منابع پایان نامه ارشد درباره سیستم دوگانه، مدل سازی، ایالات متحده

دانلود پایان نامه ارشد

باشد (Kv: ضریب کمانش صفحه براساس اِ.آی.اس.سی 2000 11و E: مدول ارتجاعی، Fyw: مقاومت تسلیم (دیوار)) دیوار فشرده میباشد. در این حالت گسیختگی در برش به وسیله تسلیم دیوار رخ میدهد نه کمانش آن، این رفتار الاستیک از لحاظ اقتصادی مطلوب نیست اگر لاغری دیوار بزرگتر از P اما کمتر از
(2-10)
دیوار غیرفشرده میباشد دیوار در حالی کمانش مینماید که پارهای تسلیم شدگی نیز در آن رخ داده است اگر لاغری دیوار بزرگتر از rباشد دیوار لاغر است در این صورت دیوار در حالی که هنوز ارتجاعی است کمانش مینماید.

شکل 2-18- مدل سازی دیوار برشی فولادی در نرم افزار سکشن دیزاینر نرم افزار ایتبس به صورت تیر ورق (روش آستانه اصل)

2-3-7-4- مدلسازی با استفاده از المانهای پوستهای
جهت مدلسازی دیوارهای برشی فولادی فشرده میتوان از المانهای پوستهای و مصالح ایزوتروپ و با استفاده از مشبندی (4×4) استفاده نمود. جهت مدلسازی دیوارهای برشی فولادی غیرفشرده و لاغر میتوان از المانهای کاملاً پوستهای و مصالح غیرایزوتروپیک و با استفاده از مشبندی (4×4) استفاده نمود. توجه شود که باید ضریب ارتجاعی و برشی مصالح به گونهای معرفی شود که قطر فشاری سختی بسیار کمتری داشته باشد و نیروی برشی کمتری را نسبت به قطر کششی تحمل نماید.

شکل 2-19- مدل سازی دیوار برشی فولادی در نرم افزار ایتبس با المانهای پوسته ای اورتروپیک و تغییر زاویه محورهای المان های پوسته ای متناسب با زاویه میدان کششی

2-3-7-5- پارهای نکات درخصوص مدلسازی دیوارهای برشی فولادی
پس از معرفی روشهای اصلی اکنون به نکاتی که از تحقیقات و مطالعات قبلی درخصوص مدلسازی دیوارهای برشی حاصل شده است اشاره مینمایم. تحقیقات و تجربیات محققین نشان داده است که استفاده از تحلیلهای اجزاء محدود غیرارتجاعی هنگامی که دیوار با تعداد زیادی اعضاء پوستهای با مدلسازی مصالح غیرخطی و غیرهندسی به جوابهای دقیقی میرسد، لیکن این موارد برای امور تحقیقاتی مناسب است نه برای موارد طراحی عملی زیرا بسیار زمان بر است و احتیاج به رایانههای قدرتمند و توانایی کار کردن با نرم افزارهای اجزاء محدود را دارد. تجریبات محققین نشان داده است که مدلسازی با المانهای پوسته ارتجاعی و ایزوتروپ به نتایج دقیقی نمیرسد زیرا این نوع مدلسازی قادر نیست نیروهای عرضی که بر اجزاء مرزی اعمال میشود را لحاظ کند که نتیجه آن کمانش سریع صفحه در کمترین تغییر شکلها و قبل از هرگونه تسلیمی در ورق است. همچنین محققین اظهار داشتهاند که تحلیلهای اجزاء محدود ارتجاعی نیز برای این مقصود صحیح نمیباشد زیرا این نوع مدلسازی صفحه دیوار را به عنوان عضوی که در باربری ثقلی و یا تحمل لنگر واژگونی سهیم است فرض میکند که چنین امری برای صفحات لاغر صحیح نیست. اکثر محققین تأکید دارند که استفاده از روش مدلسازی نواری به عنوان روش صحیح و کاربردی بسیار مؤثر است و همچنین جهت تحلیلهای استاتیکی غیرخطی مناسب میباشد. در واقع در این روش نوارها چینهای قطری پس از کمانش میباشند. نکته جالب دیگری که میتوان در اینجا به آن اشاره نمود این است که ممکن است در مدلهای نواری ساختمانهای چند طبقه نقاط ابتدا و انتهای نوارهای طبقات بر روی هم واقع نشوند، این امر میتواند موجب ایجاد خمشهای مصنوعی در تیرهای طبقات در اثر نیروهای کششی اضافی شود، برای اجتناب از این امر باید سعی شود با توجه به زاویه نوارها این نقاط تا حد ممکن بر روی همدیگر واقع شوند. در سال 1977 میمورا و همکاران مدلی جهت رفتار هیسترزیس دیوار برشی فولادی با فرض زاویه میدان کششی 45 درجه و نسبت پواسون 5/0 و اینکه تغییر شکل لازم جهت ایجاد میدان کششی در دیوار در هنگام عکس کردن جهت بارگذاری نصف تغییر شکل پلاستیک مرحله قبل است ارائه نمودند. یک دههی بعد ترومپچ و همکاران مدل دیگری به این منظور ارائه نمودند.

