تحقیق درباره سیستم بادبندی واگرا 19 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 19

مقدمه:

سیستم بادبندی واگرا، یک نوع سیست مناسب سازه‌ای برای مقابله با نیروهای زلزله می‌باشد که برای اولین بار توسط پوپوف پیشنهاد شد. سازه‌های مهاربندی واگرا با توجه به طول تیر پیوند بطور همزمان هم دارای سختی سیستم‌های سازه‌ای با بادبندهای همگرا و هم دارای شکل‌پذیری و خاصیت استهلاک انرژی سیستم‌های سازه‌ای خمشی می‌باشند. بعد از معرفی این سیستم توسط پوپوف و همکارانش و طراحی چندین ساختمان بلند با استفاده از این نوع سیستم و رفتار بسیار مناسبی که این سازه‌ها در زلزله از خود نشان دادند مهاربندهای واگرا به سرعت مورد قبول آیین‌نامه‌های آمریکایی AISC و UBC قرار گرفتند. در ایران در اکثر موارد مهاربندهای واگرانه برای رفتار مناسب لرزه‌ای بلکه بر اساس محدودیتهای مهاربندی واگرانه برای رفتار مناسب لرزه‌ای بلکه بر اساس محدودیتهای معماری و به اجبار استفاده می‌شود. هر چند که ضریب رفتار این سیستم در آیین‌نامه 2800 ویرایش دوم و سوم آورده شده ولی ضوابط لرزه‌ای مهاربندی‌های واگرا در آیین‌نامه 2800 هنوز آورده نشده است. در ویرایش‌های قبلی آیین‌نامه 2800 تنها به این جمله اکتفا شده بود که برای طراحی این نوع سیستم‌های سازه‌ای بایستی به آیین‌نامه‌های معتبر خارجی رجوع شود. همین امر باعث می‌شود که مهندسان طراح در ساختمان‌های با بادبندهای واگرا از ضریب رفتار سیستم مهاربندی واگرا استفاده نموده و در حقیقت نیروهای زلزله را نسبت به سیستم مهاربندی همگرا کاهش دهند ولی با توجه به موجود نبودن ضوابط لرزه‌ای بادبندهای واگرا در آیین‌نامه‌های ایرانی، بالطبع ضوابط طراحی ویژه اینگونه سیستمها نیز توسط غالب مهندسین رعایت نمی‌شد. یک نمونه روشن بحث بالا مشاهده ساختمان‌های بسیاری با بادبندهای واگرا در تهران می‌باشد که در تیر پیوند از تیر لانه زنبوری استفاده شده است. در موارد محدودی نیز مشاهده می‌گردد که در جان، ورق تقویتی کار گذاشته شده است در صورتی که بر اساس دستور صریح آیین‌نامه استفاده از تیرهای لانه زنبوری یا جان باز چه با ورق تقویتی و چه بدون ورق تقویتی مجاز نمی‌باشد. قابل توجه است که بیشترین سهم استهلاک انرژی در اینگونه سیستم‌های سازه‌ای نیز مربوط به تیر پیوند (Link) می‌باشد. خوشبختانه ضوابط سیستم‌های مهاربندی واگرا در ویرایش جدید مبحث دهم آورده شده و امید است ضوابط مربوطه تا حد امکان در طراحی و اجرا بطور معمول بکار برده شود. هر چند ضوابط مربوط به طراحی بادبندهای واگرا نسبت به بادبندهای همگرا بسیار بیشتر می‌باشد ولی نرم‌افزار ETABS امکانات بسیار مناسبی برای طراحی بادبندهای واگرا دارا می‌باشد و تنها کافی است آیین‌نامه طراحی UBC-ASD انتخاب شده و ترکیبات بار نیز توسط کاربر معرفی شود. در این مقاله ضوابط طرحی مطابق UBC-ASD همراه با شماره بند آیین‌نامه آورده شده است. در ادامه در هر قسمت امکانات ETABS در مورد کنترل ضابطه مربوطه ذکر شده و در انتهای هر قسمت نیز یکسری توصیه‌های فنی و اجرایی در رابطه با همان ضابطه آورده شده است.

