دانشگاه آزاد اسلامی واحد تفت

مجتمع فنی مهندسی، دانشکده عمران

پایان نامه جهت دریافت درجه کارشناسی ارشد

عنوان

مطالعه تعیین مقاومت نهایی وضریب رفتار دیوار برشی بتنی سبک باقاب های فولادی سرد نورد شدهLSF با بهره گیری از نرم افزار ANSYS

استاد راهنما:

دکتر محمدرضا جواهری تفتی

استادمشاور:

دکتر حمیدرضا رونق

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)
چکیده:
 مقابله با نیروهای جانبی ازجمله زلزله یکی از مهمترین رسالت های مهندسین عمران می باشد. که برای رسیدن به این مهم می توان سیستم قاب سبک فلزی که دارای مزایایی مانند امکان تولید صنعتی،پیش ساختگی وسبکی،فرم پذیری درساخت می باشد را میتواند جایگزینی مناسب برای سیستم های سنتی دانست. پانلهای دیوار برشی متشکل از قاب فولادی سرد نورد شده و پوشش پیچ شده به آن از متداول ترین سیستم های باربر جانبی در این سازه هاست. عملکرد لرزه ای سازه ها نیاز مند روشی تحلیلی ست که یک روش المان محدود همراه با واکاوی غیر خطی می باشد البته در راستای این بایستی از دیواره های برشی مناسب برای مهار نیرو های جانی بهره گیری نمود. در این پایان نامه پانل های دیوار برشی قاب های ما به کمک بتن های سبک (لیکا وفوم بتن) به جای ورق های فولادی و یا بادندهای ورقه ای جا نمایی و به وسیله نرم افزار المان محدود Ansys تحلیل شدکه برروی نمونه های با مقیاس 120×240 سانتیمتر ارزیابی گردید. ضخامت های مختلفی از دیواره­های برشی تحلیل شده وعملکرد جانبی آن­­­­­­ها به وسیله اعمال بارگذاری چرخه­ای روی شش دیوار مورد مطالعه قرار گرفت. تمرکز اصلی این پایان نامه روی ظرفیت باربری جانبی حداکثر جانی و حداکثر مقاوت نهایی مورد تحمل دیوار ها و برآورد منطقی از ضریب رفتار (R) قاب ها با دیوار برشی (shear wall Bracing) و همچنین چگونگی خرابی آنها می باشد. برای این مقصود شش قاب CFS باضخامت ورق یک میلیمتربه صورت تک استاد کناری وتک استاد میانی وتک تراک بالاوپایین قاب ها ودر یک سری از نمونه ها با یک ناگین تک تسمه ای همراه با بتن سبک برای کلیه نمونه ها در نرم افزار مدل وقاب های مدل شده با بتن پر شده و تا لبه قاب ها به ضخامت یک سانتیمتر تسطیح شدند. نمونه ها تحت رژیم بار گذاری چرخه ای جانبی خاص که براساس روش B استاندارد (38)ASTM E2126-07  مورد مطالعه قرار گرفت برای هر دیوار منحنی پوش اعمال شده رسم گردید. سپس پرامترهای  محاسبه شدند. ودر نهایت فاکتور R ارزیابی وهم چنین در پی آن نتایج آزمایشگاهی با نتایج نر م افزاری در حالت نمونه شده با بتن وهمچنین نتایج نرم افزاری دیوار ها با بتن با نتایج نرم افزاری دیواره ها با ورق مورد مقایسه قرار گرفت.
فصل اول: کلیات
مقدمه:
نیاز مبرم بشر به طراحی وساخت بناهای1- باقابلیت اجرای سریع 2- مقاوم در برابر نیروهای جانبی مانند زلزله 3- سبک در سازه و جنس و متریال اجرایی 4- توان تحمل کشش بالا وضریب رفتار ایمن 5- کاربری سازه مسکونی با طبقات متعدد ما رابه پژوهش درمورد این موضوع انداخت. در ساختمانهای رایج سازه علی رغم طراحی پیشرفته معمولا ازاجرای ضعیفی در ایران برخوردار می باشد به این معنی که رفتار واقعی سازه در مواقع سرویس دهی با آن چیز که طراحی شده کاملا متفاوت می باشد. پس نظارت دقیق بر کیفیت اجرا و تطبیق با جزییات محاسبه شده امری کاملا ضروری  می باشد. از این رو ساختمان­های پیش ساخته شده در کارخانه به دلیل طی کردن مراحل کنترل کیفیت و تولید مطابق با نقشه های محاسباتی رفتار مناسب در موقع سرویس دهی خواهد داشت. در این بین قاب­های سبک فولادی ال اس اف با کیفیت ساخت کارخانه ای واتصالات ساده، مطمئن مستحکم و سریع از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشندهمچنین نیاز روز افزون کشور به سطح زیربنای بیشتر در امر مسکن، آموزش، تسهیلات بهداشتی، درمانی، رفاهی، تاسیسات صنعتی و تجاری که اکثرا از افزایش جمعیت و توسعه ناشی میشود، ایجاب می­نماید که از روش­های جدیدی در ساختمان سازی بهره گیری گردد. دراین روشها علاوه بر کاهش زمان ساخت، با صرفه جویی در مصرف مصالح ساختمانی سنتی، هزینه ساخت نیز با حفظ کیفیت مطلوب کاهش می یابد به مقصود دستیابی به اهداف فوق سیستم ساختمانی ساخت سریع با مطالعه های فنی و اقتصادی جامعی که در آن امکانات و شرایط موجود در نقاط مختلف کشور  مقصود گردیده می باشد طراحی شده و به عنوان سیستم ساختمانی سریع معرفی می گردد. (حاتمی و رحمانی، 1389؛ فلاح و وطنی اسکوئی، 1382).
دیوار های برشی یکی از اعضای اصلی ومقاوم در برابر بارهای جانبی مخصوصاً زلزله اند که به گونه وسیع در ساختمان های کوتاه مرتبه و میان مرتبه فلزی مورد بهره گیری قرار می گبرد هر پانل دیوار برشی می تواند از یک قاب فولادی با مقطع فولادی سرد باشد که تیرکها و ستونکهای قاب به وسیله پیچ خودکار یا پرچ متصل می باشد. بهره گیری از قاب های ترکیبی با بتن سبک و فولادی سبک سرد نورد شده جهت بالا بردن اندازه مقاومت جانبی در برابر برش اهمیت بسزایی در پایایی سازه و افزایش تعداد طبقات می تواند داشته باشد که در این پایان نامه به آن می پردازیم (AISI.)[1].
1-1- تاریخچه
1-1-1تاریخچه و علت های به کارگیری سیستم های(LSF)
فولاد فرم داده شده در حالت سرد یاCFS از سال 1850در کشور انگلستان و آمریکا با به کارگیری در ساخت لوازم اتومبیل آغاز گردید اما تا قبل از جنگ جهانی اول در ساختمان سازی بکار گرفته نمی گردید از سال 1930 به بعد با بکارگیری قطعات فولادیLSF درساختمان های تجاری و صنعتی شروع گردید اما به دلیل ارزانی چوب نتوانست باآن به عنوان سیستم رایج مسکن سازی رقابت اقتصادی کند. از سال 1990گران شدن چوب ومطرح شدن معضلات زیست محیطی در صنعت ساختمان سازی سبب گردید که سیستم ساختمانی LSF که بااستفاده از قطعات فولاد CFS از نوع گالوانیزه برپا می گردد،برای ساخت واحد های مسکونی بکار گرفته گردد.این سیستم ساختمانی تا به حال توانسته در کشور های مختلفی گواهنامه ساخت در چند طبقه دریافت نماید و من جمله در ایران فعالیت های گسترده ای در این حوزه مخصوصاً درشهر پرند و تیران انجام پذیرفته می باشد (وثوقی فر و عدل پرور، 1386؛ حاتمی و همکاران ،1388).
