بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
بهسازي ساختمان هاي بتن مسلح موجود با استفاده از قابهاي سازه اي پيراموني( Mega Frame)
خلاصه
روشهاي زيادي تا کنون براي بهسازي ساختمانهاي موجود ارائه شده است که هر کدام از اين روشها داراي محاسن و معايبي مييباشند يکي ازمعايب اصلي بسياري از اين روشها ايجاد وقفه در فعاليتهاي عمومي ساختمان ميباشد.در روش جديد ارائه شده ساختمان هاي بتن مسلح که در فضاي باز قرار دارند و بر اساس ضوابط آسيب پذير تشخيص داده ميشوند با استفاده از قابهاي پيراموني بهسازي شده و عملکرد آنها تا حد ايمني جاني افزايش يافته است در اين روش کليه عمليات مقاوم سازي در فضاي بيروني ساختمان صورت گرفته و موجب قطع فعاليتهاي عمومي ساختمان و يا تغييرات در فضاي داخلي نميشود.
کلمات کليدي: بهسازي،ساختمان هاي بتني،قاب پيراموني .
١. مقدمه
در سالهاي اخير تحقيقات گسترده اي درخصوص بهسازي ساختمانها صورت گرفته ، اکثر اين روشها نياز به تغييرات درمعماري داخلي ساختمان وتوقف فعاليتهاي عمومي ساختمان ويا حداقل بخشي از آن را براي مدتي دارند. ساختمانهاي مهمي وجود دارد که امکان تعطيلي براي مدتي ويا تغييرات درمعماري داخلي وجود ندارد وجهت بهسازي پي نيازبه حفاري در زير ساختمان دارد در اينگونه ساختمانها بايد عمليات مقاوم سازي را تا حد امکان درخارج از ساختمان اجرا کرد. درسالهاي گذشته مطالعاتي در خصوص بهسازي از بيرون ساختمان صورت گرفته که در آنها عموما" ديوار برشي ويا بادبند جهت افزايش مقاومت جانبي ازبيرون به ساختمان تعبيه ميگرديد. در روش بهسازي پيشنهادي تعدادي قاب سخت ساختمان را در بر ميگيرد محل قرارگرفتن اين قابها پيرامون ساختمان موجود ميباشد آنها ساختمان را احاطه کرده اند و در ترازهاي مختلف جهت جلوگيري از لرزش افقي اين قابها با تيرهاي افقي به هم متصل ميشوند.در اين روش بهسازي به نحوي عمل ميشود که نيروهاي ثقلي توسط ساختمان موجود و نيروهاي جانبي توسط قابهاي پيراموني تحمل گردد بهسازي شامل طراحي و اجراي قابهاي پيراموني ميباشد قابهاي پيراموني بايد به نحوي اجرا شود که هيچگونه فاصله اي مابين اين قابهاو ستونهاي ساختمان موجود نباشد.اين روش نياز به قطع فعاليتهاي عمومي ساختمان و تغييرات گسترده در اسکلت اصلي ندارد.
٢. مدل سازي
با توجه به موضوع ، ٩ تيپ سازه اي مختلف انتخاب ودر نرم افزار SAP٢٠٠٠ مدل سازي گرديد. به نحوي که مدلهاي در نظر گرفته شده تا حد امکان به ابعاد و هندسه ساختمانهاي موجود در ايران نزديک باشد بدين منظور از سازه هاي به تعداد طبقات ٣، ٦ و ٩ با دهانه هاي (٤×٣ ،٦×٤ ،٥×٨ ) و با طول دهانه هاي ٥ مترو ارتفاع طبقات ٣ متر در نظر گرفته شده است .اين مدلها براساس ضوابط آيين نامه اي موجود در سال ٦٦ طراحي ميشوند.
٣. ارزيابي براساس دستور العمل بهسازي و بااستفاده از تحليل غير خطي استاتيکي
براي انجام آناليز غيرخطي بايستي مفاصل پلاستيک تعريف شده و به المان ها اختصاص يابند(يعني خاصيت غير خطي مصالح يارفتار غير خطي المان ها تعريف شود) بر اساس مفاد دستورالعمل پارامترهاي مدل سازي ومعيارهاي پذيرش براي هر مقطع والمان تعريف ميشود در مدل هاي مورد تحقيق در
1
تيرها لنگرکنترل شونده به تغييرشکل و برش کنترل شونده به نيرو ميباشد ودرستونها نيروي محوري ستون کنترل شونده به نيرو ولنگر ناشي ازآن نيرو در دو جهت کنترل شونده به تغيير شکل و برش در ستون کنترل شونده به نيرو ميباشد .تمام موارد کنترل شونده به تغيير شکل و کنترل شونده به نيرو توسط نرم افزار و با توجه به تعريف معيارهاي پذيرش در مشخصات مفصل هاي خميري کنترل ميشود اصول کلي در روش تحليل استاتيکي غيرخطي به اين صورت است که بار جانبي به تدريج افزايش داده ميشود تا آن جا که تغييرمکان در نقطه معيني از حد مورد نظر (تغيير مکان هدف ) فراتر رود.
تغييرشکل ها و نيروهاي داخلي در هنگام افزايش بار جانبي بطور مداوم تحت نظر قرارميگيرد. تغيير مکان هدف از رابطه ( ١) محاسبه ميشود.
که در آن : به ترتيب تغيير مکان هدف ، ضريب اصلاح براي ارتباط تغيير مکان طيفي سيستم يک درجه آزادي به تغيير مکان بام سيستم چند درجه آزادي ، ضريب اعمال تغيير مکانهاي غير ارتجاعي ، ضريب اثرات کاهش سختي و مقاومت ، ضريب اثرات شتاب طيفي به ازاي زمان تناوب اصلي موثر Te و زمان تناوب اصلي موثر ميباشند.
٤. نتايج ارزيابي با استفاده روش تحليل غير خطي استاتيکي (مدل اوليه )
اين نتايج شامل تعداد مفصلهاي بوجود آمده در نواحي A تا E ، منحني هاي برش پايه به تغيير مکان نقطه هدف و پارامترهاي تغيير مکان نقطه هدف و همچنين نمايش گرافيکي مفصلهاي تشکيل شده در يکي از الگوهاي بارگزاري براي تعدادي از قابها بعنوان نمونه ميباشد.
LS-CP:تعدادمفاصل پلاستيک درکل سازه واقع در ناحيه LS تا CP منحني رفتاري
CP-C: تعدادمفاصل پلاستيک درکل سازه واقع در ناحيه CP تا C منحني رفتاري
C-D: تعدادمفاصل پلاستيک درکل سازه واقع در ناحيه C تا D منحني رفتاري
D-E:تعدادمفاصل پلاستيک درکل سازه واقع در ناحيه D تا E منحني رفتاري
E<:تعدادمفاصل پلاستيک درکل سازه واقع درناحيه بزرگ تراز E منحني رفتاري
Ke :سختي جانبي
شکل ١- منحني تغيير مکان بام به برش پايه ، ٣ طبقه تيپ ١
شکل ٢- نمايش گرافيکي مفصلها درمدل ٣ طبقه تيپ ١
شکل ٣- منحني تغيير مکان بام به برش پايه ، ٦ طبقه تيپ ٢
3
شکل ٤- نمايش گرافيکي مفصلها درمدل ٦ طبقه تيپ ٢
شکل ٥- منحني تغيير مکان بام به برش پايه ، ٩طبقه تيپ ٣
شکل ٦- نمايش گرافيکي مفصلها درمدل ٩ طبقه تيپ ٣
با توجه به هدف ارزيابي که کنترل بر اساس سطح عملکرد تامين ايمني جاني در سطح خطر١ مي باشد پس ازمشاهده نتايج آناليز غيرخطي و بررسي کل مفاصل پلاستيک و ناحيه اي که درآن واقع شده اند روي تعداد ٩مدل ساختمانهاي مذکور، مشاهده گرديد که هيچکدام از مدلهادر سطح عملکرد ايمني جاني قابل پذيرش نبوده و نيازبه بهسازي دارند .
٥. طرح بهسازي
ايده افزايش مقاومت جانبي سازه با استفاده از قابهاي پيراموني بر اين اساس شکل گرفته است که اين قابهاي پيراموني داراي عکس العمـل فـشاري باشـند.
براي مدلسازي رفتار موضعي غير خطي سازه ها از المان Nllink استفاده ميشود.هر المان Nllink ميتواند به صـورت يکـي از اشـکال فنـر تـک گرهـي متصل به زمين و يا يک ميله دو گرهي مدل شود. مشخصات هر يک از انواع اين المان به صورت مشابهي تعريف ميشوند. با استفاده از اين المان ميتـوان انواع مختلفي از رفتارهاي غير خطي را مدل نمود در پژوهش حاضر از Gap (فقط فشار) در مدلـسازي اسـتفاده گرديـده اسـت . بـراي هـر درجـه آزادي ميتوان مشخصات ويژگي Gap (فقط فشار) را به صورت جداگانه مشخص نمود. کليه تغيير شکلهاي داخلي، مستقل از يکديگر هستند. همچنين بازو يـا بسته بودن درزه مربوط به يک درجه آزادي، تأثيري برروي رفتار ساير درجات آزادي ندارد.
همچنين جهت طراحي اوليه تيرهاي قابها ارتفاع تيرها به نسبت طول دهانه انتخاب مي گردد.به جهت حصول يک طرح بهينه مقطع تيرها به
صورت T شکل در نظر گرفته ميشود به گونه اي که از لحاظ اجرايي قابليت اتصال به ستونها را دارا باشند.در طرح اوليه ابعاد تيرها ٠.٧ و١ و با ضخامت
٠.٢ متر و ابعاد ستونها٠.٨*٠.٨ و١*١ و١.٢*١.٢ در نظر گرفته ميشودکه با توجه به نتايج تحليل در مراحل بعدي به روش سعي و خطا اصلاح ميشود..
