مقاله در مورد رفتار و طراحی‌ قاب‌های‌ EBF در word

توضیحات

 مقاله در مورد رفتار و طراحی‌ قاب‌های‌ EBF در word دارای 16 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله در مورد رفتار و طراحی‌ قاب‌های‌ EBF در word  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله در مورد رفتار و طراحی‌ قاب‌های‌ EBF در word،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله در مورد رفتار و طراحی‌ قاب‌های‌ EBF در word :

رفتار و طراحی‌ قاب‌های‌ EBF

مقدمه‌:
فولاد به‌ عنوان‌ یكی‌ از ایده‌ آل‌ترین‌ مصالح‌ طراحی‌، سازه‌های‌ مقاوم‌ در برابر زلزله‌ بشمار می‌آید. فولاد دارای‌ قابلیت‌ انعطاف‌ پذیری‌ بالایی‌ بوده‌ و همچنین‌ دارای‌ قابلیت‌ جذب‌ انرژی‌ زیادی‌ نیز می‌باشد. به‌ همین‌ خاطر عموماً سازه‌های‌ فولادی‌ در زمین‌ لرزه‌ها بسیار خوب‌ عمل‌ می‌نمایند و قابلیت‌های‌ بسیار خوبی‌ را از خود در مقابل‌ حركات‌ شدید زمین‌ نشان‌ می‌دهند ولیكن‌ باید توجه‌ داشت‌ كه‌ برای‌ استفاده‌ كامل‌ از انعطاف‌ پذیری‌ این‌ مصالح‌ رعایت‌ روابط‌ و ضوابط‌ طراحی‌ و بخصوص‌ توجه‌ به‌ امر اجرای‌ صحیح‌ جزئیات‌ الزامی‌ است‌.

در این‌ رابطه‌ پدیده‌ جدیدی‌ نیز در فلسفه‌ طراحی‌ مقاوم‌ سازه‌های‌ فولادی‌ در چند دهه‌ اخیر توسط‌ آقای‌ پوپوف‌ معرفی‌ شده‌ است‌ كه‌ بنام‌ بادبندهای‌ خارج‌ از مركز ( EBF ) معرفی‌ شده‌ است‌.
این‌ پدیده‌ با زیركی‌ و هوشیاری‌ فردی‌ همچون‌ دكتر پوپوف‌ پس‌ از بررسی‌ رفتار هیسترتیك‌ قابهای‌ خمشی‌ و یا ممان‌ بر و بادبندهای‌ هم‌ مركز و مقایسه‌ آنها با هم‌ و نهایتاً با تعریف‌ سیستم‌ سازه‌ای‌ كه‌ از قابلیت‌ هر دوی‌ قابهای‌ لنگر بر و بادبندهای‌ هم‌ مركز بهره‌ جسته‌ باشد پدید آمده‌ است‌.
سیستم‌ یادشده‌ هم‌ دارای‌ قابلیت‌ انعطاف‌ پذیری‌ خوبی‌ می‌باشد و هم‌ تغییر مكان‌ زیادی‌ را در صورت‌ طراحی‌ صحیح‌ ارائه‌ نمی‌نماید، لذا به‌ عنوان‌ سیستم‌ كاملاً مناسب‌ در طراحی‌ سازه‌های‌ مقاوم‌ می‌توان‌ مطرح‌ باشد.

این‌ سیستم‌ كه‌ بوسیله‌ پوپوف‌ و همكارانش‌ در دانشگاه‌ كالیفرنیا ابداع‌ شده‌، بین‌ اتصال‌ مهار و تیر تمعمداً خروج‌ ازمركزیت‌ ایجاد می‌گردد. طول‌ این‌ جزء كوچك‌ تیر (قسمتی‌ از تیر كه‌ بین‌ مهار و ستون‌ و یا بین‌ دو مهار قرار می‌گیرد.) باكلمه‌ (e) نشان‌ داده‌ شده‌ و دارای‌ این‌ مزیت‌ می‌باشد كه‌ می‌تواند نیروهای‌ بادبندی‌ را از طریق‌ خود به‌ ستون‌ یا بادیندهای‌ دیگر انتقال‌ دهد. نهایتاً نیروهای‌ متعادلی‌ را به‌ بادبند وارد سازد. در این‌ سیستم‌ جزء كوچك‌ تیر مانند فیوز شكل‌ پذیری‌ عمل‌ می‌كند و در حالیكه‌ از كمانش‌ مهار جلوگیری‌ می‌نماید مقدار زیادی‌ انرژی‌ وارده‌ از زلزله‌ را نیز جذب‌ می‌كند.

مقایسه‌ بین‌ قابهای‌ مختلف‌:
1ـ قابهای‌ MRF (یا ممان‌ بر یا خمشی‌): قابهایی‌ هستند كه‌ اتصالات‌ آنها در مقابل‌ لنگر مقاوم‌ می‌باشد و دارای‌ خاصیت‌ جذب‌ انرژی‌ فوق‌ العاده‌ خوبی‌ هستند ولی‌ نسبتاً انعطاف‌پذیر بوده‌ و چنانچه‌ سختی‌ زیادی‌ لازم‌ باشد دیگر اقتصادی‌ نخواهند بود. تغییر مكان‌ جانبی‌ زیاد در قابهای‌ خمشی‌ باعث‌ می‌شود كه‌ اثر P- بطور قابل‌ ملاحظه‌ای‌ ایجاد شود و در نتیجه‌ مقدار زیادی‌ از مقاومت‌ و سختی‌ قاب‌ صرف‌ مقابله‌ با لنگرهای‌ ناشی‌ از آن‌ گردد. در طراحی‌ این‌ قابها در مناطق‌ زلزله‌خیز فلسفه‌ طراحی‌ تیر ضعیف‌ و ستون‌ قوی‌ باید اعمال‌ گردد یعنی‌ تناسب‌ بین‌

سختی‌های‌ تیر و ستون‌ به‌ حدی‌ باشد كه‌ تغییر شكل‌های‌ غیر ارتجاعی‌ مفاصل‌ خمیری‌ در تیرها تشكیل‌ شود نه‌ در ستونها. به‌ همین‌ منظور ستونها باید طوری‌ طراحی‌ شوند كه‌ در حد ارتجاعی‌ باقی‌ بمانند و تیرها برای‌ جذب‌ و استهلاك‌ انرژی‌ باید به‌ حداكثر شكل‌ پذیری‌ خود برسند.

2ـ قاب‌ CBF : در بادبندهایی‌ كه‌ اعضای‌ قطری‌ به‌ محل‌ اتصال‌ تیرو ستون‌ متصل‌ می‌شوند یابه‌ عبارت‌ دیگر محور بادبندها از محل‌ تقاطع‌ محورهای‌ تیرو ستون‌ عبور می‌كند به‌ این‌ گونه‌ قابها CBF می‌گویند یا قابهای‌ هم‌ مركز گفته‌ می‌شود. قاب‌ با بادبند هم‌ مركز عموماً برای‌ مقاومت‌ در برابر بار باد استفاده‌ می‌ شود و برای‌ بارهای‌ متناوب‌ از شكل‌ پذیری‌ كم‌ برخوردار می‌باشد اگر چه‌ مقاومت‌ و سختی‌ قابل‌ ملاحظه‌ای‌ از خود نشان‌ می‌دهند ولی‌ به‌ علت‌ كمانش‌ مهارها قدرت‌ جذب‌ انرژی‌ و رفتار غیر ارتجاعی‌ آنها ضعیف‌ است‌ و چونه‌ همیشه‌ یك‌ عضو مورب‌ از جفت‌ باد بندها در كشش‌ قررا می‌گیرد، امكان‌ شكست‌ ترد وجود دارد. یك‌ اشكال‌ دیگر كه‌ در استفاده‌ از بادبندهای‌ x شكل‌ یا

ضربدری‌ وجود دارد امكان‌ تعبیه‌ بازشو می‌باشد و این‌ یك‌ محدودیت‌ بزرگ‌ در معماری‌ ساختمان‌ ایجاد می‌نماید.
3ـ قاب‌ EBF : (Ecentric Braced Frames) : چنانچه‌ اعضای‌ قطری‌ از یك‌ طرف‌ به‌ اتصال‌ تیر و ستون‌ و از طرف‌ دیگر به‌ بال‌ تیر افقی‌ متصل‌ شوند بادبندهای‌ خارج‌ از مركز یا EBF گفته‌ می‌شود. مهاربندی‌ خارج‌ از مركز یا EBF مقاومت‌ و سختی‌ قاب‌ مهاربندی‌ شده‌ هم‌ مركز CBF را با رفتار غیر ارتجاعی‌ و قدرت‌ جذب‌ انرژی‌ قاب‌ خمشی‌ MRF تركیب‌ نموده‌ و نهایتاً رفتار بسیار مناسبی‌ از خود

