منابع پایان نامه ارشد درباره ایالات متحده، نیروهای خارجی، مدل سازی

دانلود پایان نامه ارشد

باشد.
(2-13)
که در آن Aw: سطح مقطع صفحه دیوار یعنی dwtw و Fyw: مقاومت تسلیم دیوار برشی و 1Cv=، Vn: ظرفیت برشی دیوار
ب – برای دیوارهای برشی لاغر و غیر فشرده هنگامی که
(2-14)
باشد.
(2-15)
که در آن Kv عدد کمانش برشی و برابر با
(2-16)
اگر از 3 یا بیشتر باشد Kv برابر 5 میباشد.
Cv براساس اِ.آی.اِس.سی هرگاه
(2-17)
(2-18)
و
(2-19)
که v برش حاصله از بارهای ضریبدار که از تحلیل حاصل میشود میباشد. لازم به ذکر است ظرفیت برشی قابل انتظار Vye با جایگزینی مقاومت تسلیم قابل انتظار حاصل میشود. مقاومت برشی مورد انتظار دیوار که در طراحی سایر قسمتها میتوان از آن استفاده کرد عبارت است از:
(2-20)
(2-21) براساس فما- 350
(2-22) براساس AISC
در دیوار برشی سخت شده قسمت عمدهای از لنگرها توسط دیوار برشی تحمل میشود و در دیوارهای برشی سخت نشده توسط ستونهای مرزی تحمل میشود در مورد حالاتی که ترکیبی از برش و خمش و نیروهای محوری موجود باشند که در مورد دیوارهای برشی لاغر غیرفشرده رخ نمیدهد و در مورد دیوارهای برشی تقویت شده ممکن است رخ دهد، رابطهای که میتوان از آن استفاده کرد رابطهای است که در راهنمای اس.اس.آر.سی- 199816 و براساس تحقیقات آستانه اصل حاصل شده است که بیان میکند.
(2-23)
لازم به ذکر است در مورد اتصال دیوار به المانهای مرزی باید ابزار اتصال بتوانند مقاومت برشی مورد انتظار دیوار را تحمل کنند و در صورت استفاده از پیچ، پیچهای اتصال باید تا 2/1 برابر ظرفیت بار سرویس دچار لغزش نشوند، همچنین در مورد المانهای مرزی در قابهای ویژه باید ضوابط مربوط به این نوع قابها توسط المانها رعایت و در صورتی که قاب از نوع ساده میباشند برای اطمینان از حصول گسیختگیهای شکلپذیر در المانهای مرزی باید تا ظرفیت 2/1 برابر ظرفیت گسیختگی اشکال شکلپذیر طراحی و ضوابط مربوط به عملکرد لرزهای را در آییننامهی طراحی مورد نظر ارضاء نمایند.

2-3-13- تحلیل پلاستیک مدلهای مختلف دیوار برشی
در ادامه به بررسی تحلیل پلاستیک مدلهای مختلف دیوار برشی پرداخته میشود، روابطی که برای تحلیل پلاستیک دیوارهای برشی فولادی حاصل میشود به طور کلی براساس تساوی کار انجام شده توسط نیروهای خارجی و کار انجام شده توسط نیروهای داخلی در صفحهی دیوار حاصل میشود همین امر باعث میشود در دیوارهای برشی فولادی چند طبقه برای اینکه دیوار برشی در کار داخلی دخالت نماید ضخامت این دیوار در طبقات مختلف تغییر نماید. اصولاً در تحلیلهای پلاستیک دیوار برشی فولادی تشکیل مفاصل و گسیختگی سازه با ایجاد مفاصل در بالا و پایین ستونها رخ میدهد در صورتی که دیوار برشی فولادی چند طبقه باشد دو حالت گسیختگی کلی قابل تصور است و آنها عبارتند از تشکیل طبقهی نرم که در اثر ایجاد مفاصل پلاستیک در ستونهای طبقهای که مکانیزم شده است رخ میدهد و همچنین تسلیم یکنواخت تمامی صفحات در تمامی طبقات که حالت دوم حالت مطلوبتری است لیکن براساس نتایج کار پژوهشگران در عمل حالتی بین این دو حالت رخ میدهد روابطی که براساس تحلیل پلاستیک برای مدلهای مختلف به دست آمده است به شرح ذیل میباشد.
برای دیوار برشی یک طبقه با اتصالات مفصلی تیر به ستون
(2-24)
برای دیوار برشی یک طبقه با اتصالات خمشی تیر به ستون
(2-25)
برای دیوار برشی چند طبقه با اتصالات مفصلی تیر به ستون
(2-26)
در اینجا اشاره به این نکته جالب توجه است که برمن و همکاران در سال 2004 اقدام به مدلسازی و تحلیل استاتیکی غیرخطی یک دیوار برشی فولادی با نسبتهای مختلف طول به ارتفاع نمودند آنها از روشهای اولیه و نهایی آییننامهی کانادا سی.اِ.اِن/سی.اِس.اِ.اِس 01-1617 (روش خرپای معادل و مدل نواری) استفاده کردند. نتایج حاصل حاکی بود که به جز نسبت 1 طول به ارتفاع برای سایر نسبتها مدل خرپای معادل ظرفیت بالاتری را به دست میداد و این روش ساده برای نسبتهای طول به ارتفاع به جز 1 چندان صحیح نمیباشد.
مراحل لازم جهت تحلیل پلاستیک را میتوان به صورت زیر بیان نمود.
محاسبه نیروی برشی هر طبقه با استفاده از روشهای متعارف آییننامههای زلزله سپس محاسبهی ضخامت صفحهی دیوار با کمک رابطه کلی
(2-27)
که Vs برش طبقه و وs اضافه مقاومت میباشد که براساس توصیه بی.اس.اس.سی- 200118 مقدار آن معادل 2/1 در نظر گرفته میشود پس از طی مراحل بالا باید مدل نوار دیواری را ایجاد نمود، پس از آن تیرها و ستونهای مرزی براساس ظرفیتشان طراحی میشوند، در نهایت جابهجایی نسبی طبقه با مقدار مجاز آن براساس آییننامه سنجیده شده و طراحی به پایان میرسد. در اینجا باید توجه کرد که شرط مطلوب برای اینکه دیوار برشی به خوبی عمل نماید این است که المانهای مرزی سختی کافی داشته باشند، به این منظور مونت گومری و همکاران در سال 2001 رابطهای برای المانهای مرزی قائم ارائه دادند که عبارت است از
(2-28)
اما رابطهای برای المانهای مرزی افقی ارائه نشده است.
در ذیل اشارهای به مواردی که در آییننامههای معتبر درخصوص این دیوارها شده است میشود.

