تحقیق اعضاي كششي در قابهاي فلزي 22 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) : 
 

‏مقدمه
‏اعضاي كششي در قابهاي فلزي ساختمان هاي چند طبقه به عنوان باربند براي تحمل بارهاي ناشي از باد و زلزله و كنترل كننده ي‏ حركت جانبي قاب استفاده مي شوند‏.
‏هنگامي كه يك عضو كششي به عنوان يك عضو كششي با نيروي كم در يك سازه ي فولادي به كار مي رود مقطع ان از ميلگرد ، ت‏سمه‏، كابل با سطح مقطع كم، و پروفيلهاي سبك ت‏ك يا زوج از نبشي يا ناوداني است‏.
‏ضوابط طراحي اعضاي كششي
‏چون در طراحي اعضاي كششي تنها معيار مقاومت به عنوان ضابطه ي اصلي طراحي مطرح است ،لذا طراحي اعضاي ‏كششي يكي از ساده ترين مسائل طراحي در مهندسي سازه است . براي طراحي يك عضو كششي در يك سازه فولادي بايستي سازه موردنظر توسط روشهاي متعارف علم مكانيك سازه ها تحليل و نيروي داخلي عضو (T‏) تعيين شود.
‏ضوابط ائين نامه ي AISC‏ و نيز مبحث دهم مقررات ملي ساختمان ايران براي طراحي اعضاي كششي به شرح زير است :
‏
‏در اين روابط ، T‏ نيروي كششي عضو است كه بايستي توسط تحليل سازه در اثر بارهاي موجود و سرويس تعيين مي شود.
Ag‏ سطح مقطع كل عضو تحت كشش بدون در نظر گرفتن سوراخهاست. Fy‏ تنش تسليم فولاد و Fu‏ تنش نهايي فولاد است. Ae‏ سطح مقطع خالص موثر عضو كششي است كه توسط رابطه ي زير تعيين مي شود
Ae = Ct An
Ct‏ ضريب كاهشي است كه به نوع مقطع سوراخدار و نحوه ي ارايش و نوع سوراخها بستگي دارد و در مبحث دهم مقررات ملي ساختماني ايران اورده شده است. An‏ سطح مقطع خالص عضو كششي سوراخدار است كه با توجه به كاهش مناسب سطح مقطع سوراخ يا سوراخ ها از مقطع كل بدست مي ‏آ‏يد.
‏كنترل لاغري در اعضاي كششي :
‏هر چند در اعضاي كششي پديده ي ناپايداري رخ نمي دهد ولي به علت سبك بودن مقاطع اعضاي كششي ممكن است تغيير شكل در آنها زياد شده و حساسيت آنها در مقابل نيروهايي كه با زمان تغيير مي كنند افزايش يابد. آيين نامه هاي طراحي ضوابطي براي كنترل لاغري در اعضاي كششي به منظور جلوگيري از افت آنها تحت اثر وزن ، عدم نوسان در مقابل نيروهايي نظير باد و داشتن سختي كافي در نظر مي گيرند. معيار لاغري در اعضاي كششي به صورت ‏بيان مي شود كه L‏ طول عضو كششي و r‏ شعاع ژيراسيون حداقل مقطع است كه از رابطه ي ‏ بدست مي آيد كه در آن Imin‏ ‏م‏مان اينرسي مقطع حول محور ضعيف و A‏ سطح مقطع كل عضو كششي است. بايستي توجه كرد مقاطع مركب از زوج نبشي ويا ناوداني داراي شعاع ژيراسيون مناسب بوده نيمرخ هاي تك خصوصا نبشي داراي شعاع ژيراسيون كم حول محور ضعيف خود هستند از اين رو براي كنترل لاغري نيمرخ تك نبشي بايستي لقمه هايي در طول عضو كششي مركب از نيمرخ هاي زوج نبشي تعبيه كرد.
‏(مبحث دهم براي كليه ي اعضاي كششي حداكثر لاغري را به 300 محدود مي كند.)
‏انواع مهاربند
‏قاب هاي مهاربندي شده به تعداد زيادي در سازه هاي فولادي بكار مي رود و برحسب اينكه مهارها در آنها مثلث بندي كامل بوجود آورد و يا نه ، معمولاً در دو گروه نام برده مي شود :
‏قاب هاي با مهاربندي بدون خروج از مركز(CBF‏)
‏قاب هاي با مهاربندي خارج از مركز (EBF‏)
‏قاب هاي گروه اول البته از نظر مقاومت و صلبيت موثرتر از گروه دوم اند ولي تحقيقات سال هاي اخير نشان داده است، در جاهايي كه شكل پذيري زياد براي سيستم در بارهاي تناوبي (حالت زلزله) مورنظر باشدقاب هاي گروه دوم برتري خواهند داشت.
‏الف- فاب هاي با مهاربندي بدون خروج از مركز(CBF‏)
‏قاب هاي با مهاربندي بدون خروج از مركز، به قاب هايي اطلاق مي شود كه در آنها محور تمام اعضاي متوجه يك گره در يك نقطه ‏ت‏لاقي ‏كنند (شكل 1).
‏اين نوع مهاربندي از سالها پيش در فن مهندسي متداول بوده و در ساختمانها، پل ها و برج هاي فلزي بكار رفته و بوسيله ي آن مي توان يك سيستم مشبك دوبعدي و يا سه بعدي را بوجود آورد كه از نطر سختي، صلبيت و همچنين صرفه جويي در مصالح بسيار مناسب است.
