پایان نامه با واژگان کلیدی ایالات متحده، مقاوم سازی، پهنه بندی

دانلود پایان نامه ارشد

برشی
شکل 3-2 برخی روش های اجرائی ودر شکل4-2 نحوه عملکرد دیوارهای آجری مسلح را نشان می دهد.

شکل ‏23: برخی روشهای اجرایی دیوارهای آجری مسلح

شکل ‏24: نحوه عملکرد دیوارهای آجری مسلح

رفتار سازه های آجری مسلح تحت بارگذاری متناوب
آزمایشهایی که روی دیوارهای برشی مسلح تحت بارهای جانبی متناوب انجام شده است نشان می دهد که در دور اول رفتار دیوار از نوع خطی نرم شونده است،واگر نیرو فقط یک بار اعمال شود،سازه از نرمی بسیار خوبی برخوردار است، یعنی هر قدر جابجائی را افزایش دهیم از مقاومت کاسته نمی شود واین در مقایسه با دیوار غیر مسلح بسیار نوید بخش است.شکل(2-5)

شکل ‏25: رفتار سازه های آجری مسلح تحت بارگذاری متناوب

روش کلاف بندی دیوار آجری
وجود دیوار آجری در داخل قاب فولادی یا بتنی عملا از جابجائی قاب در صفحه خود جلوگیری کرده ودر نتیجه بخشی از نیروی جانبی وارد به قاب به میانقاب منتقل می گردد .مشاهدات، تجربیات گذشته و تحقیقات گسترده نظری و آزمایشگاهی نشان داده است که مقاومت وسختی این قابها به مراتب بیش از قاب لخت (بدون میانقاب)است.گزارش های جامعی از تحقیفات انجام گرفته از سال1948 تا 1990 در این زمینه صورت گرفته مؤید این مطلب است که اندرکنش قاب با میانقاب موجب افزایش سختی ومقاومت از یک سو و افزایش نرمی (شکل پذیری) میانقاب از سوی دیگر می شود ودر نتیجه خواص لرزه ای را بطور چشمگیری بهبود می بخشد.بر اساس این رفتار اندرکنشی این قاب ها را مرکب می خوانیم.
بنابر مطالب گفته شده در مورد تعداد زیاد ساختمان های بنایی ووسعت خرابی های آن ها درزلزله های گذشته و همچنین رفتار خاص ساختمان های بنایی در بارهای لرزه ای ضرورت امر تقویت این ساختمان ها بیش از پیش مسجل می شود.یکی از روشهایی که برای تقویت ساختمان های غیر مسلح پیشنهاد شده است،ایجاد خط دوم دفاعی است تا هنگامی که ساختمان در معرض زلزله قرار گرفت و آغاز به فروریختن کرد بتواند بر این خط دفاع تکیه کند وکاملا فرو نریزد وبدین وسیله جان ساکنان محفوظ بماند.

خواص سازه ای ودینامیکی قاب های مرکب
از مطالب بیان شده در قسمت های قبل اینگونه بر می آید که ساختمان های بنایی به دلیل رفتار خاص آنها و عدم شکل پذیری آنها در بارهای لرزه ای به شدت آسیب پذیرند ویکی از روش های بسیار مناسب برای مقاوم سازی آنها کلاف بندی افقی و قائم می باشد[9].
در صورت کلاف بندی،دیوارهای بنایی تبدیل به میانقاب هایی می شوند که می توان از خواص لرزه ای آنها در باربری جانبی استفاده نمود.در اد امه مختصری از تئوری قاب های مرکب آمده است.

