پایان نامه بررسی تاثیر المان های مرزی بر رفتار لرزه ای دیوار های برشی فولادی

تعداد صفحات: 199 فرمت فایل: word کد فایل: 10003909
سال: 1390 مقطع: کارشناسی ارشد دسته بندی: پایان نامه مهندسی عمران
قیمت قدیم:۲۶,۵۰۰ تومان
قیمت: ۲۴,۴۰۰ تومان
دانلود فایل
  • خلاصه
  • فهرست و منابع
  • خلاصه پایان نامه بررسی تاثیر المان های مرزی بر رفتار لرزه ای دیوار های برشی فولادی

    پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد “M.Sc”

    مهندسی عمران - سازه

    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.

    در این پژوهش، با استفاده از تحلیل های غیر خطی، پارامترهای سختی، شکل پذیری، مقاومت نهایی و جذب انرژی در نمونه های مختلف از دیوار برشی فولادی مورد بررسی قرار می گیرند. تأثیر المان های مرزی از جمله اتصالات RBS، سقف کامپوزیت و شکل ستون ها هدف اصلی این پژوهش می باشد.

    مقدمه

    هدف اصلی استفاده از دیوار برشی فولادی به عنوان یک سیستم سازه ای در ساختمان، مقاومت در برابر نیروهای برشی و لنگر های واژگونی ناشی از بار های جانبی است. دیوار های برشی فولادی در تعداد زیادی از ساختمان های ساخته شده در دهه های گذشته، به کار رفته اند. دیوار برشی فولادی یک سیستم مقاوم در برابر بارهای جانبی است که به طرز مؤثری قابلیت مهاربندی ساختمان در مقابل بار های زلزله و باد را دارا می باشد. این سیستم در ساخت ساختمان های جدید و مقاوم سازی ساختمان های موجود به کار می رود. 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.

     

    فصل اول

    معرفی سیستم دیوار برشی فولادی و تاریخچه کاربرد آن

     

    1-1  مقدمه

    هدف اصلی استفاده از دیوار برشی فولادی به عنوان یک سیستم سازه ای در ساختمان، مقاومت در برابر نیروهای برشی و لنگر های واژگونی ناشی از بار های جانبی است. دیوار های برشی فولادی در تعداد زیادی از ساختمان های ساخته شده در دهه های گذشته، به کار رفته اند. دیوار برشی فولادی یک سیستم مقاوم در برابر بارهای جانبی است که به طرز مؤثری قابلیت مهاربندی ساختمان در مقابل بار های زلزله و باد را دارا می باشد. این سیستم در ساخت ساختمان های جدید و مقاوم سازی ساختمان های موجود به کار می رود.

     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. دیوار های برشی فولادی دارای انواع مختلفی می باشند. محبوب ترین نوع در امریکا، نوع سخت نشده دیوار است که در آن از یک ورق نازک به عنوان جان دیوار استفاده می شود. این نوع دیوار، اساسی برای سیستم دیوار برشی فولادی است که در آیین نامه های ASCE 7 و  AISC 341 مد نظر قرار گرفته است و در فصل سوم بطور کامل توضیح داده می شود.

     

    1-2  معرفی سیستم

     سیستم دیوار برشی فولادی از قسمت های زیر تشکیل می شود:

    ورق جان دیوار، دو ستون به عنوان عناصر مرزی قائم و دو تیر طبقه به عنوان عناصر مرزی افقی. شکل 1-1 یک سیستم دیوار برشی فولادی را نشان می دهد. این سیستم را می توان به عنوان یک تیر ورق قائم در نظر گرفت که در آن ستون ها به عنوان بال تیر ورق، ورق جان دیوار به عنوان جان تیر ورق و تیر ها به عنوان سخت کننده های قائم عمل می کنند. در فصل سوم در مورد تفاوت دیوار برشی فولادی و تیرورق بطور کامل بحث می شود. دیوار های برشی فولادی جایگزینی سریعتر به لحاظ اجرائی و مطمئن تر به لحاظ مقاومت و رفتار برای دیوارهای برشی بتنی می باشند. همچنین سیستم مذکور از همه خصوصیات سیستم های مهاربند های همگرا و مهاربندی های خارج از مرکز، بهره مند بوده و در بسیاری از موارد بهتر عمل می نماید. دیوار برشی فولادی دارای خواصی است که اساساً در مقاومت در برابر بار های لرزه ای  بسیار سود مند است از قبیل: شکل پذیری بسیار زیاد، کاهش مقاومت بسیار کم تحت بار های چرخه ای[1]، سختی اولیه بالا و هنگامی که به همراه قاب خمشی به کار می رود دارای نا معینی بسیار بالا و دارای جذب

