نوع فایل: pdf
تعداد صفحات: 210 صفحه
نکته مهم: برای دریافت فایل پایان نامه به صورت word «قابل ویرایش» با ما تماس بگیرید.
پایان نامه برای دریافت درجه ی کارشناسی ارشد «M.SC»
چکیده:
استفاده از دیوار برشی فولادی در سال های اخیر در ساختمان های نوساز و در مقاوم سازی ساختمان های موجود، مورد توجه واقع شده است. این سیستم دارای سختی مناسب برای کنترل تغییر شکل سازه و همچنین دارای مکانیزم شکست شکل پذیر و اتلاف انرژی بالا می باشد. دیوار برشی فولادی از نظر اجرایی بسیار ساده بوده و هیچگونه پیچیدگی خاصی در آن وجود ندارد. به دلیل سادگی در ساخت و نصب قطعات، سرعت اجرای سیستم بالا بوده و هزینه کمی دارد. برای نیروهای میدان کششی ایجاد شده در دیوار، به کار بردن اتصالات RBS در المان های مرزی افقی، منجر به طراحی بهینه این المان ها و کوچکتر شدن سطح مقطع مورد نیاز این المان ها می شود. در این مقاله، با استفاده از تحلیل غیر خطی، تأثیر اتصال RBS بر روی پارامتر های سختی، شکل پذیری، مقاومت نهایی و میزان جذب انرژی سیستم دیوار برشی فولادی، مورد مطالعه قرار می گیرد.
کلید واژه ها: دیوار برشی فولادی، المان مرزی، اتصال RBS، بارگذاری چرخه ای
مقدمه:
دیوار برشی فولادی یک سیستم مقاوم در برابر بارهای جانبی است که از یک ورق فولادی محصور در بین تیر ها و ستون ها تشکیل شده است. دیوار برشی فولادی در معرض تغییر شکل های پلاستیک چرخه ای، سختی اولیه زیادی از خود نشان می دهد. شکل پذیری زیاد و جذب انرژی قابل توجه از ویژگی های دیگر این سیستم می باشد. این مشخصات دیوار برشی فولادی را به یکی از مناسب ترین سیستم های مقاوم در برابر بارهای جانبی تبدیل کرده است. دیوار برشی فولادی تنها در طراحی ساختمانهای جدید به کار نمی رود بلکه در مقاوم سازی سازه های موجود نیز کاربرد دارد. تا قبل از انجام تحقیقات صورت گرفته در دهه 1980، حالت نهایی طراحی دیوار برشی فولادی، کمانش خارج از صفحه ورق فولادی بود. مهندسین برای جلوگیری از کمانش، ورق فولادی را با سخت کننده های قوی طراحی می کردند. آزمایشات متعدد و مطالعات تحلیلی انجام شده با استفاده از بار گذاری های استاتیکی و دینامیکی نشان داده اند که مقاومت و شکل پذیری پس از کمانش ورق نازک جان دیوار برشی فولادی، می تواند مهم و قابل توجه باشد ]1[. براساس برخی از این مطالعات، آئین نامه طراحی سازه های فولادی کانادا (CAN/CSA S16-01)]2[، ضوابطی برای طراحی دیوار های بدون سخت کننده که در اثر نیروی برشی کمانش کرده و میدان کششی در آنها ایجاد می شود، ارائه کرده است. در زمینه دیوار های برشی فولادی، مطالعاتی زیادی توسط محققین، صورت گرفته است. آستانه اصل و ژائو در سال 2001 در دانشگاه برکلی، مطالعاتی بر روی دو نمونه سه طبقه با مقیاس 2/1، انجام دادند که این نمونه ها سیکل های بارگذاری غیر ارتجاعی زیادی را تحمل نمودند ]3[. در سال 2008 در دانشگاه بوفالو در نیویورک، بینگ کو و برونئو، نمونه هایی از دیوار برشی فولادی دو طبقه با ابعاد واقعی را مورد آزمایش قرار دادند. در این نمونه ها، از اتصالات تیر به ستون از نوع RBS استفاده گردید و اثرات سقف کامپوزیت نیز مورد توجه قرار گرفت ]4[. با توجه به تأثیر زیادی که تیرها و ستون های اطراف دیوار های برشی فولادی به عنوان المان های مرزی، در عملکرد لرزه ای این سیستم دارند، پارامتر هایی همچون نوع اتصال تیر به ستون، سختی ایجاد شده توسط سقف کامپوزیت، مکانیزم های خرابی سیستم با توجه به تشکیل مفاصل پلاستیک در عناصر مرزی، شکل هندسی مقطع ستون ها و نوع مصالح مصرفی در المان های مرزی، می توانند بر ظرفیت برشی دیوار برشی فولادی مؤثر باشند. در این مقاله به منظور بررسی اثرات المان های مرزی بر روی رفتار لرزه ای دیوار های برشی فولادی، دو نوع از اتصالات RBS با برش دایره ای و یکنواخت، مورد مطالعه قرار می گیرند.
