تحقیق تعيين موقعيت بهينه مهار بازويي در ساختمان هاي بلند 11 w ( ورد)
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 : 11 صفحه
قسمتی از متن word (..DOC) :
1
تعیین موقعیت بهینه مهار بازویی در ساختمان های بلند
چكيـده
سازه های بلند دارای فرم های سازه ای مختلفی می باشد.يكي از اين فرم‌هاي سازه‌اي، سازه‌هاي با مهار بازويي ميباشد اين فرم سازه‌اي داراي يك هسته مركزي كه متشكل از ديوارهاي برشي و يا قاب‌‌هاي مهار‌بندي شده ميباشد، كه هسته مركزي توسط خرپاهاي بازو مانند يا شاه تيرهایی به نام مهار بازویی به ستون‌هاي خارجي متصل مي‌شود.این مهارها از چرخش هسته جلوگیری می کنند و باعث می شوند که تغییر مکان های جانبی و لنگر های هسته از حالتی که به تنهایی بارها را تحمل می کند کمتر گردد.از سازه‌هايي كه اين فرم سازه‌اي را دارا بودند مي‌توان به ساختمان WTC در آمريكا اشاره نمود.
در اين پژوهش موقعيت بهينه مهار بازويي با استفاده از روشهاي متعارف موجود درحالت های استفاده از یک و دو مهار بازویی مورد مطالعه و بررسي قرار گرفته است.همچنین تاثیر انواع بارگذاری جانبی بر این موقعیت بهینه نیز مورد ارزیابی واقع شده است.
پارامتری که مبنای تعیین این موقعیت بهینه قرارگرفته شده است،تغییر مکان جانبی بالای سازه می باشد.
کلمات کلیدی:مهار بازویی،قاب محیطی،هسته،موقعیت بهینه
مقدمـه
هنگامي كه فرم سازه‌اي،شامل قاب محيطي و هسته ميباشد، جهت انتقال نيروها از قاب محيطي به هسته بايستي از يك تير عميق به نام مهار بازويي استفاده نمود. هنگامي كه ساختمان تحت اثر بار افقي قرار مي‌گيرد، مهارهاي بازويي از چرخش هسته جلوگيري مي‌كنند و باعث مي‌شوند كه تغيير مكان‌هاي جانبي و لنگرهاي هسته از حالتي كه به تنهايي بارها را تحمل مي‌كند كمتر گردد.یکی از مهم ترین مسا یل در این فرم سازه ای تعیین موقعیت بهینه مهار بازویی
می باشد.در این پژوهش سعی شده است این موقعیت با استفاده از روش های متعارف موجود تعیین گردد.هم چنین اثر انواع بارگذاری بر موقعیت بهینه مهار بازویی مورد بررسی قرارگرفته شده است.نرم افزار استفاده شده جهت آنالیز ETABS می باشد.
10
شايان ذكر است، پارامتري كه مبني تصميم‌گيري در تعيين موقعيت بهينه مهار بازويي در اين پژوهش قرار گرفته است، تغيير مكان افقي بالاي سازه ميباشد.
فرضيات آناليـز
1ـ رفتار سازه الاستيك خطي در نظر گرفته شده است.
2ـ از سختي خمشي كف‌‌ها صرف‌نظر شده است.
3ـ مهارهاي بازويي به صورت صلب، به هسته
و هسته به صورت صلب، به پي متصل شده است.
4ـ خواص هندسي مقطع هسته، ستون‌ها و مهارهاي بازويي، در راستاي ارتفاع يكنواخت
در نظر گرفته شده است.
5ـ مهار بازويي صلب در نظر گرفته شده است.
با فرض‌هايي انجام شده، مدل تحليلي براي مثال مزبور، يك تيره طره مقيد بوده، كه مي‌توان
از روشهاي كلاسيك موقعيت بهينه مهار بازويي
را تعيين نمود.
تعيين موقعيت بهينه مهار بازويي
در ابتدا، روابط كلي جهت تعيين موقعيت بهينه مهار بازويي ارائه شده است. و سپس اين موقعيت بهينه در حالت‌هاي مختلف و براساس روابط ارائه شده تعيين مي‌گردد.
تعيين لنگرگيرداري اعمالي از مهار بازويي به هسته
براي نشان دادن روش آناليز، از يك سازه با دو مهار بازويي استفاده شده است (شكل1). آناليز سازه‌هايي با كمتر يا بيشتر از دو مهار بازويي را نيز مي‌توان براساس همين روش محاسبه نمود.
جهت بدست آوردن لنگر گيرداري اعمالي از مهار بازويي به هسته، از روابط سازگاري تعادل بين چرخش هسته و چرخش مهار بازويي در هر تراز مهار بازويي استفاده مي‌شود. چرخش هسته برحسب تغيير شكل خمشي آن، و چرخش مهاربازويي برحسب تغيير شكلهاي محوري ستون‌ها و خمش مهار تعريف مي‌گردد. [1]
شكل1ـ سازه با دو مهاربازويي
ميزان چرخش هسته را مي‌توان با استفاده از روش لنگر ـ سطح در ترازهاي مختلف تعيين نمود.
(1)
(2)
در روابط فوق:
EI = صلبيت خمشي كل هسته
H = ارتفاع كل هسته
= چرخش هسته در تراز 1
= چرخش هسته در تراز 2
= شدت بار افقي
و = فاصله مهارهاي بازويي 1 و 2 از بالاي هسته
3
و = لنگرهاي گيرداري مهارهاي بازويي 1 و 2 در اتصال به هسته.
