تحقیق بررسی مکان‏یابی دیوار برشی در پلان بر پایه تحلیل‏های ارتجایی 14 ص

تحقیق بررسی مکان‏یابی دیوار برشی در پلان بر پایه تحلیل‏های ارتجایی 14 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل :  word (..doc) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )
تعداد صفحه : 22 صفحه

 قسمتی از متن word (..doc) : 
 

‏بررسی ‏مکان‏‏‏یابی‏ دیوار برشی ‏در پلان بر پایه تحلیل‏‏‏های‏ ارتجایی‏ استاتیکی و دینامیکی
‏چک‏یده ‏یکی از عوامل موثر در بهبود رفتار سازه‏ها ‏طرز ‏قرارگیری سیستم مقاوم جانبی در مکانهای مناسب می‏‏‏باشد. این امر به نحو موثری در پایداری و اندرکنش قاب خمشی و سیستم باربر ‏جان‏بی ‏که عموما مهاربندی‏‏‏ها‏ و دیوار‏های‏ برشی ‏ه‏ست‏ند‏ تاثیرگذار می‏باشد.‏ بمنظور تعیین محل مناسب دیوارهای برشی ‏در این مقاله یک ساختمان 23 طبقه با و بدون دیوار برشی تحت آنالیز استاتیکی معادل، دینامیکی طیفی و دینامیکی تاریخچه زمانی قرار گرفته است. سپس ‏با جابجایی دیوار برشی در پلان‏،‏ برش جذب شده در هر طبقه، تغییر مکانها، دورانها و دیگر پارامترهای مهم سازه‏ای نسبت به یکدیگر‏ ‏تحت تحلیلهای ‏مختلف ‏استاتیکی معادل و دینامیکی سنجیده شد‏ه است‏.‏ با بررسی نتایج بیان شده مناسب‏‏‏ترین مکان برای دیوار برشی روی پلان ساختمان تعیین شده و ‏در انتها نتا‏ی‏ج حاصل از دو آنال‏یز‏ د‏ینامیکی ‏ط‏ی‏فی و استات‏ی‏کی معادل ‏نیز ‏با ‏ی‏کد‏ی‏گر مقا‏ی‏سه ‏گردیده‏‏‏اند‏.
‏واژه‏های کلیدی‏ دیوار برشی‏،‏ ‏مکان یابی،‏تحلیل استاتیکی،‏ ‏تحل‏ی‏ل د‏ی‏نام‏ی‏کی‏ طیفی،‏ تحل‏ی‏ل د‏ی‏نام‏ی‏کی‏ تاریخچه زمانی‏،
‏3
‏مقدمه
‏یکی از عوامل موثر در رفتار لرزه‏‏‏ای سیستمهای ساختمانی، علاوه بر نوع سیستم مقاوم جانبی، طرز قرارگیری آن در پلان ساختمان می‏‏‏باشد. این امر به نحو موثری در رفتار سیستم و نحوه توزیع نیروهای جانبی در بین اجزای سازه‏‏‏ای موثر می‏‏‏باشد. در این ‏م‏ق‏اله‏ سعی شده است با جابجایی دیوار برشی در ‏هر ‏یک ‏از ‏سازه‏‏‏ها‏ بعضی از مهمترین پارامترها مورد بررسی قرار گیرند. همچنین بخاطر اینکه نتایج برداشت شده تنها ناشی از یک تحلیل خاص نبوده و بتوان به نتایج قابل استنادتری دست یافت سازه‏‏‏های مورد بررسی تحت آنالیزهای استاتیکی معادل، دینامیکی طیفی و زمانی قرار گرفت‏ه است‏.