فهرست مطالب:
چکیده
مقدمه
فصل اول
معرفی سیستم دیوار برشی فولادی و تاریخچه کاربرد آن
1-1 مقدمه
1-2 معرفی سیستم
1-3 مزیت های سیستم
1- 4 محدودیت های سیستم
5-1 انواع دیوار های برشی فولادی
1-6 تاریخچه استفاده از دیوار برشی فولادی در جهان
1-6-1 ساختمان 20 طبقه نیپون استیل در توکیو، ژاپن
1-6-2 ساختمان 56 طبقه شینجوکونومورا در توکیو، ژاپن
1-6-3 ساختمان 35 طبقه سیتی هال در کوبه، ژاپن
1-6-4 بیمارستان 6 طبقه سیلمار (آلیو ویو) در لس آنجلس، امریکا
1-6-5 ساختمان مرکز درمانی در چارلستون، کارولینای جنوبی، امریکا
1-6-6 ساختمان مسکونی 52 طبقه در سانفرانسیسکو، امریکا
1-6-7 ساختمان 23 طبقه دادگاه ایالتی در سیاتل، امریکا
1-6-8 ساختمان کتابخانه ایالتی اورگان، امریکا
1-6-9 ساختمان هتل هایت ریجنسی در دالاس، امریکا
1-6-10 ساختمان ICRM در مونترال، کانادا
1-6-11 ساختمان 7 طبقه ING در کبک، کانادا
1-6-12 ساختمان 22 طبقه در مکزیک
1-6-13 استفاده از فولاد با تنش تسلیم کم در دیوارهای برشی فولادی
فصل دوم
تحقیقات صورت گرفته بر روی دیوار برشی فولادی
2-1 مقدمه
2-2 مطالعات انجام شده بر روی دیوار برشی فولادی
2-2-1 تیملر و کولاک (1983)
2-2-2 ترومپوش و کولاک (1987)
2-2-3 صبوری قمی و رابرتس (1992)
2-2-4 الگالی ، کسس و چن (1993)
2-2-5 ژو و لو (1994)
2-2-6 درایور، کولاک، کندی و الوی (1997)
2-2-7 لوبل و رضایی (2000)
2-2-8 آستانه اصل و ژائو (2001)
2-2-9 بهبهانی فرد، گروندین و الوی (2003)
2-2-10 برمن و برونئو (2003)
2-2-11 ویان و برونئو (2005)
2-2-12 ولادی، ارمغانی و داوران (1386)
2-2-13 صبوری قمی و قلهکی (1387)
فصل سوم
رفتار سیستم دیوار برشی فولادی
3-1 مقدمه
3-2 انواع سیستم های دیوار برشی فولادی
3-2-1 دیوار برشی فولادی بدون سخت کننده
3-2-2 دیوار برشی فولادی دارای سخت کننده
3-3 روش های تحلیل دیوار برشی فولادی
3-3-1 مدل نواری
3-3-2 تحلیل خمیری
3-3-2-1 قاب های یک طبقه با اتصالات ساده تیر به ستون
3-3-2-2 قاب های یک طبقه با اتصالات صلب تیر به ستون
3-3-2-3 قاب های چند طبقه
3-3-2-3-1 مکانیزم شکست طبقه نرم
3-3-2-3-2 مکانیزم جاری شدن یکنواخت ورق در تمامی طبقات
3-3-3 مدل پوسته ارتوتروپیک
3-3-4 روش اندرکنش قاب و دیوار
3-4 مقایسه دیوار برشی فولادی و تیر ورق
3-4-1 رفتار برشی تیرورق
3-4-2 مقاومت برشی کمانشی تیرورق
3-4-3 مقاومت میدان کششی تیرورق
3-4-4 مقایسه مقاومت برشی تیرورق و دیوار برشی فولادی
3-4-5 لاغری جان
3-5 جذب انرژی
3-6 روش های طراحی دیوار برشی فولادی
3-6-1 تحلیل استاتیکی غیر خطی (پوش اور)
3-6-2 ترکیب برنامه های کامپیوتری الاستیک خطی با روش طراحی بر اساس ظرفیت
3-6-3 روش طراحی ظرفیت غیر مستقیم
فصل چهارم
مدل اجزاء محدود و ارزیابی آن
4-1 مقدمه
4-2 اعتبار سنجی مدل سازی
4-3 مشخصات مدل اجزاء محدود ویان و برونئو
4-3-1 مشخصات کلی
4-3-2 تعریف هندسه و مش بندی مدل
4-3-3 انتخاب المان Shell S4R
4-3-4 شرایط مرزی
4-3-5 شرایط اولیه
4-3-6 مشخصات مصالح
4-3-7 بارگذاری مدل اجزاء محدود در نرم افزار ABAQUS
4-3-8 نتایج نمونه S2 ویان و برونئو
4-3-9 مقایسه نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی
4-4 مدل اجزاء محدود برای تعیین صحت مدل سازی
4-4-1 مشخصات مدل
4-4-2 مقایسه نتایج
4-5 نتیجه گیری
فصل پنجم
عملکرد لرزه ای دیوارهای برشی فولادی با توجه به اثرات عناصر مرزی
5-1 مقدمه
5-2 طراحی نمونه اصلی
5-2-1 ابعاد ساختمان و بارگذاری
5-2-2 روند طراحی نمونه
5-2-3 نتایج طراحی نمونه
5-2-3-1 ورق جان
5-2-3-2 اعضای قاب پیرامونی
5-2-4 مشخصات مصالح
5-2-5 اتصالات RBS
5-3 مدل سازی نمونه اصلی (BQ1) در نرم افزار ABAQUS
5-3-1 هندسه مدل
5-3-2 تعریف مشخصات مصالح
5-3-3 تعیین نوع المان و مش بندی
5-3-4 بارگذاری
5-3-5 شرایط اولیه
5-3-6 شرایط مرزی
5-3-7 معیار خرابی
5-4 نتایج تحلیل مدل BQ1
5-5 مشخصات مدل های اجزاء محدود
5-5-1 نمونه BQ2 - مدل بدون اتصالات RBS
5-5-2 نمونه BQ3 - مدل با اتصالات RBS با برش ثابت
5-5-3 نمونه BQ4 - مدل با اتصالات RBS با فولاد ASTM A36
5-5-4 نمونه BQ5 - مدل با ستون های BOX مربعی
5-5-5 نمونه BQ6 - مدل با ستون های BOX مستطیلی
5-5-6 نمونه BQ7 - مدل با سقف کامپوزیت
5-6 منحنی های هیسترزیس نمونه ها
5-7 نتیجه گیری
5-7-1 مقایسه سختی
5-7-2 مقایسه مقاومت نهایی
5-7-3 مقایسه شکل پذیری
5-7-4 مقایسه میزان جذب انرژی
فصل ششم
نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات
6-1 نتیجه گیری
6-2 پیشنهادات
6-2-1 اتصال RBS با برش مخروطی
6-2-2 مکانیزم خرابی
6-2-3 تعیین ضریب رفتار سیستم
6-2-4 اثر برش های گوشه ورق جان
6-2-5 کاربردهای دیگر دیوار برشی فولادی
منابع و مأخذ:
فهرست منابع انگلیسی
1- Capacity Design of Vertical Boundary Elements in Steel Plate Shear Walls. Berman, J.W, Bruneau, M.
2- Astaneh-Asl, A. Experimental and Analytical Studies of Composit Shear Walls. s.l. : Research Project, Department of Civil Eng,Univ of California ,Berkeley, 1998-2001.
3- Sabelli, Rafael and Bruneau, Michel. Steel Design Guide No.20: Steel Plate Shear Walls. s.l. : American Institute of Steel Construction, Inc., 2007.
4- Thorburn, L, et al. Analysis of Steel Plate Shear Walls. Department of Civil Engieering, The University of Alberta. Edmonton, Alberta : Structural Engineering report No. 107 , May 1983.
5- Tromposch, E.W and Kulak, G.L. Cyclic and Static Behavior of Thin Panel Steel Plate Shear Walls. Department of Civil Engieering, The University of Alberta. Edmonton, Alberta : Structural Engineering report No. 145, 1987.
6- Hysteretic Characteristics of Unstiffened Perforated Steel Plate Shear Panels. Sabouri-Ghomi, S and Roberts, T.M. 14, s.l. : J.Thin-Walled Structures, 1992, pp. 139-151.
7- Cyclic Tests of Four-Story Steel Plate Shear Wall. Driver, R.G., Kulak, G.L., Elwi, A.E., and Kennedy, D.J.L. s.l. : ASCE Journal of Structural Engineering, 1998.
8- Lubell, A.S.,. Performance of Unstiffened Steel Plate Shear Walls Under Cyclic Quasi-Static Loading. 1997.
9- Rezai, M. Seismic Behaviour Of Steel Plate Shear walls by Shake Table Testing. Vancouver : s.n., 1999.
10- Behbahanifard, M.R, Grondin, G.Y and Elwi, A.E. Experimental and Numerical Investigation of Steel Plate Shear Wall. Department of Civil Engieering, The University of Alberta. s.l. : Structural Engineering report No. 254, September 2003.
11- Berman, J.W and Bruneau, M. Exprimental Investigation of Light-Gauge Steel Plate Shear Walls for the Seismic Retrofit of Buildings. Multidisciplinary Center for Earthquake Engineering Research, Multidisciplinary Center for Eartquake Engineering Research. Buffalo : Technical Report MCEER-03-0001, 2003.
12- Vian, D. and Bruneau, M. Testing of Special LYS Steel Plate Shear Walls. Vancouver : s.n., 2004.
13- Experimental Investigation on Cyclic Behaviour of Steel Shear Walls. Veladi, A., Armaghani, and A. Davaran,A. Tabriz : Asian Journal of Civil Engineering, 2007, Vol. 8.
14- Ductility of Thin Steel Plate Shear Walls. Sabouri-Ghomi, S., Gholhaki, M. Semnan : Asian Journal of Civil Engineering, 2008, Vol. 9.
15- Astaneh-Asl, A. Experimental and Analytical Studies of Composite Shear Walls. s.l. : Research Project, Department of Civil Eng,Univ of California ,Berkeley, 1998-2001.
16- Erickson, J., Sabaelli, R. A Closer Look at Steel Plate Shear Walls. Steelwise. 2008.
17- AISC (2005a), ANSI/AISC 341-05, Seismic Provisions for Structural Steel Buildings, American Institute Oof Steel Construction Inc., Chicago, IL.
18- Plastic Analysis and Design of Steel Plate Shear Walls. Berman, J.
19- Steel Plate Shear Walls Are Not Plate Girders. Berman, J., Bruneau, M. s.l. : Engineering Journal, 2004, Vol. 3.
فهرست منابع فارسی
20- صبوری, سعید. سیستم های مقاوم در برابر بارهای جانبی-مقدمه ای بر دیوارهای برشی فولادی. انتشارات انگیزه، 1380.
پایان نامه ی بررسی تاثیر المان های مرزی بر رفتار دیوارهای برشی فولادی. pdf
