این پایان نامه در قالب فرمت word قابل ویرایش ، آماده پرینت و ارائه به عنوان پروژه پایانی میباشد.
فهرست مصالب
فصل اول مقدمه................................................................................................................ 1
1-1 کلیات و هدف مطالعه 2
1-2 اهمیت موضوع یا ارزشیابی 3
1-3 تاریخچه کارها و تحقیقات قبلی 6
فصل دوم معرفی تحقیق و اتصال................................................................................... 9
2-1 روش های طراحی سازهها در برابر زمین‌لرزه 10
2-2 مکانیزم رفتار قاب خمشی بتنی 11
2-3 بررسی رفتار و مشکلات قاب خمشی بتنی درجاریز 12
2-4 معرفی سیستم پیشنهادی 14
2-5 شرح کامل اجزاء سيستم نیمه پیش ساخته 17
2-5-1 تيرها 17
2-5-2 ستون‌ها 18
2-5-3 سقف‌ها 20
2-5-4 فونداسیون 20
2-6 مقايسه سيستم پيش ساخته بتني پيشنهادي با ساير سيستم ها 23
2-6-1 ضعف های سیستم درجا ریز بتنی 23
2-6-2 برتری های سیستم نیمه پیش‌ساخته پیشنهادی نسبت به سیستم درجاریز بتنی 23
2-6-3 برتری های سیستم نیمه پیش‌ساخته پیشنهادی نسبت به سیستم فولادی 25
فصل سوم روش‌های بررسی میزان استهلاک انرژی در سازه و مطالعه آزمایشگاهی اتصال صلیب‌شکل.................................................................................................................... 26
3-1 مقدمه 27
3-2 استهلاك انرژي يا ميرايي در علم فيريك و مكانيك 27
3-3 استهلاك انرژي در ساختمان‌ها 31
3-4 استهلاک انرژی در قاب‌های خمشی و محاسبه میزان صلبیت اتصال 34
3-5 انرژی هیسترتیک و استفاده از منحنی هیسترزیس جهت محاسبه مقدار استهلاک انرژی
36
3-6 مطالعات آزمایشگاهی بر روی اتصال صلیب‌شکل 38
3-6-1 آزمایش نمونه هاي صليب‌شكل 38
3-6-2 دستگاه‌هاي آزمايش 38
3-6-3 شرح آزمايش 38
3-6-4 تدارك آزمايشات و تجهيزات مورد نياز 40
3-6-5 نتايج بدست آمده از آزمايش 43
فصل چهارم مدلسازی ساختمان در نرم‌افزار Etabs و استخراج مقاطع لازم........... 44
4-1 مقدمه 45
4-2 ساختمان سه طبقه آتش‌نشاني باباطاهر همدان 48
4-3 ساختمان پنج طبقه با كاربري اداري-مسكوني در همدان 51
4-4 ساختمان شش طبقه مسكوني نامنظم در همدان 54
فصل پنجم طرح اتصال صلیب‌شکل و تعیین نحوه بارگذاری..................................... 55
5-1 مقدمه 56
5-2 طرح قطعات اتصال صلیب‌شکل ساختمان شش طبقه و رسم آن‌ها 56
5-3 طرح قطعات اتصال صلیب شکل ساختمان پنج طبقه و رسم آن‌ها 59
5-4 طرح قطعات اتصال صلیب شکل ساختمان پنج آتش‌نشانی و رسم آن‌ها 62
5-5 تعیین نحوه بارگذاری اتصال 63
فصل ششم مطالعات عددی اتصال در محدوده غیر‌خطی توسط نرم‌افزار Abaqus................................................................................................................................ 65
6-1 مقدمه 66
6-2 روش اجزاء محدود 67
6-3 معرفی نرم افزار Abaqus ویرایش 6.10 و دلایل انتخاب این نرم افزار 71
6-4 اصول Abaqus 74
6-5 مدلسازی و تحلیل اتصال صلیب‌شکل در نرم‌افزار Abaqus 75
6-5-1 محيط Part 77
6-5-2 محيط Sketch 78
6-5-3 محيط Property 78
6-5-4 محيط Assembly 81
6-5-5 محيط Step 82
6-5-6 محيط Interaction 86
6-5-7 محيط Load 87
6-5-8 محيط Mesh 89
6-5-9 محيط Job 92
6-5-10 محيط Visualation 97
6-6 نتيجه گيري 97
فصل هفتم اصلاح قطعه اتصال جهت عملكرد بهتر اتصال....................................... 98
7-1 مقدمه 99
7-2 طراحی و ترسیم قطعه جدید 99
7-3 مدلسازی قطعه در نرم افزار Abaqus 101
7-3-1 ترسیم اجزاء سازه در محیط Part و Sketch 101
7-3-2 مونتاژ كردن مدل در محیط Assembly 102
7-3-3 بارگذاري در محیط Load 102
7-3-4 مش‌بندي االمان‌ها در محیط Mesh 103
7-4 بررسی نتایج تحلیل عددی اتصال مدلسازی شده در نرم افزار Abaqus 104
7-4-1 توزیع تنش در اتصال 104
7-4-2 منحني هيسترزيس سازه‌های صلیب‌شکل 105
7-5 نتيجه گيري 107
فصل هشتم بررسی خروجی‌ها، نتیجه گیری و ارائه پیشنهاد............................... 108
8-1 مقایسه و بررسی نتایج عددی و آزمایشگاهی 109
8-2 مقایسه و بررسی نتایج عددی اتصال با توجه به منحنی‌های نیرو-تغییر مکان 110
8-3 منحني لنگر-دوران سازه‌های صلیب شکل 115
8-4 محاسبه صلبت اتصال با توجه به نمودارهای لنگر-دوران 116
8-5 نتیجه گیری 117
8-4 پیشنهادات جهت ارائه تحقیق 119
1 فصل اول
مقدمه
1-1 کلیات و هدف مطالعه
صنعتي سازي و كاربرد سازه‌هاي بتن آرمه پيش‌ساخته و نیمه پیش‌ساخته، و برخورداري از مزاياي آن سال‌های متمادی است که در کشورهای پیشرفته مورد توجه قرار گرفته و در سال‌هاي اخير به این موضوع در كشورمان نیز توجه شده است. پیش‌ساختگی، اعضای سازه‌ای با کیفیت بالا، کارآمدی بیشتر، صرفه جویی در وقت و هزینه کمتر را به همراه داشته است. از مزیت های این سازهها ایجاد یک روند مستمر تولید با هدایت و نظارت متخصصین می باشد. در این روند، مکانیزه کردن، سرعت بخشیدن، اقتصادی نمودن و کنترل کیفیت فرآورده‌ها، همچنین بهبود شرایط کار و به حداقل رسانیدن آثار جوی هنگام تولید مد نظر می‌باشند[1].
اغلب سيستم‌هاي پیش‌ساخته موجود در دنيا از نوع اتصال غيرگيردار با جزئيات ظريف هستند كه توليد و نصب آن دشوار بوده و معمولاً براي كشورمان مناسب نيستند. در ايران كه در اکثر مناطق، خطر لرزه‌خيزي زیاد تا خیلی زياد است، سیستم های نیمه گیردار در قاب خمشی پیش ساخته ممکن است جوابگو نباشد و به سيستمي نياز باشد كه قادر به مقابله با نيروهاي مؤثر جانبي باشد. با وجود مزایای مختلف سازه های پیش‌ساخته، در نتیجه وجود پاره‌ای از مسائل که به طور حل نشده باقی مانده‌اند، صنعت پیش‌ساختگی به پتانسیل کامل خود نرسیده است. این مشکلات بیشتر برخاسته از نوع اتصالات ساختمان‌های پیش‌ساخته است[2].
تحقيق حاضر سعی در معرفی و بررسي رفتار یک نوع اتصال صلب نیمه پيش ساخته تير به ستون در ساختمان‌های بتنی با سیستم قاب خمشی دارد، که توسط کارشناسان شرکت ایران فریمکو طرح اولیه آن داده شده است. لازم به توضیح است که رفتار اين نوع اتصال در آيين نامه‌هاي موجود در کشور، همچون آیین نامه بتن ایران[3] یا مبحث نهم مقررات ملی ساختمان[4] بررسی نشده است. همچنین این موضوع نیز باید مورد توجه قرار گیرد که مطابق آیین نامه داخلی برای سیستم‌های پیش ساخته خطی(دارای تیر و ستون) اتصالات در تحلیل سازه با فرض مفصلی بودن در برابر بارهای جانبی و با قبول مدل واقعی سختی در عملکردهای دیگر سازه وارد محاسبه شوند. اتصالاتی که صلب فرض شوند، باید درجا بتن ریزی شوند یا کاملا با جزییات اتصال قاب درجا بتن‌ریزی شده، مشابه باشند. در غیر اینصورت باید مقاومت خمشی و سختی آن‌ها در نامناسب‌ترین شرایط توسط آزمایش‌های دقیق ثابت شده باشند. در این آزمایش‌ها بخصوص باید اثر بارهای نوسانی و تغییرات داخلی سازه بر اثر جمع شدگی بتن و تغییرات دما تعیین گردند[1].
در این تحقیق، علاوه بر عملكرد لرزه‌اي مناسب این نوع اتصال صلب نيمه پيش‌ساخته، به سهولت در اجراي آن با توجه به امكانات اجرايي و توانايي‌هاي موجود دركشور نیز توجه شده است، زيرا هر يك از دو سيستم قاب خمشي و ترکیب قاب خمشی و ديوار برشي درجاریز دچار محدوديت‌هايي مي‌باشند. به دلیل امن‌تر بودن سازه‌های با درجات نامعینی بالا، اقدام به طرح و بررسی فنی و اجرایی سیستم قاب خمشی تنها بصورت نیمه پیش ساخته شده‌است. مزیت دیگر قاب خمشی تنها به جای سیستم ترکیبی قاب خمشی و دیوار برشی درجا، در مواقعی است که نتوان دیوار برشی درجا را اجرا نمود، همانند محل بازشوها و زمان‌هایی که بحث اندرکنش بین قاب و دیوار مطرح می‌شود. از ديگر مزاياي عمده این روش جديد امكان استفاده از آن در انبوه سازي و سريع سازي ساختمان‌ها مي‌باشد. خصوصاً در كشور ما كه بخش عظيمي از ساختمان‌ها فاقد سيستم مقاوم خوبي در برابر زلزله هستند استفاده از اين روش يك سازه امن و صحيح با مقاومت بالا را حاصل مي‌كند.
1-2 اهمیت موضوع یا ارزشیابی
با وجود لرزه خیزی شدید اغلب مناطق پرجمعیت کشور و آسیب پذیری ساختمان‌های موجود در برابر زلزله، بر اساس تجربیات بدست آمده از زلزله‌های اخیر همانند زلزله منجیل، بم و همچنین زلزله های روی داده در ورزقان و خراسان شمالی، متأسفانه تاکنون توجه کافی در کشور به ساخت و ساز صحیح و اصولی صورت نگرفته است. این در حالی است که مطابق با پیشرفت‌های سال‌های اخیر جهان در امر مهندسی زلزله به ویژه پس از زلزله‌های نورثریج (آمریکا) و کوبه (ژاپن)، احداث بناهای مقاوم در برابر زلزله چندان دور از دسترس نیست. همچنان که در زلزله شدیدی همچون زلزله نورثریج در کشور آمریکا حتی یک ساختمان فولادی نیز دچار فروپاشی نشده است و تمام خرابی‌ها به صورت موضعی بوده‌اند[5].
عملکرد ضعیف ساختمان‌های موجود در کشور بالاخص سازه‌های بتنی، عمدتاً به دو دلیل علمی و فنی زیر است:
1- عدم توجه کافی به مرحله طراحی ساختمان و به خصوص پیشرفت‌های روز دنیا در زمینه صنعتی سازی و نیز مقاوم سازی‌های موجود در مقابل زلزله.
2- عدم وجود دانش فنی نزد عوامل مرتبط با امور ساخت و ساز و نیز سهل انگاری دستگاه نظارت و مهندسین ناظر.
در طراحی ساختمان‌های مقاوم در برابر زلزله انتظار می‌رود که سازه قادر به تحمل تغییر شکل‌های بزرگ و متناوب غیر ارتجاعی در طول یک زلزله شدید باشد. رفتار چرخه‌ای غیر ارتجاعی یک سازه مقاوم در برابر زلزله، توسط حلقه های هیسترزیس کامل و پایدار دارای شکل پذیری و ظرفیت استهلاک انرژی لازم جهت مقاومت در برابر زلزله تعریف میشوند[6]. برای رسیدن به این مطلوب، باید سازه‌هایی که در نواحی لرزه خیز طراحی میشوند دو معیار اصلی را ارضا کنند. آن‌ها باید دارای سختی کافی باشند تا بتوانند تغییر مکان جانبی سازه را کنترل کرده و از خرابی های سازه‌ای و غیر سازه‌ای در طول یک زلزله متوسط جلوگیری کنند. از طرف دیگر تحت اثر لرزش‌های شدید سازهها باید از مقاومت و شکل پذیری کافی برخوردار باشند تا فروپاشی به وقوع نپیوندد و سازه قادر به استهلاک انرژی زیادی باشد. در چنین شرایطی خرابي‌هاي غير سازه‌اي و تا حدودي خرابي‌هاي سازه‌اي قابل قبول مي‌باشد. به عبارت ديگر سازه‌هاي مقاوم در برابر زلزله بايد انرژي لرزه‌اي را به گونه‌اي مستهلك سازند كه سختي و مقاومت سازه به اندازه كافي محفوظ بماند تا نيروهاي جانبي بتوانند به پي سازه منتقل شوند. در سازه‌هاي بتني درجا ريز دو سيستم مقاوم در برابر زلزله پيشينه زيادي دارند و در سطح وسيعي مورد استفاده قرار مي‌گيرند كه شامل سيستم قاب خمشي و سيستم قاب خمشي همراه با ديوار برشي میشوند.
قاب‌های خمشي كه داراي ظرفيت استهلاك انرژي بالايي به واسطه تشكيل مفاصل پلاستيك در انتهاي تيرها هستند اغلب بسيار انعطاف پذير بوده و محدود كردن تغيير مكان جانبي در اين سيستم به خصوص در مورد سازه‌هاي بلند مرتبه معضل اصلي طراحان مي‌باشد[7]. از آنجا كه اتصال گيردار تير به ستون نقش اصلي را در رفتار لرزه‌اي قاب خمشي به عهده دارد، كسب اطمينان از كيفيت و توانايي آن‌ها بسيار حائز اهميت است. در كشور ما