بکار گیری سیتم ساختمانی LSF برای ساخت وساز مسکن بعد از جنگ جهانی دوم در استرالیا هم آغاز گردید. در صورتی که پیش از آن ساخت وسازمسکن اکثراً با بهره گیری از قاب چوبی انجام می گردید. در ادامه تحولات ساختمانی در آمریکا در این کشور نیز تحولاتی صورت گرفت که عمده ان به کارگیری این سیستم در کشور استرالیا بود. این سیستم به دلیل سرعت بالا و مقاوم توانست رشد قابل توجهی در صنعت سازه کشور استرالیا داشته باشد. و هم اکنون بهترین ماشین الات رول فرم دنیا در انحصار آن کشور قرار دارد. در کشور سوئد چوب رایجترین مصالح ساختمانی بود اما به دلیل کاهش متوسط عمر درختان از دهه 90سازندگان ساختمان اقدام به جایگزین کردن سیستم LSF درآن کشور کردند. در حال حاضر در کشور هلند نیز سیتم LSF در ساخت سازه های مسکونی ومدارس تأثیر عمده ای دارد. در سال 1989بنیاد تحقیقات ساختمان هلندSBR، پتانسیل بهره گیری از سیستم LSF را برای خانه سازی مورد مطالعه قرار داد ونتیجه مطالعه ها مشخص نمود که به کارگیری این سیستم ساختمانی، تسهیل در طراحی وفوائد زیست محیطی را به دنبال دارد اما کمی گرانتر از سازه های چوبی می باشد. در کشور فرانسه هم در سال های اخیر سبک این سیستم به شکلی محدود به جای سیستم های فولادی و بتونی قرار گرفته می باشد.در کشور کره، آجر وبتن تا سال 1996 به عنوان مصالح اصلی در ساخت و ساز بودند و در ساختمان های بلند مرتبه از سیستم های بتن درجا بهره گیری می گردید تا در فوریه سال 1996شرکت  POSCOبرای اولین بار از سیستم LSF را در شهر فوانگ با احداث700 ویلای دو تا پنج طبقه شروع نمود.
در سال1995داویس و همکاران بهره گیری از فولاد جدار نازک را در ساختمان­های مدولار کوتاه و متوسط مطالعه کرده اند در سال 1996 سرته و همکاران عملکرد دینامیکی دیوارهای برشی را در قابهای سبک فولادی مورد مطالعه قرار داده می باشد. درهمان سال داویس و همکاران رفتار برشی اتصالات فشرده را در سازه های با قاب سبک فولادی مطالعه کرده اند. در سال 1997درایور و همکاران رفتار لرزه ای را در دیوارهای برشی فولادی مورد مطالعه قرار داده اند. در سال1998پی وکینی مقاومت برشی را در اتصالات فشرده فولادی مورد مطالعه قرارداده اند. در همان سال لنون و همکاران به مقایسه تعدادی از اتصالات مکانیکی در فولاد سرد نورد پرداخته اند. در همان سال الگالی و همکاران به تحلیل رفتار دیوارهای برشی فولادی نازک پرداخته اند. در سال 1999 لاوسون ساخت مدولار را با بهره گیری از قاب سبک فولادی مطالعه کرده می باشد. در سال 2000 لوبل و همکاران عملکرد دیوارهای برشی سخت نشده را تحت بارگذاری متناوب مطالعه کرده اند. در سال 2004دوبینا به مطالعه عملکرد پانلهای برشی دیوارهای استادی سرد نورد تحت بارگذاری یکنواخت و متناوب پرداخته می باشد. در همان سال تیان و همکاران به مطالعه مقاومت گسیختگی وسختی قابهای دیوارهای فولادی سرد نورد پرداخته اند. درسال2005 پاستور و رودریگز به مدل سازی پسماند دیوارهای برشی بامهاربندی ضربدری شکل در دیوارهای نازک سازه ها پرداخته اند. درهمان سال الخراط و راجرز مدل آزمایشگاهی قاب فولادی سبک که بوسیله دیوارهای مهاربندی تقویت شده اند پرداخته اند. در سال 2006 ولکوویچ و یوهانسون مدل طراحی سنتی در دیوارهای با صفحات گچی تک لایه و منبسط شونده با دولایه که پیش روی آتش مقاوم می باشند را مطالعه نموده اند. در همان سال گور گلوسکی یک روش ساده را برای محاسبه شاخص یو – والوودر قابهای سبک ارایه نموده می باشد. این روش جدید براساس تحقیقات انجام شده بوسیله بازگشت به اصول اولیه دراستفاده از مدلسازی آلمان محدود در تحلیل سیالهای حرارتی در میان ساخت قاب سبک می باشد. در همان سال کاسافنت و همکاران آزمایشات آزمایشگاهی گره ها را در طراحی لرزه ای سازه های سبک پرداخته اند. در همان سال بلاژبه مطالعه آزمایشگاهی وتحلیلی پانل دیوارهای برشی 9 میلی متری قاب فولادی سبک پرداخته اند. در همان سال دبینا و همکاران عملکرد لرزه ای خانه های با قاب سبک فولادی مطالعه کرده اند. در همان سال لاندولفو و همکاران به مطالعه آزمایشگاهی و نظری عملکرد لرزه ای قابهای سبک فولادی نورد سرد در ساختمان­های کوتاه پرداخته اند. در همان سال رکاس پانل دیوارهای برشی فولادی سبک را مورد آزمایش قرار داده می باشد. در سال 2007 فیورینو و همکاران آزمایشاتی را برروی اتصالات پیچ شده میان پانلهای برپایه گچ یا چوب و پروفیل­های استد در خانه سازی با قاب سبک فولادی انجام داده می باشد. در همان سال هانگ و همکاران به مطالعه آزمایشهای متناوب اتصالات پیچی قاب خمشی فولادی ویژه سازه های نورد سرد شده پرداخته اند. در این نمونه ها پاسخ سه مود گسیختگی – گسیختگی اتصالات، کمانش بال و کمانش ستون مورد مطالعه قرار گرفته می باشد. در همان سال لاندولفو و همکاران پاسخ لرزه ای قاب های فولادی نورد سرد را در ساختمانهای کوتاه مورد مطالعه قرار   داده اند. درسال 2008 رونق و مقیمی به مطالعه مدهای گسیختگی سیستم های  مختلف و ضرایب موثر محاسباتی در پاسخ شکل پذیری دیوارهای CFS پرداخته اند.
در ساختمانهای رایج سازه علی رغم طراحی پیشرفته معمولا از اجرای ضعیفی در ایران برخوردار می باشد به این معنی که رفتار واقعی سازه در مواقع سرویس دهی با آن چیز که طراحی شده کاملا متفاوت می باشد. پس نظارت دقیق بر کیفیت اجرا و تطبیق با جزییات محاسبه شده امری کاملا ضروری  می باشد. از این رو ساختمان­های پیش ساخته شده در کارخانه به دلیل طی کردن مراحل کنترل کیفیت و تولید مطابق با نقشه های محاسباتی رفتار مناسب در موقع سرویس دهی خواهد داشت. در این بین قاب­های سبک فولادی ال اس اف با کیفیت ساخت کارخانه ای واتصالات ساده، مطمئن مستحکم و سریع از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشند.
همچنین نیاز روز افزون کشور به سطح زیربنای بیشتر در امر مسکن، آموزش، تسهیلات بهداشتی، درمانی، رفاهی، تاسیسات صنعتی و تجاری که اکثرا از افزایش جمعیت و توسعه ناشی میشود، ایجاب می­نماید که از روش­های جدیدی در ساختمان سازی بهره گیری گردد. دراین روشها علاوه بر کاهش زمان ساخت، با صرفه جویی در مصرف مصالح ساختمانی سنتی، هزینه ساخت نیز با حفظ کیفیت مطلوب کاهش می یابد به مقصود دستیابی به اهداف فوق سیستم ساختمانی ساخت سریع با مطالعه های فنی و اقتصادی جامعی که در آن امکانات و شرایط موجود در نقاط مختلف کشور  مقصود گردیده می باشد طراحی شده و به عنوان سیستم ساختمانی سریع معرفی می گردد (آرش مستاجران وهمکاران، 1388؛ انوشه آشوری، 1385؛ مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن).
1-1-2- تاریخچه و علت های به کارگیری بتن های سبک 
اولین گزارشهای تاریخی در مورد کاربرد بتن سبک و مصالح سبک وزن به روم باستان بر می گردد. رومیان در احداث معبد پانتئون و ورزشگاه کلوزیوم از پومیس که نوعی مصالح سبک می باشد بهره گیری کرده اند. کاربرد بتن سبکدانه پس از تولید سبکدانه های مصنوعی و فراوری شده در اوایل قرن بیستم وارد مرحله جدیدی گردید. در سال 1918، S. J. Hayde با بهره گیری از کوره دوار اقدام به منبسط کردن رس و شیل نمود و بدین وسلیه سبکدانه ای مصنوعی تولید نمود که از آنها در ساخت بتن بهره گیری گردید. تولید تجاری روباره های منبسط شده نیز از سال 1928 آغاز گردید. این سبکدانه مصنوعی در هنگام جنگ جهانی اول به دلیل محدودیت دسترسی به ورق فولادی برای ساخت کشتی بکار رفت. کشتی Atlantus به وزن 3000 تن که با بتن سبک هایدیتی ساخته گردید، در اواخر سال 1918 به آب افتاد. در سال 1919 کشتی Selma به وزن 7500 تن و طول 132 متر با همین نوع بتن ساخته و به آب انداخته گردید. تا آخر جنگ جهانی اول و سپس تا سال 1922 کشتی ها و مخازن شناور متعددی ساخته گردید که یکی از آن ها Peralta تا سال های اخیر شناور بود. برنامه ساخت کشتی ها در اواسط جنگ جهانی دوم متوقف گردید و دوباره به دلیل محدودیت تولید ورق فولادی مورد توجه قرار گرفت. تا پایان جنگ جهانی دوم 24 کشتی اقیانوس پیما و 80 بارج دریایی ساخته گردید که ساخت آن ها در دوران صلح، اقتصادی محسوب نمی گشت. ظرفیت این کشتی ها 3 تا 147000 تن بود. در سال 1948 اولین ساختمان با بهره گیری از شیل منبسط شده در پنسیلوانیای شرقی احداث گردید. در ادامه، از سال 1950 ساخت بتن سبک گازی اتوکلاو شده در انگلستان متداول گردید. اولین ساختمان بتن سبکدانه مسلح در این کشور که یک ساختمان سه طبقه بود درسال 1958 و در شهر برنت فورد احداث گردید.
ساختمان هتل پارک پلازا در سنت لوئیز، ساختمان 14 طبقه اداره تلفن بل جنوب غربی در کانزاس سیتی در سال 1929 مانند ساختمان های دهه 20 و 30 میلادی ساخته شده در آمریکای شمالی با بهره گیری از بتن سبک هستند. ساختمان 42 طبقه در شیکاگو، ترمینال TWA در فرودگاه نیویورک در سال 1960، فرودگاه Dulles در واشنگتن در سال 1962، کلیسایی در نروژ در سال 1965، پلی در وایسبادن آلمان در سال 1966 و پل آب بر در روتردام هلند در سال 68 مانند ساختمان هایی هستند که با بتن سبکدانه ساخته شده اند. در هلند، انگلستان، ایتالیا و اسکاتلند نیز در دهه 70 و 80 پل هایی با دهانه های مختلف ساخته و با موفقیت بهره برداری شده اند. در سال های 1970 ساخت بتن سبکدانه پرمقاومت آغاز گردید و در دهه 80 به دلیل نیاز بعضی شرکت های نفتی در امریکا و نروژ برای ساخت سازه ها و مخازن ساحلی و فراساحلی مانند سکوهای نفتی یک رشته تحقیقات وسیع برای ساخت بتن سبکدانه پرمقاومت در این دو کشور با هدایت واحد آغاز گردید که نتایج آن در اواخر دهه 80 و اوایل دهه 90 منتشر گشت. در سالیان اخیر نیز بهره گیری بتن سبک در دال سقف ساختمانهای بلند مرتبه، عرشه پلها و دیگر موردها مشابه و همچنین کاربردهای خاص مانند عرشه و پایه دکلهای استخراج نفت کاربرد فراوانی یافته می باشد.
دانستن این موضوع که بتن سبک از 50 سال پیش تا به حال در اروپا در ساختن بنا کاربرد دارد اما هنوز در ایران ناشناخته می باشد تعجبی همراه با افسوس را به همراه دارد. کشور ما درحالی از قافله صنایع مدرن ساختمان سازی عقب مانده که زلزله های مخربی را در 15 سال گذشته تجربه کرده می باشد (خاطر نشان می گردد با در نظر داشتن صحبت ها وفعالیت های شکل گرفته در عرصه صنعت سازه ومسئولان مربوطه سازمان مسکن ایران بتن های سبک در دستور کار ساخت وتولید قرار دارند{منبع خبرگداری مهر ذکر گردد}).
نگارش یافته توسط رفعتی
اغلب بتنهای سبک خواصی از قبیل عایق بودن نسبت به حرارت و صوت، مقاومت در برابر یخ زدگی و آتش سوزی و کاهش لطمات ناشی از زلزله را دارا می باشند. سبک و یکپارچه سازى را می توان راهکارى محورى و عملى براى افزایش ایستادگى و ایمنى بناها در برابر زلزله محسوب داشت. ویژگى هایى زیرا کاهش جدى وزن سازه و ابعاد برخى اجزا، صرفه جویى زیاد در اندازه فولاد مصرفى در اسکلت و پى، حائل صدا و رطوبت و به ویژه عایق حرارت بودن، افزایش مؤثر فضاى مفید داخل بنا، قابلیت هاى گوناگون کار پذیرى، انعطاف و تنوع در اشکال، سادگى، و سرعت و سهولت در حمل و اجرا، کاهش خستگى بنا و پایانى مناسب در برابر عوامل آسیب زا. نیز مى توانند از مزایاى بهره گیرى تجربه شده از این بتن ها با موردها کاربرى متعدد در ساخت و سازها باشند. بدیهى می باشد تکیه بر این راهکار محورى در رویکردى منسجم و نظام یافته و با در نظر داشتن مجموعه موردها فنى، اقتصادى و اجرایى، نه تنها به معنى کم بها دادن به سایر عوامل مؤثر در ایمن و مقاوم سازى بناها و مجموعه فن آورى هاى مربوط به آن نخواهد بود بلکه ضمن جبران نسبى بسیارى کاستى ها در دیگر زمینه ها به ارتقا و افزایش کارآیى دیگر راهکارهاى مقتضى نیز می انجامد.(دهیر[1]،1998؛ مرکز عمران ایران؛ جوادپور و همکاران 1388).
بتن های سبک اغلب داراى ویژگى هاى مطلوب کار پذیرى زیرا قابلیت‌هاى برش، تراش و پذیرش میخ، پیچ، رول- پلاک و کورپى، امکان مرمت و نیز عبور تأسیسات و نصب و اجراى چارچوب ها و درب و پنجره و تزئینات و پوشش ها و رنگ هاى مقتضى و توان پذیرش پوشش‌ها و نماهاى مختلف را داراست و ضمن عدم نیاز به اندودهاى سنگین اضافى، امکان تطبیق با طرح هاى گوناگون معمارى را مانند در سطوح و احجام منحنى در کاربرى های مختلف دارا می باشد.
Professor R K Dhir[1]2
American Iran and steel Instiuted [1]1
تعداد صفحه : 160
قیمت : 14700 تومان

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   سمینار کارشناسی ارشد رشته عمران : بررسی فصل هفتم آیین نامه بین المللی راه آهن

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.

دسته‌ها: عمران