بخشی از مقاله
چکیده
امروزه صنعت ساختمان سازی از نظر نیاز طبیعی و مواد اولیه ساختمانی جزء پر مصرف ترین صنایع تولیدی است که بخش وسیعی از اقشار جامعه به صورت مستقیم یا غیر مستقیم با این صنعت در ارتباط اند. در این بین قابهای سبک فولادی سرد نورد شده - LSF - با کیفیت ساخت کارخانه ای و اتصالات ساده، مطمئن، مستحکم و سریع از اهمیت ویژه ای برخوردارمی باشند.
تکنولوژی سیستم ساختمانی با نام سازه های قاب فلزی سرد نورد - LSF - پس از کسب جایگاه نزد مهندسان و معماران در دهه ی 20 میلادی در بریتانیا و به ویژه امریکا، رفته رفته مراتب علمی آن مورد بررسی های بیشتر قرار گرفت . از مزایای این سیستم سرعت در اجرا و بهره وری، افزایش مقاومت و پایداری بالا سبک تر کردن و کاهش جرم ساختمان و افزایش میزان بازیافت مصالح می باشد .
در این تحقیق سه نوع قاب سرد نورد شده با بتن سبک لیکا بصورت دیوار برشی پر گردیده و در آزمایشگاه با استفاده از دستگاه قاب آزمایشگاهی جهت تعیین ضریب رفتار و مقاومت نهایی نمونه ها مورد آزمایش قرار گرفته است. در نهایت نمودار هیسترزیس نمونه ها رسم، و خرابی های مشاهده شده آنها بررسی گردیده است.
مقدمه
مقاطع سرد نورد شده در صنعت ساخت و ساز کشورهای مختلف جهان کاربرد زیادی یافته اند . این مقاطع از ورقهای نازک فولادی با ضخامت 0/5 تا 3 میلیمتر ساخته شده اند که به دلیل سبکی ، سهولت تولید تنوع اشکال و بازده مقاومتی زیاد ، این مقاطع کاربرد فراوانی در سیستم های پیش ساخته ساختمانی دارا می باشند . سیستم LSF در سالهای اخیر به شکل گسترده و به عنوان یکی از انواع تولید صنعتی ساختمان ها به کار گرفته شده است .
این سیستم های باربر ثقلی توانایی ترکیب شدن با سیستمهای لرزه بر دیگر مانند دیوارهای بتن مسلح سازه ای را دارا است . بازنگری متون نشان داده است اگر چه دیوارهای CSF سازه جدیدی نیستند و سالها بعنوان مولفه های غیر سازه ای استفاده شده اند , امروزه کاربردشان بعنوان چهارچوب های سازه ای باربر نسبتا جدید است .
بر روی اثر دوبل شدن وادارهای کناری و ورق پوشش بر ضریب رفتار و مقاومت نهایی دیوارهای CFS مطالعه نموده و به این نتیجه رسیدند که بالاترین مقاومت نهایی بدست آمده به طور میانگین برابر 14/74 کیلونیوتن مربوط به قابی است که دارای استاد میانی و کناری تک با پوشش ورق دوطرفه به ضخامت 0/5 میلیمتر است
بر روی بررسی اثر دوبل شدن ورق پوشش بر مشخصات لرزه ای دیوارهای CFS مطالعه نموده و به این نتیجه رسیدند که بالاترین ضریب رفتار بدست آمده به طور میانگین برابر 7/804 کیلونیوتن مربوط به قابی است که دارای استاد میانی و کناری تک با پوشش ورق دوطرفه به ضخامت 0/5 میلیمتر است .
- موحد اصل م. و همکاران, - 1392 بر روی اثر دوبل شدن وادارهای میانی بر ضریب رفتار و مقاومت نهایی دیوار های فولادی سرد نورد شده مطالعه انجام دادند در این بررسی بالاترین ضریب رفتار 7/866 و بالاترین مقاومت نهایی 23 کیلونیوتن می باشد.
عملکرد پنج دیوار برشی قاب فولادی سرد نورد با ابعاد 2/44*2/44 متر با مهاربند تسمه ضربدری و صفحات گچی را تحت بارگذاری چرخه ای مورد بررسی قرار دادند. نتایج نشان داد که دیوارها در جهت کشش - در تقابل با جهت مخالف و یا جهت فشار - در اولین چرخه بارگذاری مقاومت بیشتری از خود نشان می دهند
عملکرد جانبی دیوارهای قاب فولادی سرد نورد با مهاربند تسمه ای در ابعاد 2/44*2/44 متر را تحت بارگذاری یکنواخت جانبی مورد مطالعه قرار دادند آنها به این نتیجه رسیدند تسمه باعث ایجاد کاهش در کمانش نهایی یا کاهش شکلپذیری وافزایش حدود %20 در مقاوت برشی سیستم می شود
سه دیوار با مهاربند تسمه ضربدری در دوطرف با ابعاد دیوار 2/44* 3/6متر را تحت بارگذاری یکنواخت و چرخه ای مورد آزمایش قرار دادند. نتایج نشان داد که مقاومت برشی پانل های دیوار هم از نظر استحکام هم از نظر ظرفیت تحمل بار بسیار مهم است و به طور موثر می تواند در برابر بارهای جانبی مقاومت کند وتقویت در گوشه ها بسیار مهم می باشد .
در این تحقیق آزمایش بر روی سه نوع قاب مختلف A ، B وC - شکل - 3 در ابعاد 2400×1200 میلیمتر با مقیاس کامل که با بتن سبک لیکا پر شده بود، انجام شد . قابها بر روی دستگاه قاب آزمایشگاهی - شکل - 2 با ایجاد جابجایی های رفت و برگشتی مورد آزمایش قرار گرفت و نتایج، مقدار مقاومت و جابجایی حاصل از آن بصورت داده های خروجی ثبت گردید .اهداف این مطالعه بررسی اثر تغییر نوع قاب در استادها و ناگینها بر ضریب رفتار این سیستم می باشد.
بدنه اصلی مقالات
برای اینکه ضریب رفتار بدست آمده از آزمایش به واقعیت نزدیک بوده و جوابها دارای دقت کافی باشند از هر نمونه دیوار دو عدد بطور مشابه ساخته و مورد آزمایش قرار گرفت. انواع حالتهای خرابی در این دیوارها بصورت کمانشهای موضعی الاستیک و پلاستیک استاد، خارج شدن پیچ از ورق و غیره مشاهده گردید.
رژیم بارگذاری رفت و برگشتی مورد استفاده در این آزمایشها براساس روش B در استاندارد ASTM که در اصل برای استاندارد تدوین شده است می باشد. برای تعیین مقاومت جانبی پانلهای دیوار برشی به دلیل رفتار نسبتا پیچیده آنها، اکثرا از آزمایشات تمام مقیاس استفاده می شود که موسسه آهن و فولاد آمریکا بر این اساس مقادیر مقاومت چند نوع دیوار برشی استاندارد را ارائه می دهد.
اساس کار این تحقیق بر مقایسه رفتار انواع مختلف دیوارهای برشی CFS می باشد . اما به علت کنترل پذیرتر کردن جکهای هیدرولیکی در آزمایشگاه ، جابجایی سیکلیک اعمال شده بر قاب بصورت جدول زیر می باشد :5
تمامی داده های مبدل و Load Cell به کامپیوتر و نرم افزار LAB VIEW SIGNAL EXPRESS انتقال داده شد و منحنی بار - تغییر مکان برای هر نمونه استخراج گردید . خروجی نرم افزار بصورت فایل notepad بوده و برای آنالیزهای بعدی نظیر رسم منحنی هیسترزیس و پوش میتوان از آنها استفاده کرد. کنترل سرعت با توجه به دستی بودن دستگاه با باز نمودن شیر های کنترل و کنترل آن با داده های جابجایی که مستقیما در توسط نرم افزار روی مانیتور نمایش داده می شود انجام پذیرفت .
شکل -1رژیم بارگذاری چرخه ای،روش B در ASTM E2126-08
برای ارزیابی مشخصات لرزه ای قابهای سرد نورد شده از سه نوع قاب LSF با مقیاس کامل که تمامی قابها با ابعاد 2400*1200 میلیمتر ساخته شده و کلیه عناصرقاب مانند تیرک بالایی و پایینی ، استاد گوشه و میانی ، ناگینها از یک نوع مواد ساختاری ساخته شده اند . جزئیات هندسی مقاطع در جدول 2و3 نشان داده شده است . و خصوصیات مکانیکی مقاطع اصلی در جداول 4 و5 ارائه شده است . همه استادها در تمامی لبه ها بوسیله یک
پیچ سر عدسی به رانرها متصل شده اند . برای تعیین این مشخصات از آزمایش تست کشش استفاده شده است .
یکی از روشهای مهاربندی در برابر بارهای جانبی در سیستمهای LSF استفاده از بتن سبک می باشد که در این تحقیق سعی گردیده اثر تاثیر بتن سبک لیکا بر روی ضریب رفتار قاب مورد بررسی قرار گیرد . کلیه بتن ها در قاب با ضخامت 10 سانتیمتر اجرا گردید . بتن درست شده با مصالح سبک لیکا ریز دانه ، ماسه شسته 06 ، سیمان پرتلند سرباره ای و آب استفاده شده است.
جدول -5 مشخصات بتن سبک
شکل -2 نمای کلی دستگاه تست آزمایشگاهی
شکل -3 نمای کلی قابها
نتیجه حاصل از آزمایش:
در این بخش از تحقیق نمودارهای نیرو تغییر مکان - شکل - 4، منحنی های هیسترزیس نمونه ها - شکل - 5، مشاهده و نمونه منحنی های دوخطی - شکل - 6 ، ثبت خرابی ها در هر سیکل بارگذاری - شکل - 7 و مقادیر جابجایی و مقاومت نهایی آنها - جدول - 6 ارائه و مورد ارزیابی قرار داده شده اند . ضمنا بعلت مشکلات بوجود آمده برای دستگاه قاب A2 ازآوردن نتایج حاصل از قاب A2 در این تحقیق خودداری می شود .
شکل-4 نمودار مقایسه پوش تغییر مکان نیرو برای قابهایA، B و C
شکل -5 منحنی هسترزیس نمونه ها
مشاهده خرابی ها :
مشاهده خرابی های تست :A
تا جابجایی 48 میلیمتر کمانش پلاستیک صورت نپذیرفت.
در جابجایی 72 میلیمتر قاب شروع به کمانش غیر الاستیک نمود . در جابجایی 96 میلیمتر در گوشه استاد در محل اتصال با رانر خرابی ایجاد شد و کمانش پلاستیک در این محل صورت گرفت در جابجایی 120میلیمتر پیچها در گوشه استاد در محل اتصال با رانر جدا شدند و بتن کنار رانر در محل استاد مقداری تخریب گردید
مشاهده خرابی های تست :
تا جابجایی 24 میلیمتر کمانش پلاستیک صورت نپذیرفت. در جابجایی 48 میلیمتر شروع کمانش ورق لبه رانر در محل استاد وسط.
در سیکل 72 میلیمتر شکسته شدن پیچ در محل اتصال استاد وسط به رانر .
در جابجایی 96 میلیمتر تخریب بتن و شکستن پیچ کنار استاد وسط در محل اتصال به رانر.
در جابجایی 120 تخریب بتن در محل رانر بین دو استاد وسط و کناری.
مشاهده خرابی های تست : C
تا جابجایی 24 میلیمتر کمانش پلاستیک صورت نپذیرفت.
در جابجایی 48 میلیمتر شروع کمانش ورق لبه رانر در محل استاد وسط.
