رفتار لرزه ای تیر های پیوند لانه زنبوری

دانشکده فنی و مهندسی
پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد
مهندسی عمران- سازه
عنوان:
رفتار لرزه ای تیر های پیوند لانه زنبوری

استاد راهنما:
جناب آقای دکتر محمد قاسم وتر
استاد مشاور:
جناب آقای دکتر
پژوهشگر:
سید روح الله نورادینی
TOC t “نوع اول,1,نوع دوم,3,نوع سوم,4,نوع چهارم,2” 1-1 مقدمه PAGEREF _Toc397631062 h 2
شکل 1-3 عبور تاسیسات از داخل تیر لانه زنبوری PAGEREF _Toc397631063 h 4
1-2 تاریخچهی تیرهای لانه زنبوری PAGEREF _Toc397631064 h 4
1-3 کاربرد PAGEREF _Toc397631065 h 4
1-4 پروسهی مساحت PAGEREF _Toc397631066 h 5
1-5 الگوی برش PAGEREF _Toc397631067 h 7
1-6 روشهای تحلیل الاستیک تیرهای لانه زنبوری PAGEREF _Toc397631068 h 9
1-6-1 روشهای تقریبی دستی PAGEREF _Toc397631069 h 9
1-6-1-1 روش قیاس به تیر متعادل PAGEREF _Toc397631070 h 10
1-6-1-2 روش قیاس به خرپای ویرندیل PAGEREF _Toc397631071 h 10
1-6-1-2-1 روش کامل PAGEREF _Toc397631072 h 10
1-6-1-2-2 روش ساده شده ویرندیل PAGEREF _Toc397631073 h 12
1-6-1-2 روش قیاس به تیر جان گسترده معادل PAGEREF _Toc397631074 h 16
1-6-1-3 قیاس به قاب PAGEREF _Toc397631075 h 19
1-6-2 روشهای تئوری الاستیسیته PAGEREF _Toc397631076 h 21
1-6-2-1 روش تفاضلهای محدود PAGEREF _Toc397631077 h 21
1-6-2-2 روش تحلیل تنشها در جان با قیاس به گوهی معادل PAGEREF _Toc397631078 h 22
1-6-3 روشهای اجزاء محدود PAGEREF _Toc397631079 h 22
1-6-3-1 تحلیل تنش واحدهای نمونه ایزوله شدهای از تیر با شرایط سر حدی مفروض PAGEREF _Toc397631080 h 22
1-6-3-2 تحلیل به روش پاره سازهها PAGEREF _Toc397631081 h 24
1-7 صور گسیختگی PAGEREF _Toc397631082 h 24
1-7-1 مکانیزم ویرندیل یا برشی PAGEREF _Toc397631083 h 25
1-7-2 مکانیزم خمشی PAGEREF _Toc397631084 h 26
1-7-3 گسیختگی برش جوش جان PAGEREF _Toc397631085 h 26
1-7-4 ناپایداری تیر لانه زنبوری PAGEREF _Toc397631086 h 27
1-7-4-1 کمانش پیچشی جانبی PAGEREF _Toc397631087 h 28
1-7-4-2 کمانش موضعی PAGEREF _Toc397631088 h 29
1-7-4-2-1 کمانش جان تحت فشار مستقیم PAGEREF _Toc397631089 h 29
1-7-4-2-2 لهیدگی جان PAGEREF _Toc397631090 h 29
1-7-4-2-3 کمانش جانبی پیچشی جان PAGEREF _Toc397631091 h 29
1-7-4-2-4 کمانش ناحیهی جان تحت ترکیب فشار و برش صفحهای PAGEREF _Toc397631092 h 30
1-7-4-2-5 کمانش گوشهی سوراخها PAGEREF _Toc397631093 h 30
1-7-4-2-6 کمانش مقطع T شکل PAGEREF _Toc397631094 h 31
1-7-4-2-6-1 کمانش موضعی بال یا مقطع T شکل تحت فشار PAGEREF _Toc397631095 h 31
1-7-4-2-6-2 کمانش خمشی پیچشی ناحیهی T شکل PAGEREF _Toc397631096 h 32
1-8 روشهای تحلیل پلاستیک تیرهای لانه زنبوری PAGEREF _Toc397631097 h 32
1-8-1 آنالیز بر مبنای مکانیزم ویرندیل PAGEREF _Toc397631098 h 32
1-8-2 آنالیز بر مبنای مکانیزم تسلیم برشی PAGEREF _Toc397631099 h 33
1-9 رواداریها PAGEREF _Toc397631100 h 35
2-1 قاب های مهاربند شده واگر PAGEREF _Toc397631101 h 38
2-2 تاریخچه PAGEREF _Toc397631102 h 39
2-3 نیرو های عمل کننده در تیر پیوند PAGEREF _Toc397631103 h 41
2-4 مکانیزم اتلاف انرژی درEBF PAGEREF _Toc397631104 h 42
2-5 طراحی قسمت های مختلف تیر پیوند PAGEREF _Toc397631105 h 44
3-1 کمانش جان تحت فشار مستقیم PAGEREF _Toc397631106 h 46
3-1-1 مطالعات تئوری PAGEREF _Toc397631107 h 46
3-1-3 روابط ارائه شده توسط محققین PAGEREF _Toc397631108 h 47
3-1-4 روابط موجود در آییننامهها PAGEREF _Toc397631109 h 50
3-1-5 دلایل بررسی این مد کمانش PAGEREF _Toc397631110 h 50
3-2 کمانش جانبی پیچشی جان PAGEREF _Toc397631111 h 51
3-2-1 مطالعات تئوری انجام شده PAGEREF _Toc397631112 h 51
3-2-2 مطالعات تجربی PAGEREF _Toc397631113 h 60
3-2-3 روابط موجود در آییننامهها PAGEREF _Toc397631114 h 62
3-2-4 دلایل بررسی این مد کمانش PAGEREF _Toc397631115 h 63
4-1 تدوین آزمایشات PAGEREF _Toc397631116 h 66
4-2 نحوه مونتاژ و ساخت تیر های پیوند لانه زنبوری PAGEREF _Toc397631117 h 67
5-1 نتایج و بحث PAGEREF _Toc397631118 h 71
اشکال
TOC t “شکل,1” شکل 1- 18 مکانیزم خمشی PAGEREF _Toc397631164 h 26
شکل 1-19 گسیختگی برش جوش جان PAGEREF _Toc397631165 h 26
شکل 1-20 مکانیزم کمانش جانبی پیچشی جان PAGEREF _Toc397631166 h 30
شکل 1-21 مکانیزم کمانش گوشه سوراخ ها PAGEREF _Toc397631167 h 31
شکل 1-22 نمودار اندرکنش نیروی برشی و لنگر خمشی PAGEREF _Toc397631168 h 33
شکل 1-23 دیاگرام آزاد یک پانل میانی از تیر ساده شده ویرندیل PAGEREF _Toc397631169 h 35
شکل1-24 رواداری در ساخت تیر لانه زنبوری PAGEREF _Toc397631170 h 36
شکل 2-1 انواع مهار بند های واگرا PAGEREF _Toc397631171 h 38
شکل2-2 توزیع نیروهای ایجاد شده در قابهای با مهار بند جانبی PAGEREF _Toc397631172 h 42
شکل 2-3 تعادل استاتیکی تیر پیوند PAGEREF _Toc397631173 h 42
شکل 3-4 مکانیزم اتلاف انرژی در قاب های مهار بند شده واگرا PAGEREF _Toc397631174 h 43
شکل 2-5 تغییرات چرخش تیر پیوند با نسبت مختلف e/L PAGEREF _Toc397631175 h 44
شکل 3-1 نمونه آزمایش شده توسط مالک PAGEREF _Toc397631176 h 47
شکل 3-2 فرضیات بلاجت در مد اول کمانش PAGEREF _Toc397631177 h 48
شکل 3-3 فرضیات U.S.C در مورد کمانش مود اول PAGEREF _Toc397631178 h 49
شکل 3-4 فرضیات بلاجت در مورد مود دوم کمانش PAGEREF _Toc397631179 h 52
شکل 3-6 اثر هر یک از نیروی برشی و لنگر خمشی در ناحیه جان PAGEREF _Toc397631180 h 53
شکل 3-7 فرض رفتار گوه ای جان به یک تیر کنسولی PAGEREF _Toc397631181 h 54
شکل 3-8 فرضیات رودوود و اگلان در مورد مود دوم کمانش PAGEREF _Toc397631182 h 55
شکل 3- 9 نمودار خواص مواد فرض شده توسط ودوود PAGEREF _Toc397631183 h 56
شکل 3-10 نمونه ای از نمودار بار کمانش PAGEREF _Toc397631184 h 57
شکل 5-1 پارگی کنجهای تیر پیوند ساخته شده از لانه زنبوری PAGEREF _Toc397631185 h 72
شکل 5-2- تیر لانه زنبوری تحلیل شده به روش عددی در نرم افزار آباکوس PAGEREF _Toc397631186 h 72
شکل 5-3- نمودار نیرو جابه جایی تیر پیوند ساخته شده از تیر لانه زنبوری PAGEREF _Toc397631187 h 72
شکل 5-4- نمونه های تیر پیوند ساخته شده با تیر لانه زنبوری که (A) نمونه اول با سخت کننده افقی (B) نمونه دوم با سخت کننده قطری (C) نمونه سوم با سخت کننده قائم PAGEREF _Toc397631188 h 73
شکل 5-5- نمودار هیسترزیس برای تیرهای پیوند با (A) سخت کننده افقی (B)سخت کننده های قطری (C) سخت کننده های قائم PAGEREF _Toc397631189 h 75
شکل 5-6- نمونه تیرپیوند ساخته شده با تیر لانه زنبوری که (A) تیر قبل از آزمایش (B) بعد از آزمایش (C) سوراخ لانه زنبوری و پارگی گوشه بعد از انجام آزمایش PAGEREF _Toc397631190 h 75
شکل 5-7- نمودار هیسترزیس تیر پیوند پرشده با بتن PAGEREF _Toc397631191 h 76
شکل 5-8- تشکیل مفصل پلاستیک در بال های تیر پیوند PAGEREF _Toc397631192 h 77
شکل 5-9- نمودار هیسترزیس برای نمونه پنجم تیر پیوند ساخته شده از تیر لانه زنبوری PAGEREF _Toc397631193 h 77
شکل 5-10- پلاستیک شدن بال و جان نمونه سوم PAGEREF _Toc397631194 h 78
شکل 5-11- نمودار هیسترزیس برای نمونه سوم PAGEREF _Toc397631195 h 78
شکل 5-12- تیر پیوند ساخته شده با تیر لانه زنبوری با مکانیزم دیوار برشی فولادی PAGEREF _Toc397631196 h 80
شکل 5-13 نمودار هیسترزیس نمونه ساخته شده با تیر لانه زنبوری و مکانیزم دیوار برشی فولادی PAGEREF _Toc397631197 h 80

چکیده
قابهای مهاربندی واگرا از سیستمهای مقاوم در مقابل زلزله برای سازه های فولادی به شمار میرود. این مهاربندها از سختی مناسب و شکل پذیری بسیار بالایی برخوردار است. استفاده از لانه زنبوری به عنوان تیر پیوند باعث استفاده از ویژگیهای تیرهای لانه زنبوری میشود. تیر های لانه زنبوری، 50 درصد ارتفاع تیر آهن اولیه، افزایش می یابد درصورتیکه در ضخامت و بال هیچ تغییری حاصل نمی شود در نتیجه در این حالت بر اساس آیین نامه و کنترل h/t مقطع دیگر یک مقطع فشرده نیست همچنین به دلیل ضعیف شدن جان تیر لانه زنبوری، این تیر ها در مقابل تلاش های برشی مقاومت کمتری دارند. بنابراین استفاده از تیر لانه زنبوری به عنوان تیر پیوند ممنوع است. هدف از این تحقیق یافتن روش نوینی برای استفاده از تیر های لانه زنبوری به عنوان تیر های پیوند در کشور هایی که دسترسی به مقاطع نورد شده عمیق وجود ندارد است تا از ویژگی های تیر های لانه زنبوری و قابهای مهاربندی واگرا به طور هم زمان استفاده کرد. با انجام تحقیق بر روی این نوع تیرها مشاهده شد که با استفاده از سلول برشی که از مکانیزم پس از کمانش همانند دیوار برشی پیروی میکند می توان از این تیرها استفاده به عنوان تیر پیوند استفاده نمود همچنین نتایج نشان داد که این مدل ساخته شده دارای پایداری لازم بوده و اتلاف انرژی و انعطاف پذیری خوبی دارد.
کلمات کلیدی: تیر لانه زنبوری، قابهای مهار بند شده واگرا، تیر پیوند، سلول برشی
فصل اول:
کلیاتی در مورد تیر لانه زنبوری
1-1 مقدمه. مقدمه
در مناطقی که امکان دسترسی به پروفیل یا مقاطع نورد شده عمیق فولادی ممکن نیست، استفاده از تیر های لانه زنبوری در سازه های فولادی راه حلی اقتصادی و متداول است. مزیت اصلی استفاده از این تیرها در مقایسه با تیرهای معمولی، افزایش مدول مقطع، بدون افزایش وزن است. مزیت دیگر تیرهای لانه زنبوری توانایی عبور تسهیلات برقی و مکانیکی و … از بین سوراخهای تیر و در نتیجهی آن کاهش کلی ارتفاع کف تا کف میباشد. قابهای مهاربند شده واگرا سیستمی ترکیبی از مزایای قاب های خمشی و قابهای مهاربندی همگرا می باشد (شکل1-1). اگر این قاب ها صحیح طراحی گردند هنگام زلزله شدید ناحیه تیر پیوند مانند یک فیوز عمل کرده و از آسیب سایر اجزا جلوگیری می کند.
موضوع مورد تحقیق این مقاله این است که آیا می توان در طول تیر لانه زنبوری، تیر پیوند (فیوز) تعبیه یا مونتاژ کرد؟ بر اساس ضوابط موجود تیر پیوند از طرفی باید از نوع مقطع فشرده و بدون هیچ باز شویی باشد که مقاطع لانه زنبوری فشرده بشمار نمی آیند، از طرف دیگر به دلیل افزایش 5/1 برابری ارتفاع تیر معمولی ناپایداری های جان اجتناب ناپذیر می باشد. بنابر این استفاده از تیر های لانه زنبوری در قاب های واگرا از نظر ضوابط موجود نامعتبر است.
به نظر می رسد اگر بتوان تمهیداتی اندیشید که مسئله فشردگی مقطع مخصوصا ناپایداری جان را حل کرد شاید امکان استفاده از تیر های لانه زنبوری در قاب های مهاربندی واگر بویژه به عنوان تیر پیوند استفاده کرد. در ادامه با ارائه راه حلهایی به حل این موضوع پرداخته می شود.

