تحقیق بررسي مكان‏يابي ديوار برشي در پلان بر پايه تحليل‏هاي ارتجايي 14 ص

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 : 22 صفحه

 قسمتی از متن word (..doc) : 
 

‏بررسي ‏مكان‏‏‏يابي‏ ديوار برشي ‏در پلان بر پايه تحليل‏‏‏هاي‏ ارتجايي‏ استاتيكي و ديناميكي
‏چک‏يده ‏يكي از عوامل موثر در بهبود رفتار سازه‏ها ‏طرز ‏قرارگيري سيستم مقاوم جانبي در مكانهاي مناسب مي‏‏‏باشد. اين امر به نحو موثري در پايداري و اندركنش قاب خمشي و سيستم باربر ‏جان‏بي ‏كه عموما مهاربندي‏‏‏ها‏ و ديوار‏هاي‏ برشي ‏ه‏ست‏ند‏ تاثيرگذار مي‏باشد.‏ بمنظور تعيين محل مناسب ديوارهاي برشي ‏در اين مقاله يك ساختمان 23 طبقه با و بدون ديوار برشي تحت آناليز استاتيكي معادل، ديناميكي طيفي و ديناميكي تاريخچه زماني قرار گرفته است. سپس ‏با جابجايي ديوار برشي در پلان‏،‏ برش جذب شده در هر طبقه، تغيير مكانها، دورانها و ديگر پارامترهاي مهم سازه‏اي نسبت به يكديگر‏ ‏تحت تحليلهاي ‏مختلف ‏استاتيكي معادل و ديناميكي سنجيده شد‏ه است‏.‏ با بررسي نتايج بيان شده مناسب‏‏‏ترين مكان براي ديوار برشي روي پلان ساختمان تعيين شده و ‏در انتها نتا‏ي‏ج حاصل از دو آنال‏يز‏ د‏يناميكي ‏ط‏ي‏فی و استات‏ي‏کی معادل ‏نيز ‏با ‏ي‏کد‏ي‏گر مقا‏ي‏سه ‏گرديده‏‏‏اند‏.
‏واژه‏هاي كليدي‏ ديوار برشي‏،‏ ‏مكان يابي،‏تحليل استاتيكي،‏ ‏تحل‏ي‏ل د‏ي‏نام‏ي‏کی‏ طيفي،‏ تحل‏ي‏ل د‏ي‏نام‏ي‏کی‏ تاريخچه زماني‏،
‏3
‏مقدمه
‏يکی از عوامل موثر در رفتار لرزه‏‏‏ای سيستمهای ساختمانی، علاوه بر نوع سيستم مقاوم جانبی، طرز قرارگيري آن در پلان ساختمان می‏‏‏باشد. اين امر به نحو موثری در رفتار سيستم و نحوه توزيع نيروهای جانبی در بين اجزای سازه‏‏‏ای موثر می‏‏‏باشد. در اين ‏م‏ق‏اله‏ سعي شده است با جابجايي ديوار برشی در ‏هر ‏يک ‏از ‏سازه‏‏‏ها‏ بعضی از مهمترين پارامترها مورد بررسی قرار گيرند. همچنين بخاطر اينکه نتايج برداشت شده تنها ناشی از يک تحليل خاص نبوده و بتوان به نتايج قابل استنادتری دست يافت سازه‏‏‏های مورد بررسی تحت آناليزهای استاتيکی معادل، ديناميکی طيفی و زماني قرار گرفت‏ه است‏.‏ جهت بررسي تاثير محل ديوار برشي‏ در رفتار سازه‏،‏ دو سازه 23 طبقه كه يكي داراي پلان منظم و ديگري داراي پلان ‏با شکستگی ‏مي‏باشد در نظر گرفته شده است. سازه‏هاي مورد نظر تحت سه نوع آناليز‏ د‏ي‏نام‏ي‏کی‏ تاريخچه زماني،‏ د‏ي‏نام‏ي‏کی‏ طيف‏ی‏ و استاتيكي معادل قرار گرفته و نتايج‏ حاصل از آنال‏ي‏زهای د‏ي‏نام‏ي‏کی‏ بر اساس روش CQC‏ ]‏1[‏ ‏ب‏راي 69 مد سازه‏‏‏هاي‏ 23 طبقه مورد نظر با يكديگر تركيب شده‏اند.‏ ‏آ‏ن‏اليز ‏د‏ي‏نام‏ي‏کی ‏طيف‏ی‏ ‏(Response-Spectrum‏)‏ بر اساس طيف‏ طرح استاندارد معرفي شده در آيين نامه‏2‏800 ‏و ‏آناليز‏ ‏ديناميكي تاريخچه زماني‏ ‏(Time-History‏)‏ تحت زلزله ال‏سنترو‏، بوسيله نرم افزار ETABS‏ ‏انجام گرفت‏ه است ]‏2[‏. سپس برش پايه در آناليزهاي ديناميكي، برحسب برش بدست آمده از آناليز استاتيكي معادل مطابق‏ ضوابط‏ آيين نامه 2800 همپايه گرديد‏ه است ]‏3[‏. بعنوان مثال براي سازه خمشي بدون ديوار برشي كه ‏با‏ 25% نيروي جانبي مورد‏ نظر‏ تحت‏ ‏تجزيه و تحليل قرار گرفت‏ه،‏ ضريب برش پايه براي تحليل طيفي بعد از دو سيكل برابر 637/0 بدست ‏مي‏‏‏آ‏ي‏د.
‏براي طراحي سازه مورد نظر بار مرده و زنده وارد بر سازه به ترتيب 1000و300 كيلوگرم بر سانتي متر مربع انتخاب شد. همچنين مقاومت فشاري بتن و فولاد به ترتيب 280 و 4000 كيلوگرم بر سانتيمتر مربع فرض گرديد. سپس
‏3
‏قاب خمشي مورد نظر بر اساس آيين نامه ACI‏به گونه اي طراحي شد كه قاب به تنهايي قادر به تحمل 25% نيروهاي جانبي باشد. ‏در نهايت مقاطع نهايي اجزاي سازه بصورت زير بدست آمد.
‏ستونها :
‏طبقات 1-6 : 70*70
‏طبقات 7-12 : 60*60
‏طبقات 13-18 : 50*‏50
‏طبقات 19-23 : 40*40
‏براي تيرها مقاطع 35*40 انتخاب گشت.
‏همانطوريكه ذكر شد، ‏سه نوع تحليل ‏جهت‏ بررسي نتايج انتخاب شد‏ه‏ تا نتايج تنها بر گرفته از يك آناليز خاص نباشد و با مقايسه نتايج حاصله از‏ ‏هر سه نوع تحليل بتوان به نتايج قابل استنادتري دست يافت. همچنين ‏ن‏ي‏روها‏ ‏و‏ ‏تغ‏يي‏رمکانهای ‏حاصله در‏ ‏تحليلهاي ديناميكي با روش CQC‏ با يكديگر تركيب شد‏ه‏‏‏ا‏ند تا اثر اندركنش مدها بطور كامل بصورت سه بعدي در نظر گرفته شود.‏ ‏در‏ ‏اين‏ ‏روش مدهاي نزديك بهم با استفاده از ‏مقدار ‏ميرايي ‏فرض‏ شده با يكديگر تركيب مي‌شوند و هرچه مقدار ميرايي مدي بيشتر شود مقدار اندركنش مدها با يكديگر نيز ‏افزا‏ي‏ش می ‏ي‏ابد‏ ]‏4[‏. در ابتدا سازه قاب خمشي تحت 25‏%‏ نيروي جانبي تحليل گ‏رديده ‏و‏ ‏سپس ‏با توجه به ارتفاع آن كه شامل 23 طبقه سه متري مي‏‏‏باشد ‏تحت ضوابط مربوط به قاب خمشي بتني متوسط بعلاوه ديوارهاي برشي بتني متوسط طراحي گرديد‏ه است ]‏5[‏.
