دانشگاه آزاد اسلامی

واحد سمنان

دانشکده فنی ومهندسی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی عمران

گرایش زلزله

عنوان

مطالعه رفتار لرزه ای اتصالات نیمه صلب تیر به ستون
 در سازه های فولادی

استاد راهنما

دکتر علی همتی

استاد مشاور

دکتر علیرضا مرتضایی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)
فهرست مطالب
فصل اول  کلیات تحقیق__ 1
1-1مقدمه_ 2
1-1-1تاریخچه سازه های فولادی واتصالات  2
1-2 اظهار مسئله_ 2
1-2-1 طبقه بندی سازه های فولادی_ 3
سازه های فولادی به سه گروه اساسی طبقه بندی می شوند_ 3
1-2-2  معایب ومزایای سازه های فولادی_ 6
1-3   اهمیت وضرورت تحقیق_ 9
1-4   اهداف تحقیق_ 9
1-5   متغیرهای تحقیق_ 10
1-6   فرضیه های تحقیق_ 13
1-7   تعریف واژه ها واصطلاحات_ 13
1-8  محدودیتهای تحقیق_ 13
فصل دوم مروری بر تحقیقات انجام شده_ 15
2-1  مقدمه_ 15
2-2  مبانی نظری تحقیق_ 15
2-2-1  اتصالات_ 15
2-2- 2   طبقه بندی اتصالات فولادی_ 17
2-2-2-1  طبقه بندی اتصالات از نظرسختی_ 17
2-2-2-2   طبقه بندی اتصالات از نظرمقاومت__ 17
2-2-2-3  طبقه بندی اتصالات از نظر شکل پذیری_ 17
2-2- 3  نمودار لنگر – دوران در اتصالات_ 17
2-2-4  طبقه بندی اتصالات براساس نمودار M-ϴ_ 18
2-2-5  اتصالات نیمه صلب تیر به ستون_ 19
2-2-5-1   جزئیات اتصال نیمه صلب__ 20
2-2-5-2   رفتار لرزه ای اتصالات نیمه صلب__ 21
2-2-5-3   طراحی لرزه ای اتصالات نیمه صلب__ 23
2-2-5-4   انواع اتصالات نیمه صلب__ 25
2-2-5-6  معایب ومزایای اتصالات خورجینی_ 27
2-2-5-7 مطالعه رفتار ونیروهای وارد براتصال خورجینی_ 28
2-2-5-8 مطالعات اتصالات نیمه صلب__ 29
2-2- 6  موضوعات آیین نامه ای_ 29
2-2-6- 1  تقسیم بندی اتصالات از دیدگاه آیین نامه ها 29
2-2-6- 2  معیارهای وضوابط آیین نامه ای_ 31
2-3  پیشینه تحقیق_ 34
2-3-1  مقدمه_ 34
2-3-2  مروری بر تحقیقات پیشین محققین: 34
2-3-2-1  مطالعه طراحی وعملکرد لرزه ای سازه های فولادی با سیستم ترکیبی قاب صلب ونیمه صلب__ 34
2-3-2-2   مطالعه رفتار لرزه ای قابهای خمشی مقاوم به ستون با اتصالات نیمه صلب     36
2-3-2-3  تحلیل وبررسی پارامتریک قابهای دروازه ای مرکب با اتصالات نیمه صلب__ 38
2-3-2-4  ماتریسهای سختی درجه اول ودوم وبار محوری یک سیستم  تیر به ستون با اتصالات نیمه صلب__ 40
2-3-2-5  توسعه متدهای طراحی کاربردی برای سازه های فولادی با اتصالات نیمه صلب   41
2-3-2-6 پارامترهای تقریبی برای مطالعه رفتار پیچشی سازه های فولادی با اتصالات نیمه صلب خورجینی_ 44
2-3-2-7  مطالعه وآنالیز قابهای فولادی با اتصالات زانویی نیمه صلب تیر به تیر وتیر به ستون تحت نیروی خمشی ومحوری 46
2 -3-2-8 ارزیابی اتصالات نیمه صلب در سازه های فولادی با بهره گیری از تست مودال_ 48
2-3-2-9  تحلیل پایداری سازه های قفسه ای سه بعدی مسطح با اتصالات نیمه صلب    50
2-3-2-10 طراحی پایداری سازه ها با اتصالات نیمه صلب   50
2-3-2-11  مطالعه توزیع بار برروی فنداسیونهای انعطاف پذیردر سازه های با اتصالات نیمه صلب__ 50
2-3-2-12  مطالعه خصوصیات دینامیکی وپاسخ زمانی سازه های قابی شکل با اتصالات نیمه صلب وگریز از مرکز 50
2-3-2-13 ارزیابی رفتارلرزه ای قابهای فولادی با اتصالات نیمه صلب ومهاربندی زانویی با بهره گیری ار روش 50
2-3-2-14 مطالعه ازمایشگاهی سیستمها با اتصالات نیمه صلب تحت خمش با وبدون نیروی محوری  57
2-3-2-15 عملکرد لرزه ای قابهای خمشی نیمه صلب تحت رکوردهای ثبت شده دور ونزدیک__ 79
فصل سوم مبانی مدلسازی و تطابق نتایج تحلیلی و آزمایشگاهی_ 62
3-1  مقدمه_ 63
3-2 تخمین میرایی و ضرایب کاهش طیف پاسخ نیاز 63
3-3 تحلیل اجزای محدود_ 67
3-4  مراحل تحلیل المان محدود_ 69
3-5  چگونگی تحلیل المان محدود_ 70
3-6  روشهای تحلیل المان محدود_ 70
3-6-1  روش اجزا محدود ضمنی_ 71
3-6-2  روش اجزا محدود صریح_ 71
3-7 اعتبارسنجی کار آزمایشگاهی_ 75
فصل چهارم مدلسازی و تحلیل مدلها 84
4-1  مقدمه_ 87
4-2  انتخاب معیار تسلیم_ 87
4-2-1  معیار ون میسز_ 87
4-3  مدلهای مورد مطالعه_ 88
4-3-1  شتاب نگاشت زلزله طبس__ 89
4-3-2  شتاب نگاشت زلزله بم_ 90
4-3-3  شتاب نگاشت زلزله منجیل_ 90
4-3-4  شتاب نگاشت زلزله السنترو 91
4-4   نتایج بارگذاری لرزه ای_ 91
4-4-1  زلزله طبس__ 91
4-4-2  نتایج لرزه ای دیگر_ 102
4-5  مدلهای تیپ دوم_ 110
فصل پنجم  نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات__ 123
5-1 مقدمه_ 124
5- 2نتیجه گیری 124
5-3   پیشنهادها 126
منابع_ 127
اتصالات نیمه صلب[1] اتصالاتی هستند که سختی آنها بین دو حالت گیردارومفصلی قراردارد وبخشی از لنگر راانتقال می دهند وبه عبارت دیگردرجه صلبیت آن بین 20% تا90% می باشدکه در این اتصالات بویژه اتصالات پیچی از طریق شکل پذیری دورانی مناسب وایجاد مفصل پلاستیک در استهلاک انرژی ناشی از نیروهای زلزله موثر می باشد وبا افزیش میرایی باعث کاهش نیروهای زلزله می گردد . دراین پایان نامه به مطالعه رفتار لرزه ای اتصالات نیمه صلب درسازه های فولادی پرداخته شده می باشد که در این راستا آغاز یک نمونه آزمایشگاهی تحت بارگذاری چرخه ای مورد مطالعه قرار گرفته و با نرم افزار اباکوس کالیبره می گردد در ادامه برای مطالعه مشخصات اتصالات نیمه صلب ، چندین نمونه، مدل سازی شده و مورد مطالعه قرار می گیرد و مدل های ساخته شده ، تحت شرایط بارگذاری دینامیکی مختلف مورد تحلیل قرارگرفته و نتایج با یکدیگر مقایسه می گردد که بطور اختصار  می توان گفت که با افزایش ضخامت ورق جان ستون مقاومت قاب افزایش یافته واین افزایش در حدود 7% می باشد ودر نتیجه سختی را در مدل ها افزایش می دهد وبا افزایش فاصله پیچها در جهت افقی افت 2.5 درصدی مقاومت را بهمراه خواهد داشت وبا افزایش مقدار آن بیش از mm50 تاثیر چندانی در مقاومت نخواهد داشت واز سختی مدل ها می کاهد ودر نهایت با نزدیک کردن پیچ ها به هم ودور کردن از لبه ها تا حدودی مقاومت را افزایش داده وسختی را به مقدار قابل ملاحظه ای افزایش می دهد.
کلید واژه ها: اتصالات ، نیمه صلب ، مفصل پلاستیک ، سختی ، مقاومت ، شکل پذیری
 

