تحقیق بررسي رفتار كلي قابهاي ميان پر تحت اثر نيروهاي جانبي 16 ص Copy

دسته بندي : دانش آموزی و دانشجویی » دانلود تحقیق
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل :  word (..doc) ( قابل ويرايش و آماده پرينت )
تعداد صفحه : 21 صفحه

 قسمتی از متن word (..doc) : 
 

‏1
‏2
‏بررسي رفتار كلي قابهاي ميان پر تحت اثر نيروهاي جانبي
‏بررسي رفتار كلي قابهاي ميان پر تحت اثر نيروهاي جانبي
‏چكيده‏:
‏قاب ميان پر عبارتست از قابي كه درون آن با مصالح بنائي پر شده باشد، وجود همين ميانقاب باعث تغيير رفتار سازه تحت اثر بارهاي جانبي مي‌گردد. افزايش سختي و مقاومت در اين نوع قابها بسيار حائز اهميت بوده و بدين لحاظ در دهه‌هاي اخير تحقيقات فراواني در زمينه هاي مختلف اثر ميانقابها بر رفتار سازه‌ها انجام شده است . اثرات مطلوب و يا نامطلوب ميانقابها در زلزله‌ها و تاثير اين تغييرات بر رفتار كل ساره حداقل عاملي است كه آشنائي با رفتار قابهاي ميان پر را ملزم مي‌سازد.
‏در اين مقاله سعي شده است چكيده‌اي از تحقيقات انجام شده پيرامون نحوه رفتار قابهاي ميان پر وعوامل مؤثر بر سختي و مقاومت آنها ، نحوه توزيع تنش در ميانقابها، و حالتهاي شكست بصورت اجمالي بيان شود.
‏مقاله اين هدف را دنبال مي‌كند كه مهندسان ، طراحان و دانشجويان بتوانند با ديد بازتري نسبت به تاثير وجود ميانقابها در سازه‌ها نگاه كنند واز رفتار واقعي قابهاي ميان پر بر اثر بارهاي جانبي آگاه شوند.
‏كلمات كليدي‏ :
‏ ‏ميانقاب، قاب ميان پر ، رفتار سازه ، حالتهاي شكست
‏
‏ ‏مقدمه‏:
‏ به قابهاي ساختماني كه درون آنها با ديوارهاي بنائي پر شده باشد قاب ميان‌پر گفته مي‌شود مصالح پركننده ممكن است از نوع آجري و يا بتني باشند كه به آنها ميانقاب نيز گفته مي‌شود. به‌عبارت ديگر معمولاً در هر ساختمان ديوارهايي وجود دارد كه براي جدا كردن فضاها از همديگر (فضابندي) مورد استفاده قرار مي‌گيرند. چنانچه اين ديوارها در درون يك قاب واقع شوند در اين صورت به آنها جداگرهاي ميانقابي اطلاق مي‌شود.
‏ هنگاميكه درون قابي با ديوار پر شود خواص مكانيكي آن در برابر نيروهاي جانبي نظير سختي، مقاومت، نرمي و شكل‌پذيري و ... به‌طور چشمگيري تغيير مي‌كند به گونه‌اي كه نمي‌توان با جمع سادة خواص قاب لخت و ديوار تنها به اين خواص دست يافت تفاوت رفتار قاب‌هاي ميان‌پر با قاب‌هاي لخت خود باعث تغيير رفتار سازه‌ مي‌گردد. به‌طوريكه وجود ميانقاب‌ها به‌نحويكه در زلزله‌ها مشاهده شده، ممكن است اثرات مطلوب و يا نامطلوبي بر روي رفتار لرزه‌اي سازه‌ها داشته باشد.