چرخش مهارهاي بازويي شامل دو مولفه ميباشد: يك چرخش ناشي از تغيير شكلهاي محوري ستون‌ها و يك چرخش، ناشي از خمش مهار بازويي. با توجه به فرض صلبيت مهار بازويي، چرخش ناشي از خمش مهار بازويي صفر ميباشد. [2]
در نتيجه چرخش انتهاي داخلي مهار بازويي
در ترازهاي مختلف را مي‌توان از روابط زير تعيين نمود:
(3)
(4)
كه در روابط فوق K عبارت است از
(5)
حال با مساوي قرار دادن چرخش هسته و مهارهاي بازويي در ترازهاي مختلف خواهيم داشت:
چرخش در تراز 1
(6)
چرخش در تراز 2
پس از ساده‌سازي روابط (6) و (7) و حل هم‌زمان آن‌ها مي‌توان مقاديرM1 و M2 را نيز محاسبه نمود
پس از تعيين لنگرهاي گيرداري، لنگر موجود
در هسته به صورت زير بدست مي‌آيد:
(8)
تعيين تغيير مكان افقي
تغيير مكان افقي سازه را مي‌توان با استفاده
از نمودار لنگر خمشي مربوط به هسته و از روش
لنگر ـ سطح محاسبه نمود.
با توجه به اين‌كه محاسبه رابطه عمومي تغيير مكان در ارتفاع سازه بسيار پيچيده خواهد بود، لذا، تنها جابه‌جايي بالاي سازه تعيين مي‌شود. [3]
(9)
لازم به ذكر ميباشد، جمله اول رابطه (9)، تغيير مكان بالاي هسته ناشي از بار گسترده يكنواخت ميباشد، و چنان‌چه نوع بارگذاري تغيير نمايد، آن عبارت نيز تغيير خواهد نمود.
تعيين موقعيت بهينه مهار بازويي
براي تعيين موقعيت بهينه مهار بازويي بايستي محلي را پيدا نمود، كه چنان‌چه مهار بازويي در آن محل قرار گيرد، تغيير مكان افقي بالاي سازه كم‌ترين مقدار خود را داشته باشد. تعيين اين محل با حداكثر نمودن ميزان كاهش جابه‌جايي[ دومين جمله سمت راست رابطه (9)] صورت مي‌گيرد. [4]
براي يك سازه با دو مهار بازويي، دومين جمله رابطه تغيير مكان(رابطه 9) با مشتق‌گيري، ابتدا نسبت به و سپس نسبت به به حداكثر مقدار خود مي‌رسد، در نتيجه:
(10 الف)
(10 ب)
4
با حل هم‌زمان روابط(10) مقادير و كه مبين ترازهاي بهينه مهارهاي بازويي مي‌باشند تعيين مي‌شود.
تعيين موقعيت بهينه مهار بازويي دريك سازه تحت بار جانبي گسترده يكنواخت
بر طبق آنچه قبلاً توضيح داده شد مي‌توان موقعيت بهينه مهار بازويي در يك سازه تحت بار جانبي گسترده يكنواخت ( شكل2) را به صورت زير تعيين نمود:
شكل 2 سازه با يك مهاربازويي تحت بار جانبي گسترده يكنواخت
با توجه به روابط ذکر شده تغيير مكان بالاي سازه در این حالت برابر است با:
(11)
با مشتق گرفتن از رابطه (11) نسبت به x و برابر صفر قرار دادن آن، موقعيت بهينه مهار بازويي محاسبه مي‌گردد.
(12)
حال جهت بررسي نتيجه بدست آمده از حالت تئوري و مدل واقعي، يك قاب صلب 50 طبقه،
كه در دهانه وسط آن يك ديوار برشي به عنوان هسته قرار دارد به وسيله نرم‌افزار مدل گرديده، و مهار بازويي در طبقات مختلف قرار داده شده و در هر يك
از حالات تغيير مكان افقي بالاي سازه اندازه‌گيري شده است. نتايج حاصل از اين اندازه‌گيري‌ها را مي‌توان
در شكل (3) مشاهده نمود. جهت سهولت در مقايسه، نمودار برحسب تغيير مكان افقي بالاي سازه هنگامي كه مهار بازويي در آن تراز واقع شده باشد، مقياس شده است در ادامه با توجه به اين‌كه از سختي خمشي كف صرف‌نظر شده است، يك مهار بازويي در بالاي سازه قرار داده شده است، و مهار بازويي ديگر در ترازهاي مختلف جابه جا شده است. كه مي‌توان نتايج حاصل
از اين آناليز را نيز در شكل (3) مشاهده نمود.
شکل 3 موقعیت بهینه مهار بازویی در یک سازه تحت بار جانبی یکنواخت
تعيين موقعيت بهينه مهار بازويي در سازه
غير يكنواخت
در مبحث قبل موقعيت بهينه مهار بازويي هنگامي‌كه سطح مقطع اعضا ثابت بود مورد بررسي واقع شد، ولي با توجه به اینکه استفاده از سطح مقطع ثابت باعث غيراقتصادي شدن سازه مي‌گردد. به منظور مقايسه و درك اثر تغيير در سطح مقطع ستون‌ها، در اين قسمت همان سازه در نظر گرفته
6