‏قاب هاي مهاربندي شده بر قاب هاي خمشي اين مزيت را دارند كه در آنها تغيير شكل جانبي، نسبتاً كوچك است ولي در عوض ممكن است كه در تغيير شكل هاي بزرگ، استعداد ناپايداري و كمانش بيشتري نشان دهند و حصول اطمينان به شكل پذيري آنها نيز، كمتر خواهد بود.
‏اعضاي مورب (قطري) در اين سيستم ها معمولاً نيمرخهاي لاغري اند كه عملاً فقط قادر به تحمل كشش مي باشند. در طراحي ساز هاي مقاوم در برابر زلزله ديده مي شود كه مهاربندي با
‏
‏ (ب) ‏ ‏(الف)
‏ ‏مهاربندي Z‏ ‏ ‏ مهاربندي X
‏ (ت)‏ ‏ ‏ ‏ (پ)
‏ ‏مهاربندي‏ 8‏ ‏ ‏ ‏ ‏ ‏ ‏مهاربندي V
‏شكل (1) : مهاربندي نوع بدون خروج از مركز (CBF‏)
‏مهارهايي كه قادر به تحمل كشش و فشار، هردو، باشند بر مهارهاي كششي تنها مزيت دارد. علت آن است كه مهار كششي تنها، ممكن است تحت اثر تغيير شكل هاي دائمي در يك جهت قرلر گيرد و در تناوب بارگذاري هنگام اثر نيروي فشاري كمانش مي كند و همين كه در نوبت كشش، مهار بطور ناگهاني بشكل كشيده براي بردن نيرو درآيد، بارگذاري ضربه اي در آن حاصل مي شود و چنانكه مي دانيم در چنين حالتي ضرايب ضربه بزرگي ممكن است بوجود آيد كه خود به ضعف عضو كششي و اتصال آن كمك مي كند.
‏چنانكه در شكل (1) ديده مي شود مهارها را مي توان در دو شكل قرار داد:
‏1-مهارها را مابين دو گره تلاقي تير و ستون قرار داد كه در اين صورت مهاربندي به شكل X‏ و Z‏ را بوجود مي آورد.
‏2-مهارها را مي توان طوري قرار داد كه يك سر آنها در محلي روي تير قاب تلاقي كند كه در اين صورت مهاربندي به شكل V‏ ‏و 8‏ را بوجود مي آورد.
‏در مهاربندي شكل Z‏ بايد مهار قطري در دو دهانه هم تراز ، در دو شيب عكس يكديگر قرار داده شود تا در صورت تناوب بارهاي جانبي ، به نوبت در كشش و فشار قرار گيرد و در حالت مهارهاي خيلي لاغر، هميشه يك عضو قطري كششي موجود باشد.
‏تحقيقاتي كه در اين مورد به عمل آمده نشان مي دهد كه در بارگذاري تناوبي و خارج از محدوده ارتجاعي مصالح، (مانند حالت زلزله) در اثر ناپايداري كه در مهارها بروز مي نمايد، مقاومت، سختي، شكل پذيري و ظرفيت جذب انر‏‍‍‏ژي سيستم به مقدار زيادي افت مي كند و در اين نوع مهاربندي ، شكل پذيري سيستم تابعي است از ظريب لاغري مهارها و تعداد طبقات سازه. به عنوان مثال، در مورد يك سازه سه طبقه كه با مهاربندي به شكل X‏ با مهارهايي با لاغري ‏ ساخته شده باشد. ضريب شكل پذيري كه مي توان بدست آورد در حدود4 =‏µ‏ است. درحالي كه اگر مهارهايي با لاغري ‏ بكار رود مقدار‏ ‏µ‏ را بايد در حدود 8/1 در نظر داشت.
‏ب‏-‏ قاب هاي با مهاربندي خارج از مركز‏(EBF‏)
‏در طرح و محاسبه شكل هاي مشبك و خرپاها تأكيد براين نكته هست كه تلاش هاي بوجود آمده به صورت نيرو هاي محوري باشد و امتداد محمور اعضاي جمع شده در يك گره تا حد امكان، در يك نقطه تلاقي نمايد تا از بوجود آمدن لنگرهاي خمشي جلوگيري شود.
‏تحقيقات سالهاي اخير در طراحي سازه هاي مقاوم زلزله نشان داده كه با طرح مهاربندي خارج از مركز، در سازه هاي فولادي ، مي توان مزايايي در تأمين شكل پذيري سازه و اطمينان بر رفتار آن در زلزله بدست آورد.
‏در مهاربندي خارج از مركز، انتقال نيروي مح‏ور‏ي مهارها ‏به ‏ستون‏ها‏ از طريق خمش وبرش در تيرها به عمل مي آيد و اگر طرح و محاسبه آنها بطور صحيح انجام گيرد، دستگاه مهاربندي خارج از مركز(EBF‏) شكل پذيري بيشتري از مهاربندي بدون خروج از مركز(CBF‏) نشان خواهد داد و در عين حال مزاياي تغيير شكل كم مربوط به مهاربندي را هم حفظ خواهد نمود.
‏از طرف ديگر، ‏روش »‏كنترل شكل و سلسله مراتب خرابي‏»‏ را نيز- كه امروزه در طراحي ساز هاي مقاوم زلزله، اهميت خاصي يافته است ‏–‏ مي توان در اين سيستم عملي نمود چه طراح سازه به اين وسيله مي تواند تغيير شكل هاي پلاستيك (خارج از محدوده ارتجاعي) را به انتخاب خود در محل هاي به خصوصي متمركز سازد و از مد هاي غيرمنتطره و ناگهاني خرابي جلوگيري به عمل آورد. البته مقدار صدمه وارد و مسئله مرمّت تيرها و كفهاي صدمه ديده در زلزله، مطلبي است كه بايد در مسئله كلي طراحي ، مطالعه و حل شود.