وبلاگ

توضیح وبلاگ من

ارائه مدل جدیدی از مهاربندهای مقاوم در برابر کمانش و بررسی رفتار لرزه ای آن- قسمت ۶

 
تاریخ: 20-07-00
نویسنده: فاطمه کرمانی

شکل ۳-۱۵: تغییر مکان نسبی طبقات برای سخت شدگی کرنشی ۱۰%
پایان نامه - مقاله
با مقایسه شکل­ها می­توان به نتایج زیر دست یافت:
با افزایش سخت­شدگی کرنشی مقدار تغییر مکان نسبی طبقات کاهش می­یابد.
در سخت­شدگی کرنشی کوچک، مهاربندهای BRB بیش­ترین تغییر مکان نسبی را از خود نشان می­ دهند.
در بیش­تر موارد رفتار مهاربند معمولی با ضریب لاغری ۳۰ مطلوب می­باشد.

نتایج آنالیز قاب ۱۲ طبقه

نتایج آنالیز قاب­های دوازده طبقه با مقادیر مختلف سخت­شدگی کرنشی در شکل­های ۳-۱۶ تا ۳-۲۱ نشان داده شده است. این شکل­ها تغییرمکان نسبی طبقات مدل­های دوازده طبقه را نشان می­دهد.
شکل ۳-۱۶: تغییر مکان نسبی طبقات برای سخت شدگی کرنشی ۰%
شکل ۳-۱۷: تغییر مکان نسبی طبقات برای سخت شدگی کرنشی ۱%
شکل ۳-۱۸: تغییر مکان نسبی طبقات برای سخت شدگی کرنشی ۳%
شکل ۳-۱۹: تغییر مکان نسبی طبقات برای سخت شدگی کرنشی ۵%
شکل ۳-۲۰: تغییر مکان نسبی طبقات برای سخت شدگی کرنشی ۷%
شکل ۳-۲۱: تغییر مکان نسبی طبقات برای سخت شدگی کرنشی ۱۰%
از مقایسه شکل­ها می­توان به نتایج زیر دست یافت:
در سخت­شدگی کرنشی کم هیچ کدام از قاب­ها پاسخ مناسبی نداشتند.
در سخت­شدگی کرنشی بالاتر قاب­های با مهاربندی معمولی با ضریب لاغری بالا ( ۶۰ ، ۹۰ و ۱۲۰ ) رفتار مناسبی نداشتند.
در اکثر مواقع رفتار مهاربند معمولی با ضریب لاغری ۳۰ و مهاربند BRB با ضریب رفتار۴/۶ مطلوب بوده است.

بررسی و مقایسه نتایج

با مشاهده شکل­های ارائه شده، تعیین رفتار کلی قاب­ها در تغییر مکان­های نسبی جانبی امکان­ پذیر شد.
رفتار تعیین­کننده برای هر قاب ( ۳ طبقه و ۱۲ طبقه ) گرایش مشابهی را نشان می­داد. برای مقادیر کوچک سخت­شدگی کرنشی ( ۰% و ۱% ) تغییر مکان به وضوح در ارتفاع قاب تغییر می­کرد و یک فروریزش سریع را نشان می­داد.
رفتار چرخه­ای مهاربندها مورد بررسی قرار گرفت که به عنوان نمونه رفتار چرخه­ای مهاربند تحت ضریب لاغری ۶۰ با سخت­شدگی کرنشی ۰% و ۱۰% در شکل­های ۳-۲۲ و ۳-۲۵ نشان داده شده است. هم­چنین رفتار چرخه­ای قاب­ها نیز بررسی شد که به­عنوان نمونه رفتار چرخه­ای طبقه اول قاب با مهاربندهای با ضریب لاغری ۰% و ۱۰% در شکل­های ۳-۲۴ و ۳-۲۵ نشان داده شده است.
شکل ۳-۲۲: رفتار چرخه­ای مهاربند با لاغری ۶۰ و سخت­شدگی کرنشی ۰%
شکل ۳-۲۳: رفتار چرخه­ای مهاربند با لاغری ۶۰ و سخت­شدگی کرنشی ۱۰%
شکل ۳-۲۴: رفتار چرخه­ای طبقه۱ با لاغری ۶۰ و سخت­شدگی کرنشی ۰%
شکل ۳-۲۵: رفتار چرخه­ای طبقه۱ با لاغری ۶۰ و سخت­شدگی کرنشی ۱۰%
تاثیر تغییرات پارامتر سخت­شدگی کرنشی در رفتار کلی قاب را می­توان با مقایسه شکل­ها مشاهده کرد. هر چقدر سخت­شدگی کرنشی بیش­تر می­شد، به عبارت دیگر قاب پشتیبان سخت­تر می­شد، تغییر مکان نسبی طبقات کم­تر اتفاق افتاد. به عبارت دیگر رفتار پایدار را می­توان به ازای مقادیر بزرگ­تر سخت­شدگی کرنشی مشاهده کرد. از این نتایج می­توان تاثیر شدید اثر P-∆ بر روی پایداری کلی سیستم و رابطه بین سخت­­شدگی کرنشی و اثر P-∆ را جهت در نظر گرفتن سختی قاب پشتیبان استنباط کرد. سخت­شدگی کرنشی کوچک، سختی لازم جهت خنثی کردن اثر P-∆ را فراهم نمی­کرد و بنابراین پایداری کلی تحت تاثیر قرار می­گرفت. درحالی­که سخت­شدگی کرنشی بزرگ­تر ناپایداری ناشی از اثر P-∆ را به وسیله سختی قاب پشتیبان پوشش می­داد (در سختی کرنشی ۳% اثر P-∆ صفر شده و از این به بعد رفتار اصلی مهاربند ملاک قرار گرفت).
سخت­شدگی کرنشی تاثیری در پریود طبیعی لرزه­ای نداشت و پریود سازه با سختی مهاربند تغییر می­کرد. سختی جانبی قاب بر اساس نوع مهاربند طراحی شده متفاوت بود. در نظر اول این­گونه به نظر می­رسید که مهاربند BRB همواره بهترین انتخاب جهت داشتن سختی بیش­تر است، درحالی­که همواره مهاربند BRB بهترین انتخاب جهت داشتن کوچک­ترین تغییر مکان نبود. در جدول ۳-۲ و ۳-۳ مقادیر سختی طبقات که از رابطه ۳-۱ به­دست آمده، نشان داده شده است.
جدول۳-۳: مقادیر سختی طبقات مدل ۳ طبقه
سختی طبقه (kN/m)
طبقه
جدول۳-۴: مقادیر سختی طبقات مدل ۱۲ طبقه
سختی طبقه (kN/m)
طبقه
از جدول­های ۳-۲ و ۳-۳ دیده شد که مهاربند BRB با ضریب رفتار ۵/۸ ، سختی طبقه کوچک­تری را فراهم کرد، درحالی­که مهاربندهای معمولی سختی طبقه بزرگ­تری دارند. توجیه این رفتار به این صورت است که با توجه به رابطه سختی ارائه شده، سختی طبقه تابع سطح مقطع مهاربند بود. در مورد BRB سطح مقطع فقط به نیروی محوری تراز موجود بستگی دارد (در این حالت کشش و فشار یکسان است) که این نیرو تابع ضریب رفتار R است. بنابراین با افزایش ضریب رفتار، نیروی محوری کاهش یافته و در نتیجه سطح مقطع کوچک­تر به­دست آمد و برعکس. در مورد مهاربندهای معمولی سطح مقطع تابع نیروی فشاری اعمالی