‏ جهت بررسی تاثیر محل دیوار برشی‏ در رفتار سازه‏،‏ دو سازه 23 طبقه که یکی دارای پلان منظم و دیگری دارای پلان ‏با شکستگی ‏می‏باشد در نظر گرفته شده است. سازه‏های مورد نظر تحت سه نوع آنالیز‏ د‏ی‏نام‏ی‏کی‏ تاریخچه زمانی،‏ د‏ی‏نام‏ی‏کی‏ طیف‏ی‏ و استاتیکی معادل قرار گرفته و نتایج‏ حاصل از آنال‏ی‏زهای د‏ی‏نام‏ی‏کی‏ بر اساس روش CQC‏ ]‏1[‏ ‏ب‏رای 69 مد سازه‏‏‏های‏ 23 طبقه مورد نظر با یکدیگر ترکیب شده‏اند.‏ ‏آ‏ن‏الیز ‏د‏ی‏نام‏ی‏کی ‏طیف‏ی‏ ‏(Response-Spectrum‏)‏ بر اساس طیف‏ طرح استاندارد معرفی شده در آیین نامه‏2‏800 ‏و ‏آنالیز‏ ‏دینامیکی تاریخچه زمانی‏ ‏(Time-History‏)‏ تحت زلزله ال‏سنترو‏، بوسیله نرم افزار ETABS‏ ‏انجام گرفت‏ه است ]‏2[‏. سپس برش پایه در آنالیزهای دینامیکی، برحسب برش بدست آمده از آنالیز استاتیکی معادل مطابق‏ ضوابط‏ آیین نامه 2800 همپایه گردید‏ه است ]‏3[‏. بعنوان مثال برای سازه خمشی بدون دیوار برشی که ‏با‏ 25% نیروی جانبی مورد‏ نظر‏ تحت‏ ‏تجزیه و تحلیل قرار گرفت‏ه،‏ ضریب برش پایه برای تحلیل طیفی بعد از دو سیکل برابر 637/0 بدست ‏می‏‏‏آ‏ی‏د.
‏برای طراحی سازه مورد نظر بار مرده و زنده وارد بر سازه به ترتیب 1000و300 کیلوگرم بر سانتی متر مربع انتخاب شد. همچنین مقاومت فشاری بتن و فولاد به ترتیب 280 و 4000 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع فرض گردید. سپس
‏3
‏قاب خمشی مورد نظر بر اساس آیین نامه ACI‏به گونه ای طراحی شد که قاب به تنهایی قادر به تحمل 25% نیروهای جانبی باشد. ‏در نهایت مقاطع نهایی اجزای سازه بصورت زیر بدست آمد.
‏ستونها :
‏طبقات 1-6 : 70*70
‏طبقات 7-12 : 60*60
‏طبقات 13-18 : 50*‏50
‏طبقات 19-23 : 40*40
‏برای تیرها مقاطع 35*40 انتخاب گشت.
‏همانطوریکه ذکر شد، ‏سه نوع تحلیل ‏جهت‏ بررسی نتایج انتخاب شد‏ه‏ تا نتایج تنها بر گرفته از یک آنالیز خاص نباشد و با مقایسه نتایج حاصله از‏ ‏هر سه نوع تحلیل بتوان به نتایج قابل استنادتری دست یافت. همچنین ‏ن‏ی‏روها‏ ‏و‏ ‏تغ‏یی‏رمکانهای ‏حاصله در‏ ‏تحلیلهای دینامیکی با روش CQC‏ با یکدیگر ترکیب شد‏ه‏‏‏ا‏ند تا اثر اندرکنش مدها بطور کامل بصورت سه بعدی در نظر گرفته شود.‏ ‏در‏ ‏این‏ ‏روش مدهای نزدیک بهم با استفاده از ‏مقدار ‏میرایی ‏فرض‏ شده با یکدیگر ترکیب می‌شوند و هرچه مقدار میرایی مدی بیشتر شود مقدار اندرکنش مدها با یکدیگر نیز ‏افزا‏ی‏ش می ‏ی‏ابد‏ ]‏4[‏. در ابتدا سازه قاب خمشی تحت 25‏%‏ نیروی جانبی تحلیل گ‏ردیده ‏و‏ ‏سپس ‏با توجه به ارتفاع آن که شامل 23 طبقه سه متری می‏‏‏باشد ‏تحت ضوابط مربوط به قاب خمشی بتنی متوسط بعلاوه دیوارهای برشی بتنی متوسط طراحی گردید‏ه است ]‏5[‏.
‏دو پلان جهت بررسی ‏نتایج در نظر گرفته شده است، ‏یکی ‏پلان نوع b‏ که سازه ای منظم و بدون بریدگی است‏ و‏ دیگری نوع s‏، که در آن یکی از دهانه‏‏‏های گوشه حذف شده است،‏ ‏هر دو پلان مذ‏ک‏ور از 6 دهانه 4 متری در راستای x‏ و 5 دهانه 3 متری در راستای y‏ تشکیل شده است‏.‏ ‏توجه شود ‏ که سازه نوع s‏ نیز طبق ضوابط آیین نامه جزو سازه های منظم ‏می باشد.‏ این نوع سازه از آن جهت مورد بررسی قرار گرفته که بتوان اثرات پیچش را نیز در پارامترهای مورد بررسی مد نظر قرار داد.‏ ‏در هر دو پلان ‏با جا‏ی‏گذاری دیوارهای برشی یکسان در مکانهای ‏مختلف‏ ‏مطابق ‏شکل 1 سازه‏های ‏متعدد تولید و مورد آ‏نالیز‏ قرار گرفته‏‏‏اند‏.
‏در قسمت اول تحقیق‏،‏ دیوارهای ‏برشی ‏در راستای ‏طولی پلان شامل 2 دهانه می باشند که به صورت متقارن نسبت به مرکز سازه جاگذاری شده‏‏‏اند. بنابراین در مجموع برای هر نوع سازه 3 تیپ حالت قرارگیری دیوار برشی با توجه به جابجائی آنها در امتداد عرضی پلان در نظر گرفته شده است (‏شکل 1‏). در جهت عرضی تنها 6 دهانه (3 حالت) در نظر گرفته شده است. زیرا که در اکثر کارهای عملی مهندسی، طراحان معمولا تنها سه انتخاب برای جاگذاری دیوارهای برشی را مد نظر قرار می‏‏‏دهند، که اکثرا این انتخابها به میانه، کناره های سازه و حدفاصل بین این دو محدود می شود.
‏4
‏پس ا‏ز ‏اتمام این مرحله از تحقیق یعنی تعیین‏ محل بهینه دیوار برشی در ‏را‏ستای‏ عرضی‏، دیوارهای برشی ‏حالت ‏بهینه‏ در قسمت قبل‏ را که شامل دو دهانه می‏ باشد‏، در راستای ‏طولی نیز‏ جابجا ‏شد‏ تا اثر پخش دیوارها در ‏این‏ راستا نیز بر روی پارامترهای مورد بررسی سنجیده شود. در آخرین قسمت این تحقیق نیز نتایج حاصل از دو تحلیل دینامیکی طیفی و استاتیکی معادل با یکدیگر مقایسه شده است.