    (نمودار و تصاویر در فایل اصلی موجود است)

     انرژی قابل توجه می باشد. استفاده از اتصالات صلب باعث کم شدن مقدار پینچینگ در منحنی هیسترزیس می شود. سیستم از نظر سختی برشی از سخت ترین سیستم های مهاربندی که X شکل می باشد، سخت تر بوده و با توجه به امکان ایجاد بازشو در هر نقطه از آن، کارایی همه سیستم های مهاربندی را از این نظر دارا میباشد. همچنین رفتار سیستم در محیط پلاستیک و میزان جذب انرژی آن نسبت به سیستم های مهاربندی بهتر است.  شکل 1-2 مقایسه دیوار و انواع مهاربندها را نشان می دهد.

     

    ABSTRACT

     

    Steel plate shear walls have been used in a significant number of new buildings and in rehabilitation of existing structures in past decades. This system has an appropriate stiffness to limit lateral displacement of structure and also has a ductile failure mechanism that absorbs a lot of energy during an earthquake.

    Construction of steel plate shear walls is very simple and there is no complexity in fabrication and installation procedure. So use of a steel plate shear wall system, reduces construction time and cost.

    In this thesis, using nonlinear analysis, some characteristics of steel plate shear walls such as stiffness, ductility, ultimate strength and energy dissipation in some models will be studied.

    لینک دانلود پروپوزال این پایان نامه

  • فهرست و منابع پایان نامه بررسی تاثیر المان های مرزی بر رفتار لرزه ای دیوار های برشی فولادی

    فهرست:

    چکیده 1

    مقدمه. 2

    فصل اول. 3

    معرفی سیستم دیوار برشی فولادی و تاریخچه کاربرد آن. 3

    1-1  مقدمه. 4

    1-2  معرفی سیستم. 4

    1-3 مزیت های سیستم. 7

    1- 4 محدودیت های سیستم. 8

    5-1 انواع دیوار های برشی فولادی.. 9

    1-6  تاریخچه استفاده از دیوار برشی فولادی در جهان. 10

    1-6-1 ساختمان 20 طبقه نیپون استیل در توکیو، ژاپن. 10

    1-6-2 ساختمان 56 طبقه شینجوکونومورا در توکیو، ژاپن. 12

    1-6-3 ساختمان 35 طبقه سیتی هال در کوبه، ژاپن. 13

    1-6-4 بیمارستان 6 طبقه سیلمار (آلیو ویو)  در لس آنجلس، امریکا 15

    1-6-5 ساختمان مرکز درمانی در چارلستون، کارولینای جنوبی، امریکا 19

    1-6-6 ساختمان مسکونی 52 طبقه در سانفرانسیسکو، امریکا 20

    1-6-7 ساختمان 23 طبقه دادگاه ایالتی در سیاتل، امریکا 21

    1-6-8 ساختمان کتابخانه ایالتی اورگان، امریکا 23

    1-6-9 ساختمان هتل هایت ریجنسی در دالاس، امریکا 23

    1-6-10 ساختمان ICRM در مونترال، کانادا 26

    1-6-11 ساختمان 7 طبقه ING در کبک، کانادا 27

    1-6-12 ساختمان 22 طبقه در مکزیک.. 28

    1-6-13 استفاده از فولاد با تنش تسلیم کم در دیوارهای برشی فولادی. 30

    فصل دوم. 32

    تحقیقات صورت گرفته بر روی دیوار برشی فولادی.. 32

    2-1  مقدمه. 33

    2-2 مطالعات انجام شده بر روی دیوار برشی  فولادی.. 36

    2-2-1 تیملر و کولاک (1983) 36

    2-2-2 ترومپوش و کولاک (1987) 38

    2-2-3 صبوری قمی و رابرتس (1992) 40

    2-2-4 الگالی ، کسس و چن (1993) 41

    2-2-5 ژو و لو (1994) 42

    2-2-6 درایور، کولاک، کندی و الوی (1997) 43

    2-2-7 لوبل و رضایی (2000) 46

    2-2-8 آستانه اصل و ژائو (2001) 48

    2-2-9 بهبهانی فرد، گروندین و الوی (2003) 52

    2-2-10 برمن و برونئو  (2003) 54

    2-2-11 ویان و برونئو (2005) 56

    2-2-12 ولادی، ارمغانی و داوران (1386) 61

    2-2-13 صبوری قمی و قلهکی (1387) 65

    فصل سوم. 69

    رفتار سیستم دیوار برشی فولادی.. 69

    3-1 مقدمه. 70

    3-2 انواع سیستم های دیوار برشی فولادی.. 70

    3-2-1 دیوار برشی فولادی بدون سخت کننده 73

    3-2-2 دیوار برشی فولادی دارای سخت کننده 79

    3-3 روش های تحلیل دیوار برشی فولادی.. 81

    3-3-1 مدل نواری. 81

    3-3-2 تحلیل خمیری. 83

    3-3-2-1 قاب های یک طبقه با اتصالات ساده تیر به ستون. 83

    3-3-2-2 قاب های یک طبقه با اتصالات صلب تیر به ستون. 84

    3-3-2-3 قاب های چند طبقه 85

    3-3-2-3-1 مکانیزم شکست طبقه نرم 85

    3-3-2-3-2 مکانیزم جاری شدن یکنواخت ورق در تمامی طبقات.. 86

    3-3-3 مدل پوسته ارتوتروپیک.. 87

    3-3-4 روش اندرکنش قاب و دیوار 88

    3-4 مقایسه دیوار برشی فولادی و تیر ورق.. 89

    3-4-1 رفتار برشی تیرورق. 91

    3-4-2 مقاومت برشی کمانشی تیرورق. 91

    3-4-3 مقاومت میدان کششی تیرورق. 93

    3-4-4 مقایسه مقاومت برشی تیرورق و دیوار برشی فولادی. 97

    3-4-5 لاغری جان. 100

    3-5 جذب انرژی.. 101

    3-6 روش های طراحی دیوار برشی فولادی.. 102

    3-6-1 تحلیل استاتیکی غیر خطی (پوش اور) 102

    3-6-2 ترکیب برنامه های کامپیوتری الاستیک خطی با روش طراحی بر اساس ظرفیت.. 103

    3-6-3 روش طراحی ظرفیت غیر مستقیم. 103

    فصل چهارم. 105

    مدل اجزاء محدود و ارزیابی آن. 105

    4-1 مقدمه. 106

    4-2 اعتبار سنجی مدل سازی.. 106

    4-3 مشخصات مدل اجزاء محدود ویان و برونئو. 107

    4-3-1 مشخصات کلی. 107

    4-3-2 تعریف هندسه و مش بندی مدل. 108

    4-3-3 انتخاب المان Shell S4R.. 108

    4-3-4 شرایط مرزی. 109

    4-3-5 شرایط اولیه 110

    4-3-6 مشخصات مصالح. 110

    4-3-7 بارگذاری مدل اجزاء محدود در نرم افزار ABAQUS.. 111

    4-3-8 نتایج نمونه S2 ویان و برونئو. 113

    4-3-9 مقایسه نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی.. 116

    4-4 مدل اجزاء محدود برای تعیین صحت مدل سازی.. 117

    4-4-1 مشخصات مدل. 117

    4-4-2 مقایسه نتایج.. 117

    4-5 نتیجه گیری.. 121

    فصل پنجم. 122

    عملکرد لرزه ای دیوارهای برشی فولادی با توجه به اثرات عناصر مرزی.. 122

    5-1 مقدمه. 123

    5-2 طراحی نمونه اصلی.. 123

    5-2-1 ابعاد ساختمان و بارگذاری.. 123

    5-2-2 روند طراحی نمونه. 124

    5-2-3 نتایج طراحی نمونه. 126

    5-2-3-1 ورق جان. 126

    5-2-3-2 اعضای قاب پیرامونی.. 126

    5-2-4 مشخصات مصالح.. 126

    5-2-5 اتصالات RBS.. 126

    5-3 مدل سازی نمونه اصلی (BQ1) در نرم افزار ABAQUS.. 127

    5-3-1 هندسه مدل. 128

    5-3-2 تعریف مشخصات مصالح.. 129

    5-3-3 تعیین نوع المان و مش بندی.. 130

    5-3-4 بارگذاری.. 132

    5-3-5 شرایط اولیه. 133

    5-3-6 شرایط مرزی.. 135

    5-3-7 معیار خرابی.. 135

    5-4 نتایج تحلیل مدل BQ1. 135

    5-5 مشخصات مدل های اجزاء محدود. 137

    5-5-1 نمونه BQ2 - مدل بدون اتصالات RBS.. 138

    5-5-2 نمونه BQ3 - مدل با اتصالات RBS با برش ثابت.. 141

    5-5-3 نمونه BQ4 - مدل با اتصالات RBS با فولاد ASTM A36. 143

    5-5-4 نمونه BQ5 - مدل با ستون های BOX مربعی.. 145

    5-5-5 نمونه BQ6 - مدل با ستون های BOX مستطیلی.. 148

    5-5-6 نمونه BQ7 - مدل با سقف کامپوزیت.. 150

    5-6 منحنی های هیسترزیس نمونه ها 153

    5-7 نتیجه گیری.. 156

    5-7-1 مقایسه سختی.. 157

    5-7-2 مقایسه مقاومت نهایی.. 158

    5-7-3 مقایسه شکل پذیری.. 159

    5-7-4 مقایسه میزان جذب انرژی.. 160

    فصل ششم. 162

    نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات... 162

    6-1 نتیجه گیری  163

    6-2 پیشنهادات... 164

    6-2-1 اتصال RBS با برش مخروطی.. 164

    6-2-2 مکانیزم خرابی.. 164

    6-2-3 تعیین ضریب رفتار سیستم. 164

    6-2-4 اثر برش های گوشه ورق جان. 164

    6-2-5 کاربردهای دیگر دیوار برشی فولادی.. 165

     

    فهرست مطالب

                                                                                                          

    منابع مأخذ .............................................................................................................................................  166

    فهرست منابع انگلیسی  .......................................................................................................................... 166

    فهرست منابع فارسی  ...................................................................................................... ...................... 167

    چکیده انگلیسی  ...................................................................................................................................  168                                                              

     

     

     

     

     

     

    منبع:

     

    Capacity Design of Vertical Boundary Elements in Steel Plate Shear Walls. Berman, J.W, Bruneau, M.

     

    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.

    Sabelli, Rafael and Bruneau, Michel. Steel Design Guide No.20: Steel Plate Shear Walls. s.l. : American Institute of Steel Construction, Inc., 2007.

    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.

     

    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.

     

    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.

     

    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.

    Lubell, A.S.,. Performance of Unstiffened Steel Plate Shear Walls Under Cyclic Quasi-Static Loading. 1997.

     

    Rezai, M. Seismic Behaviour Of Steel Plate Shear walls by Shake Table Testing. Vancouver : s.n., 1999.

     

    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.

     

     

    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.

     

    Vian, D. and Bruneau, M. Testing of Special LYS Steel Plate Shear Walls. Vancouver : s.n., 2004.

     

    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.

    Ductility of Thin Steel Plate Shear Walls. Sabouri-Ghomi, S., Gholhaki, M. Semnan : Asian Journal of Civil Engineering, 2008, Vol. 9.

    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.

     

    Erickson, J., Sabaelli, R. A Closer Look at Steel Plate Shear Walls. Steelwise. 2008.

     

    AISC (2005a), ANSI/AISC 341-05, Seismic Provisions for Structural Steel Buildings, American Institute Oof Steel Construction Inc., Chicago, IL.

     

     

    Plastic Analysis and Design of Steel Plate Shear Walls. Berman, J.

     

    Steel Plate Shear Walls Are Not Plate Girders. Berman, J., Bruneau, M. s.l. : Engineering Journal, 2004, Vol. 3.

     

    فهرست منابع فارسی

    20-سیستم های مقاوم در برابر بارهای جانبی-مقدمه ای بر دیوارهای برشی فولادی.

ثبت سفارش
عنوان محصول
قیمت