دانلود مقاله بررسی لنگی برشی در ساختمانهای بتن مسلح نیمه بلند با دیوار برشی

word قابل ویرایش
14 صفحه
5700 تومان

چکیده

یکی از مهمترین موارد در طراحی ساختمانها، مقاومت در برابر نیروهای جانبی از جمله باد و زلزله میباشد. در سازه های بتنی، دیوار برشی قسمت اعظم بارهای جانبی و تا حدودی بارهای ثقلی را تحمل می کند. این عضو سازه ای با ابعاد تقریبا بزرگ خود نسبت به دیگر اعضای سازه ای سختی جانبی سازه را به شدت افزایش داده و از تغییرمکانهای نسبی زیاد جلوگیری می کند. دیوار برشی باعث جذب انرژی زلزله شده و نیروهای برشی وارده به سازه را مخصوصا در طبقات پایین کنترل می نماید. برای ساختمانهای بلند، استاندارد ۲۸۰۰ تاکید بر سیستم ترکیبی قاب-دیوار دارد و آیین نامه

بتن ایران(آبا) نیز استفاده از دیوار برشی را در این ساختمانها ضروری می داند، اما تحقیقات حکایت از عملکرد
نامناسب این عضو سازه ای در طبقات بالای ساختمان دارد.

با توجه به اندرکنش قاب و دیوار و تفاوت رفتاری این دو با افزایش ارتفاع، ازمقدار برش جذب شده در دیوار کاسته شده و برش موجود جذب قاب خمشی بتن آرمه می گردد. اما این امر تا جایی پیش می رود که در نقطه ای از ارتفاع سازه، جذب برش توسط دیوار به حداقل ممکن رسیده و حتی بصورت برشی منفی بروز می کند که این خود علاوه بر نیروی برشی موجود در طبقه، برشی مازاد تولید نموده که وظیفه جذب آن به عهده قاب خمشی است. لذا در این مقاله سعی میگردد ضمن رعایت نکات استاندارد ۲۸۰۰ (عدم ایجاد طبقه نرم و یا طبقه ضعیف در طبقات ساختمان)، با حذف دیوار در طبقاتی که منجر به برش منفی است از بوجود آمدن این نیروی مازاد جلوگیری کرده و رفتارهای سازه بهبود یابد. چهارساختمان در۱۷-۱۵-۱۳ و۱۹ طبقه با سیستم قاب خمشی و دیوار برشی سازه ای تحت بارگذاری قرارگرفتند و در حالات مختلف (با یا بدون دیوار برشی) تحلیل دینامیکی شده اند. نتایج تحلیل نشان می دهد می توان با حذف موضعی دیواربرشی در طبقاتی که برش جذب شده قاب در آن از برش طبقه بیشتر است از برش موجود کاسته و در نهایت با حذف دیوار در طبقه انتهایی مانع بروز برش منفی در سازه شد.

۱

کلید واژه: ساختمان بتن مسلح نیمه بلند، لنگی برشی، برش منفی، دیوار برشی، استاندارد۲۸۰۰، تیرعمیق

-۱مقدمه

وقوع زلزله و نیروهای اینرسی ناشی از زلزله سبب تولید نیروی برشی در طبقات مختلف سازه می شود. جذب این نیروی برشی در سازه بتنی معمولا به وسیله دیوار برشی و قاب خمشی صورت می گیرد.
رفتار دیوار در مود خمشی جذب نیروی فوق العاده زیاد نیروی برش، در طبقات پایین سازه را به همراه دارد. این امر باعث می شود دیوار برشی در انتهای آزاد خود تغییرمکان جانبی قابل ملاحظه ای نسبت به پای سازه داشته باشد. در مقابل، رفتار قاب خمشی که در مود برشی رفتار می کند، جذب بیشتر نیروی برشی درقاب را در طبقات بالای ساختمان به عهده میگیرد.(شکل (۱

الف ب

شکل .۱ الف.مود خمشی دیوار و روند تغییرمکان صعودی دیوار برشی ب.مود برشی قاب و تغییرمکان رو به کاهش آن

۲

نوع تغییرمکان هر یک از این المانهای سازه ای نشان می دهد که هر کدام در قسمتی از سازه خود را به دیگری تحمیل می کند. با نگاهی ساده تر می توان دریافت نسبت تغییرمکان نسبی قاب به ارتفاع در طبقات تحتانی سازه به طبقات فوقانی، بیشتر است و در دیوار برشی این قضیه کاملا برعکس بوده و دیوار همانند یک تیر طره ای عمل کرده و در طبقات بالایی تغییرمکان نسبی بیشتری دارد. این دو رفتار متفاوت باعث می شود که دیوار در پایین سازه نیروی برشی بیشتری را تحمل کرده و همچنین از تغییرمکان نسبی قابها جلوگیری کند.

به همین نحو رفتار دیوار در طبقات بالایی سازه، باعث ایجاد نیروی برشی مازاد شده و خود را به قاب تحمیل می کند تا قاب حین تحمل برش طبقه، متحمل برشی اضافه از طرف دیوار باشد.

حذف دیوار برشی در طبقات دارای برش منفی می تواند به علت نوع رفتار دیوار، نیروی زلزله کمتری به آن وارد کند و همچنین قاب برای جذب برش کمتری طراحی گردد.
در مورد حذف دیوار برشی و بررسی لنگی برشی تحقیقات زیادی انجام گرفته است. پروفسور اسمیت [۱] در تحقیقی به بررسی محور قطع دیوار برشی در ارتفاع با استفاده از معادله تغییرمکان پرداخته است. موسوی [۲] در سال ۱۳۷۶، با فرضیاتی، معادله ای را ارائه کرده که با مشتق گیری از این معادله می توان محور ارتفاع قطع بهینه دیوار برشی را بدون ایجاد اثرات منفی بدست آورد.

خیرالدین و دربانیان [۳] در تحقیقی برای تعریف ضریب رفتار در سازه های مختلط، نحوه حذف دیوار برشی در طبقاتی که برش منفی ایجاد می کنند و جایگزینی مهاربند فولادی را بجای آن بررسی کرده اند و کاهش سختی ناگهانی ناشی از حذف دیوار برشی را با ایجاد سختی محدودی از جانب مهاربند پوشش داده و برش منفی به مراتب کمتری را شاهد بوده اند. حاجی کاظمی و کمپانی [۴]، نیز در تحقیقی به تشریح فرمولهای جدیدی برای تحلیل سازه های دچار لنگی برشی پرداخته اند. در این تحقیق روابطی برای نیروهای محوری و برشی در ستونها و تیرهای ساختمان مورد مطالعه ارائه شده است. در تحقیق دیگری، جمشیدی و خیرالدین [۵]، در مدلهای ساختمانی لوله ای شکل، این سازه ها را مورد بررسی قرار داده و یادآور شده اند که در ساختمانهای بلند با این سیستم، می توان قسمتی از سازه را بدون ایجاد اثرات منفی بر دیگر اجزای سازه حذف نمود. لنگی برشی یکی از شاخصه های مهم درسازه های لوله ای می باشد.
بمنظور بررسی رفتار اینگونه سازه ها، چهار ساختمان بتن آرمه با چیدمان مختلف دیوار برشی و ارتفاعهای متفاوت به کمک نرم افزار [۶] ETABS2000 تحلیل شده اند. دیوارهای برشی در طبقات بالای ساختمان با حذف موضعی و ایجاد تیر عمیق مدل شده و با افزایش ارتفاع با کاهش حجم دیوار روبه رو گردیده اند. با این کار ضمن رعایت نکات آیین نامه طراحی ساختمانها در برابر زلزله

(استاندارد[۷] (۲۸۰۰، وزن سازه کاهش یافته و نیروی جانبی کمتری به سازه وارد می آید. روند کلی این کار همانند ایجاد بازشو در دیوارهای برشی بوده و تیر عمیق ذکر شده در حقیقت تیر همبند این دیوار می باشد. سپس با نرم افزار [۸] ANSYS یکی از دیوار های برشی تحلیل شده و مناطق مهم

۳

آن شناسایی می شوند تا نسبت به تقویت آن اقدام شود. در سازه های مورد تحلیل، از استاندارد ۹]۵۱۹

[برای بارگذاری ثقلی و از استاندارد۲۸۰۰ نیز برای بارهای جانبی استفاده شده است.

-۲ضوابط و محدودیتهای آیین نامه ای

حذف دیوار در طبقات دارای برش منفی، باعث کم شدن ناگهانی سختی آن شده که این حالت سبب می گردد ساختمان از حالت منظم تبدیل به یک ساختمان نامنظم در ارتفاع گردد.
بند۲-۱-۸-۱ ب آیین نامه طراحی ساختمانها در برابر زلزله، کم شدن سختی جانبی طبقه ای را بیشتر از ۷۰درصد سختی جانبی طبقه روی خود و یا کمتر از ۸۰درصد متوسط سختی سه طبقه روی خود مجاز ندانسته است.

همچنین در بند ۴-۹-۱ پ این آیین نامه(استاندارد(۲۸۰۰، طراحی قابهای خمشی را در سیستمهای دوگانه بتنی به تحمل %۲۵نیروی جانبی وارد به ساختمان الزام کرده است.

-۳مدلسازی عددی

برای مدل و تحلیل، از یک پلان مربع شکل منظم با پنج دهانه که طول هر دهانه آن در راستای
XوY چهار متر است استفاده شده است. (شکل(۲ این پلان بصورت لوله ای منظم مدل شده است.
ساختمانها در۱۷-۱۵-۱۳و۱۹ طبقه با ارتفاع ۳ متر در هر طبقه، در نظر گرفته شده اند. سقف سازه ای آن تیرچه بلوک و دیوارهای برشی در هر دو جهت در دهانه میانی قرار گرفته است.

۴

شکل.۲ پلان مدل کامپیوتری

ابعاد قابهای خمشی و دیوار برشی در پای سازه به نحوی در نظر گرفته شده است که قاب توانایی

جذب %۲۵برش وارده را داشته باشد.
دیوارهای برشی با المان مرزی مدل شده و ابعاد المانهای مرزی درهر طبقه مشابه ستونهای آن طبقه می باشد. برای تحلیل بهتر و پاسخ دقیق تر به سیستم بارگذاری، دیوارهای برشی به نسبت یک در طول و ارتفاع شبکه بندی شده است. این تقسیم بندی باعث می شود ضمن اتصال کامل دیوار با پی، نیروها به طور نسبتا دقیقی در دیوار توزیع شده و رفتاری واقعی تر از دیوار بدست می آید .[۱۰] کلیه ستونها با ۱۲Φ۲۵ مسلح شده و فقط در طبقات از ابعاد آن کاسته شده است.(جدول (۱

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 5700 تومان در 14 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