و ضریب لاغری عضو است. بنابراین در لاغری بزرگتر به جهت امکان کمانش بیش­تر، سطح مقطع بزرگ­تری جهت مقابله با این شکست لازم شد. بنابراین هر چقدر لاغری کم­تر باشد سطح مقطع کوچک­تر شده و سختی طبقه کاهش می­یابد. هم­چنین بایستی توجه می­شد که به علت انجام محاسبات با برنامه CLAP سختی طبقه فقط به سطح مقطع بستگی نداشت و عوامل دیگری از جمله ممان اینرسی نیز دخیل بود و رفتار نهایی نتیجه بر هم کنش بین سختی و نیروی اعمالی بود. به همین دلیل مشاهده گردید که همیشه کم­ترین تغییر مکان نسبی با سخت­ترین مهاربند تامین نشده است.
شاید مهم­ترین مشخصه­ رفتار مهاربند BRB این بود که در همه آنالیزها، پایداری بیش­تر و رفتار یکنواخت­ در طول قاب، به خصوص درحالتی­که اثر P-∆ در رفتار نهایی تاثیر کم­تری داشت، از خود نشان می­داد. بر خلاف این، مهاربندهای معمولی رفتارهای مختلف از خود نشان دادند که بستگی به مقدار لاغری داشت. رفتار یکنواخت در لاغری ۳۰ قابل ملاحظه بود و نوسانات، با افزایش ضریب لاغری بیشتر می­شد. چنین نتیجه گرفته شد که ضریب کاهش رفتار R مقدار تغییرمکان نسبی را تعدیل می­ کند، ولی نقشی در یکنواخت کردن رفتار مهاربند ندارد.
شکل ۳-۲۱ یک نمونه واضح جهت مقایسه رفتار مهاربندهای مختلف بود. قابل ذکر است که قاب با مهاربندی که دارای لاغری ۱۲۰ می­باشد و بیش­ترین سختی طبقه را تامین کرده ، در زمینه رفتار یکنواخت و تغییر شکل نسبی طبقات کم­ترین رضایت­بخشی را تامین کرد. در مورد مهاربندهای با لاغری ۶۰ و ۹۰ نیز به این صورت بود. علاوه بر این، مهاربند با این سختی، یک همگرایی در تغییر مکان طبقه اول هر دو قاب و طبقه پنجم قاب ۱۲ طبقه ایجاد می­کرد. به عبارت دیگر مهاربند با سختی کم­تر، یعنی BRB، در سخت­شدگی کرنشی ۷% و ۱۰% رفتار مناسبی از خود نشان داد که تغییر مکان نسبی حداکثر UBC97 را تامین کرد.
شکل­های ۳-۲۶ تا ۳-۳۱ رفتار چرخه­ای همه مهاربندها در طبقه اول با سختی کرنشی ۱۰% به ازای مولفه راستای شرق – غرب زلزله ال­سنترو را نشان می­دهد. از شکل­ها، می­توان مشاهده کرد که BRB با نشان دادن رفتار پایدار در چرخه­های بارگذاری رفتار مناسب را دارد. هم­چنین رفتار BRB با ضریب رفتار R=6.4 و مهاربند معمولی با ضریب لاغری ۳۰ تغییرات چندانی با هم ندارند. در این مورد مهاربند BRB با مقطع کوچک­تر رفتار مناسب­تری از خود نشان داده است. رفتار مهاربند با ضریب لاغری بیش­تر چندان رضایت­بخش نبوده است.
شکل۳-۲۶: رفتار چرخه­ای مهاربند BRB با R=8.5
شکل۳-۲۷: رفتار چرخه­ای مهاربند BRB با R=6.4
شکل۳۴: رفتار چرخه­ای مهاربند معمولی با λ=۹۰
شکل۳-۲۸: رفتار چرخه­ای مهاربند معمولی با λ=۳۰
شکل۳-۲۹: رفتار چرخه­ای مهاربند معمولی با λ=۶۰
شکل۳-۳۰: رفتار چرخه­ای مهاربند معمولی با λ=۹۰
شکل۳-۳۱: رفتار چرخه­ای مهاربند معمولی با λ=۱۲۰
در نهایت با مقایسه رفتار مهاربندهای معمولی و مهاربندهای مقاوم در برابر کمانش می­توان نتیجه ­گیری­های کلی زیر را استنباط کرد:
پارامتر سخت­شدگی کرنشی به عنوان جزئی که تامین کننده سختی اضافی قاب پشتیبان است، نقش قابل ملاحظه­ای در رفتار سیستم بخصوص به ازای مقادیر کوچک­تر (۰% تا ۳% ) دارد. با افزایش مقدار آن اثر P-∆ و تاثیر آن بر رفتار قاب کاهش می­یابد. به ازای مقادیر بزرگ­تر (۷% تا ۱۰%) این مقدار قابل صرف نظر است و می­توان گفت که رفتار سیستم مستقل از پارامتر سخت­شدگی کرنشی است.