‏1
‏2
‏بررسي رفتار كلي قابهاي ميان پر تحت اثر نيروهاي جانبي
‏دلايل اهميت ميانقاب‌ها:
‏ اثر ميانقاب‌ها بر رفتار سازه‌ها تحت اثر بارهاي جانبي (لرزه‌اي) از ديدگاههاي مختلف حائز اهميت است در حقيقت وجود اين اثرات، ضرورت شناخت رفتار قاب‌هاي ميان‌پر را ملزم مي‌سازد ،بطوركلي مي‌توان عوامل زير را در اين زمينه مورد توجه قرار داد:
‏1- تحليل نادرست ناشي از تخمين نادرست پريود سازه: روش‌هاي معمول تحليل لرزه‌اي به يك تخمين خوب از پريود سازه بستگي دارد. از طرفي براي محاسبة پريود به سختي سازه احتياج داريم نتايج به‌دست آمده توسط پژوهشگران نشان مي‌دهد كه سختي سازه‌هاي داراي ميانقاب، تفاوت چشمگيري با سختي سازه‌هاي بدون ميانقاب دارد به‌طوريكه پولياكف با در نظر گرفتن اثر باد بر روي يك ساختمان 14 طبقه داراي ميانقاب و همچنين براثر مشاهدات انجام شده بر روي ساختمانهاي بلند در مسكو، سختي واقعي اين ساختمانها را بين 10 تا 20 برابر سختي آنها بدون در نظر گرفتن ميانقاب‌ها گزارش نموده است . در تحقيق ديگري كه توسط چوپرا بر روي يك ساختمان واقعي انجام شد نتايج زير براي پريود اصلي اين ساختمان به‌دست آمد [M1]‏
‏جدول 1- مقايسه پريود اصلي ساختمان Kajme International Building
‏جهت ارتعاش
X
Y
‏پريود به روش تحليلي و بدون در نظر گرفتن ميانقاب (ثانيه)
3.19
3.31
‏پريود از آزمايش پيش از زلزله سن فرناندو (ثانيه)
1.88
1.32
‏پريود مشاهده شده در هنگام زلزله سن فرناندو (ثانيه)
2.77
2.48
‏لذا ، در صورت عدم توجه به تغييرات سختي ناشي از وجود ميانقاب‌ها در حقيقت نمي‌توان تحليل لرزه‌اي درستي ارائه نمود و در نتيجه، طراحي براساس اين نتايج غير واقعي، نادرست خواهد بود .
‏2- اصلي اساسي در كار طراحي لرزه‌اي وجود دارد و آن اين است كه حتي المقدور از عناصري كه وزنشان به سازه تحميل شده است براي بالا بردن مقاومت استفاده شود به‌طوريكه نسبت مقاومت به وزن سازه هرقدر ممكن است بيشتر شود دليل اين امر روشن است زيرا عناصري كه وزن قابل توجه دارند به همان ميزان نيروي زلزله را افزايش مي‌دهند و در مقابل اگر نقشي در باربري لرزه‌اي نداشته باشند سازه را در مقابل زلزله تضعيف خواهند كرد. لذا با توجه به وزن زياد ميانقاب‌ها از يكسو و نقش چشمگير آنها در افزايش مقاومت جانبي سازه از سوي ديگر كاملاً منطقي مي‌نمايد كه در طراحي لرزه‌اي به كار گرفته شوند. ‍[م‌1]
‏1
‏3
‏بررسي رفتار كلي قابهاي ميان پر تحت اثر نيروهاي جانبي
‏3- با توجه به افزايش شديد سختي ناشي از ميانقاب‌ها، ممكن است مركز سختي يك طبقه ساختمان فاصله زيادي با مركز جرم پيدا كند. (به‌علت نحوة آرايش نامتقارن ميانقابها در پلان ) در اين حال ساختماني را كه به هنگام طراحي (براساس سختي قابهاي خالي) متقارن و فارغ از پيچش فرض شده است با پيچش‌هاي مخربي مواجه مي‌شود لذا اگر قرار است از مقاومت حاصل از ميانقاب‌ها صرف نظر شود لااقل بايد تأثير آنها را در سختي منظور كرد تا از پيچش‌هاي ناخواسته جلوگيري شود. [م‌1]
‏4- اگر در سازه‌هاي داراي ميانقاب ، برخي از طبقات فاقد ميانقاب ،و يا نسبت به طبقات مجاور داراي ميانقاب كمتري باشند (آرايش غير يكنواخت ميانقابها در ارتفاع ) در اينصورت طبقه‌هاي به اصطلاح نرم در سازه بوجود آمده و رفتار جانبي سازه بشدت تغيير خواهد نمود. [F1]‏
‏5- چنانچه در سازه‌اي تعدادي از قاب‌ها ميان‌پر بوده و ساير دهانه‌ها بدون ميانقاب باشند به‌علت سختي زياد قاب‌هاي پرشده، عمدة نيروي زلزله‌، جذب اين دهانه‌ها شده و بقيه دهانه‌ها تقريباً بي‌اثر مي‌شوند اين در حالي است كه در طراحي اين مسئله مورد توجه قرار نگرفته است و باعث اثرات نامطلوبي خواهد شد در قاب‌هاي بتني اين نيروي تمركز يافته، موجب عكس العمل شديد ميانقاب در برابر قاب شده، ستون بتني را در محل اتصال خرد مي‌كند. در حاليكه در صورت آگاهي طراح از اثر ميانقاب ، ستون با گذاشتن تنگ‌هاي اضافي در محل اتصال تقويت مي‌شد. [م‌1]
‏6- با توجه به توسعه روش‌هاي تحليل و در نظر گرفتن اثرات ‏در تحليل‌هاي غير خطي، امروزه نقش ميانقاب‌ها بيش از گذشته در سازه‌ها مورد توجه مي‌باشد زيرا ميانقاب‌ها باعث تغيير در سختي سازه و در نتيجه سبب تغيير در مقدار جابجايي آن مي‌شود لذا در صورت عدم توجه به تأثير ميانقابها بر رفتار سازه، نتايج تحليل‌هاي غير خطي دور از واقعيت خواهد بود. [S3]
‏7- افزون بر دلائل كلي كه در بالا بيان شد ميانقاب‌ها در معماري ايران تأثير مضاعف دارند زيرا تيپ غالب ساختمانهاي شهري، عبارتست از يك اسكلت فولادي با اتصالات خورجيني كه قابليت انتقال لنگر آنها نامشخص مي‌باشد مدل سازه‌اي اين نوع ساختمانها فاقد ظرفيت باربري افقي است بنابراين در مقابل زلزله ناپايدار تلقي مي‌شوند اما با توجه به اينكه اين قاب‌ها به‌وسيله ديوار پر مي‌شوند، لذا مقاومت جانبي قاب از صفر به رقم قابل توجهي تبديل مي‌شود و ميانقاب‌ها در مقابل نيروهاي زلزله رأساً مقاومت مي‌كنند. به‌طوريكه در زلزله سال 1369 منجيل عملكرد ساختمانهاي معمولي شهر رشت كه اكثراً فاقد سيستم‌هاي كلاسيك لرزه بر نظير بادبند، اتصالهاي صلب و ديوار برشي بتن مسلح بودند نشان داد كه ميانقابها بار اصلي مقاومت را به دوش داشته و با تركها و خرد شدنها انرژي زلزله را جذب كرده‌اند. [م‌1]
‏نگاهي به ضوابط آئين‌نامه‌ ايران در مورد ميانقاب‌ها:
‏با توجه به اهميت وجود ميانقاب‌ها در طراحي لرزه‌اي سازه‌ها آئين‌نامه 2800 در قسمتهاي مختلف پيشنهادهاي مختلفي ارائه نموده كه خلاصه آنها رابصورت زير مي‌توان بر شمرد:
‏1
‏5
‏بررسي رفتار كلي قابهاي ميان پر تحت اثر نيروهاي جانبي
‏1- اين آئين‌نامه با كاهش 20% درصدي زمان تناوب اصلي سازه ،براي ساختمانهايي كه داراي ميانقاب مي‌باشند ، در حقيقت سختي قاب‌هاي ميان‌پر و در نتيجه نيروي زلزله بيشتر وارد بر آنها را، مد نظر قرار داده است.
‏2- سياست كلي آئين‌نامه مخصوصاً براي ساختمانهاي با اهميت زياد كه داراي ميانقاب هستند آن است كه : بايد با جداسازي قاب از ميانقاب ، مانع ايجاد محدوديت ميانقاب براي حركت جانبي قاب شد .در غير اينصورت بايد اثرات اندركنشي قاب و ميانقاب ،و سختي ديوارها در تحليل سازه براي نيروهاي جانبي مد نظر قرار گيرند.
‏ اندركنش قاب و ميانقاب:
‏ قاب ميان‌پر را مي‌توان جمع دو عنصر قاب و ديوار دانست. اگر نمودارهاي نيرو –‏ جابه‌جايي را براي قاب خالي و ديوار بدون قاب در يك دستگاه مختصات رسم كرده، و با هم جمع كنيم نمودار حاصل به هيچ وجه بر نمودار مربوط به قاب ميان‌پر منطبق نيست. بلكه نمودار مربوط به قاب پر شده رفتار متفاوتي نسبت به مجموع رفتار قاب و ديوار دارد. خاصيت فوق نشانگر اين مطلب است كه بين قاب و ديوار اندركنش وجود دارد و رفتار قاب ميان‌پر يك رفتار مركب بين قاب و ديوار مي‌باشد. همانند رفتار بتن مسلح كه خواصش از جمع خواص فولاد و بتن به‌دست نمي‌آيد. بلكه به‌صورت محيطي مركب مورد مطالعه قرار مي‌گيرد. [م‌1]
‏جابجايي
‏قاب ميان پر
‏قاب خالي
‏قاب خالي + ديواربدون قاب
‏ديوار تنها
‏ قاب
‏شكل 1- مقايسه خواص قاب ميان‌پر با مجموع خواص قاب و ميانقاب
‏نيرو
‏تبديل رفتار خمشي به رفتار خرپائي
‏رفتار يك قاب صلب در برابر نيروهاي جانبي بصورت كنش خمشي، و رفتار يك ديوار بدون قاب تحت بار جانبي همانند يك تير طره‌اي مي‌باشد. اين در حالي است كه رفتار قاب ميان پر كه شامل قاب و ميانقاب است بطور كلي با رفتار هر كدام از قاب وديوار تفاوت دارد و بصورت كنش خرپايي در مقابل نيروهاي جانبي مقاومت مي‌نمايد.حاصل اين امر سختي و مقاومت بسيار بيشتر، و تغيير مكان و انعطاف پذيري كمتر ، قاب ميان پر در مقايسه با قاب خالي مي باشد. بدين ترتيب شايد ساده‌ترين توضيحي كه براي رفتار قابهاي ميان‌پر بتوان يافت تبديل كنش خمشي به كنش خرپائي مي‌باشد.
‏تنش و كرنش در ميانقاب تحت اثر بار جانبي
‏ به‌خاطر وجود بارهاي جانبي، بين قاب و ميانقاب اندركنش ايجاد مي‌شود و نيروهاي اندركنشي كه بر روي محيط ديوار ايجاد شده‌اند موجب ايجاد تنش‌هاي صفحه‌اي درون ديوار مي‌شوند. لازم به ذكر است كه نيروهاي اعمالي به ميانقاب كه در سطوح تماس قاب و ميانقاب وارد مي‌شوند به عواملي همچون مقدار نيروي خارجي، سختي نسبي قاب و ميانقاب و نحوة اتصال آن دو ، بستگي دارد.