‏دو پلان جهت بررسي ‏نتايج در نظر گرفته شده است، ‏يكي ‏پلان نوع b‏ كه سازه اي منظم و بدون بريدگي است‏ و‏ ديگري نوع s‏، كه در آن يكي از دهانه‏‏‏هاي گوشه حذف شده است،‏ ‏هر دو پلان مذ‏ك‏ور از 6 دهانه 4 متري در راستاي x‏ و 5 دهانه 3 متري در راستاي y‏ تشكيل شده است‏.‏ ‏توجه شود ‏ كه سازه نوع s‏ نيز طبق ضوابط آيين نامه جزو سازه هاي منظم ‏مي باشد.‏ اين نوع سازه از آن جهت مورد بررسي قرار گرفته كه بتوان اثرات پيچش را نيز در پارامترهاي مورد بررسي مد نظر قرار داد.‏ ‏در هر دو پلان ‏با جا‏ي‏گذاري ديوارهاي برشي يكسان در مكانهاي ‏مختلف‏ ‏مطابق ‏شكل 1 سازه‏هاي ‏متعدد توليد و مورد آ‏ناليز‏ قرار گرفته‏‏‏اند‏.
‏در قسمت اول تحقيق‏،‏ ديوارهاي ‏برشي ‏در راستاي ‏طولي پلان شامل 2 دهانه مي باشند كه به صورت متقارن نسبت به مركز سازه جاگذاري شده‏‏‏اند. بنابراين در مجموع براي هر نوع سازه 3 تيپ حالت قرارگيري ديوار برشي با توجه به جابجائي آنها در امتداد عرضي پلان در نظر گرفته شده است (‏شكل 1‏). در جهت عرضي تنها 6 دهانه (3 حالت) در نظر گرفته شده است. زيرا كه در اكثر كارهاي عملي مهندسي، طراحان معمولا تنها سه انتخاب براي جاگذاري ديوارهاي برشي را مد نظر قرار مي‏‏‏دهند، كه اكثرا اين انتخابها به ميانه، كناره هاي سازه و حدفاصل بين اين دو محدود مي شود.
‏4
‏پس ا‏ز ‏اتمام اين مرحله از تحقيق يعني تعيين‏ محل بهينه ديوار برشی در ‏را‏ستاي‏ عرضي‏، ديوارهای برشی ‏حالت ‏بهينه‏ در قسمت قبل‏ را كه شامل دو دهانه مي‏ باشد‏، در راستای ‏طولي نيز‏ جابجا ‏شد‏ تا اثر پخش ديوارها در ‏اين‏ راستا نيز بر روی پارامترهای مورد بررسی سنجيده شود. در آخرين قسمت اين تحقيق نيز نتايج حاصل از دو تحليل ديناميکی طيفی و استاتيکی معادل با يکديگر مقايسه شده است.
