منابع پایان نامه ارشد درباره مدل تحلیلی و شبیه سازی

دانلود پایان نامه

2-9-2-تحقیقات نظری بر روی دیوار برشی فولادی
مطالعه دیوارهای برشی فولادی از منظر تحلیلی نیز مورد علاقه بسیاری از پژوهشگران بوده ‏است. رفتار این سیستم باربر جانبی لرزه ای تحت بارهای استا تیکی و چرخه ای مورد بررسی قرار گرفته و مدل های تحلیلی گوناگونی برای آن ارائه شده است. در ادامه خلاصه ای از پژوهش های تحلیلی انجام شده توسط محققین مختلف ارائه می شود.
می مورا و آکی یاما در سال 1977 مدلی را برای توصیف رفتار چرخه ای دیوار برشی فولادی براساس فرضیات زیر توسعه دادند.
شیب میدان کشش ثابت و برابر 45 ‏درجه نسبت به راستای ستون
تشکیل میدان کشش در پانل فولادی در تغییر شکل جانبی معادل نصف تغییر مکان جانبی پلاستیک در چرخه قبلی بار
نسبت پوآسون ورق جان دیوار برشی در محدوده پلاستیک برابر 5/0
شکل (2-17) ‏مدل چرخه ای مزبور را نشان می دهد.
در شکل 2-17 ‏مسیر OAB بیانگر بارگذاری اولیه دیوار برشی در جهت مثبت است. مسیر که معرف باربرداری دیوار برشی است موازی با مسیر اولیه بارگذاری ( OA) فرض می شود. بارگذاری دیوار را در جهت مخالف (جهت منفی) بیان می کند.
‏نقطه C محل وقوع کمانش برشی ورق جان و نقطه D محل شروع شکل گیری مجدد میدان کششی در ورق جان است.
‏برای تعیین محل نقطه D، از وسط خط خطی به موازات OA رسم می شود. این پژوهشگران قرار گیری نقطه در وسط را به عنوان نتیجه مستقیم فرض نسبت پواسون مساوی 5/0 ‏تلقی کردند. با فرض یک منحنی بارگذاری در جهت عنفی ()، مدل چرخه ای ای تحت مسیر ادامه می یابد و با حذف بار اعمالی در جهت منفی، منحنی چرخه ای موازی با OA ترسیم می شود ( ).
‏توربورن و همکاران در سال 1983 ‏میلادی با توجه به سختی بالای اجزای مرزی قائم در مقایسه با بال های تیر ورق مدل تحلیلی ساده ای را به منظور شبیه سازی رفتار میدان کششی براساس نظریه “میدان کشش خالص” توسعه دادند. در مدل تحلیلی مزبور که “مدل نواری” نام گرفت میدان کشش توسط اعضای خرپای کششی با زوایای شیب یکسان مدل شد. (شکل 2-18 )
شکل 2-17 مدل چرخه ای می مورا و آکی یاما
‏ به منظور انعکاس وجود میدان های کشش مخالف در بالا و پایین پانل فولادی مدل شده، تیرها در مدل نواری صلب فرض شدند. در مدل مزبور، مقاومت تسلیم کشثس ورق جان دیوار برشی به عنوان تنش حدی اعضای خرپا یی منظور شد. توربورن و همکاران نشان دادند که تعداد 10 عضو خرپایی در هر پانل برای بیان عمل میدان کشش کفایت می کند. [22]
‏استاندارد طراحی سازه های فولادی کانادا ( CAN/CSA S16-01/2001) مدل نواری را به عنوان ابزاری برای طراحی دیوار برشی فولادی توصیه می کند.
با استفاده از اصل حداقل انرژی، زاویه شیب میدان کشش برحسب سختی محوری اعضای مرزی به صورت رابطه زیر به دست می آید.
(2-30)
در رابطه (2-30) ضخامت ورق جان، h ارتفاع طبقه، L ‏ عرض دهانه دیوار برشی فولادی می باشند(شکل 2-18 ). ‏ و ‏ به ترتیب مساحت مقطع اعضای مرزی قائم و افقی هستند. به منظور ساده سازی مراحل تکرار در طراحی دیوار برشی، توربورن و همکاران مدل مهاربند معادل را توسعه دادند. در این مدل جان تنها توسط یک مهاربند کششی قطری مدل می شنود (شکل 2-19 )
مهاربند قطری شکل (2-19) ‏بیانگر خصوصیات سختی میدان کششی با فرض اعضای مرزی صلب است. ‏مساحت مهاربند از رابطه زیر به دست می آید:
(2-31 )
شکل 2-18 مدل نواری توربون و همکاران
در رابطه فوق، زاویه واقعی مهاربند نسبت به محور ستون بوده (شکل 2-19 ‏) و سایر پارامترها قبلأ تعریف شده اند. آئین نامه کانادا مدل مهاربند معادل را به عنوان ابزاری برای طراحی اولیه دیوار برشی فولادی توصیه می کند.
‏تیملر و کولاک در سال 1983 ‏با منظور کردن سختی خمشی ستون ها، رابطه (2-10) را اصلاح و زاویه میدان کشش را به صورت تابعی از سختی محوری اعضای مرزی و سختی خمشی ستونها چنین بدست آوردند.[23]
(2-32 )
در رابطه ( 2-32)، ممان اینرسی ستون حول محور عمود بر پانل بوده و سایر پارامترها قبلا تعریف شده اند.
اعضای مرزی افقی که تنها از یک طرف به ورق جان متصل هستند مانند عضو مرزی واقع در تراز بام، نسبت به اعضای مرزی میانی که از دو طرف به ورق جان اتصال دارند آزادی عمل بیشتری در خمش حول محور عمود بر پانل دارند. برای منظور کردن این اثر تیملر و کولاک رابطه (2-33) را با لحاظ کردن سختی خمشی عضو مرزی افقی برای محاسبه زاویه شیب میدان کشش ارائه کردند.