از منحنی هیسترزیس                     107

٤-٦- پارامترهای بخش  قاب                                                    108

فصل  پنجم

روش  تحلیل  ومدل  سازی با نرم  افزار ANSYS

٥-١- روش  تحلیل                                                                112

٥-١-١- روش  تحلیل  تغییر شکل های  بزرگ                                112

٥-١-٢- پروسه  تحلیلهای غیرخطی  هندسی                                  113

٥ -٢- تحلیل  غیرخطی مصالح                                                       116

٥-٢-١- اجزا تحلیل  پلاستیک                                                  117

٥-٣-١ آشنایی با ساختار نرم افزارهای  اجزاء محدود                       118

٥-٤- انتخاب المان  برای تحلیل  مدل                                          119

٥-٤-١- مشخصات  المان  مدل  مهاربند وستون                              119

٥-٤-٢-مشخصات  المان  مدل  قاب                                            120

بخش  سوم

فصل  ششم

٦-١- مقدمه                                                                       124

٦-٢- منحنی های هیسترزیس  عضو مهاربند                                124

٦-٣- نتایج  مرتبط  با بخش  مهاربند                                                      128

٦ -٤- بررسی منحنی هیسترزیس  ستون  در قاب                           129

٦-٥- تشریح  رفتار ستون                                                      175

٦-٦نتیجه  گیری                                                               176

٦-٧پیشنهادات                                                                  176

پیوست ١                                                                                   178

پیوست ٢                                                                        202

فهرست  منابع   فارسی                                                          221

فهرست  منابع   انگلیسی                                                         222

چکیده  انگلیسی                                                                   225