در مهاربندهای معمولی تغییرات در ضریب لاغری، تاثیر مهمی در رفتار قاب دارد. الزاما تغییر مکان نسبی طبقه به ازای مقادیر کم لاغری کوچک نخواهد بود، اما رفتار یکنواختی در ارتفاع قاب خواهد داشت. برعکس وقتی لاغری افزایش می­یابد، تغییر مکان نسبی در اکثر موارد کوچک­تر می­ شود. اما در ارتفاع قاب نوسانات زیادی دارد. با توجه به شکل­های نشان­داده شده در بخش ۳-۴-۱، قابل ذکر است که به ازای مقادیر کم­تر لاغری نتایج بهتری حاصل می­ شود، حتی اگر سختی طبقه بیش­ترین نباشد. ( جدول ۳-۲ و ۳-۳ )
در نظر گرفتن دو مقدار مختلف ضریب رفتار R برای مهاربندهای BRB نتایج مختلفی از رفتار جانبی قاب را حاصل کرده است. با این حال، این تغییرات در حالیکه اثر P-∆ حذف شود چندان قابل ملاحظه نیست ( یعنی به ازای مقادیر بزرگ­تر سخت­شدگی کرنشی ). از آنجایی­که به ازای ضریب رفتار R=8.5 نیروی زلزله در تراز طبقات، کوچکتر از حالتی­که ضریب رفتار R=6.4 است، و نیز سطح مقطع مهاربند به ازای R=8.5 کوچک­تر است، سختی طبقه کوچکتر می­ شود و تغییر مکان جانبی بیش­تری ایجاد می­ کند. شایان ذکر است که اگر قاب پشتیبان مناسب برای سخت­شدگی کرنشی تامین شود، هر دو قاب با ضریب رفتار مختلف نتایج قابل قبولی می­ دهند که به ازای R=6.4 نتایج همگرایی بهتری دارند. محاسن نسبی هر مهاربند ممکن است در جزییات دیگری نظیر ملاحضات معماری، هزینه اجرا و نصب و سایر موارد باشد.
از مقایسه رفتار مهاربندهای معمولی و BRB نتیجه می­ شود که رفتار مهاربندهای BRB خیلی بهتر از مهاربندهای معمولی است. حتی اگر مقادیر تغییرمکان جانبی از مقادیر ماکزیمم UBC97 تجاوز کند، یکنواختی رفتار در ارتفاع باعث می­ شود که تغییر مکان ماکزیمم نسبی طبقات کنترل شود. قابل ذکر است که هر جا BRB استفاده شده است و اثر P-∆ در نظر گرفته نشده است، مقدار تغییر مکان نسبی از مقادیر ماکزیمم UBC97 کم­تر شده است. قابل توجه است که رفتار مهاربند معمولی با لاغری ۳۰ به خصوص در قاب ۱۲ طبقه بسیار شبیه به مهاربند BRB با ضریب رفتار R=6.4 است، با وجود این بایستی توجه کرد که در این حالت سطح مقطع مهاربند معمولی خیلی بزرگتر از مهاربند BRB است. هم­چنین مهاربند معمولی کمانش می­ کند، ولی مهاربند BRB کمانش نمی­کند. این موضوع نشان­دهنده این­است که در کل رفتار BRB در مقایسه با مهاربند معمولی بهتر است.

مقایسه اقتصادی

شرکت داسه[۳۷] یک مدل ساختمانی جهت مقایسه اقتصادی قاب­های با مهاربند مقاوم در برابر کمانش و قاب­های با مهاربند همگرای ویژه[۳۸] را مورد مطالعه قرار داده است.
مدل سازه
مدل مورد مطالعه یک ساختمان با قاب فلزی و سقف مرکب است که در پلان منظم می­باشد. سیستم مقاوم در برابر نیروهای جانبی، مهاربندهایی می­باشند که در دیوارهای پیرامونی قرار گرفته­اند (شکل ۳-۳۲). فرض شده است که ساختمان، کاربری اداری داشته و در شهر لس­آنجلس[۳۹] واقع می­باشد. مشخصات و ضرایب آیین­ نامه­ای در زیر بیان شده است:


فرم در حال بارگذاری ...

« بررسی فقهی وحقوقی تعامل علم قاضی با نظر کارشناس- قسمت ۴تاثیر فناوری اطلاعات در توانمند سازی کارکنان راه آهن جمهوری اسلامی ایران- قسمت ۵ »
 
مداحی های محرم