این پایان نامه در قالب فرمت word قابل ویرایش ، آماده پرینت و ارائه به عنوان پروژه پایانی میباشد.
1-1 مقدمه 2
شکل 1-3 عبور تاسیسات از داخل تیر لانه زنبوری 4
1-2 تاریخچهی تیرهای لانه زنبوری 4
1-3 کاربرد 4
1-4 پروسهی مساحت 5
1-5 الگوی برش 7
1-6 روشهای تحلیل الاستیک تیرهای لانه زنبوری 9
1-6-1 روشهای تقریبی دستی 9
1-6-1-1 روش قیاس به تیر متعادل 10
1-6-1-2 روش قیاس به خرپای ویرندیل 10
1-6-1-2-1 روش کامل 10
1-6-1-2-2 روش ساده شده ویرندیل 12
1-6-1-2 روش قیاس به تیر جان گسترده معادل 16
1-6-1-3 قیاس به قاب 19
1-6-2 روشهای تئوری الاستیسیته 21
1-6-2-1 روش تفاضلهای محدود 21
1-6-2-2 روش تحلیل تنشها در جان با قیاس به گوهی معادل 22
1-6-3 روشهای اجزاء محدود 22
1-6-3-1 تحلیل تنش واحدهای نمونه ایزوله شدهای از تیر با شرایط سر حدی مفروض 22
1-6-3-2 تحلیل به روش پاره سازهها 24
1-7 صور گسیختگی 24
1-7-1 مکانیزم ویرندیل یا برشی 25
1-7-2 مکانیزم خمشی 26
1-7-3 گسیختگی برش جوش جان 26
1-7-4 ناپایداری تیر لانه زنبوری 27
1-7-4-1 کمانش پیچشی جانبی 28
1-7-4-2 کمانش موضعی 29
1-7-4-2-1 کمانش جان تحت فشار مستقیم 29
1-7-4-2-2 لهیدگی جان 29
1-7-4-2-3 کمانش جانبی پیچشی جان 29
1-7-4-2-4 کمانش ناحیهی جان تحت ترکیب فشار و برش صفحهای 30
1-7-4-2-5 کمانش گوشهی سوراخها 30
1-7-4-2-6 کمانش مقطع T شکل 31
1-7-4-2-6-1 کمانش موضعی بال یا مقطع T شکل تحت فشار 31
1-7-4-2-6-2 کمانش خمشی پیچشی ناحیهی T شکل 32
1-8 روشهای تحلیل پلاستیک تیرهای لانه زنبوری 32
1-8-1 آنالیز بر مبنای مکانیزم ویرندیل 32
1-8-2 آنالیز بر مبنای مکانیزم تسلیم برشی 33
1-9 رواداریها 35
2-1 قاب های مهاربند شده واگر 38
2-2 تاریخچه 39
2-3 نیرو های عمل کننده در تیر پیوند 41
2-4 مکانیزم اتلاف انرژی درEBF 42
2-5 طراحی قسمت های مختلف تیر پیوند 44
3-1 کمانش جان تحت فشار مستقیم 46
3-1-1 مطالعات تئوری 46
3-1-3 روابط ارائه شده توسط محققین 47
3-1-4 روابط موجود در آییننامهها 50
3-1-5 دلایل بررسی این مد کمانش 50
3-2 کمانش جانبی پیچشی جان 51
3-2-1 مطالعات تئوری انجام شده 51
3-2-2 مطالعات تجربی 60
3-2-3 روابط موجود در آییننامهها 62
3-2-4 دلایل بررسی این مد کمانش 63
4-1 تدوین آزمایشات 66
4-2 نحوه مونتاژ و ساخت تیر های پیوند لانه زنبوری 67
5-1 نتایج و بحث 71
اشکال
شکل 1- 18 مکانیزم خمشی 26
شکل 1-19 گسیختگی برش جوش جان 26
شکل 1-20 مکانیزم کمانش جانبی پیچشی جان 30
شکل 1-21 مکانیزم کمانش گوشه سوراخ ها 31
شکل 1-22 نمودار اندرکنش نیروی برشی و لنگر خمشی 33
شکل 1-23 دیاگرام آزاد یک پانل میانی از تیر ساده شده ویرندیل 35
شکل1-24 رواداری در ساخت تیر لانه زنبوری 36
شکل 2-1 انواع مهار بند های واگرا 38
شکل2-2 توزیع نیروهای ایجاد شده در قابهای با مهار بند جانبی 42
شکل 2-3 تعادل استاتیکی تیر پیوند 42
شکل 3-4 مکانیزم اتلاف انرژی در قاب های مهار بند شده واگرا 43
شکل 2-5 تغییرات چرخش تیر پیوند با نسبت مختلف E/L 44
شکل 3-1 نمونه آزمایش شده توسط مالک 47
شکل 3-2 فرضیات بلاجت در مد اول کمانش 48
شکل 3-3 فرضیات U.S.C در مورد کمانش مود اول 49
شکل 3-4 فرضیات بلاجت در مورد مود دوم کمانش 52
شکل 3-6 اثر هر یک از نیروی برشی و لنگر خمشی در ناحیه جان 53
شکل 3-7 فرض رفتار گوه ای جان به یک تیر کنسولی 54
شکل 3-8 فرضیات رودوود و اگلان در مورد مود دوم کمانش 55
شکل 3- 9 نمودار خواص مواد فرض شده توسط ودوود 56
شکل 3-10 نمونه ای از نمودار بار کمانش 57
شکل 5-1 پارگی کنجهای تیر پیوند ساخته شده از لانه زنبوری 72
شکل 5-2- تیر لانه زنبوری تحلیل شده به روش عددی در نرم افزار آباکوس 72
شکل 5-3- نمودار نیرو جابه جایی تیر پیوند ساخته شده از تیر لانه زنبوری 72
شکل 5-4- نمونه های تیر پیوند ساخته شده با تیر لانه زنبوری که (A) نمونه اول با سخت کننده افقی (B) نمونه دوم با سخت کننده قطری (C) نمونه سوم با سخت کننده قائم 73
شکل 5-5- نمودار هیسترزیس برای تیرهای پیوند با (A) سخت کننده افقی (B)سخت کننده های قطری (C) سخت کننده های قائم 75
شکل 5-6- نمونه تیرپیوند ساخته شده با تیر لانه زنبوری که (A) تیر قبل از آزمایش (B) بعد از آزمایش (C) سوراخ لانه زنبوری و پارگی گوشه بعد از انجام آزمایش 75
شکل 5-7- نمودار هیسترزیس تیر پیوند پرشده با بتن 76
شکل 5-8- تشکیل مفصل پلاستیک در بال های تیر پیوند 77
شکل 5-9- نمودار هیسترزیس برای نمونه پنجم تیر پیوند ساخته شده از تیر لانه زنبوری 77
شکل 5-10- پلاستیک شدن بال و جان نمونه سوم 78
شکل 5-11- نمودار هیسترزیس برای نمونه سوم 78
شکل 5-12- تیر پیوند ساخته شده با تیر لانه زنبوری با مکانیزم دیوار برشی فولادی 80
شکل 5-13 نمودار هیسترزیس نمونه ساخته شده با تیر لانه زنبوری و مکانیزم دیوار برشی فولادی 80
چکیده
قاب¬های مهاربندی واگرا از سیستم¬های مقاوم در مقابل زلزله برای سازه های فولادی به شمار می¬رود. این مهاربند¬ها از سختی مناسب و شکل پذیری بسیار بالایی برخوردار است. استفاده از لانه زنبوری به عنوان تیر پیوند باعث استفاده از ویژگی¬های تیر¬های لانه زنبوری می-شود. تیر های لانه زنبوری، 50 درصد ارتفاع تیر آهن اولیه، افزایش می یابد درصورتیکه در ضخامت و بال هیچ تغییری حاصل نمی شود در نتیجه در این حالت بر اساس آیین نامه و کنترل h/t مقطع دیگر یک مقطع فشرده نیست همچنین به دلیل ضعیف شدن جان تیر لانه زنبوری، این تیر ها در مقابل تلاش های برشی مقاومت کمتری دارند. بنابراین استفاده از تیر لانه زنبوری به عنوان تیر پیوند ممنوع است. هدف از این تحقیق یافتن روش نوینی برای استفاده از تیر های لانه زنبوری به عنوان تیر های پیوند در کشور هایی که دسترسی به مقاطع نورد شده عمیق وجود ندارد است تا از ویژگی های تیر های لانه زنبوری و قابهای مهاربندی واگرا به طور هم زمان استفاده کرد. با انجام تحقیق بر روی این نوع تیر¬ها مشاهده شد که با استفاده از سلول برشی که از مکانیزم پس از کمانش همانند دیوار برشی پیروی می¬کند می توان از این تیر¬ها استفاده به عنوان تیر پیوند استفاده نمود همچنین نتایج نشان داد که این مدل ساخته شده دارای پایداری لازم بوده و اتلاف انرژی و انعطاف پذیری خوبی دارد.
کلمات کلیدی: تیر لانه زنبوری، قابهای مهار بند شده واگرا، تیر پیوند، سلول برشی
فصل اول:
کلیاتی در مورد تیر لانه زنبوری
1-1 مقدمه
. مقدمه
در مناطقی که امکان دسترسی به پروفیل یا مقاطع نورد شده عمیق فولادی ممکن نیست، استفاده از تیر های لانه زنبوری در سازه های فولادی راه حلی اقتصادی و متداول است. مزیت اصلی استفاده از این تیرها در مقایسه با تیرهای معمولی، افزایش مدول مقطع، بدون افزایش وزن است. مزیت دیگر تیرهای لانه زنبوری توانایی عبور تسهیلات برقی و مکانیکی و ... از بین سوراخ¬های تیر و در نتیجه¬ی آن کاهش کلی ارتفاع کف تا کف می¬باشد. قاب-های مهاربند شده واگرا سیستمی ترکیبی از مزایای قاب های خمشی و قابهای مهاربندی همگرا می باشد (شکل1-1). اگر این قاب ها صحیح طراحی گردند هنگام زلزله شدید ناحیه تیر پیوند مانند یک فیوز عمل کرده و از آسیب سایر اجزا جلوگیری می کند.
موضوع مورد تحقیق این مقاله این است که آیا می توان در طول تیر لانه زنبوری، تیر پیوند (فیوز) تعبیه یا مونتاژ کرد؟ بر اساس ضوابط موجود تیر پیوند از طرفی باید از نوع مقطع فشرده و بدون هیچ باز شویی باشد که مقاطع لانه زنبوری فشرده بشمار نمی آیند، از طرف دیگر به دلیل افزایش 5/1 برابری ارتفاع تیر معمولی ناپایداری های جان اجتناب ناپذیر می باشد. بنابر این استفاده از تیر های لانه زنبوری در قاب های واگرا از نظر ضوابط موجود نامعتبر است.
به نظر می رسد اگر بتوان تمهیداتی اندیشید که مسئله فشردگی مقطع مخصوصا ناپایداری جان را حل کرد شاید امکان استفاده از تیر های لانه زنبوری در قاب های مهاربندی واگر بویژه به عنوان تیر پیوند استفاده کرد. در ادامه با ارائه راه حل¬هایی به حل این موضوع پرداخته می شود.
شکل 1-1 انواع مهار بند های واگرا
از جنگ جهانی دوم به بعد تلاش¬های زیادی برای یافتن راه-های جدیدی جهت کاهش قیمت سازه¬های فولادی توسط مهندسین سازه انجام شده است. در نتیجه روش¬های جدید بسیاری جهت افزایش سختی عضو فولادی بدون هرگونه افزایش وزن فولاد مورد استفاده قرار گرفت.تیرهای لانه زنبوری (قلعه¬ای شکل) یکی از این روش¬ها بود. بنابراین، این روش می-تواند به عنوان یک حرکت مهم به سمت مفهوم «تیرهای ایده¬آل» مورد توجه قرار گیرد، در بحث طراحی اقتصادی این نیاز وجود دارد که بیشتر مصالح یک جزء خمشی تا آنجایی که امکان دارد دور از محور خنثی قرار گیرد. تیرهای لانه زنبوری به وسیله بریدن جان تیر در امتداد یک الگوی متناوب که در شکل 1-2 نشان داده شده است، از مقطع¬های استاندارد I شکل ساخته می¬شدند.
شکل 1-2 الگوی برش جان تیر لانه زنبوری
مزیت اصلی استفاده از این تیرها (در مقابل تیرهای با مقطع پر) افزایش مدول مقطع و سختی بدون افزایش وزن است. علاوه¬براین، این مقاطع در طول¬های بلند کارآمدتر هستند. مزیت دیگر تیرهای لانه زنبوری توانایی عبور تسهیلات برقی و مکانیکی و ... از بین سوراخ¬های تیر و در نتیجه¬ی آن کاهش کلی ارتفاع کف تا کف می¬باشد (شکل 1-3).
شکل 1-3 عبور تاسیسات از داخل تیر لانه زنبوری
1-2 تاریخچه¬ی تیرهای لانه زنبوری
طبق گفته بویر (1964)، نام تیرک¬های قلعه¬ای از طرح سوراخ¬های واقع در تیغه تیر گرفته شده است و به معنی ساخت همانند یک قلعه، داشتن برج، یا سوراخ¬های معمولی در دیوار است. در کشور نویسندهة ایران، این تیرک¬ها « لانه زنبوری» نامیده شده¬اند که به معنی داشتن سوراخ-هایی با الگویی شبیه به خانه¬های کندوی عسل است[1].
کاربرد تجاری آن¬ها در اندازه¬های بزرگ پس از جنگ جهانی دوم آغاز شد و زمانی که تولید انبوه صنعتی با هزینه¬های ساخت نسبتا پایین مهم شد و صرفه¬جویی در مصالح به¬وسیله چنین روش¬هایی مورد توجه قرار گرفت. در انگلیس، این پروسه اول توسط (1949) G.M.Boyd تشریح شد و توسط شرکت فولاد Appleby-Fordingham بصورت کارخانه¬ای در یک شعبه از شرکت¬های فولاد متحده تولید گردید. مراحل کار و تجهیزات Litzka نیز توسط شرکت Litzka stahlbu در آلمان ایجاد شد که امکان تولید انبوه اقتصادی در اندازه¬های بزرگ را فراهم می¬کرد به¬طوری که اعوجاجها ناخواسته که در تولید ایجاد می¬شد، را کاهش می¬داد.
1-3 کاربرد
الف) تیرهای قاب¬های لنگرگیر و مهاربندی شده
ب) تیرهای با مقاطع ظاهری یکنواخت یا متغیر در قاب¬های صفحه¬ای دارای تیرهای شیب¬دار (قاب¬های موسوم به سوله در کشورمان)
ج) تیرهای شبکه¬های تک لایه¬ی فضاکار
ط) تیرچه¬ها و تیرهای مختلط در بتن
ن) تیرهای طولی یا عرضی عرشه¬¬ی پل¬ها (با کف مشبک فولادی یا به¬صورت مختلط با بتن کف)
و) اعضاء فشاری (ستون¬ها) و اعضاء فشاری- خمشی (تیر- ستون¬ها)
ه) تیرهای ماشین آلات ساحتمانی