دانلود سمینار پایان نامه رفتار ستون های فولادی با بست موازی تحت اثر توام نیروی محوری و لنگر خمشی

این محصول در قالب  پی دی اف و 104 صفحه می باشد. 
مهندسی عمران
مقدمه
درایران به علت تولید کم پروفی بال پهن،استفاده از ستون های مرکب با بست موازی که در کارگاه های ساختمانی ساخته واجرا میشوند رواج زیادی پیدا کرده است.اساس طراحی ستون های مرکب بابست موازی همانند ستون های توپر می باشد،با این تفاوت که ابتدا یک ضریب لاغری معادل برای این ستون ها بدست می آید وپس از تعیین ضریب لاغری معادل،سایر مراحل طراحی مشابه ستون های توپر انجام میشود.البته برای آنکه مود خرابی حاکم دراین نوع ستون ها،کمانش کلی حول محور توپر باشد وکمانش موضعی قبل از کمانش کلی به وقوع نپیوندد،آئین نامه ها لاغری هریک ازاجزای طولی عضو مرکب رابه یک مقدار مشخصی محدود کرده اند.لازم به ذکر است که یک فرض اساسی درروابط طراحی آئین نامه ها این است که ستون مرکب حول محور توخالی خودتحت اثر لنگر خمشی محاسبه شده قرار نگیرد؛ولی بنا به دلایلی نمیتوان ازاین مسئله جلوگیری کرد یکی از این دلایل این سات که چون دربسیاری از ساختمان های کشور،ستون های مرکب با بست موازی درسیستم قاب بااتصال خورچینی ویاقاب خمشی به کار رفته اند وباتوجه به جهت قرارگیری ستون نسبت به اتصال خورچینی وسختی خمشی قابل توجه اتصال خورچینی،اعمال لنگر خمشی برستون حول محور توخالی به هنگام زلزله،قابل انتظار میباشد.ازدیگر دلایل،خروج ازمرکزیت بادبندهای متصل به ستون مرکب ویا وقوع تغییرشکل های غیرالاستیک دربادبندها درحین زلزله می باشد که میتوانند موجب تولید لنگر خمشی حول محور توخالی شوند.اعمال لنگر خمشی فوق الذکر برستون مرکب حول محور توخال آن میتواند موجب بروز مودهای شکست مختلفی ازقبیل کمانش موضعی تک پروفیل ها و یاوقوع انواع شکست دربسته ای متصل کننده تک پروفیل ها شود.وقوع شکست درتمام یا تعدادی ازبست ها نیز موجب بالا رفتن ضریب لاغری ستون حول محور توخالی شده که میتواند به شدت ظرفیت محوری ستون مرکب راکاهش دهد.همچنین اعمال لنگر خمشی حو محور توخالی ستون،درحالتیکه محور کمانش ستون،محور توپرآن است،میتواند موجب ایجاد کمانش جانبی-پیچشی درآن شود.وجود نقص هندسی نیزازدیگر عواملی است که میتواند باعث ایجاد کمانش ستون حول محور توخالی شده وازظرفیت محوری آن بکاهد.
عملکرد نامناسب ستون های مرکب بابست موازی در زلزله های گذشته به خصوص زلزله سال 1382بم،نشان دهنده عدم کفایت طراحی این ستون های بااستفاده ازضوابط موجود(براساس رفتار استاتیکی آنها تحت بارمحوری) می باشد.وقوع شکست ها دربسیاری از ستون های مرکب موجود در ساختان های شهر بم،که ظاهر ضوابط موجود درمبحث دهم مقررات ملی ایران درطراحی آنها رعایت شده بود رامیتوان ناشی از عدم کفایت ضوابط موجود برای طراحی این ستون ها درمناطق بالرزه خیزی بالا دانست.دراین تحقیق سعی شده است که پس از معرفی ضوابط آئین نامه ای ستون های مرکب،رفتار کمانشی ولرزه ای این ستون ها وپارامترهای موثر بررفتار آنها به طور کامل بررسی شود وبا نگاهی به عملکرد این ستون ها در زلزله های گذشته بامودهای شکست این ستون ها بیشتر آشنا شویم.
فهرست مطالب
چکیده 1
مقدمه 3
فصل اول:پایداری ستون ها وتیرستون ها
1-1-مقدمه
پایداری ازجنبه های متفاوت(فیزیکی،سختی وانرژی) قابل بررسی است .ازدیدگه فیزیکی سه حالت پایدار،خنثی وناپایدار برای یک جسم مطرح میباشد.ازدیدگاه سختی دریک سازه پایدار،ماتریس سختی سازه،مثبت است(دترمینان ماتریس مثبت است)برای بیان مفهوم پایداری ازدیدگاه انرژی،دریک سازه تحت بارگذاری تغییرشکل سازه مشخص میگردد.اگر تحت همان بارگذاری تغییرشکل دیگری برای سازه تصورشود،3حالت وجود خواهد داشت:
اگر انرژی پتانسیل کل سازه درحالت دوم بیشتر ازانرژی پتانسیل کل سازه درحالت اول باشد،تعادل پایدار است.اگر انرژی پتانسیل کل سازه درحالت دوم مساوی با انرژی پتانسیل کل سازه در حالت اول باشد،تعادل خنثی است واگر انرژی پتانسیل کل سازه درحالت دوم کمتر ازانرژی پتانسیل کل سازه درحالت اول باشد،تعادل ناپایداراست.دراجسام تغییرشکل پذیر،دونوع ناپایداری مطح میباشد که عبارتنداز:
-ناپایداری انشعابی:به هنگامی که یک سازه ویاعضوی ازیک سازه دربرا مشخصی ناگهان در جهتی خلاف راستای بارهای وارده برسازه تغییرشکل دهد،دراین حالت ناپایداری انشعابی اتفاق افتاده است.-ناپایداری بارحدی:دراین حالت ازابتدای بارگذاری فقط بیک مود تغییر شکل درسازه موجود خواهد بود که منجر به یک بار حدی میگردد.برای تحلیل پایداری دست کم دوروش مطرح می باشد که عبارتنداز:روش انشعابی وروش انرژی.درروش انشعابی دویاچندوضعیت تعادلی که سازه میتواند به ازای بارخاصی تحمل نماید.به کمک تحلیل مقادیر ویژه جستجو میشود.کمترین باری که سازه میتواند چندین فرم تعادلی مختلف را درمجاورت یکدیگر پذیرا باشد،باربحرانی سازه نامیده میشود.درروش انرژی،جهت تعاد باید مشتق اول کل انرژی پتانسیل سازه نسبت به هریک ازتغییرمکان های عمومیت یافته سازه برابر صفر باشد.اگر مشتقات بالاتر مثبت باشد تعادل پایدار،اگر منفی باشد تعادل ناپایدار واگر صفر باشد تعادل خنثی بوده است
1-1-مقدمه 6
1-2-ستون ها 7
1-3-تیرستون ها 18
اثرتنش های پس ماند درروی نمودار تنش -کرنش
فصل دوم:مروری برروش های طراحی تیرستون های مرکب با بست موازی
2-1-مقدمه
ستون ها یکی از مهمترین اعضای فشاری درسازه های فولادی می باشند که علاوه بر انهدام یاتسلیم مصالح تحت نش های فشاریFy،کمانش یاازبین رفتن ناپایداری الاستیک عضو تحت تنش های به مراتب کوچکتر ازمقاومت نهایی نیز میتواند باعث خرابی آنها گردد.نظریسه کمانش اولین بارتوسط لئوناردو اویلر درسال1759 پایه ریزی شد.وی باربحرانی کمانش یک ستون دوسط مفصل تحت اثر بار محوری خالص رابه صورت رابطه2-1 پیشنهاد کرد.شکل کمانش یافته ستون نیز درشکل2-1 نشان داده شده است.انگسر درسال1889 به این نتیجه پی برد که درستون های باطول متعارف قبل ازوقوع کمانش،تارهایی ازمقطع ازحالت استاتیک خارج میشوند ودرنتیجه مدول الاستیسیته(E) آنها به مراتب کمتر از مدول ارتجاعی منطقه الاستیک است ودرنتیجه باربری نهایی ستون های با طول معمولی به مراتب کوچکتر از بار پیشنهادی اویلراست.شانلی درسال1946،بیان نمود که عملا برای یک ستون این امکان وجود دارد که بعدازانحنا به علت کمانش،هنوز خاصیت افزایش فشار محوری داشته باشد.این موضوع به علت رفتار الاستیک تارهای تسلیم نشده مقطع می باشد.
2-1-مقدمه 26
2-2-کمانش غیرالاستیک 26
2-3-منحنی طراحی 28
2-4-رابطه آئین نامه ایران 28
2-5-طراحی ستون های مرکب بابست 29
منحنی تنش-کرنش طبق نظریه مدو دوگانه
منحنی تنش-کرنش طبق نظریه مدو دوگانه
فصل سوم:رفتار ستون های مرکب بابست موازی تحت بارهای ثقلی و لرزه ای
3-1-مقدمه
مطالعه رفتار انواع ستون های مرکب سابقه ای طولانی درتاریخ مهندسی سازه دارد.به طوری که اولین تحقیقات دراین زمینه درقرن نوزدهم انجام شده است.بیشتر تحقیقات انجام شده در مورد این ستون ها درگذشته،معطوف به تحلیل کمانش این ستون ها تحت بار محوری خالص وبا هدف یافتن بارحدی کمانش این ستون ها بالحاظ کردن تاثیر تغییر شکل های برشی بوده است.دراین فصل به بررسی دونوع رفتار ستون های مرکب پرداخته میشود که عبارتنداز:
-رفتار کمانشی(استاتیکی)
-رفتار لرزه ای
ودرپایان این بخش مقایسه ای بین بارهای بحرانی کمانش تئوریک وآزمایشگاهی انجام شده است
3-1-مقدمه 35
3-2-رفتار کمانشی ستون های مرکب 35
3-2-رفتار لرزه ای ستون های مرکب 59
فصل چهارم:عملکرد ستون های فولادی مرکب بابست موازی در زلزله های گذشته
4-1-مقدمه
درطی زلزله های گذشته همچون زلزله لوماپریتا درسال1989،زلزله نورتریج درسال1994،زلزله سال1995 کوبه وزلزله سال2003 بم بسیاری از سازه های فولادی مهندسی،متحمل خسارات زیادی دراعضای سازه ای،جوش ها وحتی انهدام شدند.ستون های مرکب بابست موازی از جمله اجزای سازه های فولادی هستند که درزلزله های گذشته دچارآسیب های قابل توجهی شده اند.دراین بخش ضمن بررسی آسیب های وارده برستون های مرکب بابست موازی،به تفسیر برخی از علل ضعف آسیب دیدگی این ستون ها پرداخته میشود.
4-1-مقدمه 75
4-2-اساس طراحی ستون های مرکب با بست 75
4-3-مکانیزم های خرابی درستون های مرکب بابست 76
فصل پنجم:نتیجه گیری وپیشنهادات
پیشنهادات
باتوجه به عملکرد لرزه ای نامناسب ستون های مرکب بابست موازی،بهسازی لرزه ای این گونه ستون ها ازاهمیت ویژه ای برخودار است.یکی از روش های پیشنهادی برای بهبود عملکرد لرزه ای این گونه ستونها،پرکردن درون ستون ها بابتن سازه ای میباشد.البته تحقیقات گوناگونی برروی رفتار ستونهای پرشده بابتن صورت گرفته است ولی اغلب آنها برروی ستون های قوطی شکل ولوله ای انجام شده است.براین اساس انجام پژوهشی برروی عملکرد ستون های بابست موازی پرشده بابتن پیشنهاد میگردد.
نتیجه گیری 86
پیشنهادات 88
فهرست منابع فارسی 89
فهرست منابع لاتین 91
چکیده انگلیسی 92
فهرست جدول
3-1-درصد اضافه نیروی محوری ستون مرکب نسبت به حالتی که ستون مرکب بایک عضو معادل جانشین میشود(درسیستم های سازه ای مختلف) 64
3-2-مقاومت جانبی مدل های اجزای محدود درسطوح مختلف بارمحوری 68
فهرست نمودارها
بار بحرانی به ازای مقادیر مختلف 8
منحنی تنش –کرنش طبقه نظریه مدول مماسی 14
منحنی تنش-کرنش طبق نظریه مدول دوگانه 14
اثرتنش پس ماند برروی نمودا-کرنش 16
منحنی طراحی ستون 16
نمودار تغییرات ضریب تشدید 20
منحنی اندرکنش M,P برای خمش حول محور قوی وضعیف 24
اثرتنش های پس ماند درروی نمودار تنش-کرنش 27
منحنی طراحی ستون ها 28
تاثیر سختی برشی بربار بحرانی 28
برهم کنش کمانش کلی وموضعی 38
ضریبBبرای سه حالت وبارفرضa>2ا 47
تغییرات بارکمانشی برحسب نسبت باراویلر به بار کمانش موضعی برای سه حالت 48
دیاگرام برهم کنش برای تاثیر ترکیبی نقص موضعی وکلی برروی بارکمانشی نمودارSouthwell مربوط به یک نمونه با های متفاوت 55
مقایسه بارهای بحرانی آزمایشگاهی وتئوریک 59
مقاومت جانبی تسیلم وسختی الاستیک جانبی ستون ها به ازای مقادیر مختلف نیروی محوری(P) فاصله پروفیل ها(E) وفاله بست ها(B)ا 61
منحنی چرخه ای ستون مرکب برای سه حالتP=0.6P,P=0.4P,P=0.2PYا 62
مقادیر نسبت مقاومت جانبی ستون های مرکب به ازای مقادیر مختلف نیروی محوری،فاصله پروفیل ها وفاصله بست ها 63
مقادیر نسبت سختی جانبی ستون های مرکب به ازای مقادیر مختلف 63
منحنی هیسترزیس ستونی بافواصل بست50سانتی متر وضخامت های8،0،1 و 1.2 سانتی متر 65
منحنی های پاسخ تغییرمکان جانبی-بارجانبی نمونه ها 69
مقایسه سختی جانبی نمونه ها 70
مقایسه ظرفیت لنگر-انحنای نمونه ها 71
مقایسه ظرفیت جذب انرژی نمونه ها 71
مقایسه نتایجFE وآزمایشگاهی برای پاسخ نیرو-تغییرمکان جانبی 73
فهرست شکل ها
مفهوم پایداری ازدیدگاه فیزیکی 6
مدل دو میله صلب شانلی 15
ستون دو سرمفصل دارای نقص اولیه 17
تیر-ستون تحت بار جانبی گسترده 19
تیر-ستون تحت بارجانبی متمرکز 21
تیر-ستون تحت لنگرها انتهایی 22
شکل کمانش یافته ستون 26
مقادیر برای شرایط انتهایی مختلف 38
کمانش موضعی،کلی وترکیبی یک ستون 46
مدل های اجزای محدود ستون های مرکب طره ای 67
فهرست تصاویر
کمانش کلی ستون های مرکب حول محور ضعیف 77
کمانش کلی ستون های مرکب حول محور ضعیف 77
کمانش کلی ستون های مرکب حول محور ضعیف 78
تغییرشکل های بزرگ درطبقات نرم 78
کمانش موضعی یکی ازاعضای طولی درستون های مرکب 79
کمانش جانبی-پیچشی ستون های مرکب 79
گسیختگی ورق بست ها دریک ساختمان مسکونی2طبقه 81
گسیختگی ورق بست ها درستون مرکب 81
گسیختگی ورق بست ها 81
شکست جوش دربست ها 82
شکست جوش دربست ها 82
شکست جوش در بست ها 83
تغییرشکل برشی دریکی از بست ها 83
گسیختگی درمحل وصله 84
گسیختگی درمح وصله 84