‏تيپ b2
‏تيپ b3
‏تيپ s3
‏تيپ s1
‏تيپ s2
‏تيپ b1
‏شكل 1 تيپهاي مختلف ‏سازه‏‏‏های b‏ ‏و s‏ با تغيير محل ديوار برشي ‏در پلان
‏
‏14
‏بررسی تغييرمکان ‏عرض‏ی‏ ديوار برشي
‏ب‏ر‏ا‏ي‏ بررسي تغيير مكان جانبي ‏هر دو ‏ساز‏ة‏ نوع b‏ و s‏ در ‏هر ‏سه حالت‏ مختلف‏ قرارگيري ديوار برشي مطابق شكل 1 ‏و همچنين ‏در ‏حالت بدون ديوار برشي (b0‏ و s0‏) ب‏ا ‏تمامي روشها (‏استاتيكي‏،‏ د‏ي‏نام‏ي‏کی‏ طيف‏ی‏ و تاريخچه زماني‏)‏ در راستاي ديوارهاي برشي ‏ مورد ‏تحليل‏ قرار گرفته است. ‏نتيجه ‏اين كه ‏سازه‏‏‏هاي ‏ت‏ي‏پ 2 ‏داراي كمترين تغييرمكان جانبي نسبت به سازه‏هاي نوع ‏1‏ و ‏3‏ ‏و نيز بدون ديوار برشي نشان ‏مي‏د‏هد‏. يعني حالتي كه ديوار برشي بين مركز صلبيت و پيرامون سازه قرار گرفته است سازه داراي تغييرمكان جانبي كمتري است كه به تبع آن ستونها در قابهاي خمشي نيروي كمتري را تحمل مي‏‏‏كنند‏.‏ از دلايل ‏کاهش تغ‏يي‏ر مکان جانبی ‏در ‏سازه‏‏‏هاي تيپ‏ ‏2‏ ‏قرارگيري ديوار برشي در قسمت مياني پلان و ‏درگ‏ي‏ر بودن د‏ي‏وار ‏با قابهاي بيشتر مي‏‏‏باشد.
‏در‏ مقايسه بين سازه‏‏‏هاي‏ ت‏ي‏پ‏ ‏1‏ و ‏3‏ در حالت استاتيكي و طيفي سازه ‏تيپ‏ ‏3‏ داراي تغييرمكانهاي بيشتري نسبت به ‏تيپ‏ ‏1‏ است. البته در سازه نوع s‏ جابجايي‏ها در حالتهاي مختلف تفاوت بيشتري با يكديگر دارند كه نشان دهنده اين است كه وجود شكستگي در پلان موقعيت قرارگيري ديوار برشي را حساس‏‏‏تر مي‏‏‏كند. همچنين نتايج گرفته شده از آناليز تاريخچه زماني نيز تا‏ئ‏يدي بر نتايج گرفته شده از دو آناليز ديگر مي
‏14
‏ ‏باشد.‏ در اين تحقيق تغيير مكان نسبي طبقات نيز مورد بررسي قرار گرفت كه نتايج آن مشابه نتايج حاصل از تغيير مكان مطلق طبقات بود.‏ همچنين ‏ با توجه به اينكه در اكثر موارد نتايج برداشت شده از سازه ‏هاي نوع s‏وb‏ بسيار به يكديگر نزديك مي‏‏‏باشد تنها نمودارهاي مربوط به‏ سازه نوع b‏ در ‏اشكال 2 تا 4‏ ‏آورده شده است‏.
‏چرخش در تراز طبقات
‏در ‏اين ‏مرحله ‏از‏ تحقيق تنها سازه نوع s‏ كه داراي شكستگي‏ ‏در‏ ‏پلان مي‏‏‏باشد مورد بررسي قرار گرفت‏ه است‏. همانطوري كه انتظار مي‏رفت ‏از‏ نتايج حاصل ‏شده ‏از آناليز استاتيكي ‏در ‏شکل 5 ‏ملاحظه مي‏‏‏شود كه ‏با دور شدن ديوارهاي برشي از مركز صلبيت و بزرگ شدن بازوهاي لنگر مقاوم كه همان نيروهاي ايجاد شده در ديوار برشي مي‏‏‏باشند چرخشهاي ايجاد شده در مركز جرم هر طبقه كاهش مي‏يابد.
‏7
‏شكل‏2 ‏ جابجايي جانبي در‏ ‏تراز طبقات ‏با‏ آناليز استاتيكي معادل براي سازه‏‏‏هاي‏ تيپ b
‏شكل‏3‏ جابجايي جانبي در تراز طبقات ‏با‏ آناليز ديناميكي طيفي براي سازه‏‏‏هاي‏ تيپ b
‏14