پایان نامه ارشد عمران : رفتار لرزه‌ای ستون‌هاي فلزی باكسي پرشده با بتن تحت نيروهاي زلزله

متن کامل پایان نامه مقطع ارشد عمران 

با عنوان :  رفتار لرزه‌ای ستون‌هاي فلزی باكسي پرشده با بتن تحت نيروهاي زلزله

در ادامه مطلب می توانید تکه هایی از ابتدای این پایان نامه را بخوانید

و در صورت نیاز به متن کامل آن می توانید از لینک پرداخت و دانلود آنی برای خرید این پایان نامه اقدام نمائید.

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده فنی و مهندسی

سمینار برای دریافت درجه کارشناسی ارشد ” M.Sc ”

مهندسی(عمران- سازه)

عنوان:

رفتار لرزه‌ای ستون‌هاي فلزی باكسي پرشده با بتن تحت نيروهاي زلزله

برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما،استاد مشاور و نگارنده درج نمی شود

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)

ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود است

چكيده

ستون‌هاي باكسي پرشده با بتن (CFT)[1] در بسياري از ساختمان‌ها در جهان استفاده شده‌اند. اين سازه‌هابا ارتفاعها و وضعيتهاي گوناگون در دو موقعيت بدون نيروهاي لرزه‌اي ودر مناطقي كه خطر لرزه‌اي بالايي دارند اجرا گردیده اند. اين بازبيني كوتاه رفتار ستون‌هاي پرشده از بتن بامقطع دايره و مربع مستطيل به همراه بادبندها، و خصوصاً متمركزشده بر رفتار آنها در زمان اعمال بارها به طور لرزه‌اي رفت و برگشتي درنظر گرفته است. اين بحث با رفتار ستون‌هاي پرشده با بتن تحت بارهاي محوري و خمش و پيچشي شروع مي‌شود و چكيده‌اي از اثرات خزش، جمع‌شدگي و عكس‌العمل كلي ستون‌هاي پرشده با بتن براي تنش‌هاي پسماند را نشان خواهد داد. مختصري از رفتار يكنواخت براساس بحث‌هاي متعاقب تحقيق شده بر روي رفتارسیکلی اين ستون‌ها ديده مي‌شود. اين مقاله از چندين مقاله كه در زمين‌هاي نيروي غيرلرزه‌اي براي محاسبه و طراحي اين ستون‌ها كارشده برگرفته شده است

1-1مقدمه

ستون باكسي مركب ، پر شده با بتن (CFT) به طور روزافزون بعنوان يك ستون یا تير ستون در سازه‌هاي بادبندي شده ویا قاب‌های خمشیمورد استفاده قرار مي‌گيرد. با استفاده از مقاطع سرد نوردشده دايره‌اي يا مستطيلي مربعي در ساختمان‌هاي مختلف با بتنهاي پيش تنيده يا درجا ريخته شده در سراسر جهان مرسوم گرديده است، اين سازه‌ها با مقاطعي با ابعاد بالا و درجا ريخته شده در ستون‌هاي اصلي كه بايد در برابر نيروهاي لرزه‌اي مقاوم باشد در ساختمان‌هاي چند طبقه بادبندي شده و قاب‌هاي خمشي استفاده شده است. ستون‌هاي باكسي پرشده با بتن از پليت جوش شده به هم درست شده‌اند و در ساختمان‌هاي بلند جهان با ستون‌هاي دايره‌اي از لوله‌ها استفاده شده است. در مجموع در ژاپن از اين روش براي ستون‌هاي پل به طور معمول استفاده مي‌شود. ]3[

اعضاي پرشده با بتن در سازه‌ها يكسري نتايج خوب با مقاطع متعادل ازفولاد، بتن مسلح، و يا فولاد مسلح شده با بتن دارد. وقتي از قاب‌هاي مركب از فولاد و بتن شامل مقاطع I شكل در تيرهاي اصلي كه به صورت مربعي مسطتيلي يا دايره‌اي قاب شده‌اند كه اين قاب‌ها به طور كامل يا بخشي از آن يا اتصالات آنها گيردار شده‌اند،CFTها باعث يكنواختي عالي و مقاومت زياد در برابر لرزه در جهت عمود برهم و تناسب خوب براي مقاومت برابر خمش يكطرفه به همراه بار محوري مي‌شود.براي طراحي لرزه‌ايCFTها دربخش مقاوم در خمش قاب‌ها نسبت (مقاومت بر وزن) را بسيار بالا مي‌برد وبدليل محبوس‌بودن بتن و بادبندي ممتد، باكس‌هاي نواري با نسيت بالاي (مقاومت بر وزن) از ستون‌هاي باكسي، باعث تأخير در كمانش موضعي در آن مي‌شود، رفتار استهلاكی تصحيح شده، در مقايسه با قاب‌هاي فولادي معمولي مشهود مي‌باشد و افزايش شكل‌پذيري و سختي فولاد در بيرون محيطي كه بطور مؤثر در مقاومت خمشي به خوبي كشش و فشار محوري بطوراجراي عمل مي‌كند، قرار مي‌گيرد در حالي كه فرم‌های‌هاي بتني بعنوان يك هسته كمكی بسیار عالی به مقاومت در برابر بارهاي فشاري خواهد کرد.

باكس‌های فولادی همچون قاب در سازه عمل مي‌كنند و اجراي آنها مي‌تواند براي سازه‌هاي چندطبقه ارجع باشد چون در آنها هزينه كارگري و مصالح را کاهش خواهد داد. هزینه تمام شده اعضا كمتر از هزینه فولاد و به سختي با بتن مسلح بر پايه (مقاومت برهزینه)برابری می‌كند.

تحقيقات اخير استفاده از بتن مقاومت بالا و يا فولاد با بتن مقاومت بالا رابا موفقیت بيشتري ا نشان داده است]8-12[. با استفاده از بتن مقاومت بالا، CFTها در هر فوت مربع قويتر از ستون‌هاي بتني مسلح معمولي هستند. با اين روش قاب‌هايي كوچكتر و سبكتر روي فونداسيون ساخته خواهد شد.

در نيروهاي لرزه‌اي، پاسخ سیکلی ستون‌هاي CFT و اتصالات بوجود آمده در آنها يك منحنی هيسترزيس كامل با جذب انرژي قابل توجه را نشان مي‌دهد]4-6-13-14[. كاهش قدرت و سختي در اين مرحله خصوصاً براي ستون‌های CFT كه در آن بتن حكمفرما است، اتفاق مي‌افتد]6-15-16[. ترجيح داده مي‌شود كه اين كاهش بصورت تدريجي و متوسط باشد، خصوصاً براي مصالح نرمال اين مهم است. به دليل سودمندي آن، مقداري از پروژه‌هاي تحقيقي در حال پيشرفت در سراسر جهان شامل رفتار لرزه‌اي ستون‌هاي CFT در شروع آن از آمريكا و ژاپن در بخش علوم پايه ملي آمريكا و برنامه‌‌هاي همكاري تحقيقاتي ژاپن، بر روي ساختمان‌هاي چندگانه و مركب بوده است. شكل (1-1) پلان يك ساختمان كه با قاب‌هاي CFT در اين برنامه تحقيقاتي مرتب شده است. استفاده از ستون‌هاي CFT در چند دهانه در تمام جهت‌هاي اصلي از كم به زياد در سازه باعث افزايش ظرفيت ستون‌هاي CFT در حين لرزه براي هر دو جهت قاب‌ها مي‌شود.

خرابي CFT‌ها بستگي به نسبت و مقاومت كم یا متوسط بتني ندارد وبطور عادي در تركيبی ازجاري‌شدن و كمانش محلي فولاد، شكست بتن، و كمانش خمشي اعضاء همچون يك كمانش كلي اتفاق مي‌افتد و این به اندازه کافی مهم است چرا که رفتار شكل‌‌پذير بطور كلي از آن منتج مي‌شود، صرفنظر از آنچه مصالح فلزي يا بتني در ابتدا بصورت غيرالاستيك باشد.

خرابي ستون‌هاي باكسي جداره نازك (CFTها با باكس و داشتن جداره ای كه آن بزرگتر از 60 باشد) يا CFT‌هايي با بتني مقاومت بالا ترجيح به كمانش محلي باكس فولادي تركيب شده با يك تخريب برشي بتن دارد]8[. در حاليكه باكس فولادي كمك مي‌كند خرابي برشي در بتن تأخير بيافتد]10[، اين مد خرابي ترد تر ازبقیه مي‌باشد. براساس ضوابط[1]SSRC،[2]AISC ]21[، و براي طراحي لرزه‌اي،]21[ [3]NEHRP، براي CFT‌ها در سراسر جهان، اخيراً محدوده جاري‌شدن بالای فولاد، حدود380 مگا پاسکال پيشنهاد شده وبتن بامحدوده مقاومت55 مگا پاسکال و محدوده باكس نواري، بطوري كه مطمئن باشیم به جاري‌شدن کلی نمی‌رسیم و در ابتداخرابی بصورت كمانش محلي يا خوردشدن بتن صورت بگيرد.

