اثر ميانقابهاي آجري بر رفتار لرزه اي قاب هاي فولادي داراي اتصال خورجيني

خلاصه

آيين نامه ها و دستورالعمل هاي موجود كه عمدتاً برگرفته از دستورالعمل هايي چونFEMA  مي باشد، با توجه به ساخت و سازهاي سنتي ايران، به طور كامل پاسخگوي نيازهاي مهندسين ايراني نمي باشد. از جمله اين موارد، ساختمان هاي داراي قابهاي فولادي با اتصالات خورجيني مي باشد كه روند مشخصي به طور صريح براي مقاوم سازي آنها در دستورالعمل ها وجود ندارد. استفاده از راهكار پيشنهاد شده براي در نظر گرفتن ميانقاب بصورت المان قطري با مشخصاتي كه امروزه در دستورلعمل بهسازي ايران به طور صريح بدان اشاره شده است، در قاب هاي داراي اتصال خورجيني به دليل انعطاف پذير بودن اتصال، مورد ابهام است. در اين تحقيق آثار ميانقاب بر قاب محيطي بدست آمده از مدل سازي اجزاي محدود با جواب هاي بدست آمده از روش پيشنهادي دستورالعمل بهسازي كه بعلت عدم وجود روابط مشخص براي اتصال خورجيني، تا كنون براي اين اتصال نيز مورد استفاده قرار مي گرفته است، مقايسه گرديده است. بدين منظور ساختمان هاي نمونه اي با رعايت ضوابط موجود در آيين نامه 2800 مورد مدل شده و ABAQUS آناليز و طراحي قرار گرفته و سپس زيرمجموعه هايي از قاب هاي آنها با رعايت شرايط محيطي در نرم افزار اجزاي محدود اثرات وجود ميانقاب بر قاب پيراموني مورد بررسي قرار گرفته است. براي اطمينان از صحت نتايج بدست آمده، ابتدا قابي مشابه آزمايشات مسلم و همكارانش در سال 1997 در كاليفرنيا، مدل سازي شده و ميانقابي با همان مشخصات داده شده در اين سري آزمايشات به آن اضافه شده و جوابهاي بدست آمده از تحليل اجزاي محدود با مقادير بدست آمده از آزمايش، مورد مقايسه قرار گرفته است. با توجه به تطابق قابل قبول نتايج، اين روش مدلسازي براي آناليز يك قاب دو دهانه فولادي داراي اتصال خورجيني مورد استفاده قرار گرفته است.

كلمات كليدي: ميانقاب مصالح آجري، اتصال خورجيني، تحليل فزاينده استاتيكي

مقدمه

به علت فراواني استفاده از ميانقاب ها در ساختمان هاي متداول، مطالعه اثر ميانقاب بر رفتار سازه در هنگا م زلزله يك موضوع كاربردي و مهم مي باشد .سيستم تركيبي قاب و ميانقاب را قاب مركب مي نامند . تجربه هاي مربوط به زلزله هاي گوناگون نشان مي دهد كه ميانقاب ها تأثير بسيار مهمي در رفتار سازه ها در برابر زلزله دارند . هرچند وجود ميانقاب ها باعث افزايش سختي كل سازه م ي شوند، اما اين اثر آنها همواره جنبه مثبت ندارد . در سال هاي اخير تحقيقات وسيعي بر روي قاب هاي مركب انجام شده و در آيين نامه بهسازي ايران صريحاً به در نظر گرفتن ميانقاب ها به صورت المان قطري معادل با مشخصات هندسي و مصالح تعريف شده، اشاره شده است . ايده ميله معادل به جاي ميانقاب آجري براي اولين بار در سال 1960 توسط پولياكوف مطرح شد. [ 1]. پس از آن استافورد اسميت] 2و [3 و مينستون ] 4و [5  روش هايي براي ارائه خصوصيات ميله معادل ميانقاب پيشنهاد دادند .

