دانلود پروژه پارامترهای هندسی مهاربند زانویی

دانلود پروژه بررسی پارامترهای هندسی مهاربند زانویی 

فهرست  مطالب

فصل اول:

۱-۱- مقدمه………………………………………. ۲

۱-۲- شكل پذيري سازه ها …………………………… ۴

۱-۳- مفصل و لنگر پلاستيك ………………………….. ۵

۱-۴- منحني هيستر زيس و رفتار چرخه اي سازه ها ……….. ۶

۱-۵- مقايسه رفتار خطي و غير خطي در سيستمهاي سازه اي …. ۷

۱-۶- ضريب شكل پذيري ……………………………… ۸

۱-۷- ضريب كاهش نيروي زلزله در اثر شكل پذيري سازه ……. ۹

۱-۸- ضريب اضافه مقاومت ………………………….. ۱۰

۱-۹- ضريب رفتار ساختمان …………………………. ۱۰

۱-۱۰- ضريب تبديل جابجايي خطي به غير خطي …………… ۱۲

۱-۱۱- سختي …………………………………….. ۱۲

۱-۱۲- مقاومت …………………………………… ۱۲

۱-۱۳- جمع بندي پارامترهاي كنترل كننده …………….. ۱۲

فصل دوم :

۲-۱-۱- قاب فضايي خمشي …………………………… ۱۴

۲-۱-۲- تعريف سيستم قاب صلب خمشي ………………….. ۱۴

۲-۱-۳- رفتار قابهاي خمشي در برابر بار جانبي ……….. ۱۵

۲-۱-۴- رابطه بار – تغيير مكان در قابهاي خمشي ………. ۱۶

۲-۱-۵- رفتار چرخه اي قابها ………………………. ۱۶

۲-۱-۶- شكل پذيري قابهاي خمشي …………………….. ۱۶

۲-۱-۷- مفصل پلاستيك در قابهاي خمشي ………………… ۱۷

۲-۱-۸- مشخص كردن لنگر پلاستيك محتمل در مفصل پلاستيك ….. ۱۸

۲-۱-۹- كنترل ضابطه تير ضعيف – ستون قوي                          ۱۸

۲-۱-۱۰- چشمه اتصال ………………………………. ۱۹

۲-۱-۱۱- اثرات چشمه اتصال بر رفتار قاب خمشي …………. ۱۹

۲-۱-۱۲- طراحي چشمه اتصال …………………………. ۱۹

۲-۱-۱۳- اثرات نامعيني ……………………………. ۲۰

۲-۲-۱- سيستم مهاربندي همگرا ……………………… ۲۰

۲-۲-۲- پاسخ رفت و برگشتي مهاربندهاي فولادي …………. ۲۱

۲-۲-۳- ضريب كاهش مقاومت فشاري مهاربند …………….. ۲۳

۲-۲-۴- رفتار لرزه اي قابهاي فولادي با مهاربندي ضربدري .. ۲۳

۲-۲-۵- رفتار كششي تنها ………………………….. ۲۴

۲-۲-۶- رفتار كششي – فشاري ……………………….. ۲۴

۲-۲-۷- تاثير ضريب لاغري در رفتار قاب با مهاربندي همگرا . ۲۴

۲-۲-۸- سيستم دوگانه قاب خمشي و مهاربندي همگرا ……… ۲۵

۲-۳-۱- سيستم مهاربندي واگرا ……………………… ۲۵

۲-۳-۲- سختي و مقاومت قاب ………………………… ۲۶

۲-۳-۳- زمان تناوب قاب …………………………… ۲۷

۲-۳-۴- مكانيزم جذب انرژي ………………………… ۲۷

۲-۳-۵- نيروها در تيرها و تير پيوند ……………….. ۲۹

۲-۳-۶- تعيين مرز پيوندهاي برشي و خمشي …………….. ۳۰

۲-۳-۷- تسليم و مكانيزم خرابي در تير پيوند …………. ۳۱

۲-۳-۸- اثر كمانش جان تير پيوند …………………… ۳۱

۲-۳-۹- مقاومت نهايي تير پيوند ……………………. ۳۲

۲-۴-۱-سيستم جديد قاب با مهاربندي زانويي …………… ۳۲

۲-۴-۲- اتصالات مهاربند – زانويي …………………… ۳۵

۲-۴-۳- سختي جانبي الاستيك قابهاي KBF……………….. 35

۲-۴-۴- اثر مشخصات اعضاء بر سختي جانبي ارتجاعي سيستمهاي KBF…. 37

۲-۴-۵- رفتار غير خطي مهاربند زانويي تحت بار جانبي….. ۳۷

فصل سوم :

۳-۱- مقدمه …………………………………….. ۴۱

۳-۲- مشخصات كلي ساختمان …………………………. ۴۱

۳-۳- بارگذاري جانبي …………………………….. ۴۴

۳-۳-۱- بارگذاري ثقلي ……………………………. ۴۴

۳-۳-۲- بارگذاري جانبي …………………………… ۴۵

۳-۴- تحليل قابها………………………………… ۴۶

۳-۵- طراحي قابها ……………………………….. ۴۸

۳-۵-۱- كمانش موضعي اجزاء جدار نازك ……………….. ۴۸

۳-۵-۲- كمانش جانبي در تيرها و كمانش جانبي – پيچشي در ستونها    ۵۰

۳-۶- طراحي قابهاي TKBF…………………………… 53

۳-۷- طراحي اعضاي زانويي …………………………. ۵۴

۳-۸- طراحي تيرها و ستونها ……………………….. ۵۵

۳-۹- طراحي اعضاي مهاربندي ……………………….. ۵۵

۳-۱۰- طراحي قابهاي EBF…………………………… 55

۳-۱۱- طراحي قابهاي CBF…………………………… 55

۳-۱۲- نتايج طراحي مدلها …………………………. ۵۶

۳-۱۲-۱- سيستم TKBF + MRF  …………………………. ۵۶

۳-۱۲-۲-سيستم EBF + MRF……………………………. 57

۳-۱۲-۳- سيستم CBF + MRF…………………………… 57

۳-۱۳- كنترل مقاطع انتخابي با قسمت دوم آئين نامه AISC…. 58

۳-۱۳-۱- كنترل كمانش موضعي ………………………… ۵۸

۳-۱۳-۲- كنترل پايداري جانبي اعضاي زانويي …………… ۵۸

۳-۱۴- بررسي رفتار استاتيكي خطي سيستمهاي KBF و EBF و CBF و مقايسه آنها با يكديگر ………………………………………… ۵۸

۳-۱۴-۱- مقايسه تغيير مكان جانبي مدلها………………. ۵۹

۳-۱۴-۲-مقايسه پربود طبيعي مدلها……………………. ۵۹

۳-۱۴-۳- بررسي نيروپذيري المانهاي زانويي در قابهاي TKBF. 60

۳-۱۴-۴- بررسي نيروهاي داخلي ايجاد شده در تير كف……… ۶۱

۳-۱۴-۵- بررسي نيروي فشاري در اعضاي قطري ……………. ۶۳

۳-۱۵- بررسي اثر پارامترهاي هندسي قاب روي سختي سيستمهاي KBF…. 63

۳-۱۵-۱- بررسي اثر  و  بر سختي ارتجاعي سيستمهاي TKBF 64

۳-۱۶- تحليل ديناميكي تاريخچه زماني ……………….. ۸۱

۳-۱۶-۱-معادلات تعادل ديناميكي ……………………… ۸۱

۳-۱۶-۲- مشخصات ديناميكي قابهاي مورد مطالعه …………. ۸۲

۳-۱۶-۳- شتاب نگاشتهاي اعمالي ……………………… ۸۳

۳-۱۶-۴-نتايج تحليل ديناميكي تاريخچه زماني ………….. ۹۲

فصل چهار م :

۴-۱- نتايج …………………………………….. ۹۶

۴-۲- ضوابط طراحي زانويي …………………………. ۹۷

۴-۳- پيشنهادات …………………………………. ۹۹

پيوست ۱ ………………………………………. ۱۰۰

پيوست ۲……………………………………….. ۱۰۷

پيوست ۳……………………………………….. ۱۱۱

مراجع ………………………………………… ۱۱۸

مقدمه:

سختی و شکل‌پذیری دو موضوع اساسی در طراحی ساختمانها در برابر زلزله‌اند. ایجاد سختی و مقاومت به منظور کنترل تغییرمکان جانبی و ایجاد شکل پذیری برای افزایش قابلیت جذب انرژی و تحمل تغییرشکلهای خمیری اهمیت دارند. در طراحی ساختمانهای فولادی مقاوم در برابر زلزله، استفاده از سیستمهای قابهای مقاوم خمشی MRF ، قابهای با مهاربند همگرا  CBF و قابهای با مهاربند واگرا  EBF رایج است.

قابهای مقاوم خمشی MRF ، شامل ستونها و تیرهایی است که توسط اتصالات خمشی به یکدیگر متصل شده‌اند. سختی جانبی این قابها به سختی خمشی ستونها، تیرها و اتصالات در صفحه خمش بستگی دارد. در طراحی این قابها فلسفه تیر ضعیف و ستون قوی حاکم است. این امر ایجاب می‌کند که تیرها زودتر از ستونها تسلیم شوند و با شکل پذیری مناسب خود، انرژی زلزله را جذب و مستهلک کنند و اتصالات دربارهای حدی با شکل ‌پذیری غیرارتجاعی مناسب خود، قابلیت تحمل تغییر شکلهای خمیری را بالا ببرند.این قابها دارای شکل پذیری مناسب  ولی سختی جانبی کمتری هستند(شکل۱-۱ ).

قابها با مهاربند همگرا  CBF ، در برابر زلزله از نظر سختی، مقاومت و کنترل تغییرمکانهای جانبی در محدوده خطی دارای رفتار بسیار مناسبی‌اند، ولی در محدوده غیرارتجاعی به علت سختی جانبی مهاربندها، قابلیت جذب انرژی کمتری دارند و در نتیجه دارای شکل پذیری کمتری‌اند. قابهای با مهاربند همگرا شکلهای مختلفی دارند که در آئین نامه ۲۸۰۰ ایران برخی از آنها معرفی شده است. در این قابها برش وارده در ابتدا توسط اعضای قطری جذب شده و سپس مستقیماً به نیروی فشاری و کششی تبدیل شده و به سیستم قائم انتقال می‌یابند (شکل ۱-۲  ) .

در قابهای با مهاربند واگرا  EBF ، عضو قطری بصورت برون محور به تیر کف متصل می‌گردد. در محل اتصال تیر و ستون و مهاربند مقداری خروج از مرکزیت ایجاد می‌شود به نحوی که تیر رابط توانایی تحمل تغییر شکلهای بزرگ را داشته باشد و همانند فیوز شکل پذیر عمل کنند (شکل ۱-۳  ).

لذا یکی از اهداف اصلی در طراحی این قابها در برابر زلزله، جلوگیری از کمانش مهار بندها از طریق بوجود آمدن مفاصل پلاستیک برشی و خمشی در تیرهای رابط می‌باشد. قابهای با مهاربند واگرا  از قابلیت هر دوی قابهای مقاوم خمشی و قابهای با مهاربند همگرا  بهره گرفته‌اند و بنابراین سختی و شکل پذیری مناسب را به صورت توام تامین می‌کنند. تعیین صحیح طول تیرهای رابط و طراحی مناسب آنها بسیار حائز اهمیت‌اند. اگرچه قابهای EBF دارای رفتار بسیار مناسبتری‌اند، ولی با تسلیم تیر رابط در اثر بارهای زلزله، خسارات جدی به کف وارد خواهد شد و چون این عضو به عنوان یک عضو اصلی سازه‌ای محسوب می‌شود، ترمیم سازه نیز مشکل خواهد بود. این موضوع و گسترش مفاصل پلاستیک به تیرها و سپس به ستونها در قابهای EBF ، تمایل به یافتن سیستمهای جدید مقاوم در برابر زلزله با رفتار مناسبتر از لحاظ شکل پذیری و سختی جانبی را افزایش می‌دهد. در این راستا تلاشهای صورت گرفته ، منجر به پیشنهاد سیستمی به نام مهاربند زانویی KBF شده است [ ۳ ] ( شکل۱-۴ ) .

در این سیستم وظیفه تامین سختی جانبی به عهده مهاربند قطری بوده که حداقل یک انتهای آن به جای اتصال به محل تلاقی تیر و ستون، به میان یک عضو زانویی متصل است و دو انتهای این عضو زانویی به تیر و ستون اتصال دارد.

در واقع با وارد آمدن نیروی مهاربند به این عضو، سه مفصل پلاستیک در دو انتها و محل اتصال آن به مهاربند تشکیل می‌گردد و باعث جذب و استهلاک انرژی زلزله خواهد شد. از آنجا که در این سیستم پیشنهادی، مهاربندهای قطری برای عدم کمانش طراحی نمی‌گردند، رفتار آن تحت بار رفت و برگشتی، بسیار شبیه رفتار سیستم مهاربند ضربدری یا همگرا بوده و منحنی رفتار هیسترزیس آن به صورت ناپایدار و نامنظم بوده و سطح خالص زیر منحنی، کاهش می‌یابد. بنابراین قادر به جذب انرژی زیادی نیست.

به همین دلیل در تکمیل این سیستم پیشنهاد گردید [۴] تا همانند مهاربند واگرا EBF ، عضو مهاربندی برای عدم کمانش و تسلیم، طراحی گردد. در این صورت می‌توان تنها از یک عضو مهاربندی استفاده کرد.

هدف نهایی در طرح و کاربرد این سیستم این است که در پایان زلزله وارده، تنها عضو زانویی دچار تسلیم و خرابی شده باشد و قاب و مهاربند آن همچنان ارتجاعی مانده و دچار کمانش یا تسلیم نگردیده باشد تا بتوان تنها با تعویض عضو زانویی، مجدداً سیستم را مورد استفاده قرار داد.

در ادامه برخی از مفاهیم لرزه‌ای و همچنین سیستمهای مختلف مهاربندی جانبی سازه‌ها با بیان ویژگیهای آنها به طور مختصر بیان خواهد شد. سپس به بررسی بیشتر سیستم مهاربندی جانبی زانویی خواهیم پرداخت و بهترین نمودار برای ابعاد هندسی این سیستم که سختی و شکل‌پذیری توام را نتیجه دهد، معرفی خواهیم نمود.