بیان تئوری:

در سیستم‌های مهاربندی برون محور تیر رابطه حلقه ضعیف شکست را تشکیل می‌دهد و ضوابط طراحی به گونه‌ای تنظیم شده است که شکست به صورت هدایت شده در این جز ایجاد شود و بقیه اجزا از تسلیم و شکست مصون مانده و از حوزه ارتجایی خارج نشوند. ضوابط UBC عمدتا بر اساس نتایج آزمایشهای کاسای و تحقیقات پوپوف و دانشجویان مبتنی است. در این ضوابط برای تضمین تمرکز شکست در تیر رابط، با اعمال یک ضریب اطمینان مناسب در سایر اجزا ظرفیت بیشتری نسبت به ظرفیت لازم برای ایجاد تسلیم در تیر رابط تدارک دیده شده است. برای ایجاد یک شکست نرم و مطلوب در تیر رابط تلاش شده است که موارد زیر در ضوابط آیین‌نامه در نظر گرفته شوند.

1- تامین پایداری موضعی بال تیر از طریق محدود ساختن نسبت عرض به ضخامت بال

2- تامین پایداری موضعی جان از طریق:

- نصب ورقهای تقویتی به صورت تابعی از ضخامت و ارتفاع جان و همچنین زاویه چرخش تیر

- عدم استفاده از ورق مضاعف (Doubler plate) برای تقویت جان

3- حاکم ساختن شکست برشی به جای شکست خمشی در تیر رابط

4- جلوگیری از ورود به حوزه رفتار کاهنده از طریق محدود ساختن چرخش تیر رابط

بطور کلی ابعاد تیر پیوند باید طوری انتخاب شود که مقاومت لازم را ایجاد کند و جزییات داخلی تیر پیوند باید طوری طراحی شود که شکل‌پذیری مناسب را ایجاد نماید. طراحی دیگر اعضای قاب باید به صورتی باشد که قویتر از تیر پیوند باشند بطوریکه تیر پیوند بتواند به حد تسلیم رسیده و نیز بتواند از کرنش سخت شدگی در آن سود برد. در صورت رعایت این ضوابط می‌توان مطمئن شد که تسلیم قاب محدود به تیر می‌باشد.

روشهای طراحی آیین‌نامه UBC و AISC بدین گونه است که آیین‌نامه UBC برای طراحی بادبندهای واگرا هم روش تنش مجاز، ASD و هم روش LRED را ارایه کرده است در حالیکه آیین‌نامه AISC طراحی بادبندهای واگرا را تنها بر مبنای روش طراحی بار و مقاومت نهایی، LRFD بیان نموده است.

طبق بند 8-1 پیوست 2 استاندارد 2800 ویرایش 2، قابهای برون محور (واگرا) لازم است مطابق مقررات ویژه مندرج در آیین‌نامه‌های معتبر طراحی شوند و در استاندارد 2800 ویرایش 3 نیز ذکر شده است که ضوابط لرزه‌ای سیستم‌های با بادبندی واگرا در ویرایش‌های بعدی آورده خواهد شد. با توجه به این بند استاندارد 2800 و توجه به این نکته که در کشور ما طراحی بر اساس روش تنش مجاز رایج می‌باشد این نتیجه حاصل می‌شود که مناسب است که برای در نظر گرفتن ضوابط لرزه‌ای در طراحی بادبندهای واگرا از آیین‌نامه UBC-ASD استفاده شود.

ایین‌نامه UBC در مورد طراحی بادبندهای برون محور دو روش مقاومت نهایی و تنشهای مجاز را ارایه کرده است که در اینجا روش تنش مجاز تشریح می‌شود زیرا ضوابط مندرج در آیین‌نامه 2800 و مبحث 10 مقررات ملی ساختمان (طرح و اجرای ساختمانهای فولادی) بر پایه این روش تنظیم شده است. البته باید توجه داشت اگر چه در اینجا ضوابط مربوط به طراحی به روش تنش مجاز درج گردیده است، اما بخاطر ماهیت واقعی رفتار سازه و بروز سازکار تسلیم، UBC ناگزیر از اشاره به مقاومت نهایی اعضای سازه شده است. بنابراین در طول متن هر جا از مقاومت عضو نام برده شده است منظور مقاومت نهایی عضو مطابق جدول زیر است.

1-10-2213- کلیات

قابهای مهاربندی شده واگرا بایستی طبق ضوابط این بخش طراحی گردند.

امکانات نرم‌افزاری: برنامه ETABS با توجه به پارامترهای معرفی شده بطور اتوماتیک اشکال مختلف بادبندی واگرا را جستجو و شناسایی می‌کند. برای اینکه ضوابط مربوط به بادبندهای واگرا توسط برنامه کنترل شود کاربر باید نوع آیین‌نامه طراحی را (UBC-ASD و نوع سیستم سازه‌ای را EBF و منطقه‌ای را که سازه در آن واقع شده است را یکی از مناطق 3 یا 4 انتخاب کند.

در شکل زیر انواع مختلف بادبندهای واگرای قابل تشخیص توسط برنامه نشان داده شده است.