دانلود پایان نامه

علی نیا و دستفان در سال های 2008 ‏و 2007 ‏میلادی مقایسه ای بین رفتار پانل های سخت نشده با پانل های به شدت سخت شده انجام دادند. [30] نتایج حاصل نشان داد که پانل های سخت نشده به دلیل داشتن صلبیت کمتر، قابلیت تغییرشکل بیشتری دارند در حالی که پانل های سخت شده با دارا بودن سطح وسیع تری از تسلیم فولاد جذب انرژی بیشتری دارند.
‏علی نیا و دستفان در یک مطالعه عددی، اثر سخت شدگی را بر مقاومت نهایی و رفتار چرخه ای پانل های سخت شده و سخت نشده بررسی کردند. این پژوهشگران دریافتند که میزان بهینه ای از سخت کننده ها باید مورد استفاده قرار گیرد تا صلبیت و قابلیت تغییر شکل کافی بدست آید. ایشان پیشنهادی را برای نسبت صلبیت سخت کننده ها برای رسیدن به رفتار بهینه مطرح کردند. هم چنین مطالعات آن ها نشان داد که استفاده از ورق کم مقاومت می تواند نیاز به سخت کننده ها را کاهش دهد.
‏علی نیا و اسقفان در سال 2006 ‏میلادی تحقیقاتی را نیز بر روی مدل اجزا محدود دیوار برشی فولادی با استفاده از نرم افزار ANSYS برای بررسی تاثیر صلبیت اعضای مرزی بر رفتار کمانش برشی و فراکمانشی پانل انجام دادند که حاصل آن منظور نکردن اعضای مرزی به عنوان تکیه گاه های ساده بود.
‏ایشان دریافتند که سختی پیچشی اعضای مرزی تاثیر زیادی بر افزایش بار کمانش دارد، لیکن بر مقاومت فراکمانشی اثری ندارد. در ضمن صلبیت خمشی اثری بر کمانش ارتجاعی یا مقاومت نهایی پانل برشی ندارد. سختی محوری نیز تنها اثر ناچیزی بر مقاومت نهایی داشته و نوع اتصال اعضای مرزی اثر عمده ای بر رفتار پانل ندارد.
مقادیر حاصل از روش مزبور با نتایج حاصل از آزمایش های انجام شده توسط تاکاهاشی و همکاران در سال 1973 روی نمونه های یک و دو طبقه دیوار برشی و نیز داده های تحلیل اجزای محدود مقایسه و توافق خوبی حاصل شد. این پژوهشگران روش پیشنهادی خود را همراه با استفاده از ضرایب کالیبراسیون مناسب به عنوان ابزاری برای طراحی دیوارهای برشی سخت شده مفید دانستند.
معمارزاده و همکاران در سال 2009 ‏میلادی در دو تحقیق جداگانه رفتار تنش های اصلی در میدان کشش دیوار برشی فولادی سخت نشده با ورق نازک جان و نیز رفتار دینامیکی غیرخطی و تقاضای شکل پذیری آن را مورد بررسی قرار دادند. [31]
‏نتایج حاصل از رفتار تنش های اصلی نشان دهنده تاثیرات صلبیت خمشی و پیچشی اعضای مرزی در کمانش برشی ورق می باشد. تغییر در مقادیر صلبیت های پیچشی و خمشی خارج سطح اعضای مرزی موجب تغییر زاویه جهت گیری تنش های اصلی واقع در شیب های مود کمانشی ورق نمی شود. [32]
‏در بررسی رفتار دینا میکی غیرخطی و تقاضای شکل پذیری دیوارهای برشی فولادی، حساسیت پاسخ مدل اجزای محدود نسبت به عواملی از قبیل استهلاک، تعداد نقاط انتگرال گیری در ضخامت ورق های پرکننده دیوار برشی، درجه شبکه بندی، فیلتر سازی سیگنال های پاسخ و نیز نقص اولیه ساختاری در ورق پرکننده بر روی دیوارهای برشی فولادی دو، چهار، پنج و نه طبقه مورد مطالعه قرار گرفت.[33]
‏از آن جا که به علت عمل میدان کشش از طرف ورق در طول ستون های کناری تنش های نسبتا بزرگی در آن ها ایجاد می شود از حدود سال های 2000 ‏میلادی ایده ای مطرح شد که براساس آن از اتصال ورق به ستون اصلی سازه جلو گیری شود. پس از آن با اتصال ورق به ستون فرعی که در باربری قائم نقشی ایفا نمی کند و صرفا به ایجاد میدان کششی در ورق باربر جانبی کمک می کند، ایده فوق مورد توجه قرار گرفت و آزمایشات متعددی برای آزمون این ایده انجام شد که نشان دهنده کارایی لازم برای عملکرد مطلوب سیستم باربر جانبی بود. از این سیستم با نام دیوار برشی فولادی نیمه مقید در لبه ها یاد می شود. جهانپور و همکاران در سال 2011 ‏میلادی به بررسی دیوارهای برشی فولادی نیمه مقید در لبه ها پرداختند. [34]
در سال 2012 میلادی آقایان ولیزاده، شیدایی و شوکتی آزمایشاتی را بر روی دیوار برشی فولادی دارای بازشو با دو ضریب لاغری متفاوت و سه اندازه بازشو انجام دادند و به این نتیجه رسیدند که دیوارهای برشی فولادی تا خیز جانبی بزرگ 6% دارای رفتاری پایدار می باشند. همچنین تحقیقات آنها نشان داد که وجود بازشو در مرکز دیوار برشی فولادی باعث افت جذب انرژی قابل توجهی در دیوار برشی فولادی می شود . [35]
2-10-بحث و نتیجه گیری
تحقیق اولیه توسط کولاک و بررسی های بعدی در دانشگاه البرتا در کانادا سبب ایجاد سبب ایجاد یک روش ساده شده برای انالیز یک دیوار برشی فولادی تقویت نشده گردید. این مدل در فصل 20 استاندارد اخیر طراحی فولادی کانادا آورده شده است. مدل نواری، پانل برشی را به صورت یک مجموعه از اعضای مورب نشان می دهد که قادرند تنها قادرند نیروی کششی را انتقال دهند. هر نوار مساحتی معادل با حاصل ضرب عرض نوار در ضخامت نوار دارد. زاویه شیب نوارهای کششی بر اساس تغییر شکل مد برشی پانل با استفاده از قانون کار حداقل بدست می آید. الغالی و همکاران، درایور و همکاران، رضایی و محققین دیگر با استفاده از تحلیل المان محدود با در نظر گرفتن غیر خطی هندسی و مصالح برای مدل کردن اندرکنش پیچیده ورق-قاب استفاده کردند. نتایج تحلیل المان محدود نشان داد در حالت کلی رابطه بار-تغییرمکان مربوط به دیوارهای برشی فولادی بالاتر از دیاگرام بار تغییر مکان بدست آمده از آزمایشات قرار دارد. یکی از دلایل اختلاف فوق مربوط به شکل اولیه ورق ها است بطوریکه آن ورق در نمونه های آزمایش شده دارای نقص هندسی می باشد. مدل نواری محدود به دیوارهای برشی با ورقهای نازک و نسبت های معین محدود است. در توسعه این مدل هیچگونه حلی برای دیوارهای برشی فولادی با بازشو، ورقهای برشی فولادی ضخیم و دیوارهای برشی با تقویت کننده صورت نگرفته بود. بنابراین مدل نواری اگرچه برای تحلیل عملی ورقهای نازک مناسب است اما برای انواع دیگر ورقها به طور مستقیم کاربرد ندارد. با توجه به مرور مطالب گذشته مشاهده می شود بررسی تاثیر بازشو بر رفتار دیوار برشی فولادی مورد توجه محققین معدودی قرار گرفته است. همچنین با توجه به کاهش مقاومت و سختی سیستم با ایجاد بازشو بررسی تاثیر سخت کننده ها بر بهبود رفتار لرزه ای دیوارهای برشی فولادی دارای بازشو به چشم نمیخورد، بنابراین در تحقیق حاضر به تاثیر ابعاد بازشو و نیز شکل و موقعیت سخت کننده ها بر بهبود رفتار لرزه ای این سیستم ها پرداخته شده است.
فصل سوم
مطالعه آزمایشگاهی دیوار برشی فولادی تحت بارگذاری چرخه ای
3-1-مقدمه
در این فصل به برنامه آزمایشگاهی و بررسی رفتار دیوار برشی فولادی تحت بارگذاری شبه استاتیکی می پردازیم. برای اطمینان از نتایج تحلیلی بدست آمده هفت نمونه آزمایشگاهی با مقیاس یک به هفت و نسبت عرض به ضخامت 500 که با توجه به مطالعات قبلی از میزان جذب انرژی بالاتری برخوردار بود، با سه نسبت بازشو مختلف 0% و20% و 35% و دو شکل سخت کننده که یکی توصیه آیین نامه Seismic Provisions for Structural Steel Buildings[36] می باشد و دیگری با توجه به نمونه های مدل شده در نرم افزار المان محدود ABAQUS از سختی و مقاومت مشابه با دیوار برشی بدون بازشو برخوردار بود استفاده شد.
3-2-تجهیزات لازم برای اعمال بارگذاری رفت و برگشتی
3-2-1- تکیه گاه صلب
برای انتقال نیروی عکس العمل جک بارگذاری به قاب از یک سیستم خرپای دو عضوی که به وسیله دو عدد تیرورق با ضریب اطمینان بسیار بالا ساخته شده است استفاده شد. (شکل 3-1) اتصال اعضای این خرپا و نیز اتصال آن به تکیه گاه صلب کف آزمایشگاه از پیچهای A490 و به قطر 24 میلیمتر استفاده شد.
شکل 3-1 تکیه گاه صلب
3-2-2-جک بارگذاری رفت وبرگشتی
برای اعمال بارگذاری رفت وبرگشتی جهت بررسی رفتار نمونه ها از یک سیستم جک دو طرفه به ظرفیت 15 تن استفاده شد. این جک دارای یک شیر دو طرفه با تنظیم دستی شدت جریان روغن هیدرولیک می باشد که امکان اعمال بارگذاری و باربرداری تدریجی و تحت کنترل را میدهد. جهت هدایت روغن هیدرولیک و اعمال نیروی فشاری و کششی از یک پمپ دستی با فشار psi 700 استفاده شد.
3-2-3-قاب مفصلی
جهت کاهش هزینه ها، امکان بررسی نمونه های آزمایشگاهی بیشتر از یک قاب مفصلی با ضریب اطمینان بالا برای تست نمونه ها استفاده شد. بر اساس نیروهای طراحی قاب برای تیرها و ستونهای قاب مقاطعی از نوع 2UNP12 استفاده شد که برای افزایش اطمینان از صلب عمل نمودن تیرها و ستونها و عدم ایجاد لهیدگی در جان اعضای مرزی یک ورق به ضخامت 8 میلیمتر به جان هر یک از ناودانی ها جوش شد. برای ایجاد اتصال مفصلی تیر به ستون در هر گوشه از یک عدد پیچ A490 به قطر 24 میلیمتر استفاده شد. برای جلوگیری از لهیدگی جان ناودانی ها در محل این پیچها از 8 عدد بوش ضخیم استفاده شد. اتصال ورق فولادی به قاب مفصلی توسط پیچ ها A490 که به صورت اصتکاکی بسته شده بودند انجام شد. برای اتصال قاب مفصلی به تکیه گاه صلب از یک تیر IPB12 که به تکیه گاه صلب به وسیله 6 عدد پیچ A490 به قطر 24 میلیمتر متصل است استفاده شده است.
3-2-4- اتصال مفصلی جک به قاب