بخشی از مقاله
چکیده
دیوارهای برشی فولادی به عنوان یک سیستم با سختی، مقاومت و شکلپذیری مناسب، در تعدادی از سازههای بلند مورد استفاده قرار گرفته است. با این حال، هنوز رفتار این سیستم در برابر بارهایی همانند انفجار، به درستی تعیین نشده است. به همین منظور، در این پایان نامه رفتار دیوارهای برشی فولادی در برابر بارهای انفجاری، مورد بررسی قرار گرفته است.
به منظور شبیهسازی بارهای انفجاری از نرمافزار ABAQUS استفاده شده است. در این پژوهش تاثیر مقدار ماده منفجره، فاصله ماده منفجره، ضخامت ورق و نوع مقطع ستون مورد بررسی قرار گرفته است. تنشها و کرنشهای مومسان، تغییرشکل و انرژی کرنشی مومسان در اجزای دیوار برشی استخراج و مورد ارزیابی قرار گرفته است.
بر اساس نتایج به دست آمده مشخص شد که معیار تنش به تنهایی برای پیشبینی رفتار دیوار کافی نمیباشد و باید از ملاکهایی همچون تغییرشکل دیوار و کرنش مومسان بهره جست . با 4 برابر شدن مقدار ماده منفجره مقدار کرنش مومسان، 4/7 برابر و مقدار تغییرشکل 3/0 برابر شده است. علاوه بر این، با 4 برابر شدن فاصله ماده منفجره مقدار کرنش مومسان به مقدار 5/6 برابر و مقدار تغییرشکل به مقدار 3/0 برابرکاهش یافته است. در ضخامت 1/25 میلیمتر تقریبا کل ورق تحت تاثیر کرنش-های مومسان قرار گرفته است. با 3/0 برابر شدن ضخامت ورق، کرنشهای بیشینه مومسان در مرزهای ورق و اجزای مرزی به وقوع پیوسته است.
مقدمه
هدف این پژوهش مطالعه رفتار دیوارهای برشی فولادی تحت اثر بارهای انفجاری میباشد. اثر مقدار مواد منفجره، اثر نوع المانهای مرزی و بازشو بر رفتار دیوار برشی مورد بررسی قرار میگیرد. مواد منفجره به زبان ساده موادی هستند که از نظر شیمیایی ناپایدار هستند و در صورت آغاز فرایند انفجار با سرعت بالایی واکنش نشان داده و منبسط میشوند و حجم زیادی گاز و گاهی نور و صدای زیاد تولید میکنند. بطور کلی، تعریف انفجار یعنی آزاد شدن مقدار زیادی گاز با سرعت و فشار بالا. این آزاد شدن گاز به نوبه خود میتواند باعث پرتاب شدن قطعات و اشیاء اطراف و تبدیل شدن آنها به ترکش شود .
در دهههای اخیر، دیوارهای برشی فولادی به عنوان یک سیستم باربر جانبی در طراحی لرزهای سازهها و مقاوم سازی ساختمانهای موجود شناخته شدهاند. دیوارهای برشی فولادی از نظر اجرائی، سیستمی ساده بوده و پیچیدگی خاصی در آن وجود ندارد. لذا مهندسان و کارگران فنی با دانش فنی موجود و بدون نیاز به کسب مهارت جدید میتوانند آن را اجرا نمایند.
تاکاهاشی و همکاران برای بهبود رفتار کمانشی دیوارهای برشی فولادی چهار نمونه شامل یک نمونه بدون سختکننده و سه نمونه با آرایشهای مختلف سختکننده را مورد آزمایش قرار دادند. آنها دریافتند که سختکنندهها با جلوگیری از کمانش ورق فولادی قبل از جاری شدن باعث بهبود رفتار سیستم شده و علاوه بر این باعث افزایش سختی، مقاومت، شکلپذیری و افزایش قابلیت جذب انرژی میشوند. تیملر و کولاک [3]، یک دیوار برشی فولادی یک طبقه را به منظور ارزیابی مدل تحلیلی که تربون و همکاران [4] ارایه داده بودند، آزمایش کردند.
نمونه به صورت استاتیکی تحت سه چرخه کامل و تا رسیدن به تغییرمکان حد بهره برداری یعنی hs - hs/400 ارتفاع طبقه - یا 6/25 میلیمتر بارگذاری شد. در این چرخههای بارگذاری، نمونه رفتار کشسان از خود نشان داد. پس از آن نمونه در یک راستا و تا بیشینه ظرفیت خود تحت بار معمولی قرار گرفت.
ترمپوش و کولاک ، یک آزمایش شبیه آزمایش تیملر و کولاک [ 3]، بر روی دیوارهای برشی فولادی انجام دادند. در این نمونه اشکالات نمونه قبلی برطرف و در آن از اتصالات ساده پیچی در قاب، ورق نازک و تیرها با سختی زیاد استفاده شد.
در برنامه پژوهشی که الغالی و کیکس [7-6]، در سال 1990 انجام دادند، رفتار ده نمونه دیوار برشی فولادی تحت بارگذاری چرخهای بررسی شد. نمونهها سه طبقه و یک دهانه بودند و تفاوت آنها در ضخامت ورق و نوع اتصال تیر به ستون بود. در طی آزمایشها ستونها دچار کمانش شدند و همچنین با توجه به اجرای نادرست اتصال ساده تیر به ستون، این اتصال از خود رفتاری مشابه با اتصال صلب نشان داد.
پن و لوکا آزمایشهایی بر روی ورقهای با سختکننده تحت بارهای انفجاری انجام دادند. سپس آنها در یک تحقیق عددی به بررسی تاثیر شرایط مرزی، تنشها، رفتار سختکنندهها و تاثیر نوع سخت-کننده بر رفتار ورق پرداختند. بعد از انجام آزمایش مشخص شد که جهت قرارگیری سختکنندهها نقش مهمی در رفتار ورق دارد. به طوریکه اگر سختکننده در سمت رو به انفجار باشد، با توجه به جهت وارد شدن بار انفجاری، در لبه آزاد سخت- کننده فشار ایجاد میشود و موجب کمانش جانبی سختکننده میشود.
پارک و چو به صورت عددی به مطالعه اثرات انفجار بر روی ورقهای با و بدون سختکننده تحت بار انفجاری پرداختند. عامل مورد بررسی تعیین میزان تغییرشکل ماندگار ورق تحت بارهای انفجاری بود .آنها در این تحقیق از ورق با عرض 50 سانتیمتر و طولهای 50، 75، 100 و 200 سانتیمتر و ضخامتهای 6، 8، 10 و 12 میلیمتر استفاده نمودند.
