دانلود مقاله بررسی استفاده از کابل فولادی در جلوگیری از خرابی پیش رونده در سازه های فلزی موجود

word قابل ویرایش
16 صفحه
دسته : اطلاعیه ها
5700 تومان

چکیده

خرابی پیش رونده هنگامی رخ می دهد که خرابی یک عضو سازه ای منجر به خرابی سایر اعضای مجاور و یا فروپاشی کلی سازه گردد. تا کنون سازه های ساختمانی برای بارهای عادی مانند وزن خود سازه، بارهای مربوط به وسایل، تجهیزات و نیروهای مربوط به زلزله طراحی شده اند. رویدادهای تصادفی و یا عمدی نظیر ترتیب ساخت نادرست، شکست موضعی ناشی از بار اضافی تصادفی، خسارت ناشی از عضو بحرانی حین زلزله و انفجار ممکن است منجر به خرابی پیش رونده در سازه ها شود. در این مقاله مقاومت در برابر
خرابی پیش رونده برای یک سازه قاب خمشی ویژه فولادی پنج طبقه، شش دهانه مورد بررسی قرار گرفته

است. در مدل های تحلیلی تهیه شده توسط نرم افزار OpenSees ابتدا اثر حذف ستون میانی و خرابی پیش رونده مورد مطالعه قرار گرفته و سپس اثر حذف همان ستون در سازه مقاوم سازی شده توسط کابل فولادی بررسی شده است. نتایج حاکی از آنست که استفاده از کابل منجر به بهبود رفتار سازه و کاهش پاسخ های اعضا در اثر حذف ناگهانی ستون شده و از وقوع خرابی پیش رونده در سازه جلوگیری می
شود.

واژگان کلیدی:

خرابی پیش رونده، مقاوم سازی با کابل، عملکرد زنجیره ای

.۱ فارغ التحصیل کارشناسی ارشد سازه، دانشکده مهندسی عمران دانشگاه خوارزمی leylee_asghari@yahoo.com (نویسنده مسئول) .۲ استادیار دانشکده مهندسی عمران دانشگاه خوارزمیhomami@khu.ac.ir

مقدمه

تا کنون سازه های ساختمانی برای بارهای عادی مانند وزن خود سازه، بارهای مربوط به وسایل، تجهیزات و نیروهای مربوط به

زلزله طراحی شده اند. رویدادهای تصادفی و یا عمدی نظیر ترتیب ساخت نادرست، شکست موضعی ناشی از بار اضافی تصادفی، خسارت ناشی از عضو بحرانی حین زلزله و انفجار ممکن است منجر به خرابی پیش رونده در سازه ها شود. مطابق با تعریف

» ASCEگسترش شکست محلی اولیه از یک المان به المان دیگر و در نتیجه فروپاشی کلی سازه یا بخش بسیار زیادی از آن
خرابی پیش رونده نامیده می شود(ASCE 2005).«

روش های کلی طراحی برای ایجاد مقاومت در برابر خرابی پیش رونده از دو دیدگاه طراحی مستقیم و طراحی غیر مستقیم بررسی می شوند. در روش طراحی مستقیم از طریق افزایش مقاومت اعضای کلیدی سازه ای در برابر بارگذاری ویژه و یا از طریق پل زدن در عرض ناحیه وقوع خرابی موضعی، مقاومت لازم در برابر خرابی پیش رونده ایجاد می شود. روش طراحی فوق به دو شاخه تقسیم می شود:

روش مقاومت مشخصه موضعی که در آن اعضای اصلی و بحرانی سازه تعیین شده و تحلیل ریسک خرابی پیش رونده برای سازه
انجام می شود.

روش مسیر بار جایگزین که در آن سازه به گونه ای طراحی می شود که اگر هر یک از اجزای آن منهدم گردند مسیرهای جایگزین برای انتقال بار اضافی ناشی از عضو حذف شده، موجود بوده و اعضای مجاور ظرفیت اضافی جهت تحمل نیروهای باز توزیع شده عضو حذف شده را دارا باشند.

در روش طراحی غیر مستقیم با ایجاد پیوستگی، شکل پذیری و افزایش مقاومت بوسیله ایجاد درجات نامعینی بالاتر در سازه،
مقدمات کاهش احتمال خرابی پیش رونده فراهم می شود. پایداری و استحکام سازه در برابر بارگذاری های اعمالی، به عوامل

متعددی از جمله مقاومت مصالح سازه، شکل و ابعاد مقاطع سازه، نوع اتصالات، چیدمان و پیکربندی اعضای باربر سازه ای بستگی دارد. در سازه های فولادی با قاب خمشی (ویژه و معمولی)، به علت اینکه کارکرد سیستم به طور عمده وابسته به رفتار و مقاومت اتصالات است، جزئیات و نحوه اجرای اتصالات اهمیت زیادی در رفتار سازه دارد. حذف آنی یک ستون از مدل و بررسی رفتار بقیه سازه که فقط در معرض بار ثقلی قرار دارد، به عنوان یک سناریوی خرابی پیش رونده، برای پیش بینی و بررسی عملکرد سازه

پس از حذف ناگهانی یک یا چند ستون در نظر گرفته می شود. مطالعات رفتار دینامیکی غیرخطی نشان می دهد که در صورت

تامین ظرفیت کافی اتصال و استفاده از عملکرد زنجیره ای تیرها (شکل(۱، با افزایش سختی معادل، قاب، بارگذاری های ویژه را تحمل می کند.((Whittaker & Hamburger, 2003

Feng Fu

شکل -۱ عملکرد زنجیره ای تیرها برای تحمل نیروی ناشی از حذف ستون در قاب با اتصالات گیردار (٢٠٠٣(Whittaker,

با استفاده از روش مسیر بار جایگزین، مطالعات پارامتری روی مدل های سه بعدی یک ساختمان ۲۰ طبقه قاب فولادی

کامپوزیت با مهاربندی ضربدری همگرا را برای تحلیل خرابی پیش رونده انجام داد. (Fu, 2010) طبق مطالعات وی افزایش نامعینی سازه باعث بهبود رفتار مقاومت در برابر خرابی پیش رونده می شود چرا که مسیرهای بار جایگزین بیشتری برای اضافه بار بوجود

آمده فراهم می شود. افزایش شکل پذیری با افزایش ظرفیت دورانی اتصالات، باعث جذب انرژی بیشتر در سازه می شود.

اتصالات شکل پذیر امکان باز توزیع نیروهای داخلی در سیستم های سازه ای را فراهم نموده و موجب تبدیل بارگذاری خمشی به بارگذاری محوری می شوند؛ به طوریکه اعضا و اتصالات شروع به عملکرد زنجیری می نمایند. سازه های فولادی با شکل پذیری ویژه مقاومت کافی برای تحمل نیروهای کششی ناشی از عملکرد زنجیری را دارند. مشارکت عملکرد زنجیری در جلوگیری از خرابی پیش رونده با افزایش تعداد دهانه ها افزایش می یابد.(قلی نیا،)(۱۳۹۱٢٠١١ ,Kim & Kim,٢٠٠٩ (Kim et al, Szyniszewski و همکاران، روش های جریان انرژی را برای تحلیل خرابی پیش رونده در سازه ها مورد مطالعه قرار دادند.

(Szyniszewski & Krauthammer, 2012) طبق مطالعات انجام شده، برای درک توزیع انرژی تغییر شکل ایجاد شده، انرژی کلی به صورت مناطق انرژی تقسیم بندی شده و مشاهده شده که انرژی آزاد شده فقط در نزدیکی ستون های حذف شده جذب می شوند و اثر چندانی بر سایر مناطق مجاور ندارد. سازه ای قابلیت مقاومت در برابر خرابی پیش رونده را دارد که علاوه بر بارهای دائمی

غیرگذرا در برابر اثرات دینامیکی آن ها نیز مقاومت کافی داشته باشد. کار خارجی انجام شده ناشی از حذف ستون به صورت

انرژی تغیییر شکل در تیرها (تغییر شکل های پلاستیک) جذب می شود. به علاوه آن ها نشان دادند که کارخارجی در ستون ها به صورت انرژی الاستیک ذخیره می شود، که از لحاظ تئوری در صورت باربرداری قابل بازیابی است. طی مطالعات فوق، مدت زمان

حذف کامل ستون بر پاسخ سازه تاثیرگذار است. اگر مدت زمان حذف ستون و در نتیجه بارگذاری ستون های مجاور خیلی کوتاه

باشد، به نحوی که ستون فرصت پاسخ به بار وارده را نداشته باشد، می توان به طور موقتی ستون را فراتر از بار کمانشی بارگذاری
کرد و مقاومت پس از کمانش برای تحمل بارهای دائمی غیرگذرا کافی خواهد بود. بدین منظور حد انرژی معادل محدوده

بارگذاری که در آن ستون کمانش کرده و دچار ناپایداری آنی شده ولی دچار شکست نشود تعیین می شود.

روش مسیر جایگزین مستقل از نوع پدیده منجر به خرابی پیش رونده بوده و فقط پاسخ سازه پس از حذف اعضای حیاتی سازه ای و شروع پدیده خرابی پیش رونده را در نظر می گیرد؛ به طوری که اگر یک جز سازه ای از دست برود، مسیرهای جایگزین

برای بار وجود داشته و از خرابی کلی سازه جلوگیری شود. از روش فوق برای کنترل قابلیت سازه در جذب انرژی آزاد شده ناشی از حذف عضو بحرانی استفاده می شود.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 5700 تومان در 16 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد