نمایش

دانلود کتاب تحلیل عددی – غیر خطی دیوار برشی بتن

تحلیل عددی – غیر خطی دیوار برشی بتن مسلح ترکیبی

دانلود کتاب تحلیل عددی – غیر خطی دیوار برشی بتن – تحلیل عددی – غیر خطی دیوار برشی بتن مسلح ترکیبی – علم افشا

تحلیل عددی – غیر خطی دیوار برشی بتن مسلح ترکیبی با سیستم مرکزگرا تحت بار یکنوا

فهیمه شاهپوری (کارشناس ارشد) عباسعلی تسنیمی (استاد) دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس

آسیب دیدگی سازه های ساختمانی در برابر زلزله های شدید موجب تغییر شکل های ماندگار در آن ها می

شود، به نحوی که بهره برداری را مختل و در مواردی هزینه های گزافی بیشتر از هزینه ی ساخت به مالکان

تحمیل می کند. یکی از روش های کاهش هزینه، استفاده از سیستم های مرکزگراست، که در آن علاوه بر

قابلیت استهلاک انرژی و کاهش خسارت، | تغییر شکل های ماندگار کمتری به سازه تحمیل می کند.

استفاده از دیوار برشی پیش ساخته ی ترکیبی در مناطق با خطر نسبی خیلی زیاد، تامین کنندهی رفتار با

حرکت گهواره یی است و تغییر مکان نسبی ماندگار را کاهش خواهد داد. در نوشتار حاضر، ۳ نمونه ی دیوار

برشی شامل ۲ نمونهی ازمایشگاهی دیوار برشی پیش ساخته ی ترکیبی و ۱ نمونه ی آزمایشگاهی دیوار

برشی پیش ساخته شاهد با تمام جزئیات به روش اجزاء محدود مدل سازی و پس از انجام تحلیل غیر خطی

عددی، پاسخ آنها در برابر بارهای ثقلی و جانبی ناشی از زلزله | بررسی شده است. نتایج به دست آمده از

تحلیل عددی – غیر خطی، تطبیق بسیار خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارد و استفاده از سیستم مرکزگرا برای

مناطق زلزله خیز مناسب است.

دانلود کتاب تحلیل عددی – غیر خطی دیوار برشی بتن

تحلیل عددی – غیر خطی دیوار برشی بتن مسلح ترکیبی

در سیستم های متداول مقاوم در برابر زلزله، اغلب از تسلیم فولاد در ترکیب با سایر مصالح برای استهلاک

انرژی استفاده می شود. سیستم های مذکور، پاسخ چرخه یی

هیستر تیک) کامل، مانند آنچه در شکل (۱ – الف) نشان داده شده است، دارند و نکته ی حائز اهمیت این

است که آنها بعد از وقوع زلزله، مستعد تغییر مکان نسبی ماندگار هستند و به هزینه های بازسازی قابل

ملاحظه یی نیاز دارند، ممکن است تعمیر سازه هایی که پس از زلزله متحمل تغییر شکل ماندگار می شوند،

عملی باشد؛ ولی به دلیل خسارت و تغییر مکان نسبی ماندگار در آنها ممکن است که تخریب و بازسازی

نسبت به تعمیر و مرمت ارجحیت داشته باشد. در نتیجه میزان تغییر شکل های ماندگار پس از وقوع زلزله،

عامل اساسی برای ارزیابی عملکرد | سازه هاست

در دو دههی اخیر، به منظور حذف تغییر شکل های ماندگار، سیستم هایی که | اصطلاحا مرکزگرا نامیده می

شوند، توسعه یافته و استفاده شده اند. در سیستم های مرکزگرا، سازه دچار خسارت و تغییر شکل ماندگار

کمی می شود، در حالی که مقاومت | و سختی سیستم های مرسوم را دارد. وجه اشتراک بین سیستم

های مذکور، پاسخ

دانلود کتاب تحلیل عددی – غیر خطی دیوار برشی بتن

تحلیل عددی – غیر خطی دیوار برشی بتن مسلح ترکیبی

چرخه یی پرچمی شکل است که در شکل (۱ – ب) نشان داده شده است. در سیستم های مرکزگرا، تغییر

مکان بعد از هر چرخهی بارگذاری از مرکز میگذرد و تغییر مکان نسبی ماندگار در سازه حذف می شود. لازم به

ذکر است که سازه هایی که سیستم مرکزگرا دارند، چون به طور مداوم بعد از هر چرخه ی بارگذاری به تغییر

شکل صفر بر می گردند، اثر تشدید کنند وی پی – دلتا در مورد آنها منتفی می شود. |

۲. سیستم های مرکزگرای گهوارگون بررسی های مربوط به اثر زلزلهی چیلی (۱۹۶۰) در ساختمان ها، که در

گزارش هاستر ارائه شده بود، حاکی از آن است که برخی از ساختمان ها رفتار گهواره یی داشتند و دچار

فروریزش نشده بودند. نخستین نتیجه آن بود که با استفاده از ویژگی مذکور و تامین شرایطی که ساختمان

بتواند به طور متناوب از شالوده بلند شود، می توان از آسیب دیدن آن جلوگیری کرد. اولین سازهایی که برای

تأمین حرکت گهواره یی در پایه طراحی شد، ستون های یک پل در کشور نیوزلند بود. در پل مذکور به ستون ها

اجازه ی بلند شدن از شالوده داده شده بود و برخی المان ها، وظیفهی استهلاک انرژی را برعهده داشتند.

[۲]
باید متذکر شد که امروزه آیین نامهی مربوط به طراحی سیستم مذکور، در زمرهی استانداردهای نیوزلند

تدوین شده است.

دانلود کتاب تحلیل عددی – غیر خطی دیوار برشی بتن

تحلیل عددی – غیر خطی دیوار برشی بتن مسلح ترکیبی

لا در دو دهه ی گذشته، برای حذف تغییر شکل های ماندگار و دستیابی به عملکرد | لرزه یی بهتر نسبت به

سازه های سنتی، استفاده از سیستم های با پایهی گهوارگون، با | عنوان سیستم های مرکزگرا توسعه

یافته و به ضرورت مطالعه و بررسی شده اند. نخستین برنامه ی مطالعاتی منسجم در زمینهی ذکر شده با

سرمایه گذاری دو تیم آمریکایی و ژاپنی با عنوان PRESS شروع شد، که از طرف دانشگاه و صنعت حمایت

شده است، اما مانع اصلی اجرایی شدن نتیجه ی مطالعات، لزوم تدوین آیین نامه یی برای مصالح و جزئیات

اتصالات سیستم های مذکور بود. (۲)

از سال ۲۰۰۰ تا کنون، پژوهشگران بسیاری استفاده از مکانیزم مرکزگرایی را در اعضا و سیستم های سازه

یی بتن مسلح پیش ساخته بررسی آزمایشگاهی و تحلیلی کرده اند، که از جمله ی آنها می توان به این

موارد اشاره کرد: در سال ۲۰۰۰ یک سیستم ترکیبی تیر فولادی و دیوار برشی بتن مسلح، که در آن ویژگی

مرکزگرایی نیز در نظر گرفته شده بود، به صورت تحلیلی بررسی شد و بدون اینکه تیرهای فولادی داخل دیوار

ادامه یابند، اتصال آن ها از طریق کابل های پیش تنیده و نبشی های بالانسری و زیر سری (به عنوان

مستهلک کنندهی انرژی برقرار و یک مدل تحلیلی برای پیش بینی رفتار سیستم مذکور و طراحی آن نیز

ارائه شد.

دانلود کتاب تحلیل عددی – غیر خطی دیوار برشی بتن

تحلیل عددی – غیر خطی دیوار برشی بتن مسلح ترکیبی

در سال ۲۰۰۱ نیز سبک جدیدی از سیستم های سازهایی برای کاهش آسیب های ناشی از زلزله معرفی

شده است. سیستم مذکور متشکل از دیوار برشی بتن مسلح پیش ساخته و المان های پیش تنیده بود که

تحت اثر نیروی جانبی و در پی تشکیل درزی در محل اتصال دیوار به پی، موجب کرنش های فشاری بزرگی در

پنجه دیوار می شد. نتایج بررسی آنان نشان داد
که در زلزله های بزرگ تغییر مکان نسبی ماندگار این سیستم ناچیز است. (۶) و همچنین در سال ۲۰۰۷، یک

دیوار بتن مسلح پیش ساخته با قابلیت حرکت گهواره یی حول محل اتصال به پی به صورت آزمایشگاهی

بررسی شد و در اثر اعمال نیروی جانبی و بازشدگی در محل پی، ویژگی مرکزگرایی توسط نیروهای ثقلی و

همچنین نیروی کشسان ناشی از کابل های پیش تنیده تأمین می شد. به منظور تامین استهلاک انرژی در

سیستم مذکور از میلگردهای فولادی معمولی، که در محل اتصال به پی تعبیه شده بودند، استفاده شده

بود؛ به طوری که در اثر بازشدگی دیوار، میلگردهای ذکر شده تسلیم می شدند. نتایج آزمایش ها نشان داد که دیوار

مذکور می تواند زلزله های طرح را بدون آسیب پشت سر گذارد و استهلاک انرژی قابل ملاحظه یی داشته

باشد. ( یک مطالعهی آزمایشگاهی در سال ۲۰۰۸ نیز برای مهار کابل های پیش تنیدگی در قاب، دیوار برشی

و دیوار برشی کوپله انجام شد، که هدف آن تعیین حد نهایی تنش و کرنش برای حالت های مختلف قرارگیری

کابل های پیش تنیده و توسعهی آیین نامه ی طراحی مربوط به سیستم های ذکر شده بود.