  • مقدمه

1-1-1        تاریخچه سازه های فولادی واتصالات
بهره گیری از فلز به عنوان مصالح سازه ای به ساخت یک پل قوسی در انگلستان به دهانه 30 متر با بهره گیری از اعضای چدنی بین سالهای 1777 تا 1779 برمی گردد. بین سالهای 1780 تا 1820 میلادی پل های چدنی متعددی به همین شیوه ساخته گردید.حدوداً از سال 1840 به تدریج آهن کم کربن (چکش خوار) جایگزین چدن معمولی در امرساختمان سازی گردید که قدیمی ترین نمونه آن پل چهاردهانه بریتانیا در ویلز[2] می باشد. باتولید ونورد نیمرخ های مختلف از جنس چدن وآهن کربن داراستفاده از این دو فلز گسترش بیشتری پیدا نمود ونهایتا” به نورد نیمرخ های I شکل در سال1870 انجامید واز سال 1890 به تدریج فولاد جایگزین آهن کربن داردر امر ساختمان سازی شدودر حال حاضر فولاد از عمده ترین مصالح ساختمانی می باشد که با تنش های جاری شدن (تسلیم) ، 2400 تا 7000 کیلوگرم برسانتی مترمربع به منظورهای مختلف تولید می گردد .
آثار باقیمانده از گذشته های بسیار دور نشانگر این واقعیت می باشد که بشر های اولیه با بهره گیری از اصول فیزیکـی که امـروزه اساس جوشکـاری مدرن را تشکیـل می دهد قطعـات فلزی را بـه یکدیگر متصل    می کردند. در سال 1891 دانشمند روسی بنام اسلاویانیو[3]، روش الکترود ذوب شونده را اختراع نمود. در این روش به جای الکترود ذغالی از یک الکترود فلزی بهره گیری شده که همزمان وظیفه فلز پرکننده را نیز به عهده داشت. برای برطرف کردن این عیوب در سال 1905 یک صنعتگر سوئدی بنام اسکارکیل برگ الکترود فلزی پوشش دار را اختراع نمود. پوشش این الکترود را مخلوطی از مواد معدنی مختلف تشکیل   می داد که قادر بود با تولید گاز و ایجاد سرباره، مذاب حاصل از ذوب الکترود را پیش روی آثار نامطلوب تماس با هوا محافظت  نماید (طاحونی,1385).
1-2 اظهار مسئله
در این پژوهش به مطالعه رفتار لرزه ای سازه های فولادی با اتصالات نیمه صلب پرداخته وسپس نتایج بدست آمده را با اتصالات صلب مقایسه نموده و در ادامه با طرح سوالاتی ازجمله اینکه آیا با وجود اتصالات نیمه صلب ازشکل پذیری سازه می توان درجهت بهبود عملکرد آن بهره گیری کنیم و طراحی اتصالات نیمه صلب در اسکلت فلزی تا چنددرصد می تواند برروی وزن تمام شده سازه تاثیرگذارباشد وهمچنین بهره گیری از اتصالات نیمه صلب از لحاظ اقتصادی می تواند جایگزینی برای اتصالات صلب باشد ونهایتاً اتصالات نیمه صلب می تواند بررفتار سازه مانند تغییر درعکس العملهای انتهایی تیر، زمان تناوب ، رفتار لرزه ای سازه وغیره تاثیرداشته باشد.
1-2-1 طبقه بندی سازه های فولادی
سازه های فولادی به سه گروه اساسی طبقه بندی می شوند (طاحونی, 1389):
الف) سازه های قاب بندی شده[4]
این سازه ها ترکیبی از تیرها وستون ها می باشند که با بهره گیری از اتصالات صلب ویا ساده به یکدیگر متصل  شده اند و ممکن می باشد بصورت ساختمانهای چندطبقه و یا ساختمانهای صنعتی باشد .این سازه ها از ترکیب دوسری قاب صفحه ای عمود برهم به وجودآمده وتشکیل قاب فضایی را می دهند ،بگونه ای که عملکرد این قابها در هرامتداد تاثیری برعملکرد قابهای امتداد دیگر ندارد وتحلیل قابهای هرامتداد به طورمستقل وبه صورت  صفحه ای انجام می گردد.
شکل 1-1-نمونه هایی از سازه های قاب بندی شده
ب) سازه های پوسته ای[5]
     این سازه ها به شکلهای گوناگون از قبیل منابع نگهداری مایعات وگازهای تحت فشار، سیلوها ، سقف های گنبدی وموارد مشابه مورد بهره گیری قرار می گیرد .مشخصه اصلی این سازه ها این می باشد که فضاکار می باشند یعنی به علت اندرکنش اجزای موجود در امتدادهای مختلف نمی توان آنها را بصورت ترکیبی از سازه های  صفحه ای در نظرگرفت وبرای تحلیل آن بایستی سازه رابه عنوان یک مجموعه واحدطراحی نمود. (شکل 1-2)
شکل 1-2- نمونه هایی از سازه های پوسته ای
 
ج) سازه های معلق[6] 
    سازه های معلق اغلب درپوششها (سقفها) وپل های دهانه بلند مورد بهره گیری قرارمی گیرند .در چنین       سازه هایی یک اسکلت قاب بندی شده هست که توسط آویزهایی از کابل های کششی اصلی آویزان می باشد.(شکل1-3)
شکل 1-3- نمونه هایی از سازه های معلق
 
1-2-2  معایب ومزایای سازه های فولادی(طاحونی,1389-فریدون ایرانی,1377):
الف)مزایا
1-مقاومت زیاد:
مقاومت قطعات فلزی زیاد بوده و نسبت مقاومت به وزن از مصالح بتن بزرگتر می باشد به این علت در دهانه های بزرگ سوله ها و ساختمان های مرتفع ونیز ساختمان هایی که بر زمین های سست قرار میگیرند(بدلیل سبکی وکاهش وزن این سازه ها) مهم فراوان می باشد.
2-خواص یکنواخت:
با در نظر داشتن اینکه فلز در کارخانجات بزرگ تحت نظارت دقیق تهیه می گردد وبه یکنواخت بودن خواص آن      می توان اطمینان نمود ، پس بدلیل این خاصیت با انتخاب یک ضریب اطمینان کوچک می توان در مصرف مصالح صرفه جویی نمود .
3-دوام:
دوام فولاد بسیار خوب و مناسب می باشد و اگر در نگهداری آن دقت گردد برای مدت طولانی قابل بهره برداری خواهد بود.
4-خواص ارتجاعی:
رفتار فولاد بهتر از اغلب مواد دیگر بر فرضیات طراحی منطبق می باشد زیرا فولاد تا تنش بالایی از قانون هوک[7] به خوبی پیروی می کند بعنوان مثال ممان اینرسی[8] یک مقطع فولادی را بدلیل شکل پذیری ویکسان بودن مقاومت آن درفشار وکشش می توان با اطمینان در محاسبه وارد نمود حال آنکه در مقاطع بتنی بعضا”بدلیل عدم هماهنگی بتن وفولاد بویژه در اجرا ارقام مربوطه چندان معین وقابل اطمینان نمی باشند .
 
5- شکل پذیری[9]:
یکی از ویژگی های مناسب مصالح فلزی شکل پذیری آن می باشد که با در نظر داشتن این خاصیت قادرند آثار تمرکز تنش را که در واقع از عوامل موثر در ترد شکنی (یک نوع خرابی فاجعه انگیز) می باشد کاهش داده و در نتیجه از خرابی ناگهانی و خطرات آن جلوگیری نماید.
6-پیوستگی مصالح:
قطعات فلزی با در نظر داشتن مواد متشکله آن پیوسته و همگن می باشد اما در قطعات بتنی به دلیل این عدم پیوستگی صدمات وارده در هر زلزله به پوشش بتنی روی سطح میلگرد وارد می گردد و در نتیجه ترک هایی که در پوشش بتن پدید می آید قابل کنترل نبوده و احتمالا ساختمان در پس لرزه یا زلزله بعدی ضعیف اقدام نموده و تخریب  می گردد .
7-تقویت پذیری و امکان مقاوم سازی :
اعضای ضعیف ساختمان فلزی ناشی ازمحاسبات اشتباه ، تغییر مقررات و ضوابط اجرا رامیتوان با جوش و یا پرچ و  یا پیچ کردن  قطعات جدید مثل ورقهای تقویتی (بویژه در جان وبال) تقویت نمود .
8-شرایط آسان ساخت و نصب:
تهیه قطعات فلزی در کارخانجات و نصب آن در موقعیت شرایط جوی متفاوت ، با تمهیدات لازم قابل اجرا    می باشد .
9-سرعت نصب:
سرعت نصب قطعات فلزی نسبت به اجزا قطعات بتنی مدت زمان کمتری می طلبد .

تعداد صفحه : 146
قیمت : 14700 تومان

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   پایان نامه کارشناسی ارشد عمران مهندسی خاک و پی :تسلیح خاک با ظرفیت باربری کم با استفاده از المان های قائم فولادی

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می گردد.

پشتیبانی سایت :        ****       [email protected]

دسته‌ها: عمران