عنوان تحقیق: رفتار لرزه‌ای ستون‌هاي فلزی باكسي پرشده با بتن تحت نيروهاي زلزله

فرمت فایل: word

تعداد صفحات: 92

شرح مختصر:

ستون‌هاي باكسي پرشده با بتن (CFT)[1] در بسياري از ساختمان‌ها در جهان استفاده شده‌اند. اين سازه‌هابا ارتفاعها و وضعيتهاي گوناگون در دو موقعيت بدون نيروهاي لرزه‌اي ودر مناطقي كه خطر لرزه‌اي بالايي دارند اجرا گردیده اند. اين بازبيني كوتاه رفتار ستون‌هاي پرشده از بتن بامقطع دايره و مربع مستطيل به همراه بادبندها، و خصوصاً متمركزشده بر رفتار آنها در زمان اعمال بارها به طور لرزه‌اي رفت و برگشتي درنظر گرفته است. اين بحث با رفتار ستون‌هاي پرشده با بتن تحت بارهاي محوري و خمش و پيچشي شروع مي‌شود و چكيده‌اي از اثرات خزش، جمع‌شدگي و عكس‌العمل كلي ستون‌هاي پرشده با بتن براي تنش‌هاي پسماند را نشان خواهد داد. مختصري از رفتار يكنواخت براساس بحث‌هاي متعاقب تحقيق شده بر روي رفتارسیکلی اين ستون‌ها ديده مي‌شود. اين مقاله از چندين مقاله كه در زمين‌هاي نيروي غيرلرزه‌اي براي محاسبه و طراحي اين ستون‌ها كارشده برگرفته شده است.

فهرست مطالب

چکیده ................................................................................................. 1

فصل اول: مقدمه و مفاهیم کلی رفتار ستون‌های پر شده با بتن (CFT)

1- 1 مقدمه .......................................................................................... 3

1-2 رفتار يكنواخت ستون‌هاي باكسي پرشده با بتن (CFT) (مقاومت محوري و سختي) 5

1-3 مقاومت خمشي و سختي ..................................................................... 7

1-4 مقاومت تير ستون ............................................................................ 8

1-5 مقاومت پیچشی و سختی .................................................................... 9

1-6 خزش و جمع شدگی در CFTها ............................................................ 10

1-7 تنش پسماند در CFTها ...................................................................... 10

1-8 رفتار چرخه‌اي باكس‌هاي فولادي پرشده با بتن .......................................... 10

1-9 طراحی ستون‌های باکسی فلزی پر شده با بتن ............................................ 14

 فصل دوم: آزمایشات اعضای CFT و نتایج

2-1 بررسی آزمایشات بر روی ستون‌های CFT و نتایج ..................................... 18

2-2 نوع المان و مش بندی در محاسبه ......................................................... 19

2-3 آماده سازی نمونه‌ها .......................................................................... 20

2-4 تجهیزات اعمال بار سیکلی ................................................................. 22

2-5 مدهای خرابی ................................................................................. 22

2-6 نتايج اين آزمايشات .......................................................................... 30

 فصل سوم: اثرات پیش بارگذاری روی اعضای CFT

3-1 نگاهی به پیش بارگذاری بر ستون‌های فلزی پر شده با بتن ............................ 33

3-2 مطالعات انجام شده بر روی ستون‌های فلزی پرشده بابتن بر اثر پیش بارگذاری ... 33

3-3 تحلیل تئوریک ................................................................................ 37

3-4 تحقیقات آزمایشگاهی ........................................................................ 43

3-5 جزئیات نمونه‌های آزمایش ................................................................. 43

3-6 نتایج آزمایش و مشاهدات ................................................................... 46

3-7 بررسی نتایج دیگر آزمایشات منتشر شده ................................................. 56

3-8 تحلیل المان محدود ........................................................................... 57

3-9 کالیبره کردن و مدلسازی عددی ............................................................ 57

3-10 نتایج عددی .................................................................................. 60

3-11 یک روند گام به گام طراحی .............................................................. 61

3-12 نتيجه‌گيري .................................................................................. 62

 فصل چهارم: نکات آیین‌نامه‌ای در طراحی اعضای CFT

4-1 نکات آیین‌نامه‌ای در ستون‌های مختلط .................................................... 65

 فصل پنجم: نتیجه گیری

5-1 نتیجه‌گیری .................................................................................... 72

مراجع ................................................................................................ 74

 فهرست اشکال

 عنوان صفحه

شکل 1-1 پلان سازه سه بعدی بادبندی نشده ................................................... 4

شکل 1-2 دتایل اتصال گیردار تیر ستون ...................................................... 14

شکل 2-1 دتایل قاب‌های تحت آزمایش در نرم افزار آباکوس ............................... 19

شکل 2-2 قرارگیری و مهاربندی قاب‌ها در حین آزمایش ................................... 20

شکل 2-3 دتایل قاب مورد آزمایش .............................................................. 21

شکل 2-4 مدهای خرابی در قاب ................................................................ 22

شکل 2-5تمام نمونه‌های قاب ..................................................................... 23

شکل 2-6 منحنی‌های هیسترزیس بار جانبی – تغییر مکان ................................. 23

شکل 2-7 پوش منحنی‌های بارجانبی – تغییر مکان .......................................... 24

شکل 2-8 منحنی بار جانبی-تغییر مکان قاب SF-22.......................................... 25

شکل 2-9 منحنی ایده آل بار-تغییر مکان ...................................................... 26

شکل 2-10 برآورد ماکزیمم بار حدی جاری شدن قاب ....................................... 26

شکل 2-11 منحنی ضریب استهلاک هم ارزانباشتگی به تناسب تغییر مکان به تغییر مکان جاری شدن 27

شکل 2-12 مقایسه پیش‌بینی و نتایج عددی منحنی بار-تغییرمکان ......................... 28

شکل 2-13مقایسه منحنی بار جانبی-تغییر مکان پیش‌بینی و نتایج عددی ................. 29

شکل 3-1 یک ساختمان چند طبقه تیپ با یک هسته دیوارهای داخلی ..................... 34

شکل 3-2 نشان‌دهنده ستون‌های فولادی لوله ای در اطراف سازه ........................... 34

شکل 3-3 سازه چند طبقه عمومی‌را که بتن در داخل لوله‌های فولادی توخالی آن ........ 35

شکل 3-4 یک ستون مرکب متشکل از لوله مربع شکل فولادی ........................... 40

شکل 3-5 فاکتورکاهش پیش باردرمقابل ضریب لاغری بدون بعد را برای ستون‌های مرکب41

شکل 3-6 تست فشاری بر اساس طول موثر ستون و دتایل‌های اندازه گیری ............. 44

شکل 3-7 نمودار تغییرمکان تحت بار محوری برای CFT-S-40-30P و CFT-S-100-30P46

شکل 3-8 یک تورم ذاتی جداره فولادی در ستون ............................................. 47

شکل 3-9 منحنی بار تغییرمکان برای CFT-S-100-0P و CFT-S-100-30P............... 47

شکل 3-10 منحنی بار تغییرمکان برای CFT-I-40-30P و CFT-I-100-30P.............. 48

شکل 3-11 مود خرابی را نشان می‌دهد ........................................................ 49

شکل 3-12 مود خرابی را نشان می‌دهد ........................................................ 49

شکل 3-13 منحنی بار تغییرمکان برای CFT-I-100-0P و CFT-I-100-30P.............. 50

شکل 3-14 منحنی بار تغییرمکان برای CFT-I-130-40P.................................... 50

شکل 3-15 خرابی در اثر خورد شدن بتن نه بدلیل کمانش کلی معمول ................... 51

شکل 3-16 منحنی بار تغییرمکان برای CFT-L-40-30P و CFT-L-100-30P............ 52

شکل 3-17 منحنی بار تغییرمکان را برای CFT-L-100-0P و CFT-L-100-30P وCFT-L-130-52

شکل 3-18 منحنی بار تغییرمکان را برای CFT-L-100-0P و CFT-L-100-30P وCFT-L-130-53

شکل 3-19 ستون CFT-L-40-30P قبل و بعداز خرابی ...................................... 53

شکل 3-20 مقایسه نتایج آزمایشات و تحلیل المان محدود ................................... 54

شکل 3-21 مقایسه نتایج آزمایشات و تحلیل المان محدود ................................... 55

شکل 3-22 منحنی‌های ارتباط تنش – کرنش تک محوری برای بتن و فولاد ............ 57

شکل 3-23 منحنی‌های ارتباط تنش – کرنش تک محوری برای بتن و فولاد ............ 57

شکل 3-24 مش بندی کلی المان محدود برای بتن و فولاد ................................... 58

شکل 3-25 کاهش ظرفیت محوری ............................................................. 59

شکل 3-26 بار نهایی از شبیه سازی عددی در مقایسه با اعداد بدست آمده ............... 60

 فهرست نمودار

 عنوان صفحه

نمودار 1-1 مقاومت مقطع ستون پر شده با بتن نرمال شده .................................. 8

نمودار 1-2 منحنی رفتار هیسترزیس بار –تغییر مکان ستون cft.......................... 11

نمودار 1-3 مقایسه طراحی مقاوم اندرکنش برای مقاطع دایره‌ای ومربعی وپر شده با بتن 16

نمودار 2-1 تمام نتایج بارهای جانبی به تغییر مکان ......................................... 24

نمودار 3-1 لوله دایره ای پر شده با بتن و بخش رنج لاغری ستون ........................ 43

نمودار 3-2 نسبت اختلاط بتن .................................................................... 43

نمودار 3-3 مقایسه نتایج آزمایشات و تحلیل المان محدود ................................... 54

نمودار 3-4 مقایسه نتایج آزمایشات و نتایج پیش بینی شده .................................. 55

نمودار 3-5 مقایسه نتایج آزمایشات یکسان سازی.............................................. 56

نمودار 3-6 مقایسه نتایج آزمایشات.............................................................. 60

نمودار 3-7 یکسان سازی نتایج آزمایشات...................................................... 61