دانلود کتاب تحلیل عددی – غیر خطی دیوار برشی بتن

تحلیل عددی – غیر خطی دیوار برشی بتن مسلح ترکیبی

لذا | حالت های مختلف مهار کابل ها مطالعه شد و ابعاد و مشخصات مهار متغیر بود. | با توجه به نتایج

آزمایش ها، حد نهایی تنش و کرنش کابل ها با گسیخته شدن یکی از سیم های تشکیل دهنده ی کابل پیش

تنیدگی کنترل و گسیختگی سیم ها علاوه بر کاهش قابلیت مرکزگرایی باعث کاهش سختی سیستم نیز

می شود. (۴)
همچنین در ادامهی مطالعات ذکر شده، در سال ۲۰۱۰ سیستم دیوارهای پیش ساختهای توخالی که در آن از

کابل های پیش تنیده برای ایجاد رفتار مرکزگرا | استفاده شده بود، در مقیاس ۱ : ۱ آزمایش و برای تأمین

استهلاک انرژی از میله هایی که به میزان ۵۰٪ پیش تنیده شده بودند، استفاده شد. نتایج نشان داد که

دیوارهای مورد آزمایش حتی تا تغییر مکان نسبی ۴% به صورت ارتجاعی باقی می مانند و تغییر شکل های

غیرارتجاعی فقط در المان های مستهلک کننده ی انرژی رخ می دهند. (۱) |

در سال ۲۰۱۰ ، نیز ۶ دیوار برشی بتن مسلح پیش ساخته با مقیاس ۰٫۴ | آزمایش شدند، در ۵ دیوار از کابل

های نچسبیل ہی پیش تنیده به منظور ایجاد مرکزگرایی و المان های ویژویی (میلگردهای مستهلک کنندهی

انرژی) به منظور تأمین استهلاک انرژی استفاده شدند و ۲ نمونه از دیوارهای مذکور نیز بازشو داشتند.

نمونهی ششم بدون قابلیت مرکزگرایی و با هدف مقایسه با نمونه های قبلی در نظر گرفته | شده بود.

دانلود کتاب تحلیل عددی – غیر خطی دیوار برشی بتن

تحلیل عددی – غیر خطی دیوار برشی بتن مسلح ترکیبی

(۱۰و۱۱) تحلیل های عددی دیوارهای ذکر شده با ساده سازی هایی از قبیل مدل نکردن میلگردهای موجود

در پانل های پیش ساخته، قراردادن همه ی کابل ها و

میلگردهای مستهلک کنندهی انرژی در محور مرکزی دیوار (نه در موقعیت واقعی خود)، مدل نکردن

میلگردهایی که نقش محصور کردن بتن کناره های دیوار را بر عهده دارند، و لحاظ نکردن رفتار غیر خطی بتن که

تأثیر مهمی در افت منحنی ظرفیت داشت، همراه بود. در نوشتار حاضر، ۳ نمونه از دیوارهای برشی اشاره

شده با تمام جزئیات و در نظر گرفتن رفتار غیر خطی تمام مصالح موجود در دیوار به صوررت سه بعدی مدل

سازی و به روش اجزاء محدود تحلیل و بررسی شده است.

۳. دیوار برشی ترکیبی در سازه های پیش ساخته، دو مفهوم سازه یی مجزا با عنوان سیستم های متداول

پیش ساخته و سیستم های ترکیبی (نوین) پیش ساخته مطرح است. سیستم های سازه یی متداول پیش

ساخته، به نحوی طراحی و اجرا می شوند که رفتار آنها تحت بارهای جانبی مشابه رفتار سیستم های

متداول بتن مسلح، که به صورت درجا اجرا می شوند، باشد، اما در سیستم های ترکیبی (نامتد اول) پیش

ساخته، رفتار سازه تحت بارهای جانبی توسط باز و بسته شدن درزهایی که بین اعضاء پیش ساخته وجود

دارد، کنترل می شود

دانلود کتاب تحلیل عددی – غیر خطی دیوار برشی بتن

تحلیل عددی – غیر خطی دیوار برشی بتن مسلح ترکیبی

دیوار برشی پیش ساخته ی ترکیبی مورد بررسی در نوشتار حاضر از پانل های مستطیلی پیش ساخته

تشکیل شده است و در زمره ی سیستم های نامتد اول پیش ساخته قرار می گیرد. بعد از اعمال بار جانبی،

اولین مود جابه جایی در دیوارهای مذکور، بازشدگی درز افقی موجود بین پانل پایه و شالوده است. به عبارت

دیگر، به دلیل وجود درز افقی اشاره شده و امکان بلند شدن دیواره سازه عمدتا رفتار چرخشی
و..