نوع فایل: pdf
تعداد صفحات: 140 صفحه
نکته مهم: برای دریافت فایل پایان نامه به صورت word «قابل ویرایش» با ما تماس بگیرید.
پایان نامه برای دریافت درجه ی کارشناسی ارشد «M.SC»
چکیده:
در سازه های فولادی با اتصالات خمشی، یکی از مهم ترین توصیه های آیین نامه ها، ایجاد تدابیری برای تشکیل مفصل پلاستیک در تیر می باشد. اتصالات با صفحات کناری یکی از روش های مقاوم سازی اتصالات خمشی می-باشد. در این روش نیروهای کششی و فشاری بال های فوقانی و تحتانی تیر به کمک ورقهای گونه به ستون انتقال داده می شود. در این پایان نامه، بررسی رفتار لرزه ای اتصالات خمشی با صفحات کناری در قاب های خمشی فولادی مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور، از صفحات کناری به منظور مقاوم سازی اتصال و نیز انتقال مفصل پلاستیک از چشمه اتصال به تیر بهره گرفته شده است. میزان جذب انرژی ورودی توسط این سیستم مقاوم در برابر زلزله و مقایسه با سیستم های متعارف در کل سازه انجام گرفته و تاثیر اتصالات با صفحات کناری در میزان مشارکت در تشکیل مفاصل پلاستیک در تیر سنجیده شده است. لازم به ذکر است با روش اجزای محدود و در نرم افزار المان محدود Ansys این مطالعه انجام پذیرفته و در نهایت با ارائه نتایج شبیه سازی های عددی، تاثیر نتایج به دست آمده بررسی و ارزیابی شده است.
مقدمه:
زلزله 17 ژانویه 1994 نرتریج کالیفرنیا مشخص کرد که اتصالات صلب جوشی تیر به ستون در قاب های خمشی به مقدار زیادی بیش از آنکه قبلاً به نظر می رسید، آسیب پذیر هستند. پایداری قاب های خمشی به ظرفیت اتصال تیر به ستون بستگی دارد تا سالم بماند و در مقابل تمایل به چرخش ناشی از نوسان ساختمان مقاومت کند.
اصلاح شکل پذیری لرزه ای و کاهش تمرکز تنش در محل اتصال تیر به ستون با استفاده از اتصالات خمشی نوین در قاب های خمشی فولادی امکان پذیر می باشد. که محققین زیادی در این زمینه مطالعات آزمایشگاهی و تحلیل های عددی گسترده ای را انجام دادند که در نهایت منجر به پیشنهاد یک سری اتصالات تیر به ستون با هندسه جدید شده است. برخی از این پیشنهادات با ذکر جزئیات در آیین نامه ها آورده شده اند. از این نوع اتصالات نوین می توان به اتصال تیر با مقطع کاهش یافته و اتصالات با صفحات کناری اشاره کرد که در فصل اول در این مورد توضیحات کلی ارائه گردید.
علت اصلی استفاده از این نوع اتصالات را می توان در شکل پذیری زیاد و رفتار غیر خطی بهتر این گونه اتصالات را در پاسخ لرزه ای نسبت به سایر اتصالات بیان کرد.
فهرست مطالب:
فصل اول : کلیات
1-1 مقدمه
1-2 عملکرد اتصالات جوشی در زلزله نرتریج و کوبه
1-3 طبقه بندی صدمات وارده به اتصالات در حین زلزله
1-3-1 خرابی در تیرها
1-3-2 خرابی در بال ستون
1- 3-3 خرابی ها و نقایص جوش
1-3-4 خرابی در ورق اتصال برشی جان تیر
1-3-5 خرابی در چشمه اتصال
1-4 پیشنهاداتی برای بهبود رفتار اتصالات جوشی
1-4- 1 اتصالات یگانه
1-4-1-1 تقویت اتصال
1-4-1-2 تیر با مقطع کاهش یافته
1– 4- 2 اتصالات دو گانه
1-4-3 اتصالات صلب
1-5 بررسی کلی اتصالات (تشکیل مفصل پلاستیک)
1-6 اتصال صفحه کناری
1-6-1 چگونگی طراحی، ساخت و نصب اتصال صفحه کناری
1-6-1-1 طرح سازه ای
1-6-1-2 چگونگی ساخت و نصب سیستم اتصال صفحه کناری
1-6-2 ویژگی های سیستم اتصال صفحه کناری
1-6-2-1 عملکرد زنجیروار (کابلی)
1-6-2-2 جدایی بین تیر و ستون
1-6-2-3 مسیرهای ساده انتقال بار
1-6-2-4 عملکرد سیکلی مناسب
1-6-2-5 مزیت ویژه در استفاده با ستون های با مقطع تو خالی (لوله ای- جعبه ای)
1-6-2-6 صرفه جویی در هزینه
1-7 اتصالات گیردار با صفحات فوقانی و تحتانی جوش شده به بال تیر
1-7-1 روش طراحی در آیین نامه اتصالات ایران
1-8 اهداف پژوهش حاضر
فصل دوم : پیشینه تحقیق
2-1 مقدمه
2-2 مطالعات آزمایشگاهی مجدد بر اتصالات معمول قبل از زلزله نرتریج
2-3 آزمایش Engelhardt بر اتصالات خمشی متداول قبل از زلزله نرتریج
2-5 اتصال گیردار تیر به ستون دوبل فولادی با استفاده از صفحات کناری
2-5-1 توضیحاتی در مورد جزئیات نمونه ها
2-5-2 بررسی نتایج
2-6 معرفی اتصال خمشی تیر به ستون قوطی فولادی با استفاده از صفحات کناری
2-6-1 فرضیات مدلسازی
2-6-2 نحوه انجام آزمایش و اعمال بارگذاری
2-6-3 بررسی نتایج
2-6-3-1 توزیع تنش و کرنش
2-6-3-2 بررسی تاثیر تغییر ضخامت ورق کناری
2-7 مطالعه تجربی و مدلسازی اتصالات خمشی فولادی با صفحات کناری و ارائه هندسه جدید جهت بهبود رفتار اتصال
2-7-1 نمونه مدل شده و مدل آزمایشگاهی
2-7-2 نتایج
2-8 مطالعات انجام یافته بر روی رفتار غیر خطی اتصالات کناری
2-9 مقایسه رفتار چرخه ای اتصالات کناری با اتصالات RBS
2-10مقایسه رفتار اتصالات BWWF با اتصالات کناری تحت بارگذاری ناشی از انفجار
2-11 مقایسه هزینه اتصالات خمشی فولادی
فصل سوم : مدلسازی به روش عناصر محدود
3-1 مقدمه
3-2 کلیاتی در مورد روش عناصر محدود
3-3 معرفی نرم افزار مورد استفاده و نگاهی اجمالی بر آن
3-4 تحلیل غیر خطی در نرم افزار ANSYS
3-4-1 دلایل بروز رفتار غیر خطی
3-4-1-1 غیر خطی مصالح
3-4-1-3 تغییر شرایط و وضعیت سازه
3-4-2 توضیحاتی در مورد انجام تحلیل غیر خطی در نرم افزار ANSYS
3-4-2-1 بار گذاری گام به گام
3-4-2-2 تلورانس همگرایی
3-4-2-3 گام های بارگذاری و ریز گام ها
3-5 المان مورد استفاده در مدلسازی عناصر محدود
3-6 معیار تسلیم مورد استفاده برای مصالح
3-7 مدلسازی رفتار فولاد
3-8 مدلسازی اتصال با اتصالات با صفحات کناری
فصل چهارم : مطالعه پارامتریک جهت بررسی رفتار لرزهای اتصالات خمشی با استفاده از صفحات کناری
4-1 مقدمه
4-2 معرفی چشمه اتصال
4-3 روند انجام مطالعات پارامتریک
4- 4 مشخصات قاب های تحلیلی
4-5 نتایج به دست آمده از مدل های تحلیلی
4-6 مقایسه نتایج
فهرست اشکال :
شکل (1-1) : اتصال جان پیچی و بال جوشی
شکل (1-2) : خرابی محتمل در تیرها
شکل (1-3) : خرابی های محتمل در بال ستون
شکل (1-4) : خرابی، نقص و نا پیوستگی در جوش
شکل (1-5) : انواع خرابی در ورق اتصال برشی جان
شکل (1-6) : انواع خرابی چشمه اتصال
شکل (1-7) : ماهیچه مثلثی ( Triangular Haunch )
شکل (1-8) : اتصال ستون درختی ( column tree connection )
شکل(1-9) : اتصال با ورق های پوششی ( Cover Plates )
شکل(1-10) : اتصال با ورق های جانبی
شکل (1-11) : اتصال ترکیب ماهیچه تحتانی و حالت استخوانی
شکل(1-12) : اتصال JAMA
شکل (1-13) : شرایط مطلوب تشکیل مفصل پلاستیک
شکل (1-14) : محل تشکیل مفصل پلاستیک در تیرها
شکل (1-15) : نمونه ای از اتصالات صفحه کناری
شکل (1-16) : نحوه ساخت و نصب قاب خمشی با صفحات کناری
شکل (1-17) : جزئیات اتصال با ورق فوقانی و تحتانی (روسری و زیرسری)
شکل (2-1) : اتصال جان پیچی بال جوشی با جوش های اضافی در جان تیر در محل اتصال
شکل (2-2) : نمایی کلی از نحوه آزمایش
شکل (2-3) : جزئیات اتصال برای نمونه
شکل (2-4) : پاسخ چرخه ای نمونه
شکل (2-5) : پاسخ چرخه ای نمونه
شکل (2-6) : نمایی از نمونه PN3
شکل (2-7) : نمودار ممان_ دوران برای نمونه PN1
شکل (2-8) : هندسه کلی مدل اتصال تیر به ستون دوبل با استفاده از صفحات کناری
شکل (2-9) : منحنی های ممان- دوران برای مدل SP-A-01 تا SP-A-04
شکل (2-10) : هندسه کلی نمونه ها (بر حسب سانتی متر)
شکل (2-11) : بارگذاری استاندارد پیشنهاد شده ATC برای انجام آزمایش
شکل (2-12) : توزیع تنش و کرنش مدل ها در زاویه دوران06/0 رادیان بارگذاری دوره ای
شکل (2-13) : پوش منحنی های هیسترزیس لنگر- دوران ورق با ضخامت مختلف
شکل (2-14) : توزیع کرنش در زاویه دوران 06/0 رادیان بارگذاری دوره ای
شکل (2-15) : استفاده از ورق لچکی جهت جهت برطرف کردن
شکل (2-16) : المان بندی اتصال با صفحات کناری
شکل (2-17) : المان بندی مدل اصلاح شده با لچکی
شکل (2-18) : تغییرات شکل اتصال کناری در برابر بارهای وارده
شکل (2-19) : نمودار ممان دوران نمونه ها
شکل (2-20) : جزئیات دو اتصال BWWF و اتصالات کناری
شکل (2-21) : نمودارهای نیرو- تغییر مکان
شکل (3-1) : مقایسه روش گام به گام عادی با روش نیوتن- رافسون
شکل (3-2) : مقایسه بین روش ARC-LENGTH و روش نیوتن رافسون
شکل (3-3) : بارگذاری با 2 گام و 5 ریز گام در گام اول
شکل (3-4) : المان Shell 181 در نرم افزار ANSYS
شکل (3-5) : نمودار تنش _ کرنش فولاد
شکل (3-6) : تصویری از اتصال با صفحات کناری
شکل (4-1) : تغییرشکل اتصال در برابر نیروهای وارده
شکل (4-2) : تصویری از مدل اجزاء محدود یک نمونه از اتصالات متعارف
شکل (4-3) : تصویری از مدل اجزاء محدود یک نمونه از اتصال با صفحات کناری
شکل (4-4) : نمونه ای از قاب های تحلیلی
شکل (4-5) : اتصال طبقه دوم در لحظه 1.68 بارگذاری برای قاب با چشمه اتصال ضعیف
شکل (4-6) : قاب W در لحظه 2.64 بارگذاری برای قاب با چشمه اتصال ضعیف
شکل (4-7) : نمودار انرژی کرنشی جذب شده در تیر برای مدل W
شکل (4-8) : اتصال طبقه دوم در لحظه 1.66 بارگذاری برای قاب با چشمه اتصال متوسط
شکل (4-9) : قاب M در لحظه 2.66 بارگذاری برای قاب با چشمه اتصال متوسط
شکل (4-10) : نمودار انرژی کرنشی جذب شده در تیر برای مدل M
شکل (4-11) : اتصال طبقه دوم در لحظه 1.66 بارگذاری برای قاب با چشمه اتصال قوی
شکل (4-12) : قاب S در لحظه 2.66 بارگذاری برای قاب با چشمه اتصال قوی
شکل (4-13) : نمودار انرژی کرنشی جذب شده در تیر برای مدل S
شکل (4-14) : نمودار انرژی کرنشی جذب شده در تیر برای مدل HS
شکل (4-15) : اتصال طبقه دوم در لحظه 1.66 بارگذاری برای قاب با اتصال کناری
شکل (4-16) : قاب SP در لحظه 2.66 بارگذاری برای قاب با اتصالات کناری
شکل (4-17) : نمودار انرژی کرنشی جذب شده در تیر برای مدل SP
شکل (4-20) : نمودار مجموع انرژی کرنشی جذب شده در تیر
شکل (4-19) : نمودار انرژی کرنشی جذب شده در تیر در موقعیت ب
شکل (4-18) : نمودار انرژی کرنشی جذب شده در تیر در موقعیت الف
فهرست جداول :
جدول (1-1) : خرابی تیرها
جدول (1-2) : انواع خرابی در بال ستون
جدول (1-3) : انواع خرابی و نقایص و ناپیوستگی در جوش
جدول (1-4) : انواع خرابی در ورق اتصال برشی جان
جدول (1-5) : انواع خرابی چشمه اتصال
جدول (2-1) : مشخصات نمونه های آزمایش
جدول (2-2) : خلاصه ای از مقدار دوران پلاستیک و علت شکست نمونه ها
جدول (2-3) : خصوصیات مصالح و نتایج آزمایش پروفسور E. P. Popov
جدول (2-4) : ابعاد تیر و ستون دوبل مدل های در نظر گرفته شده
جدول (2-5) : ابعاد جزئیات اتصالات تیر به ستون دوبل
جدول (2-6) : ابعاد پروفیل های تیر و ستون مورد مطالعه
جدول (2-7) : مشخصات نمونه ها
جدول (2-8) : ابعاد اتصال Side Plate
جدول (2-9) : جزئیات اتصال با صفحات کناری مدل شده
جدول (2-10) : مقایسه هزینه اتصالات خمشی فولادی
جدول (3-1) : لیست المان های موجود در نرم افزار ANSYS
جدول (4-1) : جزئیات ساخت مدل ها
منابع و مأخذ:
[1] Houghton DL. The Sideplate Moment Connection: A Design Breakthrough Eliminating Recognized Vulnerabilities in Steel Moment Frame Connections. Proceedings of the 2nd World Conference on Steel Construction, San Sebastian, Spain, 1998.
[2] Federal Emergency Management Agency, FEMA-351: Recommended Seismic Evaluation and Upgrade Criteria for Existing Welded Steel Moment Frame Buildings, SAC Joint Venture, Sacramento, California, 2000.
[3] نقی پور، م. بررسی شکل پذیری و سختی جانبی قاب¬های خمشی دارای اتصال با صفحات کناری و اتصال با ورق بالا و پایین. هشتمین کنگره بین المللی مهندسی عمران، دانشگاه شیراز، اردیبهشت 1388.
[4] دیلمی، ا. اتصال گیردار تیر به ستون دوبل فولادی با استفاده از صفحات کناری. نشریه سازه و فولاد؛ دوره اول، شماره 1، صفحات 12-26، 1384.
پایان نامه ی بررسی رفتار لرزه ای اتصالات خمشی با صفحات کناری. pdf