علوم و مهندسی زلزله
سال:1395 | دوره:13 | شماره:4 |تعداد مقالات:7

امروزه پسماندهای ناشی از تخریب بتن به عنوان یک معضل محیط زیستی قلمداد می گردد. به طوری که این مشکل به عنوان یکی از برزگترین مشکلات پیش رو در صنعت ساختمان می باشد. بر همین اساس محققین زیادی برآن شدند مواد و مصالح سنگدانه های حاصل از تخریب را، مجددا در چرخه تولید بتن استفاده نمایند. در این مقاله سعی گردید با افرودن نانوسیلیس و میکرو سیلیس در بتن خودتراکم حاوی سنگدانه های بازیافتی (حاصل از تخریب بتن فرسوده)، خصوصیات مکانیکی و دوامی را مورد بررسی قرار داده و در صورت امکان ارتقا داده شود. یکی از نقاط قابل توجه در این مقاله سعی در استفاده از آزمایش هایی مانند آزمایش نیم پیل و تعیین سرعت موج در بتن می باشد در همین راستا 72 طرح اختلاط در قالب 8 مجموعه مورد بررسی قرار گرفت. در این طرح اختلاط ها با توجه به میزان سنگدانه های بازیافتی، میزان نانوسیلیس و میکروسیلیس تغییر نموده است. سپس نمونه ها تحت آزمایش های مکانیکی شامل مقاومت فشاری، کششی و آزمایش های دوامی شامل آزمایش پتاسیل خوردگی، تعیین سرعت موج در بتن (التراسونیک) و مقاومت الکتریکی قرار داده شد. نتایج نشان می دهد که با افزایش نانوسیلس و میکروسیلیس، کارایی و روانی در بتن تازه کاهش و مقاومت فشاری و کششی بتن افزایش می یابد. همچنین در یک مقاومت ثابت نانوسیلیس کارایی و روانی کمتری نسبت به میکروسیلیس ایجاد می نماید. به علاوه با افزایش درصد جایگزینی سنگدانه های بازیافتی در بتن، کارایی و روانی و همچنین مقاومت فشاری وکششی بتن کاهش می یابد.

ستون های مرکب فولادی با بست های موازی یکی از انواع رایج ستون های بکار رفته در ساختمان های فولادی موجود در کشور است. با وجود تحقیقات بسیاری که بر روی رفتار این ستون ها صورت گرفته، تاثیر ابعاد و فواصل بست ها در بار کمانشی این ستون ها کمتر مورد توجه قرار گرفته است. در طراحی اعضای فشاری علاوه بر معیار مقاومت، باید معیار پایداری نیز مورد بررسی قرار بگیرد به عبارت دیگر اعضای تحت فشار یک سازه، پیش از رسیدن به حداکثر مقاومت فشاری و در حقیقت پیش از شکست تحت اثر پدیده کمانش دچار شکست خواهند گردید. کمانش یکی از ناپداری های عمده اعضا سازه ای است و عاملی مهم در طراحی ستون های نردبانی به شمار می آید بنابراین پدیده کمانش این ستون ها یکی از حالاتی می باشد که می بایست کنترل شود. در این تحقیق 10 نمونه ستون با مقطع دوبل I شکل و 6 نمونه ستون با مقطع دوبل ناودانی بصورت نردبانی با فواصل مختلف بست ها تحلیل شدند. مقطع کلیه ستون ها دوبل IPE140 و UNP140 می باشد. در نهایت بار کمانشی الاستیک این ستون ها در حالات مختلف بست های موازی از نظر ابعاد و فاصله با استفاده از نرم افزار اجزای محدود آباکوس بدست آمد و با روابط موجود در مبحث دهم مقررات ملی ساختمان مقایسه گردید. نتایج نشان می دهد بار کمانشی ستون با مقطع دوبل IPE140 حاصل از روابط مبحث دهم مقررات ملی ساختمان متناسب با بارکمانشی همان ستون با بست PL180×100×6 به فاصله آکس به آکس 600 میلی متر از هم می باشد و بار کمانشی ستون با مقطع دوبل UNP140 متناسب با بارکمانشی همان ستون با بست PL140×100×4 به فاصله آکس به آکس 400 میلی متر از هم می باشد.

خرابی پیش رونده پدیده ای است که یک خسارت جزئی یا شکست موضعی یا خرابی موضعی اولیه از یک المان به المان دیگر موجب فروپاشی در کل سازه یا قسمت بزرگی از سازه می گردد. با توجه به اینکه رفتار سازه ها در خرابی پیش رونده می تواند عوامل مختلف از جمله نحوه انتقال بارها در گره ها مرتبط باشد، لذا نوع اتصالات و رفتار آنها می تواند در خرابی پیش رونده سازه بسیار موثر گردد. از اینرو بررسی اثر نوع اتصال در خرابی پیش رونده سازه ها می تواند عملکرد سیستم های مقاوم جانبی سازه های فولادی را بخوبی نشان می دهد. برای بررسی این موضوع از سازه های فولادی، سازه هایی با تعداد طبقات 5، 8، 10، 15 با سیستم مقاوم جانبی خمشی که اتصالات آن گیردار باشد و با سیستم قاب ساده مهاربندی شده که اتصالات آن مفصلی باشد، تحت بارگذاری قرارگرفته و در نرم افزار SAP2000 مدلسازی و طراحی شده است. با تحلیل تاریخچه زمانی مدلها مشخص می گردد که مقدار پاسخ های لرزه ای از جمله مقدار تغییر مکان جانبی طبقات، برش پایه، مقدار نیروی داخلی ستونها و همچنین گسترش خرابی پیش رونده در سازه ها در حالت استفاده از قاب خمشی و قاب مهاربندی نسبت بهم متفاوت می باشد. لازم به توضیح است که، مقادیر نیروهای محوری، برشی و خمشی المانها در قابهای خمشی بیشتر از قابهای مهاربندی بوده و بر اساس موقعیت حذف ستون متفاوت می باشد. لذا می توان گفت که مقادیر نیروهای داخلی در قاب خمشی بیشتر از مهاربندی و مقدار جابجایی قائم کمتر از قاب مهاربندی می باشد.

زلزله های اخیر نشان داده اند که وجود نامنظمی پیچشی در سازه ها، عاملی است که باعث آسیب شدید سازه ای می شود. در ویرایش های قبلی استاندارد 2800، بحثی از نامنظمی پیچشی نشده بود. در ویرایش چهارم، ضوابط این نوع نامنظمی هم گنجانده شده است. هدف از تحقیق حاضر، بررسی این ضوابط با استفاده از نتایج روش تحلیلی خطی طیفی درنرم افزار ETABS 2015، سازه به حالت شبه دینامیکی تحلیل و پیچش تصادفی در نظر گرفته شده، مقایسه نتایج به دست آمده با ضوابط سایر آیین نامه ها است. پارامترهای بررسی شده عبارت اند از: موقعیت دیوارهای برشی، تعداد طبقات و تعداد محورها. به منظور بررسی نامنظمی پیچشی در جهت Y پلان، موقعیت دیوارهای برشی حول محور X و Y به ترتیب متقارن و نامتقارن در نظر گرفته شده اند. با آنالیز 96 مدل تحلیلی مشخص گردید که حداکثر مقدار ضریب نامنظمی پیچشی با کاهش تعداد طبقات سازه افزایش می یابد. طبقات بالاتر دارای ضریب نامنظمی پیچشی کمتری نسبت به طبقات پایین تر هستند. نتایج به دست آمده برای دوران کف طبقات، برعکس نتیجه مربوط به ضریب نامنظمی پیچشی است. یک رابطه نیز برای ارتباط دادن مستقیم ضریب نا منظمی پیچشی و زاویه چرخش طبقات ارائه شده است.

شهرستان اندیمشک به عنوان یک نقطه کلیدی در مسیرهای جاده ای و ریلی اصلی ایران، همواره از جایگاه استراتژیکی در کشور برخوردار می باشد. لیکن بسیاری شواهد نشان می دهد این شهرستان در منطقه ای لرزه خیز قرار دارد و بروز یک پدیده لرزه ای مهیب در آن دور از ذهن نیست. با چنین پیش زمینه ای، هدف از انجام این تحقیق، تحلیل خطر زلزله در گستره شهرستان اندیمشک و ارزیابی وضعیت آسیب پذیری آن می باشد. برای نیل به این هدف، ابتدا از طریق انجام یک تحلیل احتمالاتی خطر لرزه ای، منحنی خطر شتاب حداکثر زمین برای این شهرستان بدست آمد و سپس با ارزیابی ساختمانهای موجود در گستره آن، بصورت چهار تیپ، اقدام به تعیین منحنی های آسیب پذیری لرزه ای در سه سطح گردید تا از طریق ترکیب این منحنی ها با منحنی خطر، میزان آسیب پذیری هرکدام از ساختمانها مشخص و در پایان با ترکیب نتایج، میزان آسیب پذیری لرزه ای شهرستان اندیمشک مورد ارزیابی کمی قرار گیرد. نتایج حاصل نشان می دهد شهرستان اندیمشک متعلق به پهنه با سطح خطر زلزله بالای استان خوزستان است و شتاب مبنای طرح آن، معادل 0.325g و حتی بیشتر از مقدار پیشنهاد شده در استاندارد 2800 می باشد. همچنین ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای ساختمانهای این گستره نشان داد که اگرچه در خصوص ساختمانهای بتنی و فولادی نگرانی چندانی وجود ندارد اما دوره بازگشت فروریزش ساختمانهای بنایی و سنتی که به ترتیب 155 و 80 سال محاسبه شده است بسیار نگران کننده می باشد و در نهایت نتایج نشان می دهد یک دوره بازگشت 20 سال برای آسیب پذیری ناچیز به عنوان فرصتی کوتاه برای مقاوم سازی این شهر قابل پیشنهاد است.

هدف اساسی از بکارگیری تکنیک پیش تنیدگی در سازه های فولادی، کاهش وزن مقاطع بواسطه افزایش ظرفیت باربری آنها می باشد که نهایتا منجر به تحقق مزایای فنی و اقتصادی در چنین سازه هایی می گردد. در این تحقیق، روش پیش تنیدگی بصورت پس کشیدگی تاندونهای میلگردی خارجی نصب شده در نمونه های متنوعی از تیرهای فولادی I شکل، جهت تعیین میزان افزایش مقاومت خمشی و بهبود ظرفیت باربری، توسط نرم افزار المان محدود ABAQUS مورد تحلیل و ارزیابی قرار می گیرد. با توجه به وجود نتایج آزمایشگاهی و مقایسه با نتایج تحلیل های نرم افزاری انجام یافته برای هرکدام از نمونه ها، تطابق مناسبی بین آنها مشاهده شده و با اعمال تکنیک پیش تنیدگی، عملکرد خمشی تیرهای فولادی در قالب شاخص هایی نظیر تنش، کرنش و خیز بال پایینی تیر در وسط دهانه، همگی به میزان قابل توجهی بهبود می یابند.

عملکرد قاب مهاربندی شده کمانش ناپذیر بسیار وابسته به مشخصات هندسی مقاطع است. در بین اجزا هسته فولادی بیشترین نقش را در جذب انرژی مهاربند دارد و سایر اعضا فقط از کمانش مهاربند جلوگیری می کنند لذا به منظور بررسی عملکرد مناسب مهاربندهای کمانش ناپذیر انتخاب هسته تسلیم شونده به مقطع مناسب الزام دارد. براین اساس در این تحقیق یک نمونه از مهاربند به مقطع هسته تسلیم شونده 40mm×20mm و به طول کلی 2660mm مطابق مقاله آزمایشگاهی Zsarnoczay انتخاب و در نرم افزار اجزا محدود مدل سازی شد، سپس با مقایسه نتایج خروجی نرم افزار با نتایج آزمایشگاهی صحت سنجی صورت گرفت سپس عملکرد این مهاربند درنرم افزار اجزا محدود آباکوس با معرفی 3 مدل دیگربه مقاطع 30mm×40mm، 40mm×40mm، 60mm×20mm به طول کلی 2660mm مطابق با فاکتورهای لازم مهاربند کمانش ناپذیر برگرفته از مقاله آزمایشگاهی PedroRomero، با مشخصات فیزیکی یکسان مدلسازی و صحت سنجی شد.سپس بعد از مقایسه نمونه ها با هم، مقطع 40mm×30mm به عنوان مقطع مناسب هسته تسلیم شونده برحسب خروجی نرم افزار و بر اساس پارامترهایی از قبیل مقایسه منحنی هیسترزیس، سختی معادل نمونه ها ، نسبت های مناسب نیرو فشاری به کششی انتخاب شد. سپس برای صحت سنجی مقطع مناسب هسته تسلیم شونده با طول متغییر یک مدل دیگراز مهاربند با مقطع هسته تسلیم شونده 40mm×40mm به طول کلی 3600mm با حفظ نسبت اندازه اجزا مهاربند مدل سازی شد.ضمنا برای ادامه پژوهش های آینده در این زمینه تحقیقاتی برای دست یابی به مهاربندها با طول و مقاطع متنوع یک رابطه کلی بین اجزا مهاربند کمانش ناپذیر عنوان شد.