سازه و فولاد
سال:1393 | دوره:10 | شماره:15 |تعداد مقالات:10

روش تخصیص قطب ها یکی از الگوریتم های محاسبه نیروی کنترل، در کنترل فعال سازه ها است. یکی از مشکلات سیستم های کنترلی، تاخیر زمانی ناشی از پردازش داده ها و وارد کردن نیروی کنترل به سازه است که باعث کاهش بازدهی الگوریتم خواهد شد. در این تحقیق اثر تاخیر زمانی در کنترل سازه ها به روش تخصیص قطب ها، و نیز روش کاهش اثر آن مورد بررسی قرار می گیرد. به منظور کاهش و یا حذف اثرات تاخیر زمانی، باید ترم تاخیر در ابتدای کار، در معادله اصلی وارد شود. این کار با بهره گیری از سری تیلور، و وارد کردن ترم تاخیر زمانی در ماتریس های سیستم انجام می شود. بدین ترتیب معادله اصلی سازه، ساده تر شده، و حل آن به سادگی حل یک معادله بدون تاخیر زمانی خواهد بود. معادله حاصل، با استفاده از روش تخصیص قطب ها بررسی شده و نیروی کنترل بهینه محاسبه می شود.

به دلیل وجود نیروی محوری علاوه بر لنگر خمشی در تیر سازه هایی نظیر سوله ها که دارای سقف صلب نمی باشند، باید ترکیب لنگر خمشی و نیروی محوری را در اتصال مورد توجه قرار داد. در این مقاله دو نمونه اتصال طراحی گردید، به گونه ای که اتصال اول دارای رفتار صفحه ضخیم و دیگری دارای رفتار صفحه نازک باشد. لذا به بررسی رفتار دو اتصال طراحی شده تحت اثر توام خمش با نیروی محوری پرداخته و در ادامه منحنی اندرکنش ترسیم می گردد. مشاهده شد که نیروی محوری می تواند باعث تغییر مود گسیختگی اتصال و در نتیجه تغییر در ظرفیت خمشی اتصال گردد. نمودار اندرکنش در هر دو نمونه، شباهت بسیار زیادی به یکدیگر دارد و می توان این گونه نتیجه گرفت که شکل عمومی نمودار اندرکنش تابع ابعاد اتصال نمی باشد. در مرحله بعدی مطالعه اتصالات را تحت بارگذاری رفت و برگشتی مورد ارزیابی قرار داده و همان گونه که انتظار می رفت اتصال با صفحه نازک نسبت به اتصال با صفحه ضخیم، در طی سیکل های بارگذاری بیشتری دچار گسیختگی می شود. همچنین مشاهده شد میزان لنگر نهایی، لنگرتسلیم، سختی اولیه و استهلاک انرژی اتصال در صورت وجود نیروی محوری فشاری، افزایش و با اعمال نیروی محوری کششی، کاهش می یابد.

در دیوارهای برشی فولادی نیمه مقید، ورق دیوار به ستون های اصلی قاب متصل نمی شود و در عوض به ستون های فرعی که صرفا برای ایجاد میدان کشش در ورق استفاده می شوند، وصل می شود. در این مقاله، رفتار پس کمانشی و مقاومت نهایی دیوارهای برشی فولادی نیمه مقید با ضخامت های متفاوت ورق و تنش تسلیم های گوناگون بر اساس روش های تحلیلی مدل اندرکنش ورق با قاب (PFI)، مدل نواری و روش عددی (اجزاء محدود) مورد مقایسه قرار گرفته اند. نتایج بیانگر سازگاری خوبی بین نتایج اجزاء محدود با مدل نواری و روش PFI است. همچنین، نتایج رفتار مناسب فولاد نرم را در استفاده از آن ها در دیوارهای برشی فولادی نیمه مقید نشان می دهند و نیز تاثیر افزایش ضخامت ورق نسبت به افزایش تنش تسلیم در سختی اولیه و مقاومت نهایی این دیوارها محسوس تر می باشد.