شکل 2-20- منطبق کردن ابتدا و انتهای نوارها در طبقات در مدل سازی نواری دیوار برشی فولادی در نرم افزار ایتبس

شکل 2-21- مدل سازی دیوارهای برشی فولادی در نرم افزار اجزا محدود آباکوس

2-3-8-آسیب پذیری سیستم قائم در دیوار برشی فولادی
در اینجا به بحثی پیرامون آسیب پذیری سیستم قائم در دیوارهای برشی فولادی پرداخته میشود. از آنجا که دیوار حکم فیوز را دارد میتوان آن را طوری طراحی کرد که با رفتار غیرارتجاعی خود باعث شود نیروی کمتری به المانهای مرزی از جمله ستونها برسد و آنها را در ناحیه ارتجاعی حفظ کند این رفتار بسیار مناسب است زیرا باعث حفظ ستونها اطراف دیوار و در نتیجه حفظ باربری ساختمان در حین زلزله و پس از آن میباشد. برای حصول به این نتیجه چندین روش وجود دارد از جمله طراحی مرحلهای، یعنی به این صورت طراحی نمایم که حالات گسیختگی بحرانی یا اتفاق نیفتند یا پس از رخ دادن حالات گسیختگی در دیوار رخ دهند روش دیگر استفاده از المانهای مرزی فوقالعاده سخت و قوی میباشد راه سوم استفاده از تمهیداتی است که بارگذاری المانهای مرزی از جمله ستونها را کاهش دهیم.

2-3-9- نوع اتصالات قابی در دیوارهای برشی فولادی
در اینجا اشارهای به نوع اتصالات قابی که دیوار برشی در آن واقع است میشود. در صورتی که اتصالات برشی باشد از آنجا که عملاً هر اتصال برشی به نوعی اتصالی نیمه صلب است و این صلبیت در طراحیها لحاظ نمیشود این قابها یک سیستم پشتیبان مناسب برای دیوارها میباشند به نحوی که پس از گسیختگی دیوار این قابها با استفاده از این خصوصیت نیمه صلب وارد عمل شده به باربری سیستم میافزایند. در مورد قاب خمشی چون دیوار فولادی خود به نوعی حکم یک سخت کننده اتصال در گوشه را بازی میکند و از آنجا که انتقال نیرو بین دیوار و فرم به صورت مستقیم انجام میشود عملکرد بسیار مناسبی از این سیستم حاصل میشود به نحوی که بلافاصله و در حین عملکرد دیوار قاب نیز در باربری عملکرد مستقیم دارد.

2-3-10- بررسی موارد طراحی دیوار برشی فولادی
همان طور که میدانیم:
(2-11)
که در آن ک اضافه مقاومت و Vs مقاومت سازه بعد از تشکیل اولین مفصل پلاستیک و Vy مقاومت سازه در هنگام تسلیم میباشد.
ضرایب اضافه مقاومت و رفتار سازهها که توسط قلهکی و همکاران براساس مدلهای آزمایشگاهی سایر محققین به دست آمد به شرح جدول ذیل میباشد.

جدول 2-1- ضرایب اضافه مقاومت به دست آمده از مدلهای آزمایشگاهی
ضریب اضافه مقاومت ض
نوع اتصال تیر به ستون
تعداد طبقه
مدل مورد بررسی
09/2
گیردار
3
صبوری قمی و همکاران
74/1
مفصلی
3
صبوری قمی و همکاران
26/1
گیردار
4
درایو و همکاران
28/1
گیردار
3
بهبهانی فرد و همکاران
46/1
گیردار
1
ویان و همکاران
08/2
گیردار
1
خرازی (نمونه 1)
08/2
گیردار
1
خرازی (نمونه 2)

جدول 2-2- ضرایب رفتار به دست آمده از مدلهای آزمایشگاهی
ضریب رفتار R
نوع اتصال تیر به ستون
تعداد طبقه
مدل مورد بررسی
54/11
گیردار
3
صبوری قمی و همکاران
67/10
مفصلی
3
صبوری قمی و همکاران
45/12
گیردار
4
درایو و همکاران
20/8
گیردار
3
بهبهانی فرد و همکاران
60/9
گیردار
1
ویان و همکاران
25/10
گیردار
1
خرازی (نمونه 1)
00/12
گیردار
1
خرازی (نمونه 2)
آستانه اصل مقادیر R را برای دیوار برشی فولادی در سال 2001 مطابق جدول ذیل پیشنهاد نمود.

جدول 2-3- ثابتها و ضرایب طراحی دیوارهای برشی فولادی
ضریب تشدید تغییر مکان Cd
ضریب اضافی مقاومت سیستم ض ͦ
ضریب اصلاح پاسخ R
سیستم باربر جانبی اصلی
5
0/2
5/6
دیوارهای برشی فولادی سخت نشده در داخل قاب فولادی باربر ثقلی با اتصالات ساده تیر و ستون
5
0/2
0/7
دیوارهای برشی فولادی سخت شده در داخل قاب فولادی باربر ثقلی با اتصالات ساده تیر و ستون
4
5/2
0/8
سیستم دوگانه با قابهای خمشی فولادی ویژه و دیوارهای برشی سخت نشده
4
5/2
5/8
سیستم دوگانه با قابهای خمشی فولادی ویژه و دیوارهای برشی سخت شده
مقدار ضریب رفتار برای دیوار برشی فولادی ویژه و دوگانه توسط آستانه اصل 8 الی 5/8 پیشنهاد شد. مقدار ضریب رفتار برای دیوار برشی فولادی سخت نشده در قاب ساده برابر 5/6 توسط آستانه اصل پیشنهاد شد مقدار ضریب رفتار برای دیوار برشی فولادی سخت شده در قاب ساده برابر 7 توسط آستانه اصل پیشنهاد شد.
مقدار ضریب رفتار پیشنهاد شده توسط آییننامهی کانادا سی.سی.بی.اف.سی- 199512 به شرح جدول ذیل میباشد.
جدول 2-4- ضرایب رفتار سازههای دیوار برشی فولادی در آییننامه کانادا سی.سی.بی.اف.سی- 1995
ضریب رفتار براساس آییننامههای آمریکایی
مقدار ضریب رفتار براساس آییننامههای کانادا
ملزومات
نوع دیوار برشی فولادی
8
4
قاب دربرگیرنده دیوار بایستی قاب خمشی شکلپذیر باشد
شکلپذیر
6
3
قاب دربرگیرنده دیوار بایستی قاب خمشی با شکلپذیری اندک باشد (متوسط در آییننامههای آمریکا)
شکلپذیری اندک
4
2
هیچ نوع ملزومات خاصی برای قاب لازم نیست میتواند قابی با اتصالات مفصلی باشد
معمولی