ارائه‌ می‌نماید. نخستین‌ فایده‌ قابهای‌ EBF این‌ است‌ كه‌ اساساً امكان‌ شكل‌ پذیری‌ بیشتری‌ را به‌ قاب‌ می‌دهند و دومین‌ مزیت‌ آنها امكان‌ تعبیه‌ آنها در داخل‌ ساختمان‌ بدلایل‌ معماری‌ می‌باشد یكی‌ از اشكالات‌ اساسی‌ این‌ قابها امكان‌ خسارت‌ در كف‌ ساختمان‌ و در مجاورت‌ تیر پیوند در حین‌ زمین‌ لرزه‌های‌ بزرگ‌ می‌باشد. البته‌ در مقایسه‌ با حدود خساراتی‌ كه‌ معمولاً به‌ ساختمان‌ در اثر این‌ مسأله‌ وارد می‌شود، خیلی‌ جدی‌ نیست‌. در بادبندهای‌ EBF اعضای‌ قطری‌ به‌ تیرهی‌ افقی‌ مرتبط‌ می‌شوند و در محل‌ اتصال‌، نیروی‌ برشی‌ و لنگر خمشی‌ به‌ تیر وارد می‌شود. بادبندهای‌ از نوع‌

زانویی‌ و از نوع‌ k به‌ ستونها لنگر خمشی‌ وارد نموده‌ و در سازه‌های‌ مرتفع‌ از آنها استفاده‌ می‌شود. از طرفی‌ در سازه‌های‌ كوتاه‌ مرتبه‌ از بادبندهای‌ چورون‌ (CHEVRON) استفاده‌ می‌شود. در این‌ نوع‌ بادبندها مقداری‌ لنگر خمشی‌ به‌ تیر وارد می‌شود كه‌ اثر آن‌ بر تیرها می‌بایست‌ منظور گردد.

رفتار ارتجاعی‌
برای‌ ساختمانهای‌ سه‌ طبقه‌ یا بیشتر كه‌ بر مصالح‌ سخت‌ قرار دارند، تغییر مكان‌ لرزه‌ای‌ به‌ صورت‌ تقریب‌ در رابطه‌ زیر محاسبه‌ می‌شود.
075 f(m)k max X
كه‌ در آن‌ max X ، حداكثر تغییر مكان‌، m جرم‌ و k سختی‌ می‌باشد. بدینوسیله‌ مشاهده‌ می‌شود كه‌ با كنترل‌ سختی‌، طراح‌ از ابزار مناسبی‌ برای‌ طراحی‌ مناسب‌ می‌تواند بهره‌ جوید.
برای‌ یك‌ سیستم‌ ساده‌، پارامترهای‌ طراحی‌ ارتجاعی‌ یك‌ قاب‌ EBF در شكل‌ A نمایش‌ داده‌ شده‌ است‌.
طولی‌ كه‌ به‌ عنوان‌ تیر پیوند یا تیر پیوند فعالی‌ نامیده‌ می‌شود بر اساس‌ طول‌ آزاد دهانه‌ محاسبه‌ می‌شود. حدود سختی‌ برای‌ قابهای‌ پیچیده‌تر تغییر می‌كند. با استفاده‌ از پارامتر e/L به‌ عنوان‌ مبنای‌ سختی‌ قاب‌ می‌توان‌ این‌ تغییرات‌ را كنترل‌ كرد. حدود e/L از مقدار e/L=1 برای‌ قابهای‌ خمشی‌ تا e/L=0 برای‌ قابهای‌ با بادبندهای‌ هم‌ مركز تغییر می‌كند.

اشكال‌ A,B بیانگر اثرات‌ تغییر طول‌ پیوند (e) بر سختی‌ جانبی‌ قاب‌ EBF می‌باشد. با توجه‌ به‌ اشكال‌ ملاحظه‌ می‌شود وقتی‌ كه‌ e=L ، قاب‌ EBF بصورت‌ قاب‌ MRF خواهد بود كه‌ سختی‌ جانبی‌ آن‌ حداقل‌ می‌باشد. همچنین‌ برای‌ e/L>0.5 سختی‌ ایجاد شده‌ ناشی‌ از مهاربندها اثر كمی‌ دارد و برای‌ e/L<0.5 برای‌ سختی‌ سازه‌ بمقدار قابل‌ توجهی‌ اضافه‌ خواهد شد. حداكثر سختی‌ سازه‌ به‌ ازاء e/L=0 یا e=0 حاصل‌ خواهد شد كه‌ همان‌ سختی‌ قاب‌ CBF می‌باشد.

بنابراین‌ در محاسبه‌ طول‌ پیوند به‌ منظور بهره‌ برداری‌ از حداكثر سختی‌، سعی‌ می‌شود كه‌ طول‌ پیوند كوچك‌ باشد. در قاب‌ EBF با دهانه‌ بزرگ‌ نیاز به‌ بادبند از نوع‌ k می‌باشد. سختی‌ جانبی‌ این‌ نوع‌ قاب‌ به‌ ازاء تغییرات‌ طول‌ پیوند در اشكال‌ یاد شده‌ رسم‌ شده‌ است‌، در مقادیر e/L>0.5 در مقایسه‌ با قاب‌ EBF تك‌ قطری‌ تغییرات‌ سختی‌ جانبی‌ حساس‌تر است‌.

شكل‌ A تغییرات‌ هندسی‌ قاب‌ را باخواص‌ ثابت‌ مقطع‌ بیان‌ می‌دارد. شكل‌ B در ارتباط‌ با نسبت‌ بزرگتر عرض‌ به‌ ارتفاع‌ قاب‌، جایی‌ كه‌ امكان‌ اجرای‌ یك‌ بادبند منفرد نیست‌، می‌باشد. شكل‌ C تغییرات‌ خواص‌ مقطع‌ را به‌ یك‌ هندسه‌ ثابت‌ قاب‌ نشان‌ می‌دهد. هر منحنی‌ تغییرات‌ قابل‌ ملاحظه‌ای‌ را در سختی‌ كه‌ امكان‌ آن‌ وجود دارد را نشان‌ می‌دهد. این‌ حساسیت‌، خصوصاً در اشكال‌ عملی‌ e/L بین‌ 05/0 تا 25/0 بیشتر است‌.

در شكل‌ D اثر اندازه‌ مقطع‌ ستون‌ در سختی‌ جانبی‌ سازه‌ها نشان‌ داده‌ شده‌ است‌. همانطور كه‌ ملاحظه‌ می‌شود وقتی‌ مقاطع‌ تیر و ستون‌ دارای‌ اندازه‌های‌ یكسانی‌ باشند، حداكثر سختی‌ سازه‌ حاصل‌ خواهد شد. در شكل‌ E اثرات‌ تغییر شكل‌ برشی‌ تیر بر سختی‌ جانبی‌ سازه‌ نشان‌ داده‌ شده‌ است‌. همانطور كه‌ ملاحظه‌ می‌شود هرچه‌ سختی‌ برشی‌ بیشتر باشد سختی‌ نسبی‌ قاب‌ برای‌ حالت‌ e/L<0.5 نیز بیشتر می‌باشد.

رفتار غیر ارتجاعی‌ :
رفتار غیر ارتجاعی‌ یك‌ قاب‌ تحت‌ زلزله‌ شدید بستگی‌ به‌ توانایی‌ آن‌ در جذب‌ و استهلاك‌ انرژی‌ بدون‌ از دست‌ دادن‌ مقاومت‌ دارد. در قاب‌ EBF مكانیزم‌ استهلاك‌ انرژی‌ بیشتر شباهت‌ به‌ رفتار قاب‌ MRF دارد كه‌ تغییر شكلهای‌ غیر ارتجاعی‌ در تیرها روی‌ می‌دهد تا شبیه‌ به‌ رفتار قاب‌ CBF كه‌ تغییر شكلهای‌ غیر ارتجاعی‌ در آن‌ بصورت‌ كمانش‌ بادبندها صورت‌ می‌گیرد.
رفتار در محدوده‌ غیر ارتجاعی‌ تحت‌ تأثیر عضو پیوند است‌ كه‌ شكل‌ پذیری‌ زیادی‌ نیاز دارد. محققان‌ (1984 ـ Hjelmstad,Popov ) مقادیری‌ را كه‌ برای‌ قاب‌ EBF سه‌ طبقه‌ برآورد كردند و عدد 72 را برای‌ شكل‌ پذیری‌ عضو پیوند كه‌ مترادف‌ با 4/7 برای‌ شكل‌ پذیری‌ سیستم‌ بود، بدست‌ آوردند. البته‌ این‌ یك‌ مقدار بزرگ‌ می‌باشد.

این‌ محققان‌ (1984 ـ Hjelmstad,Popov ) همچنین‌ دریافتند توزیع‌ نیروهای‌ اعضاء در سازه‌ در حالت‌ نهایی‌، شباهت‌ كمی‌ به‌ آنچه‌ كه‌ از بارگذاری‌ ارتجاعی‌ بدست‌ می‌آید، دارد. محل‌ نقاط‌ عطف‌ خمشی‌ كاملاً متفاوت‌ می‌باشد، بعنوان‌ مثال‌ ستونها تحت‌ خمش‌ ساده‌ قرار گرفتند در صورتیكه‌ هیچگونه‌ تغییرات‌ ممانی‌ در جهت‌ آن‌ پدید نیامده‌ بود.

تخمین‌ شرایط‌ شكل‌ پذیری‌ با تحلیل‌ دینامیكی‌ الاستوـ پلاستیك‌ ممكن‌ می‌باشد. ولی‌ برای‌ سازه‌های‌ بزرگ‌ این‌ كار غیر اقتصادی‌ و وقت‌ گیر است‌. برآوردهای‌ اولیه‌ توسط‌ (1984ـ Hjelmstad,Popov ) با فرض‌ تغییر شكل‌ صلب‌ ـ پلاستیك‌ قاب‌ تحت‌ بار جانبی‌ بمنظور بدست‌ آوردن‌ رابطه‌ بین‌ شكل‌ پذیری‌ عضو و قاب‌ انجام‌ شده‌ است‌. شكل‌ پذیری‌ مورد نیاز برای‌ قاب‌ از طیف‌ غیر خطی‌ یا فرضهای‌ دیگر دینامیكی‌ برآورد می‌شود.

تحلیل‌ و طراحی‌
مقاومت‌ و شكل‌ پذیری‌ دو موضوع‌ اساسی‌ در طراحی‌ ساختمانهای‌ مناطق‌ زلزله‌ خیز می‌باشد. در یك‌ طراحی‌ خوب‌ مقاومت‌ و شكل‌ پذیری‌ قاب‌ EBF منحصر به‌ مقاومت‌ و شكل‌ پذیری‌ تیر پیوند می‌شوند، بنابراین‌ فلسفه‌ طراحی‌ قاب‌ EBF را می‌توان‌ در دو ضابطه‌ ذیل‌ خلاصه‌ كرد.
الف‌ ـ ابعاد تیر پیوند باید طوری‌ انتخاب‌ شود كه‌ مقاومت‌ لازم‌ را ایجاد كند و جزئیات‌ داخلی‌ تیر پیوند باید طوری‌ طرح‌ شود كه‌ شكل‌پذیری‌ مناسب‌ را ایجاد كند.
ب‌ ـ طراحی‌ دیگر اعضاء قاب‌ باید طوری‌ باشد كه‌ قوی‌تر از تیر پیوند باشند. بطوریكه‌ تیر پینند بتواند به‌ حد تسلیم‌ رسیده‌ و نیز بتوان‌ از كرنش‌ سخت‌ شدگی‌ در آن‌ سود برد. در صورت‌ رعایت‌ این‌ ضوابط‌ می‌توان‌ مطمئن‌ شد كه‌ تسلیم‌ قاب‌ محدود به‌ تیر می‌باشد. این‌ موضوع‌ شبیه‌ به‌ تحلیل‌ یك‌ قاب‌ MRF است‌ كه‌ در آن‌ فرض‌ می‌شود ستون‌ قوی‌تر از تیر بوده‌ و تسلیم‌ فقط‌ محدود به‌ انتهای‌ تیرها می‌شود

.
برای‌ قابهای‌ EBF مفاهیم‌ طراحی‌ بر اساس‌ ظرفیت‌ در مورد مهاربندیها، ستونها و قطعات‌ تیر خارج‌ از پیوندها بكار برده‌ شده‌ است‌ تا اطمینان‌ دهد كه‌ تسلیم‌ فقط‌ در پیوندهای‌ شكل‌پذیر بدون‌ در نظر گرفتن‌ بزرگی‌ یا توزیع‌ بارهای‌ جانبی‌ روی‌ می‌دهد.

برای دریافت اینجا کلیک کنید