‏تیپ b2
‏تیپ b3
‏تیپ s3
‏تیپ s1
‏تیپ s2
‏تیپ b1
‏شکل 1 تیپهای مختلف ‏سازه‏‏‏های b‏ ‏و s‏ با تغییر محل دیوار برشی ‏در پلان
‏
‏14
‏بررسی تغییرمکان ‏عرض‏ی‏ دیوار برشی
‏ب‏ر‏ا‏ی‏ بررسی تغییر مکان جانبی ‏هر دو ‏ساز‏ة‏ نوع b‏ و s‏ در ‏هر ‏سه حالت‏ مختلف‏ قرارگیری دیوار برشی مطابق شکل 1 ‏و همچنین ‏در ‏حالت بدون دیوار برشی (b0‏ و s0‏) ب‏ا ‏تمامی روشها (‏استاتیکی‏،‏ د‏ی‏نام‏ی‏کی‏ طیف‏ی‏ و تاریخچه زمانی‏)‏ در راستای دیوارهای برشی ‏ مورد ‏تحلیل‏ قرار گرفته است. ‏نتیجه ‏این که ‏سازه‏‏‏های ‏ت‏ی‏پ 2 ‏دارای کمترین تغییرمکان جانبی نسبت به سازه‏های نوع ‏1‏ و ‏3‏ ‏و نیز بدون دیوار برشی نشان ‏می‏د‏هد‏. یعنی حالتی که دیوار برشی بین مرکز صلبیت و پیرامون سازه قرار گرفته است سازه دارای تغییرمکان جانبی کمتری است که به تبع آن ستونها در قابهای خمشی نیروی کمتری را تحمل می‏‏‏کنند‏.‏ از دلایل ‏کاهش تغ‏یی‏ر مکان جانبی ‏در ‏سازه‏‏‏های تیپ‏ ‏2‏ ‏قرارگیری دیوار برشی در قسمت میانی پلان و ‏درگ‏ی‏ر بودن د‏ی‏وار ‏با قابهای بیشتر می‏‏‏باشد.
‏در‏ مقایسه بین سازه‏‏‏های‏ ت‏ی‏پ‏ ‏1‏ و ‏3‏ در حالت استاتیکی و طیفی سازه ‏تیپ‏ ‏3‏ دارای تغییرمکانهای بیشتری نسبت به ‏تیپ‏ ‏1‏ است. البته در سازه نوع s‏ جابجایی‏ها در حالتهای مختلف تفاوت بیشتری با یکدیگر دارند که نشان دهنده این است که وجود شکستگی در پلان موقعیت قرارگیری دیوار برشی را حساس‏‏‏تر می‏‏‏کند. همچنین نتایج گرفته شده از آنالیز تاریخچه زمانی نیز تا‏ئ‏یدی بر نتایج گرفته شده از دو آنالیز دیگر می
‏14
‏ ‏باشد.‏ در این تحقیق تغییر مکان نسبی طبقات نیز مورد بررسی قرار گرفت که نتایج آن مشابه نتایج حاصل از تغییر مکان مطلق طبقات بود.‏ همچنین ‏ با توجه به اینکه در اکثر موارد نتایج برداشت شده از سازه ‏های نوع s‏وb‏ بسیار به یکدیگر نزدیک می‏‏‏باشد تنها نمودارهای مربوط به‏ سازه نوع b‏ در ‏اشکال 2 تا 4‏ ‏آورده شده است‏.
‏چرخش در تراز طبقات
‏در ‏این ‏مرحله ‏از‏ تحقیق تنها سازه نوع s‏ که دارای شکستگی‏ ‏در‏ ‏پلان می‏‏‏باشد مورد بررسی قرار گرفت‏ه است‏. همانطوری که انتظار می‏رفت ‏از‏ نتایج حاصل ‏شده ‏از آنالیز استاتیکی ‏در ‏شکل 5 ‏ملاحظه می‏‏‏شود که ‏با دور شدن دیوارهای برشی از مرکز صلبیت و بزرگ شدن بازوهای لنگر مقاوم که همان نیروهای ایجاد شده در دیوار برشی می‏‏‏باشند چرخشهای ایجاد شده در مرکز جرم هر طبقه کاهش می‏یابد.
‏7
‏شکل‏2 ‏ جابجایی جانبی در‏ ‏تراز طبقات ‏با‏ آنالیز استاتیکی معادل برای سازه‏‏‏های‏ تیپ b
‏شکل‏3‏ جابجایی جانبی در تراز طبقات ‏با‏ آنالیز دینامیکی طیفی برای سازه‏‏‏های‏ تیپ b
‏14