دانشکده مهندسی

گروه عمران

 پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته عمران گرایش سازه

 عنوان:

مطالعه عددی رفتار نوع خاصی از اتصال بتنی نیمه پیش ساخته تیر- ستون

  استاد راهنما:

دکتر فریدون رضایی

استاد مشاور:

دکتر مرتضی مدح خوان

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)

 
چکیده:
          یکی از مهمترین معضلات ساختمان‌های پیش‌ساخته و نیمه پیش‌ساخته بتنی، مسئله تامین صلبیت و گیرداری اتصالات در این سازه‌ها می‌باشد. بهره گیری از قطعات مناسب و روش های بهینه نصب در اتصال باعث افزایش صلبیت و همچنین استهلاک بیشتر انرژی در اتصالات این نوع سازه‌ها می گردد. در این پژوهش کوشش بر آن شده می باشد که به روش جدیدی جهت اجرای این نوع ساختمان‌ها با سیستم قاب خمشی دارای گیرداری و صلبیت بالا در اتصالات آن دست پیدا نمود. برای رسیدن به این هدف بایستی بتوان بهترین و مناسب ترین روش‌ها و قطعات را در اتصال انتخاب نمود تا ضمن تامین گیرداری و مقاومت مورد نظر از نظر اجرایی نیز قابل پذیرش باشد. برای این کار با کمک مهندسان شرکت ایران فریمکو و بر اساس توصیه‌های کتاب طراحی انجمن بتن پیش‌ساخته و پیش‌تنیده آمریکا سیستم و نوع اتصال تعریف شده، سپس با مدلسازی این اتصال در نرم افزارهای تحلیل المان‌محدود، کارایی آن مورد مطالعه قرار گرفته و در نهایت بهینه کردن قطعه اتصال مورد پژوهش قرار گرفته می باشد. در آغاز با مدلسازی سه ساختمان در دست احداث با پلان‌های متفاوت و با سیستم قاب خمشی در نرم افزار ETABS، بعد از انجام تحلیل بر روی سازه اطلاعات لازم از چند نمونه اتصال تیر-ستون بدست آمده می باشد. سپس با مدلسازی و تحلیل اتصال تیر به ستون مورد نظر به صورت صلیبی شکل در نرم افزار ABAQUS، چگونگی رفتار این اتصال مورد مطالعه قرار گرفته می باشد. برای مطالعه رفتار و اندازه استهلاک انرژی در اتصالات از منحنی‌های هیسترزیس بهره گیری نموده و مدلسازی را با  تغییر جزئیات و قطعات مختلف اتصال تکرار نموده تا بتوان به بهینه ترین قطعه اتصال دست پیدا نمود. در نهایت با مطالعه‌های لرزه‌ای بر روی اتصال بهینه شده، نتایج تحلیل‌ها نشان از وجود منحنی هیسترزیس با عملکرد مناسب داشته اما در نهایت با محاسبه شاخص صلبیت، این اتصال به صورت اتصال نیمه گیردار شناخته شده و دارای صلبیت کامل جهت اجرای قاب خمشی بتنی پیش‌ساخته بدون دیوار برشی نمی‌باشد.
واژه­های کلیدی: اتصال پیش ساخته، اتصال نیمه پیش ساخته،  استهلاک انرژی، قاب خمشی، منحنی هیسترزیس

فهرست مصالب
فصل اول مقدمه……………………………………………………………… 1
1-1 کلیات و هدف مطالعه…………………………………………………………… 2
1-2 اهمیت موضوع یا ارزشیابی……………………………………………………… 3
1-3 تاریخچه کارها و تحقیقات قبلی…………………………………………………. 6
فصل دوم معرفی پژوهش و اتصال………………………………………………. 9
2-1 روش های طراحی ساز‌ه‌ها در برابر زمین‌لرزه…………………………………… 10
2-2 مکانیزم رفتار قاب خمشی بتنی  ……………………………………………….. 11
2-3 مطالعه رفتار و معضلات قاب خمشی بتنی درجا‌ریز……………………………. 12
2-4 معرفی سیستم پیشنهادی…………………………………………………….. 14
2-5 تبیین کامل اجزاء سیستم نیمه پیش ساخته…………………………………… 17
2-5-1 تیرها………………………………………………………………………. 17
2-5-2 ستون‌ها……………………………………………………………………. 18
2-5-3 سقف‌ها……………………………………………………………………. 20
2-5-4 فونداسیون…………………………………………………………………. 20
2-6 مقایسه سیستم پیش ساخته بتنی پیشنهادی با سایر سیستم ها………………. 23
2-6-1 اشکال های سیستم درجا ریز بتنی…………………………………………. 23
2-6-2 برتری های سیستم نیمه پیش‌ساخته پیشنهادی نسبت به سیستم درجاریز بتنی   23
2-6-3 برتری های سیستم نیمه پیش‌ساخته پیشنهادی نسبت به سیستم فولادی… 25
 فصل سوم روش‌های مطالعه اندازه استهلاک انرژی در سازه و مطالعه آزمایشگاهی اتصال صلیب‌شکل….. 26
3-1 مقدمه…………………………………………………………………………. 27
3-2 استهلاک انرژی یا میرایی در علم فیریک و مکانیک……………………………. 27
3-3 استهلاک انرژی در ساختمان‌ها……………………………………………….. 31
3-4 استهلاک انرژی در قاب‌های خمشی و محاسبه اندازه صلبیت اتصال…………… 34
   3-5 انرژی هیسترتیک و بهره گیری از منحنی‌ هیسترزیس جهت محاسبه مقدار استهلاک انرژی
…………………………………………………………………………………….. 36
3-6 مطالعات آزمایشگاهی بر روی اتصال صلیب‌شکل……………………………….. 38
3-6-1 آزمایش نمونه های صلیب‌شکل……………………………………………. 38
3-6-2 دستگاه‌های آزمایش……………………………………………………….. 38
3-6-3 تبیین آزمایش………………………………………………………………. 38
3-6-4 تدارک آزمایشات و تجهیزات مورد نیاز…………………………………….. 40
3-6-5 نتایج بدست آمده از آزمایش………………………………………………. 43
فصل چهارم مدلسازی ساختمان در نرم‌افزار Etabs و استخراج مقاطع لازم……….. 44
4-1 مقدمه…………………………………………………………………………. 45
4-2 ساختمان سه طبقه آتش‌نشانی باباطاهر همدان……………………………….. 48
4-3 ساختمان پنج طبقه با کاربری اداری-مسکونی در همدان……………………… 51
4-4 ساختمان شش طبقه مسکونی نامنظم در همدان……………………………… 54
فصل پنجم طرح اتصال صلیب‌شکل و تعیین چگونگی بارگذاری…………………….. 55
5-1 مقدمه…………………………………………………………………………. 56
5-2 طرح قطعات اتصال صلیب‌شکل ساختمان شش طبقه و رسم آن‌ها…………….. 56
5-3 طرح قطعات اتصال صلیب شکل ساختمان پنج طبقه و رسم آن‌ها…………….. 59
5-4 طرح قطعات اتصال صلیب شکل ساختمان پنج آتش‌نشانی و رسم آن‌ها……….. 62
5-5 تعیین چگونگی بارگذاری اتصال…………………………………………………… 63
فصل ششم مطالعات عددی اتصال در محدوده غیر‌خطی توسط نرم‌افزار Abaqus……… 65
6-1 مقدمه…………………………………………………………………………. 66
6-2 روش اجزاء محدود……………………………………………………………. 67
6-3 معرفی نرم افزار Abaqus ویرایش 6.10  و علت های انتخاب این نرم افزار……… 71
6-4 اصول Abaqus …………………………………………………………….. 74
6-5 مدلسازی و تحلیل اتصال صلیب‌شکل در نرم‌افزار Abaqus…………………… 75
6-5-1 محیط Part………………………………………………………………. 77
6-5-2 محیط Sketch…………………………………………………………… 78
6-5-3 محیط Property………………………………………………………… 78
6-5-4 محیط Assembly………………………………………………………. 81
6-5-5 محیط Step……………………………………………………………… 82
6-5-6 محیط Interaction……………………………………………………… 86
6-5-7 محیط Load……………………………………………………………… 87
6-5-8 محیط Mesh…………………………………………………………….. 89
6-5-9 محیط Job……………………………………………………………….. 92
6-5-10 محیط Visualation………………………………………………….. 97
6-6 نتیجه گیری…………………………………………………………………… 97
فصل هفتم اصلاح قطعه اتصال جهت عملکرد بهتر اتصال………………………………… 98
7-1 مقدمه…………………………………………………………………………. 99
7-2 طراحی و ترسیم قطعه جدید…………………………………………………. 99
7-3 مدلسازی قطعه در نرم افزار Abaqus……………………………………… 101
7-3-1 ترسیم اجزاء سازه در محیط Part و Sketch …………………………. 101
7-3-2 مونتاژ کردن مدل در محیط Assembly……………………………….. 102
7-3-3 بارگذاری  در محیط Load……………………………………………… 102
7-3-4 مش‌بندی االمان‌ها در محیط Mesh…………………………………….. 103
7-4 مطالعه نتایج تحلیل عددی اتصال مدلسازی شده در نرم افزار Abaqus…….. 104
7-4-1 توزیع تنش در اتصال…………………………………………………….. 104
7-4-2 منحنی هیسترزیس سازه‌های صلیب‌شکل………………………………… 105
7-5 نتیجه گیری…………………………………………………………………. 107
فصل هشتم مطالعه خروجی‌ها، نتیجه گیری و ارائه پیشنهاد…………………………. 108
8-1 مقایسه و مطالعه نتایج عددی و آزمایشگاهی…………………………………. 109
8-2 مقایسه و مطالعه نتایج عددی اتصال با در نظر داشتن منحنی‌های نیرو-تغییر مکان… 110
8-3 منحنی لنگر-دوران سازه‌های صلیب شکل…………………………………… 115
8-4 محاسبه صلبت اتصال با در نظر داشتن نمودارهای لنگر-دوران……………………… 116
8-5 نتیجه گیری…………………………………………………………………. 117
8-4 پیشنهادات جهت ارائه پژوهش……………………………………………….. 119
 