قلعه نوی و همکاران نیز برای سیستم دوگانه قاب خمشی متوسط و دیوار برشی فولادی ضرایب رفتار را براساس مطالعه تحلیلی با کمک نرم افزارهای سپ 2000 و انسیس به دست آوردند که به شرح ذیل میباشد.
جدول 2-5- ضرایب رفتار به دست آمده از مدلهای تحلیلی
ضریب رفتار (R)
نوع اتصال تیر به ستون
تعداد دهانه
تعداد طبقه
مدل
53/6
گیردار
4
4
1
52/10
گیردار
3
8
2
53/9
گیردار
4
8
3
29/8
گیردار
5
8
4
88/8
گیردار
4
15
5

ضرایب رفتار برای سازههای دیوار برشی فولادی ویژه براساس آییننامهی طراحی لرزهای سازههای فولادی ایالات متحده اِ.اِن.اِس.آی/ اِ. آی.اِس. سی- 05-341 13 به شرح ذیل میباشد.

جدول 2-6- ثابتها و ضرایب طراحی دیوارهای برشی فولادی ویژه ، براساس آییننامهی طراحی لرزهای سازههای فولادی ایالات متحده (05-341- ANSI – AISC)
ضریب تشدید تغییر مکان Cd
ضریب اضافی مقاومت سیستم ͦ
ضریب اصلاح پاسخ R
سیستم باربر جانبی اصلی
0/6
0/2
7
دیوارهای برشی فولادی ویژه
5/6
5/2
8
دیوارهای برشی فولادی ویژه به همراه قاب خمشی ویژه (سیستم دوگانه که در آن قاب خمشی ویژه قادر به تحمل حداقل 25 درصد نیروهای لرزهای باشد.)
2-3-11- بررسی روشهای طراحی دیوارهای برشی فولادی
آستانه اصل و همکاران پیشنهاد نمودند از روابط و تکنولوژی حاکم جهت طراحی تیر ورقها جهت طراحی دیوارهای برشی فولادی استفاده شود براساس این تکنولوژی دیوارهای برشی فولادی به 3 دسته فشرده- غیرفشرده و لاغر تقسیم میشوند. این ضوابط علاوه بر آییننامههای معتبر مانند اِ.آی.اِس.سی14 در مبحث 10 هم به تفضیل ارائه شده است روش دیگر جهت طراحی دیوارهای برشی فولادی براین اساس استوار است که باید به روابطی رسید که تضمین نماید توالی حالتهای گسیختگی و تسلیم براساس حالت مطلوب به این شرح رخ میدهد، کلاً در سیستم دیوارهای برشی فولادی به طور کلی با دو نوع المان باربر ثقلی (ستونها) و باربر غیرثقلی (دیوار) مواجه هستیم و 2 نوع حالت گسیختگی ترد و شکلپذیر داریم.
در حالت مطلوب حالات گسیختگی المانهای باربر غیرثقلی اول رخ میدهد و سپس حالات گسیختگی المانهای باربر ثقلی رخ میدهد و در بین حالات گسیختگی اول حالات گسیختگی شکلپذیر رخ میدهد و سپس حالات گسیختگی ترد رخ میدهد. روابطی که این توالی را رعایت نمایند میتواند حالت گسیختگی مطلوب را تدارک ببیند در مورد دیوارهای برشی فولادی مطلوبترین حالت گسیختگی در اثر تسلیم قطر کششی در دیوار میباشد.

2-3-12- روابطی که میتوان برای تعیین ظرفیت دیوار برشی فولادی به کاربرد (اقتباس از آییننامه سازههای فولادی ایالات متحده (اِی. آی. اِس. سی)
در روش حالات حدی (ال.آر.اف.دی)15:
الف- برای دیوارهای برشی فشرده هنگامی که
(2-12)

پایان نامه
Previous Entries منابع پایان نامه ارشد درباره مدل سازی، انعطاف پذیری Next Entries منابع پایان نامه ارشد درباره ایالات متحده، نیروهای خارجی، مدل سازی