مقدمه
پولیاکف در اواخر دهه 1940 بر روی قاب های مرکب آزمایش هایی انجام داد ونتیجه گرفت که سختی ساختمان های 14 طبقه در مسکو تا 20 برابر بیش از سختی قاب خالی وپس از آزمایش های مفصلی سعی کرد اندرکنش قاب و دیوار را تعیین کند. بنجامین و ویلیامز هم در اوایل دهه 50 در آمریکا تحقیقات گسترده ای درباره قاب های فولادی وبتنی پر شده با دیوارهای آجری وبا ابعاد واقعی انجام دادند و به تدریج تحقیقات آزمایشگاهی و نظری در سایر کشورها نظیر انگلیس،ایتالیا،کانادا،یوگسلاوی،یونان وبسیاری کشورهای دیگر انجام شد و نتیجه کلی این تحقیقات این است که میان قاب ها تأثیر چشمگیری در افزایش مقاومت و سختی دارند واندرکنش میانقاب و قاب از نوع مرکب است و نمی تواند با جمع ساده خواص قاب و میانقاب بدست آید.

اندرکنش قاب و میانقاب
قاب مرکب را می توان جمع دو عنصر قاب و دیوار دانست.اگر نمودار نیرو-جابجایی را برای قاب خالی ودیوار بدون قاب در یک دستگاه مختصات رسم کرده،با هم جمع می کنیم نمودار حاصل به هیچ وجه بر نمودار مربوط به قاب مرکب منطبق نیست و نمودار قاب مرکب رفتار به مراتب بهتری از مجموع رفتار قاب و دیوار دارد[10].خاصیت فوق نشان می دهد که بین قاب ودیوار اندرکنش وجود دارد و به همین سبب مجموعه این دو را مرکب می نامیم درست مانند بتن مسلح که خواصش از جمع خواص فولاد وبتن به دست نمی آید بلکه می باید به صورت محیطی مرکب مورد مطالعه قرار گیرد.

تبدیل کنش خمشی به کنش خرپایی
شاید ساده ترین توضیحی که برای رفتار قاب های میانپر(نام دیگری برای قاب مرکب)بتوان یافت تبدیل کنش خمشی به کنش خرپایی باشد.در قاب خالی تحت نیروهای جانبی کنش خمشی پدید می آید که به کمک تغییر شکل خمشی اعضای قاب،نیروهای برشی ناشی از زلزله را میگیرد به هنگام تغییر شکل خمشی قاب نقطه هایB و D به هم نزدیک و A و C از هم دور می شوند (شکل2-7 الف) و هیچ مانعی در راه دور شدن و نزدیک شدن این نقاط وجود ندارد.از سوی دیگر دیوار بدون قاب تحت نیروهای جانبی همانند تیر طره ای خم می شود و خط AB در شکل 2-6 بلندتر می شود،سرانجام چون مقاومت کششی آجرچینی ناچیز است دیوار در نقطه A ترک خورده و مقاومت خود را از دست می دهد.

‏26: دیوار تحت بار جانبی خمیده شده،در نقطه A ترک می خورد
حال اگر دیوار را در داخل قاب قرار دهیم وجود دیوار مانع نزدیک شدن نقطه B به D می شود و مانند قیدی فشاری عمل می کند.در این حالت جابجائی افقی کمتر از سابق شده، اعضای قاب مجالی برای کنش خمشی نمی یابند و بخش عمده انرژی کشسان به صورت تغییر شکل محوری اعضای قاب و قید فشاری یعنی دیوار ذخیره می شود.بنابراین رفتار قاب مرکب از این نظریه بسیار مشابه رفتار خرپای شکل( 2-7 ب ) است و به همین سبب این نوع رفتار را کنش خرپایی می نامیم.

‏27: قاب مرکب با کنش خرپایی در مقا بل نیروهای جانبی مقاومت می کند
باید توجه داشت که اگر چه به سبب صلبیت،اتصال های قاب به شکل ( 2-7-الف) است اما به سادگی می توان از مدل (2-7-ب) استفاده کرد،زیرا به دلیل کوچکی جابجایی افقی عملا تغییر شکل خمشی اعضا قابل اغماض است از سوی دیگر وجود قاب سبب می شود که نقطه های A و B نتوانند از هم دور شوند و در نتیجه جلو ترک کششی دیوار در نقطه A گرفته می شود.پس ملاحظه می شود که وقتی دیوار داخل قاب قرار می گیرد رفتار قاب و دیوار هر دو عوض می شود و بهبود می یابد. به دلیل همین اندرکنش است که خواص قاب میانپر از حالت ساده به مرکب تبدیل شده،بنابراین قاب مرکب نامیده می شود.
مقدمه
در زلزله های سانفرانسیسکو [11](1906) و خلیج هاکی (1913) و کانتو (1923) و ال سنترو (1940) سازه های مصالح بنایی زیادی خسارت دیدند و نامرغوبی ساختمان های بنایی متداول،به عنوان یک سازه مقاوم در برابر زلزله،آشکار گشت از آن پس در کشورهایی نظیر ژاپن ،که آیین نامه آن حداکثر ارتفاع یک سازه مصالح بنایی غیر مسلح را به 9 متر و تعداد طبقات سازه های مصالح بنایی مسلح را به سه طبقه محدود می کند، این نوع ساختمان ساخته نشد.
دلائل عملکرد رفتار نامناسب سازه های مصالح بنایی در مقابل زلزله چنین است[12]:
1-ترد بودن خود بخود مصالح و تنزل مقاومت بر اثر تکرار بار شدید
2-وزن سنگین
3-سختی زیاد، که منجر به پاسخ زیاد، در مقابل امواج زلزله با پریود طبیعی کوتاه می شود
4-وابستگی زیاد مقاومت به کیفیت ساخت
سازه های مصالح بنایی که در طراحی و ساخت آنها این عوامل ملحوظ شده است در زلزله آلاسکا (1964) و سان فرناندو (1971) متحمل خسارات جزئی شدند و تحقیقات در مورد سازه های مصالح بنایی مقاوم در برابر زلزله شروع شده است.
رابطه بار تغییر- شکل برای یک عضو مصالح بنایی با گسیختگی تقریبا از نوع الاستوپلاستیک است،اما شکل پذیری یک عضو مصالح بنایی،که در اثر برش شکسته می شود بسیار کوچک است.
بنابراین رفتار کل سیستم ترد است.با توجه به این رفتار آیین نامه ساختمانی یکنواخت (UBC) سازه های مصالح بنایی را جزء «سیستمهای جعبه ای» دسته بندی می کند.بنابراین در طراحی آنها برای بارهای زلزله ضریب پاسخی برابر33/1 توصیه می شود که دو برابر ضریب پاسخ قابهای با اتصالات صلب است.
بدلیل رفتار ترد، سازه های مصالح بنایی غیر مسلح نباید برای ساختمانهای بزرگ در مناطق مستعد زلزله های شدید بکار روند. در ایالات متحده برای پهنه بندی لرزه خیزی II و یا بیشتر تنها سازه های مصالح بنایی مسلح مجاز شمرده اند.

رفتار مواد
مقاومت فشاری[13] اجزاء مصالح ساختمانی عبارتند از:
برای آجرهای رسی توپر  mpa 140-20
برای آجرهای ساختمانی ماسه آهکی mpa 100-7
برای بلوکهای بتنی توخالی براساس مقطع ناخالص mpa 48-5/3
از طرف دیگر مقاومت ملات پایین تر است.
مقاومت ملات آهکی mpa 1-1/0
ملات سیمانی یا سیمان و آهک mpa 30-15
مقاومت فشاری یک نمونه آزمایشگاهی که از لایه چینی این مصالح تشکیل شده است بین مقاومت مصالح ساختمانی و مقاومت ملات قرار دارد.
مقاومت نمونه آزمایشگاهی کمتر از نصف مقاومت آن جزء است،این مقاومت با افزایش مقاومت ملات بیشتر می شود.

اعضاء باگسیختگی خمشی
خمش واقع بر سطح دیوارها
در دیوارهای مصالح بنایی با نسبت زیاد ارتفاع به طول ومحتوای کم فولاد قائم گسیختگی خمشی حادث می شود.نظیر حالت اعضاء بتن مسلح ، در نقطه گسیختگی کرنش تار فشاری منتهی الیه به مقدار 3/0 درصد رسیده وفولاد کششی تسلیم می شود.
رفتار یک دیوار مصالح بنایی که تحت خمش واقع در سطح ونیروی محوری پائین به شکل خمش گسیخته میشود، تقریبا از نوع الاستوپلاستیک و با شکل پذیری زیاد بوده و تنزل مقاومت آن پائین است.یک دیوار مصالح بنایی با گسیختگی خمشی وتحت اثر نیروی محوری زیاد لزوما شکل پذیر نبوده و تنزل آن شدید است.

خمش خارج از سطح دیوارها
رفتار یک دیوار مصالح بنایی مسلح تحت خمش خارج از سطح کاملا مشابه رفتار یک دیوار بتن مسلح است و شکل پذیری آن بسیار زیاد است.

اعضا با شکست برشی
دیوارها-پایه ها-تیرها[14]
در دیوارهای مصالح بنایی بدون بازشو، شکست برشی مطابق شکل(2-8) به وقوع می پیوندد در حالی که در پایه ها وتیرهای بین بازشوها شکست برشی مطابق شکل (2-9) است.از آنجا که بین قطعات طرفین یک ترک جابجایی افقی نسسبی نشان داده شده در شکل (2-10) اتفاق می افتد، کاربرد میلگردهای افقی مؤثر است.از طرف دیگر ، رفتار انحراف از محور میلگردهای قائم مقاومت برشی ناچیزی را بوجود می آورد.

شکل ‏28: دیوار برشی

شکل ‏29: پایه ها وتیرها

شکل‏210: ترکهای برشی و فولاد گذاری
بنابراین میلگردهای افقی در دیوارها وپایه ها ومیلگردهای قائم در تیرها نقش مؤثری در مقاومت برشی دارند ،در چنین اجزاء دیواری با پایین آمدن نسبت ارتفاع به طول احتمال وقوع شکست برشی بیشتر می شود.همچنین بازیاد شدن محتوی میلگردهای قائم ، که عمدتا خمش را تحمل می نماید، ونیز کمتر شدن میلگردهای افقی چنین شکستی حادث می شود.شکست برشی ترد بوده ، ظرفیت اتلاف انرژی آن پایین است ودر حالت اعمال بار تکراری همراه با تنزل سختی شدید می باشد.

دیوارهای میانقاب
هنگامی که یک دیوار مصالح بنایی محاط شده توسط یک قاب بتن مسلح تحت برش قرار گیرد دیوار و قاب در تراز باری مساوی 50تا 70 درصد ظرفیت حداکثر از یکدیگر مجزا می شوند وپس از آن دیوار به صورت یک جزء فشاری قطری عمل می نماید. شکست نهایی به یکی از شکلهای زیر اتفاق می افتد[15]:

الف)شکست عضو قطری فشاری
حداکثر ظرفیت باتوجه به حداکثر مقاومت فشاری عضو قطری که پهنای آن در حدود یک چهارم طول قطر صفحه (پانل)است تعیین می گردد.شکل(2-11 الف)
ب) شکست لغزشی افقی صفحه (پانل)
اگر مقاومت در مقابل لغزش کوچکتر از مقاومت تعیین شده براساس ظرفیت عضو قطری باشد، دیوار شکست لغزشی افقی متحمل می شود. به محض و قوع لغزش ،برش خارجی صرفا توسط ستونها تحمل می شود زیرا اصطکاک سطوح لغزشی خیلی کم است. (شکل 2-11-ب)
مقاومت تأمین شده توسط ستون ها کوچکترین مقدار مجموع مقاومت های بر شی ستون ها وحاصل جمع h/UM4 همه ستونها است، که این کمیت مطابق شکل (2-11-ب) نیروی افقی لازم برای تشکیل لولای پلاستیک در مرکز و انتهای هر ستون است. UM لنگر نهایی مقطع ستون را مشخص می کند.
دیوارهای میانقاب در مقایسه با دیوارهای مجزا و پایه های دارای شکل پذیری بیشتری هستند.زوال مقاومت برای مصالح بنایی تو خالی در مقایسه با مصالح بنایی توپر بیشتر است.زیرا در نوع اول خرد شدگی

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه با واژگان کلیدی دینامیکی، آذربایجان شرقی، انعطاف پذیری Next Entries پایان نامه با واژگان کلیدی دینامیکی، توجیه اقتصادی، مقاوم سازی