1-1         کلیات و هدف مطالعه
صنعتی سازی و کاربرد سازه‌های بتن آرمه پیش‌ساخته و نیمه پیش‌ساخته، و برخورداری از مزایای آن سال‌های متمادی می باشد که در کشورهای پیشرفته مورد توجه قرار گرفته و در سال‌های اخیر به این موضوع در کشورمان نیز توجه شده می باشد. پیش‌ساختگی، اعضای سازه‌ای با کیفیت بالا، کارآمدی بیشتر، صرفه جویی در وقت و هزینه کمتر را به همراه داشته می باشد. از مزیت های این سازه‌ها ایجاد یک طریقه مستمر تولید با هدایت و نظارت متخصصین می باشد. در این طریقه، مکانیزه کردن، سرعت بخشیدن، اقتصادی کردن و کنترل کیفیت فرآورده‌ها، همچنین بهبود شرایط کار و به حداقل رسانیدن آثار جوی هنگام تولید مد نظر می‌باشند[1].
اغلب سیستم‌های پیش‌ساخته موجود در دنیا از نوع اتصال غیرگیردار با جزئیات ظریف هستند که تولید و نصب آن دشوار بوده و معمولاً برای کشورمان مناسب نیستند. در ایران که در اکثر مناطق، خطر لرزه‌خیزی زیاد تا خیلی زیاد می باشد، سیستم های نیمه گیردار در قاب خمشی پیش ساخته ممکن می باشد جوابگو نباشد و به سیستمی نیاز باشد که قادر به مقابله با نیروهای مؤثر جانبی باشد. با وجود مزایای مختلف سازه های پیش‌ساخته، در نتیجه وجود پاره‌ای از مسائل که به گونه حل نشده‌ باقی مانده‌اند، صنعت پیش‌ساختگی به پتانسیل کامل خود نرسیده می باشد. این معضلات بیشتر برخاسته از نوع اتصالات ساختمان‌های پیش‌ساخته می باشد[2].
پژوهش حاضر کوشش در معرفی و  مطالعه رفتار یک نوع اتصال  صلب نیمه پیش ساخته تیر به ستون در ساختمان‌های بتنی با سیستم قاب خمشی دارد، که توسط کارشناسان شرکت ایران فریمکو طرح اولیه آن داده شده می باشد. لازم به تبیین می باشد که رفتار این نوع اتصال در آیین نامه‌های موجود در کشور، همچون آیین نامه بتن ایران[3] یا مبحث نهم مقررات ملی ساختمان[4] مطالعه نشده می باشد. همچنین این موضوع نیز بایستی مورد توجه قرار گیرد که مطابق آیین نامه داخلی برای سیستم‌های پیش ساخته خطی(دارای تیر و ستون) اتصالات در تحلیل سازه با فرض مفصلی بودن در برابر بارهای جانبی و با قبول مدل واقعی سختی در عملکردهای دیگر سازه وارد محاسبه شوند. اتصالاتی که صلب فرض شوند، بایستی درجا بتن ریزی شوند یا کاملا با جزییات اتصال قاب درجا بتن‌ریزی شده، مشابه باشند. در غیر اینصورت بایستی مقاومت خمشی و سختی آن‌ها در نامناسب‌ترین شرایط توسط آزمایش‌های دقیق ثابت شده باشند. در این آزمایش‌ها بخصوص بایستی اثر بارهای نوسانی و تغییرات داخلی سازه بر اثر جمع شدگی بتن و تغییرات دما تعیین گردند[1].
در این پژوهش، علاوه بر عملکرد لرزه‌ای مناسب این نوع اتصال صلب نیمه ‌پیش‌ساخته، به سهولت در اجرای آن با در نظر داشتن امکانات اجرایی و توانایی‌های موجود درکشور نیز توجه شده می باشد، زیرا هر یک از دو سیستم قاب خمشی و ترکیب قاب خمشی و دیوار برشی درجاریز دچار محدودیت‌هایی می‌باشند. به دلیل امن‌تر بودن سازه‌های با درجات نامعینی بالا، اقدام به طرح و مطالعه فنی و اجرایی سیستم قاب خمشی تنها بصورت نیمه پیش ساخته شده‌می باشد. مزیت دیگر قاب خمشی تنها به جای سیستم ترکیبی قاب خمشی و دیوار برشی درجا، در مواقعی می باشد که نتوان دیوار برشی درجا را اجرا نمود،  همانند محل بازشوها و زمان‌هایی که بحث اندرکنش بین قاب و دیوار مطرح می گردد. از دیگر مزایای عمده این روش جدید امکان بهره گیری از آن در انبوه سازی و سریع سازی ساختمان‌ها می‌باشد. خصوصاً در کشور ما که بخش عظیمی از ساختمان‌ها فاقد سیستم مقاوم خوبی در برابر زلزله هستند بهره گیری از این روش یک سازه امن و صحیح با مقاومت بالا را حاصل می کند.
1-2         اهمیت موضوع یا ارزشیابی
با وجود لرزه خیزی شدید اغلب مناطق پرجمعیت کشور و آسیب پذیری ساختمان‌های موجود در برابر زلزله، بر اساس تجربیات بدست آمده از زلزله‌های اخیر همانند زلزله منجیل، بم و همچنین زلزله های روی داده در ورزقان و خراسان شمالی، متأسفانه تاکنون توجه کافی در کشور به ساخت و ساز صحیح و اصولی صورت نگرفته می باشد. این در حالی می باشد که مطابق با پیشرفت‌های سال‌های اخیر جهان در امر مهندسی زلزله به ویژه پس از زلزله‌های نورثریج (آمریکا) و کوبه (ژاپن)، احداث بناهای مقاوم در برابر زلزله چندان دور از دسترس نیست. همچنان که در زلزله شدیدی همچون زلزله نورثریج در کشور آمریکا حتی یک ساختمان فولادی نیز دچار فروپاشی نشده می باشد و تمام خرابی‌ها به صورت موضعی بوده‌اند[5].
عملکرد ضعیف ساختمان‌های موجود در کشور بالاخص سازه‌های بتنی، اکثراً به دو دلیل علمی و فنی زیر می باشد:
1- عدم توجه کافی به مرحله طراحی ساختمان و به خصوص پیشرفت‌های روز دنیا در زمینه صنعتی سازی و نیز مقاوم سازی‌های موجود پیش روی زلزله.
2- عدم وجود دانش فنی نزد عوامل مرتبط با امور ساخت و ساز و نیز سهل انگاری دستگاه نظارت و مهندسین ناظر.
تعداد صفحه : 135
قیمت : 14700 تومان

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   دانلود پایان نامه ارشد : منابع آب مورد استفاده و آبیاری میکرو

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می گردد.

پشتیبانی سایت :        ****       [email protected]

دسته‌ها: عمران