2-3-13-1- ضوابط آییننامهی کانادا سی.اِ.اِن/ سی.اِس.اِ- 51619
آییننامهی کانادا سی.اِ.اِن/سی.اِس.اِ- 516 از سال 1994 ضوابطی برای دیوارهای برشی داشت. این آییننامه برای به دست آوردن ابعاد اولیه دیوار برشی فولادی روش خرپای معادل را براساس مدل کردن دیوار با یک عضو قطری صرفاً در کشش ارائه داد، به این نحو که پس از طراحی قاب و عضو قطری به صورت کششی ضخامت دیوار براساس رابطهی ذیل به دست میآید.
(2-29)
که Ai و i مساحت و زاویه عضو قطری خرپا با ستون و i زاویه میدان کششی میباشد. این رابطه در صورتی که نسبت طول به ارتفاع مخالف 1 باشد چندان دقیق نیست و پس از این مرحله اقدام به مدلسازی نواری براساس زاویه کششی میشود و سپس مدل تحلیل میشود تعداد نوارها باید حداقل 10 عدد باشد برای المانهای مرزی باید علاوه بر برقراری رابطهی
(2-30)
(مونت گومری- 2001) براساس ظرفیتشان طراحی شوند، برای این منظور باید نیروهای محوری و لنگر خمشی در المانهای مرزی در ضریب تشدید B ضرب شوند که این ضریب تشدید برابر با نسبت مقاومت برشی در پای دیوار به برش پایه طراحی ضریب دار در پای دیوار که از تحلیل به دست آمده میباشد.
مقاومت برشی محتمل از رابطهی
(2-31)
حاصل میشود که در آن 1/1 = Ry میباشد. لازم به ذکر است در صورتی که از آنالیز غیرخطی استفاده شود نیازی به ضرب کردن نیروها در ضریب تشدید B نیست، همچنین در این آییننامه برای دیوارهای برشی با شکلپذیری محدود هیچگونه ضابطه خاصی برای اتصال تیر به ستون وجود ندارد. (باید توجه شود که ضریب رفتار R برای چنین سیستمی برابر 2 میباشد که معادل تقریباً 4 براساس آییننامههای آمریکا) میباشد و همچنین در صورتی که دیوار از نوع شکلپذیر باشد باید المانهای مرزی براساس ظرفیت طراحی شوند و اتصال تیر به ستون حتماً از نوع گیردار باشد و ضریب رفتار R برای چنین سیستمی 5 میباشد که تقریباً معادل 10 در آییننامههای ایالات متحده است.
2-3-13-2- ضوابط آییننامهی ایالات متحده اِ.اِن.اِس.آی/اِ.آی.اِس.سی- 05-34120
از سال 2005 به بحث پیرامون دیوارهای برشی فولادی پرداخت. در این آییننامه ستونها تحت عنوان وی.بی.ای21 و تیرها تحت عنوان اِچ.بی.ای22 شناخته شده و دیوار تحت عنوان صفحهی جان شناسایی میشود. این آییننامه دیوارهای برشی فولادی را تحت عنوان دیوارهای برشی فولادی ویژه اس.پی.اس.دابلیو23 میشناسد. براساس این آییننامه مقاومت برشی صفحه جان در حالت طراحی حالات حدی برابر با
(2-32)
که 9/0=/ و مقاومت برشی صفحه جان در حالت طراحی تنش مجاز
(2-33)
میشود که در آن 67/1=/ میباشد. همچنین براساس این آییننامه المانهای مرزی تحت نیروهایی که موجب تسلیم جان میشود باید ارتجاعی رفتار کنند همچنین المانهای وی. بی. ای باید رابطهی
(2-34)
(مونت گومری 2001) را ارضاء کرده و علاوه بر آن رابطهی برقرار باشد در این روابط Lcf فاصلهی بال تا بال وی.بی. ای میباشد.