صانعي نژاد و هابز[ 6]در سال 1995 روش جديدي را براي آناليز قاب هاي مركب فولادي داراي ميانقاب آجري يا بتني در برابر بارهاي درون صفحه اي ارائه نمودند. اين روش براي هر دو نوع رفتار ارتجاعي و خميري قاب هاي مركب با در نظر گرفتن شكل پذيري محدود مصالح ميانقاب ها معتبر مي باشد . روش پيشنهادي مقاومت و سختي ميانقاب و همچنين ظرفيت بارب ري تا ايجاد ترك قطري را محاسبه مي كند. تحقيقات بر روي آثار مختلف ميانقاب به صورت عملي و تئوري ادامه دارد با توجه به ساخت و سازهاي مرسوم در كشور ما آنچه حائز اهميت مي باشد تطابق نتايج اين تحقيقات با روش ها ي ساخت و مصالح مورد استفاده در ايران مي باشد. از جمله، چنين ساده سازي در مورد قاب هاي فولادي داراي اتصال خورجيني به علت انعطاف پذيري اتصال مورد ابهام است. يك روش مناسب براي بررسي اثر ميانقاب ها بر سازه هاي فولادي داراي اتصال خورجيني، انجام تحليل فزاينده بر روي اين سازه ها مي باشد.

اتصال خورجيني

اتصال خورجيني در ساختمان هاي فولادي متشكل از دو نبشي براي اتصال تير به ستون، در بالا و پائين هركدام از تيرها بوده كه براي پرهيز از جوش بالاسري معمولاً نبشي پائين بزرگتر از بال تيرآهن و نبشي بالا كوچكتر از بال تير آهن انتخاب م يگردد. علاوه بر اين در اين اتصال تيرها در محل اتصال قطع نشده و به صورت يكسره ادامه م ييابد و از نظر سهولت اجرا و افزايش باربري در مقابل بارهاي ثقلي مزيت قابل ملاحظ هاي دارا مي باشند. اتصال خورجيني با جزئيات متداول، در دست هبندي اتصالات بر اساس ميزان صلبيت، در دسته اتصالات نيمه صلب محسوب مي شوند آنچه حائز اهميت است، اينست كه موارد متعددي در مقاومت، سختي، نحوه شكست، چرخش تر كخوردگي و ديگر مشخصات اين اتصال م يتواند تأثيرگذار باشد. طول نبشي ها: در نتايج آزماي شهاي مزروعي-مصطفايي[ 7] ديده مي شود با دو برابر شدن طول نبش يها مقدار لنگر نهايي و لنگر متناظر با هر چرخش2.3  تا 2.5 برابر گرديده است، شماره مقاطع نبشي، شماره نبشي ها، نوع تقويت بكار رفته براي اين اتصال و مشخصات تقويت هاي بكار رفته، مقدار جوش ها، كيفيت جوش ها، نحوه جوشكاري، حذف نبشي بالا يا كوتاهتر كردن بال آن، نحوه قرار گرفتن تيرها روي نبشي ها )فاصله هريك از تيرها تا ستون و احياناً زاويه آنها با ستون)

در آزمايشات كرمي و مقدم[ 8] سختي اوليه اين نمونه ها برابر 1800 تن متر بر راديان انداز هگيري شده و اتصال در چرخش 0.035 راديان به لنگر نهايي 7/4 تن متر مي رسد. رفتار اين نمونه تا محدوده لنگر 3 تن متر خطي است. مشاهده مي شود كه با استفاده از ورق هاي بالا و پائين و ور قهاي جان، سختي اوليه بيش از 70 درصد و مقاومت نهايي حدود 25 درصد افزايش مي يابد. نمودارهاي بدست آمده توسط طاحوني و فرجودي[ 9] نشان مي دهد كه اتصالات خورجيني بنا بر جزئيات خود داراي 25 تا 80 درصد گيرداري م يباشند فروغي، زاهدي و برخورداري[ 10 ]  ميزان اين گيرداري را حدود 90 درصد بر آورد كردند. فتحي و آقاكوچك[11 ]  نشان دادند كه در صورت تأمين سختي بالاتر از 1000 تن متر بر راديان، رفتار سازه حساسيت چنداني به ميزان سختي اتصال ندارد. متأسفانه تحقيقات چنداني بر روي سختي قائم اتصال خورجيني وجود ندارد و بنابر اين از تنها مرجع موجود در اين زمينه كه مربوط به شكيب و سعادت نيا[ 12 ]  مي باشد، استفاده شده است. با توجه به تحقيقات موجود براي ادامه كار از مشخصات زير براي اتصال خورجيني استفاده شده است ...

متن کامل در ادامه مطلب...

:: مطالب مرتبط

+  بررسی روشهای تحلیل و ضوابط آئین نامه ای برای ساختمانهای مجهز به سیستم جداکننده لرزه ای

+  روشهاي تحليل ديناميكي مطابق آيين نامه

+  تحليل سازه اى ساختمان هاى آسيب ديده زلزله بم

+  خرابي راههاي فاقد روكش و راههاي نگهدارى و درمان آنها

+  پل‌سازي در ايران ( معماري فراموش شده(

+  عایق کاری ساختمان

+  درز انبساط و درز انقطاع چيست؟

+  نکاتی در تحلیل و طراحی سازه‌ها

+  بارگذاری ساختمان

+  کاربرد مواد نانو ساختار در صنعت ساختمان

+  مقاوم سازي ساختمان هاي موجود با افزودن سيستم هاي کنترل لرزه اي و استهلاک انرژي و ...

+  کاربرد شمع - ستون لوله ای در بهسازی لرزه ای ساختمان های کوتاه

+  معرفی عملکرد چیلر جذبی Absorption chillerو پانل هوشمند خورشیدي در صنعت ساختمان

+  سازه ماکارونی

+  فرمهاي ساختماني بهينه

+  پلهای بتن پیش تنیده

+  برج با سازه لوله با مهار بندی داخلی

+  مصالح تشکیل دهنده پل

 

عمل آوری بتن

یکی از قسمتهای مهم در عملیات بتن ، عمل آوری بتن است . عمل آوری ، یعنی نگه داشتن مقدار رطوبت و دمای بتن در حدی رضایت بخش در طی دوره ای مشخص ، که بلافاصله پس از بتن ریزی و اتمام عملیات پرداخت آغاز میشود ، چنانکه بتن بتواند به خواص مورد نظر برسد بعبارت دیگر فرایندی که از افت رطوبت بتن جلوگیری کرده و دمای بتن در حد رضایت بخش حفظ شود ، را عمل آوری بتن گویند .

عمل آوری بتن برخواص بتن سخت شده مانند دوام ، مقاومت ، آب بندی ، مقاومت سایشی ، ثبات حجمی ، مقاومت در برا بر یخ زدن و آب شدن ، نمکهای یخ زدا ، تاثیر بسزایی می گذارد .

اهداف عمل آوری :

1- جلوگیری از کاهش رطوبت یا تامین رطوبت از دست رفته

2- حفظ دمای بتن در حدی مطلوب به مدت زمانی معین

3- توسعه مقاومت بتن با تکمیل عملیات هیدراسیون سیمان

مدت عمل آوری

مدت زمانی که بتن باید از نظر کاهش رطوبت محافظت شود ، به نوع سیمان ، نسبت اجزای مخلوط ، مقاومت مورد نیاز ، اندازه و شکل عضو بتنی ، هوای محیط و به شرایط بعدی که بتن در معرض آن قرار خواهد گرفت ، یستگی دارد . در این مقاله همه شرایط یکسان فرض شده و فقط نوع سیمان مصرفی ( سیمان پرتلند دو – سیمان پرتلند پوزولانی ) که اکثرا" در سازه های بتنی مورد استفاده قرار میگیرد ، بررسی و نتیجه گیری میشود .

تاثیر عمل آوری در رطوبت بر مقاومت را می توان بصورت نمودار زیر که برای بتن با نسبت آب یه سیمان 50/0 بدست آمده است ، مشاهده کرد .

نمودار فوق نشان می دهد که بتن ساخته شده با سیمان پرتلند و نگهداری شده در محیط کارگاهی ، و بدون عمل آوری و مراقبت تقریبا" 52 درصد مقاومت مورد نیاز را کسب می کند و پس از سه روز ، هفت روز ، حالت مرطوب کامل به ترتیب 78 درصد و 90 درصد و 125 درصد افزایش می یابد .

بتن ساخته شده با سیمان پرتلند پوزولانی به علت پایین بودن ميزان حرارت هيدراتاسيون اين نوع سيمان نسبت به سيمانهاي دیگر و ماهيت دیرگیر بودن آن تا 90 روزه ، درصد کمتری نسبت که سیمان پرتلند دارد و نگهداری بیشتری را می طلبد .

دمای محیط و تاثیر آن بر بتن...

:: مطالب مرتبط

+  استفاده از خرده شیشه در بتن

+  استفاده از لاستيکهای فرسوده در بتن ...

+  افزودن فيبر به بتن ...

+  استفاده از بتن آماده استاندارد در ساخت و سازها اجباری می‌شود

+  فرسودگی بتن

+  كاربردهاي بتن اليافي

+  تاثير ديركرد بتن ريزي بر مقاومت فشاري بتن

+  دانشمندان دانشگاه ميشيگان بتن انعطاف‌پذير ساختند

+  بتن اسفنجی

+  سبک سازی ساختمان ها (فوم بتن)

+  بررسی و مقایسه چند شیوه مقاوم سازی ساختمان های بتنی کوتاه مرتبه در برابر زلزله

+  بررسی بتنهای محتوی خاکستر بادی با به کاربردن تکنولوژی SEC

+  بتن عبور دهنده نور ، لایتراکان

+  جزئیات اجرایی ساختمان های بتنی

+  بتن، سنگ دست ساز

+  آیا بتن آرمه یکپارچه راه حل معمارانه تولید انبوه مسکن است؟

+  روشهای پيشرفته ساخت بتن تقویت شده فیبری

+  ساختار مقاوم مصالح بتن سبك دانه در مقابل آتش 1

+  پلهای بتن مسلح

+  بتن بدون ويبره

 

نگرشي ديگر بر مهندسي زلزله، ساده سازي فرايندهاي پيچيده

سوانح طبيعي خارج از كنترل انسان روي مي دهند و در اكثر موارد مردم آ نگونه كه آموزش ديده اند رفتار نمي كنند. علاوه بر اين از علوم، پژوهشها، رهنمودها، آيين نامه ها و نظريه هاي موجود هم به طور كامل استفاده نمي شود.

مرور سريع سوانح و پيامدهاي گذشته شاهدي بر صحت اين مدعاست. پس از هر زمين لرزه اي لرزش زمين متفاوت با حد انتظارات بوده و خرابيهاي بسياري به بارآورده است.

اين خرابيها عموماً به سبب طراحي، اجراي ضعيف ساختمانها، ناديده انگاشتن قوانين ساده و الفباي مهندسي مي باشد كه بعضاً به صورت اظهارات و بيانيه ها بعد از وقوع هر زمين لرزه اي نيز تكرار مي شوند. براي غلبه بر اين مشكل، متخصصان علم مهندسي زلزله بايد به تعديل و اصلاح شيوه هاي طراحي بپردازند و روشهاي ساده اي را پيشنهاد نمايند.

راه حلهايي كه كاربردي بوده و اطلاعات مردم را افزايش دهد. تحليل موفقيت نسبي پزشكان و تأثير آنها بر مردم با ايجاد اعتماد در مراجعين و توجه به خواسته هاي آنها با استفاده از راه حلهاي ساده و تقريباً قطعي مي باشد كه ريشه بسياري از اين راه حلها به زمان اين سينا يا طب اين سينايي بر مي گردد. تجويز دارو براي انسان با همه پيچيدگيهايش نسبت به پديده هاي ديگر مثل زمين، مانند اين است كه مهندسان براي تأمين ايمني بايد از دل متدها و فنون جديد همانند نانوتكنولوژي، دانشها و مصالح نو را استخراج نمايند. بي ترديد شمار زيادي از مردم به دليل پيچيدگي آيين نامه ها نمي توانند از آنها استفاده كنند؛ اما اگر راه حلهاي ساده به مردم پيشنهاد شود، واكنش ديگري نشان مي دهند؛ همان طور كه مردم با اينكه سبب بسياري از بيماريها را نمي دانند، ولي از داروهاي تجويز شده به علت اعتماد به پزشكان استفاده مي كنند . موضوعات مهندسي و مشكلات بايد به ترتيبي كه دربردارنده پاسخهاي مناسب و همساز با مرتبه علمي و تخصصي مربوط به مجريان و مصرف كنندگان باشد طبقه بندي شوند.

در مورد سازه ها و ساختمانهاي خاص، دانش مهندسي بايد بيشترين قابليت اطمينان، اعتبار، دقت و كنترل را تأمين نمايد؛ اما در مورد ساختمانهاي رايج (مسكن مردم) كه بيشترين تلفات انساني در هنگام زمينلرزه را به همراه دارد، بايد به راه حلهاي ساده و كاربردي متوسل شد. ميليونها از اين واحدهاي ساختماني غيرمهندسي ساز از مصالح غيرمسلح بنايي، خشتي و چوبي ... همراه با نواقص وكمبودهاي متعدد در سراسر جهان وجود دارد. آيا خانواده ها راه حلهاي ارائه شده توسط متخصصين مقاوم سازي ساختمانها در برابر زلزله را به هنگام ساختمان سازي رعايت مي كنند؟

نبايد انتظار داشت كه مردم از مهندسين براي ارزيابي مقاوم سازي منازلشان دعوت نمايند تا بعد از كلي محاسبه و طراحي، راه حلي ارائه دهند كه به علت هزينه بالاي آن هرگز مورد استفاده قرار نم يگيرد. ساكنين اين منازل اگر توان مالي داشتند، هرگز در چنين منازلي سكني نمي گزيدند؛ اما با تمامي اين كاستي ها، با اتخاذ روشي جديد و ساده مي توان در مناطق روستايي جهان منازل را ايمن ساخت. ما حتي در اتخاذ تصميم هاي سازنده و متقاعد كننده هم خيلي موفق نبوده ايم. در حقيقت تمامي اين مسائل ناشي از عدم صلاحيت و قابليت نمي باشد؛ بلكه اين وظيفه متخصصان است كه راه حل بهتري ارائه نمايند؛ زيرا آنها مي دانند.

علاوه بر اين، در بسياري از حالات، پزشكان در مقايسه با مهندسين زلزله ارتباط بهتري با مردم برقرار كرده اند. متخصصان در اين زمينه بايد بيشتر تلاش نمايند كه اين مقصود، جز با ساده سازي و داشتن يك رهيافت مبتكرانه حاصل نمي شود. اين باور م يتواند با ساده سازي علم مهندسي زلزله به دست آيد كه يكي از سخت ترين چالشها در اين عرصه مي باشد. به عنوان نمونه، كتب مقدس همانند قرآن و ديگر كتب قديمي، ادبيات كهن، آثار بزرگان و يا اشعار حافظ و مولانا در ضمن اينكه حاوي مطالب ارزشمند و سنگين مي باشند، براي عموم مردم قابل دركند و هر كس به فراخور دانش خود، هر چند اندك هم شده از مضامين عرفاني آنها بهره مي گيرد. اين يك حقيقت است كه هنر ساده سازي پديده هاي پيچيده و غامض به سطح بالايي از تخصص و كارشناسي نيازمند مي باشد. بزرگان همواره ساده سخنوري مي كنند؛ درحالي كه نوآموزان و مبتديان بسيار پيچيده سخن مي گويند. ما پيچيده سخن مي گوييم؛ زيرا در دانش خود داراي نقص و كاستي مي باشيم و آن را به سمت صحيحي هدايت نكرده ايم.

ما همواره سعي در خلق روشهاي پيچيده و دشوار داريم و اين كار را با افزودن پارامترها و مباحث جديدي كه كاملاً براي بناهاي پيچيده و خاص توجيه و تصحيح شده اند انجام مي دهيم؛ اما هرگز براي ساده سازي يافته هايمان در موارد معمول مثل خانه سازي تلاش نكرده ايم. اعتقاد راسخ دارم كه براي پديده هاي ناشناخته همانند زمينلرزه نگاهي ساده به آنها بهترين است. به كلامي ديگر، اكثر علوم پيشرفته بايد ساده، قابل فهم و مورد قبول قرار گيرند. اجراي اين نظريه تنها به يك رهيافت ميان رشته اي نياز ندارد؛ بلكه نيازمند يك برنامه آموزشي جامع براي تمامي افراد ذي ربط در اجراي ضوابط كاهش خطرهاي لرزه اي مي باشد. اصل كليدي در فعاليتهاي مذكور به طور قطع گسترش يك رهيافت مبتكرانه و تغيير در ديدگاهها در تحقيقات آتي در زمينه مهندسي زلزله مي باشد. براي رسيدن به اين هدف اندكي صبر و تلاش مي بايد.

پروفسور محسن غفوري آشتياني(استاد و رييس پژوهشگاه بين المللي زلزله شناسي و مهندسي زلزله)

به نقل از ieea

:: مطالب مرتبط

+  مشخصات برخی از زلزله های بزرگ و تاریخی ایران و تهران

+  سوپرفريم R.C فناوري نوين براي مقابله با زلزله

+  درس هايي از زلزله بم

+  پيشرفتهاي جديد در پیش بینی زلزله

+  پیش بینی زلزله

+  پیش بینی زلزله با استفاده از سیستم های ماهواره ای سنجش از راه دور

+  بررسى زلزله بم و رفتار سازه هاى مختلف موجود در بم

+  همه چیز درباره زلزله (1)

+  همه چیز درباره زلزله (2)

+  اولین همایش پیش نشانگرهای زلزله

+  بررسي تاثير زلزله بر سازه ها و تاسيسات زير زميني