در بیشتر قاب های فولادی، پیوند میان عضوها را ساده یا سخت می پندارند. در حالی که تمامی پیوندها در زیر بار، مقدار مشخصی نرمی از خود نشان می دهند. در این مقاله، اثر نرمی پیوند در تحلیل کمانشی قاب های فولادی دو بعدی بررسی می گردد. در این راستا، با بهره جویی از ضریب گیرداری، اثر پیوندهای ساده، سخت، نیمه سخت و خورجینی در تحلیل وارد می شوند. همچنین، شیوه ای برای تحلیل قاب های خورجینی ارائه می گردد. بر پایه فن پیشنهادی، تمامی رابطه های تحلیلی قاب های نیمه سخت، قابل گسترش برای قاب های خورجینی می باشند. باید افزود، درستی شیوه پیشنهادی با حل نمونه های عددی تایید می شود. به دنبال آن، ماتریس سختی عضو، با وارد نمودن اثرهای مرتبه دوم و نرمی پیوند، پیشنهاد خواهد شد. ویژگی اصلی این ماتریس، کلی بودن آن می باشد. زیرا، توانایی الگوسازی یک عضو قابی با هر گونه پیوندی را دارد. همچنین، نسبت به ماتریس های مشابه از دقت و کارایی بیشتری برخوردار است. بنابراین، با در اختیار داشتن ماتریس سختی عضوها می توان ماتریس سختی قاب را برپا نمود. سپس، بار کمانشی قاب با تعیین مقدارهای ویژه این ماتریس به دست می آید. سرانجام، حل چند نمونه عددی و مقایسه پاسخ آن ها با نتیجه های دیگر پژوهشگران، درستی و دقت بیشتر این شیوه را تایید می کند. بررسی ها نشان می دهند که پاسخ قاب های خورجینی در این گونه تحلیل، نزدیک به قاب های نیمه سخت است.

در بررسی آسیب پذیری لرزه ای سازه ها، تعریف یک «شاخص زیان» ضروری است. هدف از ارائه این مقاله، تعریف یک شاخص زیان جدید به نام «عمر مفید باقی مانده ساختمان» و تعیین کاربرد آن در بررسی آسیب پذیری لرزه ای سازه ها می باشد. به کمک شاخص عمر مفید باقی مانده می توان الویت مقاوم سازی مجموعه ای از ساختمان ها را تعیین کرد و همچنین در صنعت بیمه به عنوان شاخص قابل فهم برای افراد غیر متخصص مورد استفاده قرار داد. در این تحقیق، برای سه سازه فولادی 4، 7 و 10 طبقه از نوع مهاربند ضربدری آسیب پذیر، عمر مفید باقی مانده محاسبه گردید و با عمر مفید پیشنهادی آیین نامه ها (50 سال) مقایسه شد. نتایج نشان می دهد این روش می تواند به راحتی میزان آسیب پذیری ساختمان ها را بیان نماید.

به دلیل عملکرد نامطلوب قاب های مهاربند همگرا در زلزله های شدید، تاکنون راهکارهای مختلفی برای بهبود این سیستم باربر جانبی ارائه شده است که می توان به استفاده از مهاربندهای کمان شتاب BRB به جای بادبندهای معمولی و همچنین اضافه کردن فیوز فولادی CSY به انتهای مهاربند، برای جذب انرژی وارده بر آن، اشاره کرد. از آن جا که فیوز CSY به تازگی معرفی گشته است بررسی عملکرد لرزه ای آن نیازمند تحقیقات بیشتری است. یکی از ابزارهای مهم جهت بررسی عملکرد لرزهای یک سیستم، استفاده از تحلیل دینامیکی افزایشی برای ایجاد منحنی های شکنندگی سازه در سطوح عملکرد مختلف می باشد. هدف از این مقاله بررسی منحنی شکنندگی قاب های مجهز به مهاربند کمانشتاب و قاب های دارای فیوز CSY است. برای این کار تعداد 10 قاب با تعداد طبقات مختلف با مهاربند کمانش تاب و سیستم مهاربندی با فیوز با پیکربندی شورون معکوس مدل شده و پس از انجام تحلیل بارافزون و همین طور تحلیل دینامیکی افزایشی، ضرایب شکل پذیری و مقاومت افزون و هم چنین منحنی شکنندگی در دو سطح عملکرد خدمت رسانی بی وقفه و فروریزش سازه ارائه شده است. نتایج نشان می دهد که شکل پذیری قاب های کمانش تاب اندکی بیشتر از قاب های CSY بوده ولی اضافه مقاومت کمتری نسبت به آن دارد. هم چنین استفاده از فیوز موجب بهبود عملکرد سازه در سطح خدمترسانی بیوقفه شده و از ایجاد طبقه نرم در سازه جلوگیری می کند.

مهاربند دروازه ای یکی از انواع سیستم های مهاربندی رایج در تامین سختی مناسب برای مقابله با بارهای جانبی است که در طراحی و یا بهسازی لرزه ای سازه ها مورد توجه قرار می گیرد. این نوع مهاربند، از منظر معماری نسبت به اکثر سیستم های مهاربندی هم محور دارای مزیت بوده و از سویی دیگر دارای سختی جانبی نسبتا کم و نیز پتانسیل کمانش خارج از صفحه می باشد. لذا کاهش نقاط ضعف این نوع مهاربند با استفاده از یک المان جاذب انرژی از اهداف این پژوهش می باشد. المان پیشنهادی شامل یک قوطی و یک حلقه است که در محل اتصال یکی از اعضای مهاربندی به صفحه اتصال گوشه مورد استفاده قرار می گیرد. این المان شکل پذیر در ابتدا در یک نرم افزار المان محدود مورد مطالعه قرار می گیرد. با تغییر ابعاد و مطالعه رفتار حاصله، ابعاد مناسب و نیز رفتار غیر خطی نظیر استخراج شده و در سایر مطالعات مورد استفاده قرار می گیرد. با استفاده از این نتایج، المان مورد مطالعه در تعدادی قاب دو بعدی دارای مهاربند دروازه ای مورد استفاده قرار گرفته و بهبود رفتار مهاربندی تحت تکانه های حوزه نزدیک گسل با کمک تحلیل های دینامیکی غیر خطی مورد بررسی قرار خواهد گرفت. نتایج حاصله، تاثیر مناسب المان شکل پذیر پیشنهادی در بهبود رفتار لرزه ای مهاربند دروازه ای را نشان می دهد.

بادبندهای همگرا معمولا برای پایداری قابها در برابر نیروهای جانبی در طراحی لرزه ای مورد استفاده قرار می گیرند. طبق فلسفه طراحی لرزه ای انتظار می رود که سیستم های مهاربندی همگرا تحت زلزله های شدید بتوانند پاسخ غیرارتجاعی پایدار و مداومی از خود نشان دهند. در اینگونه قابها بادبندها به وسیله ورق به تیرها و ستونها متصل می شوند و تغییر شکل غیر الاستیک در زمان تسلیم عضو به صورت کششی و کمانش غیر الاستیک اتفاق می افتد. آزمایشات تجربی جدید نشان می دهند که عملکرد لرزه ای بادبندهای همگرا با طراحی ورق اتصال و با اجازه یافتن ورق اتصال به تسلیم شدن بهبود می یابد. در این پژوهش ضمن بررسی تاثیرات ورق اتصال و تغییرات آنها، مدل اجزاء محدود غیرالاستیک و روشهای آنالیز مورد بررسی قرار گرفته و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه می گردند. موارد مهم در جزئیات قابها شامل تاثیر ورق اتصال بادبند در صلبیت اتصال تیر به ستون، شکل و ضخامت ورق اتصال و تجزیه و حلیل تغییر شکل های غیر الاستیک می باشد. نتایج پیشنهاد شده باعث بهبود شکل و جزئیات این نوع اتصالات می گردد.