همان طور که قبلاً گفته شد دیوارهای برشی فولادی توانایی تحمل نیروهای کششی را دارند و در مقابل تحمل نیروهای فشاری بسیار ضعیف میباشند در واقع در این سیستم عمل مقاومت در برابر بارهای جانبی به کمک تشکیل میدان کششی در جان دیوار و تحمل لنگرهای واژگونی در ستونها عملی میشود. نیروهای کششی ایجاد شده در صفحهی جان در امتداد طولی المانهای مرزی وارد میشوند به نحوی که المانهای مرزی از طریق خمشی با آنها به مقابله میپردازند در صورتی که تیرها در تراز میانی باشند این نیروهای کششی در بالا و پایین تیر همدیگر را خنثی میکنند یا حداقل به کاهش همدیگر میپردازند در حالی که تیر تراز کف و سقف چون تنها در یک طرف آن دیوار وجود دارد تحت نیروهای کششی داخلی نیز میباشد در اینجا به این نکته اشاره میشود که زاویه تنش کششی براساس معادلات آییننامهها تأثیری بر روی مقاومت دیوار ندارد لیکن بر روی سختی سیستم اثر مستقیم دارد. به طور کلی آییننامه اِ.آی.اِس. سی- 341 درخصوص روشهای مدلسازی و تحلیل دیوارهای برشی فولادی جهت تعیین کشش قطری و نیروهای وارد بر المانهای مرزی جهت طراحی المانهای مرزی (به همراه نیروهای خمشی و فشاری موجود در المانهای مرزی در لحظهی تسلیم ورق جان که در طراحی این المانها استفاده میشود) دو روش ارائه نموده است، اولین روش که در واقع اقتباس شده از روش آییننامه کانادا میباشد روش مدل نواری است، که براساس این آییننامه دیوار برشی فولادی حداقل با 10 نوار که براساس زاویه میدان کششی قرار گرفتهاند مدل سازی میشود. در ساختمانهای چند طبقه برای جلوگیری از وقتبری مسائل میتوان از زاویه میانگین استفاده نمود براساس این آییننامه طول قطعات تقسیم تیر برابر با
(2-35)
و سطح هر نوار برابر با
(2-36)
میباشد.
روش دیگر مدلسازی این آییننامه روش مدلسازی دیوار با اعضاء غشایی ارتوتروپ میباشد که باید اولاً محورهای محلی این اعضاء در جهت میدان کششی تغییر زاویه دهند و در معرض خصوصیات مصالح در جهت قطر کششی با مشخصات واقعی قرار گیرند لیکن در سایر جهات باید سختی را صفر قرار داد تا از مقاومت دیوار در آن جهات صرفنظر شود. همچنین باید سختی برشی را صفر قرار داد تا از مشارکت احتمالی دیوار در باربری لنگر واژگونی که موجب کاهش نیرو در المانهای ستون میشود صرفنظر شود. در صورتی که منطقه با لرزهخیزی بالا باشد از آن جا که المانهای مرزی براساس ظرفیت طراحی میشوند نیازی به اعمال مقاومت برشی صفر نمیباشد. آستانه اصل در سال 2001 پیشنهاد نموده که صفحه به مش 4×4 تقسیم شود لذا معمولاً تعداد مش از 4×4 به بالا انتخاب میشود. آییننامه اِ.آی.اِس.سی- 341 برای ارضاء سختی تیرها (اِچ.بی.ای) رابطه ذیل را پیشنهاد نموده است.
(2-37)

پایان نامه
Previous Entries منابع پایان نامه ارشد درباره سیستم دوگانه، مدل سازی، ایالات متحده Next Entries منابع پایان نامه ارشد درباره رفتار پایدار، روش ترکیبی، نیروی کشش