شکل 1-1 انواع مهار بند های واگرا
از جنگ جهانی دوم به بعد تلاشهای زیادی برای یافتن راههای جدیدی جهت کاهش قیمت سازههای فولادی توسط مهندسین سازه انجام شده است. در نتیجه روشهای جدید بسیاری جهت افزایش سختی عضو فولادی بدون هرگونه افزایش وزن فولاد مورد استفاده قرار گرفت.تیرهای لانه زنبوری (قلعهای شکل) یکی از این روشها بود. بنابراین، این روش میتواند به عنوان یک حرکت مهم به سمت مفهوم «تیرهای ایدهآل» مورد توجه قرار گیرد، در بحث طراحی اقتصادی این نیاز وجود دارد که بیشتر مصالح یک جزء خمشی تا آنجایی که امکان دارد دور از محور خنثی قرار گیرد. تیرهای لانه زنبوری به وسیله بریدن جان تیر در امتداد یک الگوی متناوب که در شکل 1-2 نشان داده شده است، از مقطعهای استاندارد I شکل ساخته میشدند.

شکل 1-2 الگوی برش جان تیر لانه زنبوری
مزیت اصلی استفاده از این تیرها (در مقابل تیرهای با مقطع پر) افزایش مدول مقطع و سختی بدون افزایش وزن است. علاوهبراین، این مقاطع در طولهای بلند کارآمدتر هستند. مزیت دیگر تیرهای لانه زنبوری توانایی عبور تسهیلات برقی و مکانیکی و … از بین سوراخهای تیر و در نتیجهی آن کاهش کلی ارتفاع کف تا کف میباشد (شکل 1-3).

شکل 1-3 عبور تاسیسات از داخل تیر لانه زنبوری1-2 تاریخچهی تیرهای لانه زنبوری
طبق گفته بویر (1964)، نام تیرکهای قلعهای از طرح سوراخهای واقع در تیغه تیر گرفته شده است و به معنی ساخت همانند یک قلعه، داشتن برج، یا سوراخهای معمولی در دیوار است. در کشور نویسندهه ایران، این تیرکها « لانه زنبوری» نامیده شدهاند که به معنی داشتن سوراخهایی با الگویی شبیه به خانههای کندوی عسل است[1].
کاربرد تجاری آنها در اندازههای بزرگ پس از جنگ جهانی دوم آغاز شد و زمانی که تولید انبوه صنعتی با هزینههای ساخت نسبتا پایین مهم شد و صرفهجویی در مصالح بهوسیله چنین روشهایی مورد توجه قرار گرفت. در انگلیس، این پروسه اول توسط (1949) G.M.Boyd تشریح شد و توسط شرکت فولاد Appleby-Fordingham بصورت کارخانهای در یک شعبه از شرکتهای فولاد متحده تولید گردید. مراحل کار و تجهیزات Litzka نیز توسط شرکت Litzka stahlbu در آلمان ایجاد شد که امکان تولید انبوه اقتصادی در اندازههای بزرگ را فراهم میکرد بهطوری که اعوجاجها ناخواسته که در تولید ایجاد میشد، را کاهش میداد.
1-3 کاربردالف) تیرهای قابهای لنگرگیر و مهاربندی شده
ب) تیرهای با مقاطع ظاهری یکنواخت یا متغیر در قابهای صفحهای دارای تیرهای شیبدار (قابهای موسوم به سوله در کشورمان)
ج) تیرهای شبکههای تک لایهی فضاکار
ط) تیرچهها و تیرهای مختلط در بتن
ن) تیرهای طولی یا عرضی عرشهی پلها (با کف مشبک فولادی یا بهصورت مختلط با بتن کف)
و) اعضاء فشاری (ستونها) و اعضاء فشاری- خمشی (تیر- ستونها)
ه) تیرهای ماشین آلات ساحتمانی

شکل 1-4 استفاده تیر لانه زنبوری
1-4

این نوشته در پایان نامه ها ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *