سازه و فولاد
سال:1387 | دوره:4 | شماره:3 |تعداد مقالات:12

دیوارهای برشی فولادی به عنوان یک سیستم مقاوم در برابر بارهای جانبی دارای توانایی بالایی در میرایی انرژی زلزله ستون های فولادی پرشده با بتن CFST نوعی از ستون های مرکب می باشند، که به دلیل مزایای فراوانی که نسبت به ستون های بتن آرمه و فولادی دارند استفاده از آنها مخصوصا در ساختمان های بلند در سال های اخیر رواج زیادی پیدا کرده است. از جمله این مزایا میتوان به سادگی نصب و اجرا، مسایل اقتصادی، حذف هزینه های قالب بندی، عملکرد خوب در مقابل نیروهای لرزه ای، مقاومت بیشتر با حجم کمتر و شکل پذیری بالا اشاره نمود. پارامترهای موثر در ظرفیت باربری ستون های CFST و همچنین شکل پذیری این ستونها، شامل چسبندگی بین جدار فولادی و هسته بتنی، کمانش موضعی جدار فولادی، نسبت بعد مقطع به ضخامت جدار فولادی (D/t)، نسبت طول به بعد مقطع (L/D) و شکل مقطع عرضی می باشند. در این تحقیق اثر تعدادی از پارامترهای موثر در رفتار ستون های CFST به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار می گیرند. در بررسی آزمایشگاهی این ستون ها 12 نمونه ستون با مقیاس حدود 1.3 ساخته شده و در آزمایشگاه تحت بار محوری فشاری برابر با 0.2Pu توام با بار جانبی متناوب افزایش یابنده تا انهدام کامل ستون قرار می گیرند و منحنی های رفتاری نمونه ها ترسیم شده و مورد مطالعه و بررسی قرار می گیرند. از لحاظ شکل مقطع عرضی، سه شکل دایره، مربع و هشت ضلعی در نظر گرفته شده است تا شکل بهینه از لحاظ رفتار تحت بارهای متناوب مشخص گردد. در تعدادی از نمونه ها ورق های سخت کننده در داخل ستون تعبیه شده است تا اثرات آنها در رفتار این نوع ستون ها بررسی شود.

دیوارهای برشی فولادی به عنوان یک سیستم مقاوم در برابر بارهای جانبی دارای توانایی بالایی در میرایی انرژی زلزله می باشند. به علت تعداد بسیار محدود آزمایش های انجام شده بر روی دیوارهای برشی فولادی با سخت کننده، ضریب رفتار این دیوارها و جذب انرژی آن ها نسبت به حالت بدون سخت کننده به صورت آزمایشگاهی تاکنون منتشر نشده است. برای رسیدن به این هدف دو نمونه دیوار برشی فولادی شکل پذیر با سخت کننده و بدون سخت کننده با استفاده از ورق فولادی نرم (جاذب انرژی) آزمایش شده است. همچنین برای مقایسه ضریب رفتار و میزان مشارکت قاب خمشی در برگیرنده ورق در جذب انرژی یک نمونه قاب خمشی مذکور نیز مورد آزمایش قرار گرفته است. نتایج نشان میدهد که ضریب رفتار دیوار برشی فولادی بدون سخت کننده و با سخت کننده به ترتیب برابر 11.5 و 12.2 است، جذب انرژی دیوار برشی فولادی بدون سخت کننده در تغییر مکان های مختلف در حدود 20 تا 36 درصد کمتر از دیوار برشی فولادی با سخت کننده است. در دیوار برشی فولادی با سخت کننده و بدون سخت کننده سهم چذب انرژی قاب از کل نمونه به ترتیب 50 و 67 درصد می باشد.

مخازن استوانه ای فولادی روزمینی به طور گسترده در مجتمع های نفتی و از جمله انبارهای نفت ایران به کار برده می شوند. تجربه زلزله های گذشته در کشورهای مختلف نظیر ژاپن، ایالات متحده، ترکیه و غیره نشان می دهد که این گونه مخازن در مقابل حرکات نیرومند زمین در زلزله بسیار آسیب پذیر بوده و مطالعات آسیب پذیری و مقاوم سازی آنها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این مقاله رفتار لرزه ای 5 مخزن فولادی روزمینی مهار نشده در یک مجتمع نفتی با نسبتهای ارتفاع به قطر (H/D) مختلف مورد مطالعه قرار گرفته اند و انواع مودهای آسیب شامل کمانش پافیلی، کمانش الماسی، آسیب دیدگی سقف در اثر نوسان سیال، لغزش، واژگونی، بلند شدگی کف و نشست نامتقارن با تحلیل غیرخطی بررسی شده است. در این مطالعات، علاوه بر ارزیابی ضوابط آیین نامه های معتبر از جمله API650 و ASCE، تحلیل های استاتیکی، مودال، طیفی (خطی) و تاریخچه زمانی (غیرخطی) نیز استفاده شده است. نتایج مطالعات موردی نشان می دهد که با در نظر گرفتن ارتفاع آزاد سیال داخل مخازن (Free Board) برابر 13 درصد ارتفاع آنها، خطر آسیب دیدگی سقف از بین می رود. همچنین مخازن با نسبت ارتفاع به قطر بزرگتر و یا مساوی با یک (H/D≥1) ناپایدار می باشند، سایر مودهای آسیب مذکور در مورد مخازن مورد مطالعه حاکم نمی باشند.

هدف از این مقاله تعیین ضریب رفتار مخازن هوایی بتنی با پایه لوله ای به کمک روش های تحلیل استاتیکی و دینامیکی غیرخطی می باشد. ابتدا با استفاده از روش تحلیل دینامیکی غیرخطی با PGA فزاینده منحنی های ظرفیت دینامیکی سازه استخراج شده و ضریب رفتار سازه با کمک روابط معتبر محاسبه می گردد و سپس با استفاده از روش تحلیل استاتیکی غیرخطی و با در نظر گرفتن الگوهای بارگذاری مختلف نیز ضریب رفتار برآورد می گردد. لازم به ذکر است که اثرات برش در سازه نیز اعمال شده است. در پایان نیز فرمول بندی تحلیلی برای تعیین ضریب رفتار به ازای الگوهای مختلف بارگذاری پیشنهاد شده است. در این روش تحلیلی، اثرات P-Δ، نوع بارگذاری، اثرات تشکیل چند مفصل در پایه و تغییرات سختی در ارتفاع پایه نیز لحاظ شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهند روش تحلیلی پیشنهادی دارای دقت مناسبی نسبت به روش پوش آور می باشد. بهترین الگوی بارگذاری برای محاسبه ضریب رفتار مخازن هوایی با پایه لوله ای به روش تحلیل استاتیکی غیرخطی الگوی بار متمرکز بوده و استفاده از آن برای تحلیل پوش آور مخازن توصیه می شود. برای محاسبه مقاومت برشی مقاطع لوله ای روش UCSD نسبت به سایر روش ها دقیق تر و روش Whittaker بسیار محافظه کارانه می باشد. همچنین برای رسیدن به ضریب رفتار 3 که در استاندارد 2800 و آیین نامه مخازن (نشریه 123) آورده شده است بایستی جزییات مناسب برای شکل پذیری استفاده شود.

تحقیقات نشان داده اند که استفاده از میراگرهای ویسکوز می تواند نقش موثری در کنترل پاسخ سازه ها در برابر باد، انفجار و زلزله داشته باشد. اکثر سازه ها هنگام زلزله های شدید با کمک شکل پذیری اعضا با آن مقابله می نمایند که سبب آسیب های اساسی و بعضا غیرقابل جبرانی به اعضای سازه ای و غیرسازه ای می گردد. استفاده از میراگرها می تواند تغییر مکان ها و شتاب های زیاد سازه و به تبع آن نیاز به شکل پذیری را کاهش دهد. در این تحقیق مراحل مختلف طراحی، ساخت و آزمایشات تجربی برای تعیین مشخصه های مکانیکی میراگرهای ویسکوز با قابلیت تنظیم میرایی که تاکنون در کشور انجام نگرفته مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصله عملکرد قابل قبولی را برای اولین تجربه ساخت این میراگرها نشان می دهد.

قاب مهاربندی شده یکی از فرم های متداول اجرای سازه های فولادی در ایران می باشد. در این سازه ها انواع مهاربندها به عنوان سیستم باربر جانبی به کار می رود و در محاسبات، اتصالات تیر و ستون این قاب ها به صورت مفصلی فرض می گردد. در اجرا نیز سعی می گردد با استفاده از اتصال ساده این فرض واقعیت یابد. واضح است چنین فرضی عملا قابل اجرا نیست، و اتصال تیر و ستون و مهاربند با مقداری گیرداری اجرا می شوند لیکن در جهت محافظه کاری از این اثر صرفنظر می گردد.در این تحقیق رفتار آزمایشگاهی اتصالات قاب فولادی مهاربندی با 2/1 مقیاس تحت بارگذاری چرخه ای بررسی می گردد. این تحقیق با سه آزمایش شامل: قاب متشکل از تیر و ستون، قاب به همراه ورق های اتصال مهاربند در گوشه قاب (Gusset Plate) و قاب به همراه مهاربند ضربدری با مقطع ناودانی با شرایط یکسان بارگذاری، انجام گردید. نتایج نشان می دهد که، اتصالات قاب در این سیستم علیرغم صرفنظر در محاسبات دارای درصدی گیرداری می باشند که با اضافه شدن ورق های اتصال مهاربند در گوشه قاب (Gusset Plate) و متصل شدن آن به تیر و ستون گیرداری به مراتب بیشتری در این اتصالات به وجود می آید.

استفاده از انواع قاب های مهاربندی شده واگرا برای طراحی و یا مقاوم سازی ساختمان ها و پل ها هر روزه روبه افزایش می باشد. بنابراین تحقیقات بسیار زیادی در این زمینه انجام شده است و یا در حال انجام است. در این مقاله نوع جدیدی از این قاب ها شامل دو پیوند قائم بررسی می گردد. در ابتدا قاب مهاربندی شده واگرا با پیوند قائم دوگانه (DV-EBF)، معرفی و پارامترهای موثر در انتخاب طول پیوندها برای دست یابی به رفتار برشی مطرح و شیوه طراحی آنها عنوان خواهد شد. برای بررسی رفتار لرزه ای این سیستم از آنالیزهای غیرخطی (مواد و هندسی) تحت بار یک طرفه و چرخه ای استفاده شده است. در ادامه و پس از اطمینان از رفتار مناسب این قاب ها، اثر طول و تعداد سخت کننده ها نیز مطالعه گردید. نتایج حاصله نشان دادند که همه قاب ها در شرایط رفتار برشی، ضمن پایداری از شکل پذیری و سختی مناسبی برخوردارند، اما نمونه های شامل پیوندهای کوتاه تر و سخت کننده های جان، عملکرد مناسب تری از خود نشان داده اند.