ارزیابی کارکرد ضعیف اتصالات صلب در زلزله و تقویت آنها با ورقهای پوششی

عمران
دانلود پایان نامه مهندسی عمران ارزیابی کارکرد ضعیف اتصالات صلب در زلزله و تقویت آنها با ورقهای پوششی چکیده: سازه‌های فولادی مجموعه‌ای از اعضای منفصل فولادی بصورت تیر و ستون می‌باشد كه توسط انواع اتصالات و نوع طراحی آنها تبدیل به سیستمی می‌شود كه نیازهای ما را برآورده سازد. ساختمان تركیبی است در فضا كه از المانهای سازه‌ای‏ تیرها و ستونها و المان‌های غیرسازه‌ای، نما‏، كف و پارتیشن كه با انواع مختلف اتصالات با هم جفت شده‌اند تشكیل شده است. پاسخ واقعی چنین سیستمی تركیبی‏، به بارهای دینامیكی و استاتیكی مختلف، بسیار پیچیده است زیرا وابسته به هندسه مصالح و انواع بارگذاری می‌باشد و متاثر از تعداد زیادی از اندركنش‌های سازه‌ای و غیر سازه‌ای است، مشخصه‌هایی كه هنوز بخوبی شناخته نشده‌اند. در مجموع سازه به تنهایی یك سیستم سه بعدی فضایی است، كه پاسخش به محركات، بسیار متاثر از رفتار اتصالات تیر به ستونش می‌باشد. در سیستم سازه‌ای ساده، اعضا (تیر و ستون) بدون انتقال لنگر به همدیگر بصورت آزاد دوران می‌كنند. در این نوع سیستم، اتصال مفصلی بوده و زاویه اتصال بسته به بار وارده كم یا زیاد خواهد شد. در قاب ساده فرض می‌كنند كه انتهای تیرها و شاه تیرها، تنها برای انتقال برش به ستون متصل شده‌اند و مقاومتی در برابر دوران حاصله از بارهای ثقلی نخواهند كرد. در غیر از این دو حالت فوق، سیستم موردنظر و اتصالات آن نیمه صلب می‌باشد. در سیستم نوع سوم، لنگر خمشی در اتصال بین صفر و حالت صلب خواهد بود و دارای رفتار میانه‌ای بین اتصالات نوع اول و نوع دوم می‌باشد. در این مورد فرض می‌شود كه اتصالات می‌توانند برش قائم را انتقال دهند، همچنین ظرفیت انتقال مقداری از لنگر را نیز دارا هستند. لكن در عمل هیچگاه زاویه بین اعضا بطور مطلق ثابت نمانده و همچنین هیچ نوع مفصلی نمی‌توان یافت كه لنگر در آن صفر باشد لذا لازم است تا مرزها و كمیت‌های قابل سنجش برای تفكیك این سه نوع اتصال و سیستم‌های مربوطه مشخص شود. مهمترین معباری كه برای تفكیك و طبقه‌بندی اتصالات در مراجع مختلف استفاده شده است منحنی لنگر ـ دوران (Moment- Rotation Curve) اتصال می‌باشد. کلمات کلیدی: ورقهای پوششی سازه های فولادی قابهای خمشی جوشی تقویت اتصالات فولادی صلب طرح لرزه ای سازه های فولادی مقدمه: هر سازه‌ای باید تحت اثر تحریك لرزه‌ای زمین و بارگذاری‌های ثقلی و بارهای دیگر، مورد تحلیل قرار گیرد؛ تا توزیع نیروهای داخلی اعضا و تغییر شكل‌ها مشخص شود. سازه‌های خمشی فولادی را می‌توان با یكی از روشهای بارگذاری استاتیكی معال، تحلیل طیفی، و یا تاریخچه زمانی، آنالیز كرده و نیروهای داخلی اعضا را به دست آورد.طراحی المان‌های سازه‌ای باید طبق آیین‌نامه‌های مربوطه، كه درابتدای این فصل بیان شد، صورت گیرد. علاوه بر رعایت ضوابط آیین‌نامه‌ای، مواردی كه در ادامه می‌آید نیز باید مدنظر قرار گیرد. ضوابط لرزه‌ای AISC شامل روابطی است كه در آن، ستونها از تیرها قوی‌تر در نظر گرفته شده‌اند (برای قابهای خمشی ویژه و متوسط). روابط FEMA267 كمی با ضوابط AISC متفاوت است؛ ولی نتایج یكسانی را به دنبال دارد. اما روابط AISC باید به عنوان یك حداقل، ارضا شود. توجه به این نكته جالب است كه آنالیزهای غیرخطی نشان داده‌اند ضوابط اخیر از ایجاد مفصل در ستون جلوگیری نمی‌كند. اما این امر مشكل خاصی ایجاد نمی‌كند، مگر اینكه یكی از شرایط زیر رخ دهد: 1ـ از مقاطع غیرفشرده استفاده شود. 2ـ شیب نمودار لنگر در طول طبقه كم باشد (لنگر خمشی یكنواخت در طول ستون). 3ـ مفصل پلاستیك در بالا و پایین ستون‌های تمام طبقات تشكیل شود؛ به طوری كه یك مكانیزم ناپایدار ایجاد گردد. 4ـ نیروی محوری دورن ستون به 50 درصد مقاومت كمانشی ستون برسد. فهرست مطالب فصل اول: اتصالات در سازه‌های فولادی ـ انواع اتصالات سازه‌های فولادی در آئین‌نامه AISC شكل (-) نمایش طبقه‌بندی اتصالات در آئین‌نامه AISC بوسیله منحنی‌ ممان چرخشی - انواع اتصالات در مبحث دهم مقررات ملی ساختمان [] - تقسیم‌بندی اتصال براساس (EURO CODE ) ـ انواع اتصالات الف) بال جوشی تقویت نشده (WURF) ب) بال‌های جوش شده با ورق‌های پوششی‌(WCPF) ج) تیر با مقطع ضعیف شده (RBS or Dog Bone) د) ماهیچه جوشی تك هـ) ماهیچه جوشی دوبل و) صفحه كناری (SPL) Side Plate ز) شكاف جان (SW) Slotted Web -- اتصالات نیمه صلب الف) اتصال صفحه جان تك و نبشی جان تك ب) اتصالات نبشی جان تیر دوبل ج) اتصالات صفحه سر شكل (-) انواع اتصالات نیمه‌صلب د) اتصالات نبشی فوقانی و نشیمن هـ) اتصالات نبشی فوقانی و نشیمن با نبشی جان دوبل و) اتصالات صفحه انتهایی ـ رفتار اتصالات فصل دوم: طرح لرزه‌ای سازه‌های فولادی خمشی جوشی ـ عوامل موثر بر عملكرد ضعیف اتصالات گیردار در زلزله نورتریج ــ اثر مقیاس (Sclae Effect) ــ اثر جزئیات اتصال ــ اثر فرایند جوشكاری Welding Procesures ــ عدم رعایت استانداردهای جوشكاری ــ اثر شكاف Notch Effect در تردشكنی ــ تاثیر مقاومت متغیر فولادها ــ تاثیر تمركز تنش ــ اثر تنش سه محوره Trixial Stress ـ ارتقاء لرزه‌ای سازه‌های موجود با قابهای خمشی جوشی ــ استانداردها و آیین‌نامه‌ها ــ اهداف و ضوابط ارتقاء ــ استراتژی‌های ارتقاء ــ ارتقاء از قبل تایید شده اتصالات ـــ بال جوش شده اصلاح شده بدون تقویتی ـــ اتصال جوشی با ماهیچه تحتانی ـــ اتصال جوشی با ماهیچه تحتانی و فوقانی ـ معیارهای طرح لرزه‌ای سازه‌های فولادی خمشی جوشی جدید ــ استانداردها و آیین‌نامه‌های مورد استفاده ـ ـ انتخاب سیستم ـــ تركیب و مسیر بار ـــ نوع اتصال ـــ انتخاب نوع قاب خمشی ــ تحلیل و طراحی سازه‌ای ــ چند نوع اتصال جوشی از قبل تایید شده ) بال جوشی تقویت نشده ) بال‌های جوش شده با ورق‌های پوششی‌ ) تیر با مقطع ضعیف شده (RBS) ) ماهیچه جوشی تك ) ماهیچه جوشی دوبل ) صفحه كناری ) شكاف جان ـ تقویت اتصالات فولادی گیردار با ورق‌های پوششی ــ مقدمه ــ تقویت اتصالات گیردار ــ اطلاعات آزمایش اتصالات با ورق‌‌های پوششی ـــ نمونه‌های مورد آزمایش ـــ جوشكاری و جزئیات ساخت ـــ نتایج آزمایش ـــ علل زوال ــ نتیجه‌گیری و بحث منابع