پایان نامه بررسی رفتار چرخه ای چند اتصال خورجینی

تعداد صفحات: 172 فرمت فایل: word کد فایل: 10002022
سال: 1385 مقطع: مشخص نشده دسته بندی: پایان نامه مهندسی عمران
قیمت قدیم:۲۳,۸۰۰ تومان
قیمت: ۲۱,۷۰۰ تومان
دانلود مقاله
  • خلاصه
  • فهرست و منابع
  • خلاصه پایان نامه بررسی رفتار چرخه ای چند اتصال خورجینی

    پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد "M.Sc"

    مهندسی عمران – سازه 

    چکیده :

    قابهای دارای اتصال خورجینی یکی از سیستم رایج سازه ای در ایران می باشد. در این قابها تیرها از طرفین ستون گذشته و هر تیر روی یک نبشی زیرین قرار می گیرد. ستونها از نوع دوبل تسمه دار بوده و در محل اتصال دارای یک ورق نسبتاً بلند می باشند به طوری که نبش های زیرین و بالائی را در خود جای می دهد. آنچه باعث شده است که این نوع اتصال استفاده فراوانی داشته باشد سرعت بالا و سهولت اجرای قاب های خورجینی است . همچنین به علت اینکه در این سیستم نیازی به قطع تیرها در محل اتصال به ستون نمی باشد. استفاده از آن موجب  صرفه جوئی در مصرف مصالح می شود.

    عملکرد اتصال خورجینی در مقابل بار گذاری زلزله دارای ابهام زیادی است . بر اساس مشاهداتی که از زلزله منجیل صورت گرفته است ساختمانهای دارای اتصال خورجینی آسیب پذیری زیادی داشته اند و علت این امر علاوه بر اجرای ناقص می تواند رفتار ترد و شکل پذیری کم اتصال خورجینی باشد.

    خصوصیات این منحنی  که بر اساس انجام آزمایش بر روی اتصال خورجینی به  دست آمده است مؤید رفتار نامناسب این اتصال در برابر زلزله می باشد. به منظور بهبود در رفتار این نوع اتصال مطالعات زیادی صورت گرفته است که پس از سالها تحقیق و مطالعه راهکارهائی در جهت بهبود رفتار این اتصال ارائه گردید و ضوابط طراحی و اجرای ساختمان های با اتصال خورجینی ارائه شد. در این ضوابط جزئیات جدیدی از اتصال خورجینی با عملکرد خمشی و مفصلی ارائه شده است . در این پژوهش به بررسی رفتار اتصالات خورجینی با جزئیات جدید ارائه شده و چند اتصال خورجینی دیگر پرداخته می شود. در جهت نیل به اهداف خود با استفاده از نرم افزار تحلیلگر Ansys10 به بررسی نظری این اتصالات پرداخته شده است

    مقدمه :

    یکی از برتری های سازه های فولادی درمقایسه با دیگر سازه ها سرعت و سهولت اجرا در این سازه ها می باشد. در طراحی و ساخت سازه های فلزی در ایران مهمترین پارامتری که همیشه باید مد نظر طراحان قرار گیرد سهولت اجرا با توجه به امکانات محدود می باشد. عدم وجود تکنولوژی پیشرفته در زمینه های مختلف کارهای ساختمانی نظیر برشکاری ، سنگزنی ، ایجاد اتصالات پیچی و جوش صحیح در کشور همواره مانع از اجرای طرح های کارآمد و دقیق می باشد به همین جهت ناگزیر تا حد امکان از پیچیدگیهای طرح کاسته شده و روندی دنبال می شود که به سادگی قابل فهم و از سوی سازندگان قابل اجرا باشد.

     اتصالات مفصلی از لحاظ سهولت اجرا مناسب بوده ولی از نظر سختی سازه و استفاده از مصالح دارای ضعف می باشند و در صورت استفاده از آنها باید سازه مهاربندی شود. اتصالات صلب نیاز سختی سازه بخصوص مقاومت در برابر نیروهای جانبی را برآورده ساخته اما اجرای دقیق اتصالات آن مشکلات فراوان و هزینه بسیاری دربردارند از این رو سازندگان و طراحان ساختمان های فلزی به فکر جایگزین کردن این اتصالات با اتصال ساده تری افتادند. شواهد موجود نشان می دهد که در ساخت و ساز معمول ساختمانهای فلزی درایران ، بخصوص در شهرستانها به علت کمبود امکانات نظیر وجود افراد متخصص در زمینه های مختلف کارهای ساختمانی از اتصالی موسوم به اتصال خورجینی استفاده می شود.

     

    فصل اول

     مفاهیم پایه

    در این فصل به بیان مفاهیمی که در فصلهای بعدی مورد نیاز هستند پرداخته شده است :

    ١-١- انواع قاب های ساختمانی و شرایط صلبیت اتصالات آنها

    در مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ایران ، طرح و اجرای ساختمانهای فولادی و نیز آیین نامه سازه های فولادی AISC سه نوع قاب ساختمانی به همراه مفروضات محاسباتی مربوط به آنها 

    ملاک طرح و محاسبه سازه های فولادی قرار گرفته است .

    گروه (١): قابهای صلب که در آنها فرض می شود اتصالات تیر و ستون به اندازه کافی صلب هستند به طوریکه در تغییر شکل قاب ، زاویه تیر نسبت به ستون ثابت باقی می ماند.

    گروه (٢): قاب های ساده (غیر مقید- آزاد) که در آنها فرض می شود اتصالات تیر و ستون بدون گیرداری هستند.

    گروه (٣): قاب های نیمه صلب ، که در آنها فرض می شود اتصال انتهای تیرها و شاه تیرها دارای ظرفیت خمشی به مقدار مشخصی و قابل اطمینان ، بین صلبیت گروه (١) و انعطاف پذیری گروه (٢) می باشد.

    ١-٢- خط تیر

    تیر AB که به نحوی دلخواه بارگذاری شده است و تحت لنگرها و دورانهای انتهائی

    Ma,Mb  ,θb,θa  قرار گرفته است را در نظر بگیرید. لنگرهائی که در حالت ٠= θa =θb  با MFa و

    MFb نشان داده می شوند لنگرهای گیرداری نامیده می شوند. 

    (تصاویر و نمودار در فایل اصلی موجود است)

    معادلات شیب تغییر مکان را به صورت زیر می نویسیم :

     Ma =MF + 4EI θa +2EIθb

    a                                                                                                                                                                                                                                   L     L

     Ma =MF + 2EI θa +4EIθb

    a                                                                                                                                                                                                                                   L     L

    این معادلات بر حسب θa و θb به صورت زیر نوشته می شود.

     6EI θa = 2(Ma − MFa ) −(Mb −MFb)

    L

     6EI θb =−(Ma − MFa ) + 2(Mb −MFb)

    L

    از کسر معادله دوم از معادله اول خواهیم داشت :

     6EI (θa −θb ) = 3(Ma − Mb ) − 3(MFa −MFb)

    L

    اگر بار وارده متقارن باشد داریم :

     M =−Ma                                                                                                                                                              θb =−θa              MFb =−MFa

    b

    لذا خواهیم داشت :

     2EI θa = Ma −MFa

    رابطه فوق را معادله خط تیر می نامیم . این رابطه بیان می کند که برای تیری با مشخصات E,I,L

    بارگذاری مشخص و متفاوتی که لنگر گیرداری MFa را نتیجه می دهد رابطه خطی فوق بین مقدار دوران رأس تیر و لنگر وارد بر آن وجود دارد. در حالت اتصال کاملاً گیردار (٠= θa)MFa  =Ma  

    بوده و در حالت انتهای مفصلی ٠= M است و شیب انتهای تیر  MEIFa=θa  خواهد شد.

    2      L                                                                                   a

    در شکل ١-٢ نمودار معادله خط تیر و رفتار دورانی انواع اتصالات دیده می شود. اتصالات صلب باید بتوانند لنگر انتهائی M1 که در حدود ٩٠% از MFa یا بیشتر می باشد را انتقال دهند. اتصال ساده باید حداکثر قادر به تحمل ٢٠% از MFa باشد. اتصال نیمه صلب باید بتواند لنگری بین دو مقدار فوق را انتقال دهد[٧] . 

    (تصاویر و نمودار در فایل اصلی موجود است)

     از محل تقاطع خط تیر و منحنی لنگر دوران اتصال ، مقدار لنگری که در اتصال مورد نظر ایجاد می شود به دست می آید. (M) باری  که منجر  به ایجاد لنگر M شده است همان باری است که در

    حالت گیرداری کامل اتصال MFa را ایجاد می کرد در نتیجه درصد گیرداری برابر است با:

     R=M

    M

    3Fa1- مکانیزم انتقال لنگر در اتصال خورجینی ؛

    مجموعه عملکرد نبشی های اتصال خورجینی در انتقال لنگر را می توان مرکب از دو عملکرد پایه

    دانست [١٠] :

    الف : عملکرد برشی در پاسخ به زوج نیروی افقی

    ب) عملکرد پیچشی در پاسخ به زوج نیروی قائم 

     

    Abstract

    A type of saddle like connection called khorjini is widely used in Iran. In this

    type of connection continuouse beam pass through opposite side of column

    sitting on provided support.

    Behavior of this connection is complicated under dynamic seismic load.

    Result of the analyses shows this connection are not ductile enough, above-

    mentioned  problem  caused  failure  of  many  structures  having  khorjini

    connection in manjil earthquake.

    To improve the performance, a wide range of researches has been done in recent

    years.

    The researches has been conducted to study, analyze, and improve their

    performance and computer modeling of them. Finally proposal code for design

    and construction of khorjini connection was published.

    In this theses, to study the behavior of connection, finite element model including

    material and geometric non linearity is employed and cyclic loading is applied by

    using Ansys ver.10. 

  • فهرست و منابع پایان نامه بررسی رفتار چرخه ای چند اتصال خورجینی

    فهرست:

    عنوان مطالب                                                                                         شماره صفحه

     

    چکیده : .............................................................................................................................١٢

    مقدمه :..............................................................................................................................١٤

    فصل اول : مفاهیم پایه .........................................................................................................١٥

    ١-١- انواع قابهای ساختمانی و شرایط صلبیت اتصالات آنها ...........................................................١٦

    ١-٢- خط تیر.................................................................................................................١٦

    ١-٣- مکانیزم انتقال لنگر در اتصال خورجینی ؛ ..........................................................................١٩

    فصل دوم : اتصال خورجینی رایج و نگاهی به برخی از پژوهشهای صورت گرفته ..............................٢١

    ٢-١- اتصال خورجینی رایج .................................................................................................٢٢

    ٢-٢- مروری بر تحقیقات انجام شده :......................................................................................٢٨

    ٢-٣- رفتار اتصال خورجینی ................................................................................................٥٣

    ٢-٤- تأثیر صلبیت اتصال بر نیروهای داخلی تحت بارهای سرویس قائم و بارهای زلزله ...........................٥٥

    فصل سوم : ضوابط طراحی و اجرای ساختمانهای اتصال خورجینی با جزئیات جدید ........................٦٣

    ٣-١- انواع اتصال خورجینی ................................................................................................٦٤

    ٣-٢- تعریف اتصال خورجینی ساده .......................................................................................٦٤

    ٣-٣- انواع اتصال خورجینی ساده ..........................................................................................٦٤

    ٣-٤- جزئیات .................................................................................................................٦٥

    ٣-٥- ضریب طول موثر......................................................................................................٦٧

    ٣-٦- ستون مرکب ...........................................................................................................٦٧

    ٣-٧- تیر.......................................................................................................................٦٨

    ٣-٨- اتصال ...................................................................................................................٦٩

    ٣-٩- اتصال خورجینی ساده با نشیمن نرم ...............................................................................٦٩

    ٣-١٠- اتصال خورجینی ساده با نشیمن ساخت .........................................................................٧١

    ٣-١١- تعریف اتصال خورجینی گیردار....................................................................................٧٣

    ٣-١٢ انواع اتصال خورجینی گیردار .......................................................................................٧٣

    ٣-١٣- جزئیات ...............................................................................................................٧٥

    ٣-١٤- ضوابط طراحی قاب با اتصال خورجینی گیردار (نوع ١ و ٢) ..................................................٧٦

    فصل چهارم : معرفی اتصالات مورد بررسی ............................................................................١٠٤

    ٤-١- اتصال خورجینی مفصلی با نشیمن نرم ..........................................................................١٠٥

    ٤-٢- اتصال خورجینی گیردار نوع ١ (F7).............................................................................106

    ٤-٣-نتایج حاصل ازآزمایش مزروعی و همکاران روی اتصال خورجینی گیردار نوع ١ (F7).....................109

    ٤-٤- اتصال خورجینی گیردار نوع ٢ (K-F10) ......................................................................١١٠

    ٤-٥- اتصال خورجینی گیردار F10(ارائه شده توسط مزروعی و همکاران ) ........................................١١٢

    ٤-٦-نتایج حاصل از آزمایش مزروعی و همکاران دوی اتصال خورجینی گیردار F10 ارائه شده توسط مزروعی و

    همکاران ......................................................................................................................١١٤

     

     

    ٤-٧- اتصال خورجینی گیردار با نبشی پیرامونی M1  ارائه شده توسط فروغی و همکاران .....................١١٦

    ٤-٨- مدل اجزاء محدود اتصال گیردار خورجینی با نبشی پیرامونی (M1) .......................................١١٧

    ٤-٩- اتصال خورجینی گیردار با ورق پیرامونی M2..................................................................119

    ٤-١٠- مدل اجزاء محدود اتصال گیردار خورجینی با ورق پیرامونی (M2) .......................................١٢١

    فصل پنجم : بررسی مدل اجزاء محدود اتصالات ......................................................................١٢٣

    ٥-١- مقدمه .................................................................................................................١٢٤

    ٥-٢- مفاهیم اولیه .........................................................................................................١٢٤

    ٥-٣- فرضیات مدل سازی ................................................................................................١٢٧

    ٥-٤- محاسبه درصد گیرداری اتصال ....................................................................................١٢٨

    ٥-٥- مقاومت کششی فولاد مصرفی .....................................................................................١٢٨

    ٥-٦- سیستم اعمال بار و شرایط تکیه گاهی ...........................................................................١٣٠

    ٥-٧- معرفی مدل های اتصالات ..........................................................................................١٣٢

    ٥-٨-اتصال خورجینی مفصلی با نشیمن نرم ( ارائه شده در آیین نامه ) ............................................١٣٢

    ٥-٩- اتصال خورجینی گیردار نوع ٢ (K-F10) ...................................................................... ١٣٦

    ٥-١٠- بررسی نتایج تحلیل های اجزاء محدود.........................................................................١٤١

    فصل ششم : مقایسه و نتیجه گیری ......................................................................................١٥١

    ٦-١-اتصال K-F10 (گیردار نوع دوم ) و F10 (ارائه شده توسط مزروعی و همکاران )...........................١٥٢

    ٦-٢-اتصال 10-KF (گیردار نوع دوم ) و F7 (گیردار نوع اول )......................................................١٥٦

    ٦-٣-اتصال K-F10 (گیردار نوع دوم ) و M1 (گیردار با نبشی پیرامونی ).........................................١٥٨

    ٦-٤-اتصال K-F10 (گیردار نوع دوم ) و M2 (گیردار با ورق پیرامونی )...........................................١٥٩

    ٦-٥-مقایسه کلی ...........................................................................................................١٦٠

    ٦-٦-اتصال خورجینی مفصلی با نشیمن نرم واتصال خورجینی رایج ................................................١٦٠

    ٦-٧-نتیجه گیری ...........................................................................................................١٦٣

    پیشنهاد برای تحقیقات آینده : ................................................................................................١٦٥

    مراجع  فارسی : ................................................................................................................. ١٦٦

    مراجع  لاتین : ..................................................................................................................١٧٠

    چکیده لاتین :....................................................................................................................١٧١ 

     

    منبع:

    [١] – دفتر نظامات مهندسی : "مقررات ملی ساختمانی ایران مبحث ١٠، طرح و اجرای ساختمانهای فولادی " ، چاپ چهارم ، ١٣٧٤.

    [٢] – تسنیمی و معضومی ،"بررسی رفتار قاب های بتن مسلح مقاوم شده با بادبندهای فلزی در مقابل بارهای جانبی "، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس ، ١٣٧٦.

    [٣] – ناطق الهی و یزدانی ،"بررسی رفتار غیر خطی قابهای نیمه صلب دارای اتصالات خورجینی با مهاربندی و بدون مهاربندی "، پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله ، ١٣٧٨.

    [٤] – آقا کوچک و وشکینی ،"تعیین ضریب رفتار (R) برای قابهای فولادی دارای اتصالات خورجینی "، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس ، ١٣٨٠.

    [٥] – مقدم و مؤید علایی ،"تقویت لرزه ای سازه ای اتصال خورجینی "، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شریف ، ١٣٧٩.

    [٦] – آقا کوچک و فتحی ،" بررسی رفتاردینامیکی غیر خطی قابهای با اتصالات خورجینی تحت نیروهای زلزله "، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس ، ١٣٧٦.

    [٧] – مقدم و کرمی – محمدی ،"خواص مکانیکی اتصالات خورجینی "، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شریف ، ١٣٧٠.

    [٨] – سیمونیان و کافی ،"اعمال اتصالات قیچی در تحلیل ماتریسی سازه ها"، انتشارات عمیدی ،

     .1370

    [٩] – طاحونی و فرجودی ،"گزارش مطالعه صلبیت اتصالات خورجینی "، بنیاد مسکن انقلاب اسلامی ، ١٣٧١.

    [١٠] – آقا کوچک و حسینخانی ،" بررسی رفتار اتصالات خورجینی در سازه های فولادی در مقابل بارهای ناشی از زلزله "، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی ، ١٣٧١.

    [١١] – زاهدی ، برخورداری و فروغی ،"بررسی اتصالات گیردار و فرمول بندی حاکم بر آنها"، چهارمین کنفرانس بین المللی عمران ، دانشگاه صنعتی شریف ، تهران ، اردیبهشت ١٣٧٦.

    [١٢] – مقدم و قانع ،" بررسی رفتاردینامیکی سازه ها با اتصالات خورجینی "، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شریف ، ١٣٧٣.

    [١٣] – برخورداری و فلاح ،" آنالیزدینامیکی غیر خطی اتصالات خورجینی تحت بارهای زلزله "، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه علم و صنعت ایران ، ١٣٧٣.

    [١٤] – مالک و طریقت ،" بررسی رفتارالاستیک تیر به ستون اتصالات موسوم به خورجینی به روش اجزاء محدود"، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تهران ، ١٣٧٢.

    [١٥] – رازانی و یعقوبی ،"بحثی درباره شکل پذیری و ضریب رفتار سازه و لزوم محدودیت ارتفاع برای قابهای فولادی مهاربندی شده با اتصالات رکابی (خورجینی )"، دانشگاه شیراز، ١٣٧٣.

    [١٦] – تهرانی زاده و ملکی ،" بررسی عملکرد رفتار اتصالات خورجینی تحت بارهای دینامیکی "، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه امیرکبیر، ١٣٧٤.

    [١٧] - تهرانی زاده وعلوی ،" رفتار دینامیکی سازه های با اتصالات نیمه صلب (خورجینی ) تحت اثر پیچش "، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه امیرکبیر، ١٣٧٥.

    [١٨] -  غفوری آشتیانی و کاظم وتیو،"آزمایش دینامیکی مدل ١ ساختمان چهار طبقه اسکلت

    2

    فلزی با اتصالات خورجینی "، چهارمین کنفرانس بین المللی عمران ، دانشگاه صنعتی شریف ، تهران ، اردیبهشت ١٣٧٦.

    [١٩] – مزروعی و مصطفایی ،" شیوه های نوین اتصالات خورجینی "، سومین کنفرانس بین المللی مهندسی زلزله ، تهران ، ١٣٧٨.

    [٢٠] – میرقادری ، مزروعی و دهقانی رنانی ،"بررسی نظری و تجربی اتصالات تیرهای خورجینی به ستون و ارایه جزییات یک اتصال گیردار جدید"، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تهران ، ١٣٧٩.

    [٢١] – مقدم و کوهیان افضلی ،" بررسی مقاومت ساختمانهای اسکلت فلزی با اتصالات نیمه صلب

    (خورجینی ) در برابر زلزله "، پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله ، ١٣٧٨.

    [٢٢] – طاهری بهبهانی ،"نگرش فلسفی به ضوابط محاسباتی ساختمانها در برابر زلزله "، نشریه شماره ٢٣٩ مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن ، ١٣٧٦.

    [٢٣] – تسنیمی و محمودی صاحبی ،"اثر زمان تناوب و مقاومت افزون بر نیاز لرزه ای غیر ارتجاعی قابهای بتن مسلح "، رساله دوره دکتری مهندسی سازه ،  دانشگاه تربیت مدرس ، ١٣٧٧.

    [٢٤] – کمیته بازنگری آیین نامه ها،"آیین نامه حداقل بار وارده بر ساختمانها و ابنیه فنی "، نشریه شماره ٣٠٤ مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن ، استاندارد ٥١٩، ویرایش دوم ، ١٣٧٨.

    [٢٥] – کمیته بازنگری آیین نامه ها،"آیین نامه طراحی ساختمانها در برابر زلزله "، نشریه شماره

    ٢٥٣ مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن ، استاندارد ٢٨٠٠، ویرایش دوم ، ١٣٧٨.

    [٢٦] – فروغی ،"بررسی اتصالات خورجینی و ارایه روشی برای تحلیل آنها"، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه علم و صنعت ایران ، ١٣٧١.

    [٢٧] – م. واکابایاشی ،"طراحی ساختمانها مقاوم در برابر زلزله "، ترجمه دکتر سعادت پور، انتشارات دانشگاه صنعتی اصفهان ، ١٣٧٤.

    [٢٨] - میرقادری ، مزروعی ، بهنام فر و دهقانی رنانی ،"بررسی ظوابط طراحی و مشخصات فنی اتصالات خورجینی و ارایه دستورالعمل "، مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن ، ١٣٧٩.

    [٢٩] – فروغی ،"کاربرد اتصالات خورجینی صلب با نبشی پیرامون در استحکام بخشی لرزه ای ساختمانهای موجود"، اولین همایش ملی مدیریت بحران زلزله در شهرهای دارای بافت تاریخی

    (کارگاه تخصصی نظام مهندسی و مدیریت بحران زلزله )، دانشگاه یزد، دی ماه ١٣٨٥.

    [٣٠] – فروغی و برخورداری ،"اتصالات خورجینی صلب با ورق پیرامونی سخت شده در مقاوم سازی ساختمانهای نامناسب موجود"، کنفرانس ملی مقاوم سازی و بهسازی ایران یادبود زلزله بم ، دانشگاه شریف ، دی ماه ١٣٨٥.

    [٣١] – ضوابط طراحی و اجرای ساختمانهای اتصال خورجینی "، اسفند ١٣٨٢.

    مراجع  لاتین :

    [32]-AISC , “Qualifing Cyclic Test  Of  Beam-to-Column and Link- to-

    Column Connection” ,  Seismic Provision For Structural Steel Buildings ,

     Appendixs , pp.25-32

ثبت سفارش
عنوان محصول
قیمت