نسبت پواسون اوليه بتن (تقريباً 15/0 تا 25/0) كمتر از فولاد (3/0 تقريبي) مي‌باشد]23[. بنابراين در ابتدا بتن در ستون CFT محبوس مي‌باشد. گسترش خورد شده گی بتن سريعتر از باكس فولادي خواهد بودودر تراز بارگذاري بالاتر بطور بهتري با هم منسجم مي‌شوند. مقاطع دايره‌اي به طور مؤثري مي‌تواند تنش پيراموني را به فشارهاي جانبي اعمال شده روي بتن را پخش کنند]24[، اما طرف صاف مقطع مربع مستطيل، باعث فشار نفوذي كمتري مي‌شود تا بتن بطور مجدد گسترش كرنشی داشته باشد. در كناره باكس‌هاي مربع مستطيل پخش بار اصلي باعث محبوس‌بودن بتن می‌شود، و تأثير آن روي مقاومت ناچيز است، اگرچه CFT شكل‌پذيري بالاتري دارد. رفتار CFT بارگذاري شده اغلب متأثر از همين محبوس‌شدگي است ]7[، بارگذاري بتن تنها ترجيحا از بارگذاري با فولاد بتن با هم،تراز بار كمتری دارد.برعكس آن، بارگذاري فولاد، به تنهايي، با اتصال تيرهاي اصلي بطور ساده منجر به اصطكاك موضعی شود. اما بتن محصور تا زمانی که بارهاي اصلي اعمال شود وارد عمل نمي‌گردد. در يكي از مراجع در همين زمينه‌ كه كاركرد يا عملكرد فقط يكي از مصالح، از بارگذاري بحث شده است]8-10-23[.

سختي اوليه ستون باكسي فلزي پرشده با بتن تحت بار فشاري محوري توسط هسته بتني كاملاً پيچيده شده است و به واكنش بين دو مصالح بستگي دارد. ضوابط ]21 SSRC [يك مدول الاستيك تعريف شده را پيشنهاد مي‌كند كه مجموعی از مدول الاستيسيته براي فولاد بتن مي‌باشد. روي مدولاوليه بتنجهتبه حساب‌آوردن خزش و شكست كششي يك فاكتور كاهش‌دهنده 4/ 0 اعمال مي‌كنيم.اين پيشنهاد طراحي تنظيم شده است از طرف مراجعی مانند،]21 AISC [می‌باشد اما بعضی از محققین پيشنهاد جمع مجزا سختي هر مصالح را دارندکه بطور كلي با تجربيات بهتر همخوانی دارد و بنابراين براي سختي محوري اوليه در يك آناليز خطي به غيرخطي مناسب‌تر است]25[،این رفتار پايدار CFT‌ها در این مرجع بطور مختصر آمده است]26[.

تحقيقات تجربي قابل توضيح بر روي مقاومت محوري CFTها انجام شدهکه در آن از نسبت و مقاومت مصالح و های زیادی استفاده شده است. يك نمونه از تست يكنواختي روي CFTهاي دايره‌اي ممكن است درپيدا شود. مقاومت محوري مقاطع مربعي CFTها در مرجع بحث شده است]7-11-23-27-30[.

1-3مقاومت خمشي و سختي

براي ستون باكسي پرشده از بتن تحت خمش و برش، بخش بزرگي از سختي و مقاومت توسط فولاد پيرامون مقطع پخش می‌شود، كه در كل این مصالح بيشترين تأثير را می گذارند. تیرهای CFT وقتي در خمش يكنواخت بارگذاري شده باشد بطور عالي نشان‌دهنده شكل‌پذيري اوليه به خرابي می‌باشند.تيرها با ظرفيت نرمال مقاومت مصالح و بطور نسبي باكسي قوي بطور معمولی در يك تركيب از جاري‌شدن فولاد در كشش، كمانش باكس فولاد در فشار، خوردشدن بتني در فشار و سرانجام پارگي فولاد باكس در كشش به خرابی می‌رسند. تعداد محدود تست‌هاي انجام شده روي CFTها در زير بار خالص خمشي به عنوان يك ستون بوده است.

-5مقاومت پیچشی و سختی

تعداد کمی تست تحت بارگذاری پیچشی انجام شده است. در آزمایشات محدود شده به ستون‌هایی که تحت بار یکنواخت پیچشی بخوبی انجام گرفته شد. تویب فلزی بتنهایی رفتار نسبتا خوبی در برابر پیچش دارد. خرابی پیچشی در ستون‌های CFTبصورت مشخص و ناگهانی نمی‌باشد، اما توسط یک افزایش بزرگ درچرخش پیچشی طی یکلنگر نسبتا ثابت مشخص گردیده است.

خرابی بدلیل ترکیبی از ترک‌های مارپیچی در بتن و جاری شدن کششی فولاد صورت می‌گیرد.

تأثیر بار محوری بر پیچش بیشترین بخش خسارت به ستون را دارد، اگرچه در صورت افزایش بار محوری به اندازه 1. 5 برابر بار حدی محوری افزایش کوچکی در مقاومت پیچشی عضو ایجاد می‌شود. سختی پیچشی اولیه ستون‌های CFTبطور معمول از تیوب فلزی نشئت می‌گیرد. ]47[

1-6خزش و جمع شدگی در CFTها

تستهای قبلی انجام شده توسط فور لانگ نشان می‌دهد که خزش دارای تأثیر بر رفتار طولانی مدت ستون‌های CFTمی‌باشد، اگرچه این تأثیر مختصر توسط باکس فلزی محبوس کننده قابل گذشت می‌باشد. ناکی ضرایب بدست آمده از خزش (نسبت کرنش نهایی به کرنش الاستیک اولیه) را در حدود نصف مقدار بدست آمده از بتن مسطح اعلام کرده است. فورلانگ فهمید که بارگذاری بطور آرام می‌تواند افزایش قدرت را 15% کاهش دهد و جمع‌شدگی در ستون‌ها باعث مقید شدگی مجدد در آن شود هرچند تأثیر آن بر رفتار نهایی ستون‌های CFT تغییر شکل بعمل آمده است. تری در آزمایشات خود با این موضوع مواجه شد که خزش و جمع شدگی بر مقاومت ستون‌های CFTتأثیر مخالفی ندارد. هرچند خزش ممکن است باعث تأثیر بر بارگذاری به فولاد و موارد کمانش محلی شود و جمع شدگی باعث ترک‌های اولیه در بتن شود. ]50[

1-7تنش پسماند در CFTها

مقدار تراز تنش پسماند در باكس‌هاي فلزي به مقدار زيادي بستگي به مراحل كارخانه‌اي و شكل مقطع دارد. به منظور كلي مقاطع سرد فرم داده شده و مراحل جوش شده، باكس‌هاي سرد فرم داده شده جوش شده ظرفيت بالاتري ازباكس‌هاي بدون درز براي تنش پسماند دارند و باكس‌هاي مربعي مستطيلي سرد فرم داده شده تنش پسماند بيشتري نسبت به مقطع دايره‌اي دارند. تنش پسماند طولي در باكس‌هاي فلزي سرد فرم داده شده بوجود مي‌آيد در ضخامت‌هاي متفاوت بطور تأثيرگذاري منحنی سختي كرنش را گردمي‌كند. ]16-59[

1-8 رفتار چرخه‌اي باكس‌هاي فولادي پرشده با بتن

اين تحقيق در رفتار يكنواخت يك CFT در يك چهارچوب براي يك مقدمه تحقيقات تهيه شده است كه رفتار چرخه‌اي يا سيكلي يك ستون توپر، بتنی فولادی را تحقيق مي‌كند. این تحقیقات توسط لیو، گوول]60[ و کاوایو، ماتسنی]61[ (Gool & Liu؛ و (Matsni & Kawaivوبراي مطالعه بر روي چند نمونه ستون تست‌هايي انجام شده با نیروهای محوری و مقايسه كردن آنها،انجام شده است. مهمترین نکاتی که در تستها معلوم شده مقایسه این ستون‌های تو خالی بادبندي شده مربع مستطيلی و پرشده با بتني بود، آنها نشان دادند كه اضافه‌كردن بتن كمانشي محلي را به تأخير مي‌اندازد و تعداد چرخه‌هاي سيكل براي خرابي را افزايش مي دهد و مقدار جذب انرژي افزايش مي‌يابد. نيروي كمانش در بتن از طرف تيوپ بيروني مي‌باشد كه دو منفعت دارد.

  • وقتي كمانش رخ مي دهد، فاصله بين بال بالايي و پاييني از قوطی فلزي بيشتر مي‌شود تا كمتر شود (كه باعث مي‌شود مقدار زيادي از مدول مقطع كاسته شود).
  • بتن مايل به جداسازي كمانش محلي از يك منطقه بزرگ مي‌باشد، و كرنش‌هاي شديد متمركز را كم مي‌كند كه باعث ترك‌خوردگي مي‌شود. البته در كشش، فقط فولاد بطورمؤثر در برابر نيروي محوري مقاومت مي‌كند.

تعداد صفحه :83

قیمت : یازده هزار تومان

***

—-

:       

****         info@elmyar.net

جستجو در سایت : کلمه کلیدی خود را وارد نمایید :

 
 

مطالب مشابه را هم ببینید

 

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید

3 پاسخ

ارسال یک پاسخ

می خواهید در گفتگو ها شرکت کنید؟
Feel free to contribute!

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *