بخشی از مقاله
چکیده
در یک تحلیل لرزه ای میزان برش پایه وارد بر یک سازه از حاصل تقسیم نیروهای واقعی بر ضریب رفتار بدست می آیدعوامل موجود در ضریب رفتار ،افزون بر ضریب شکل پذیری ،درجات نامعینی سازه و روش طراحی نیز می باشد.اما عامل اصلی در تعیین ضریب رفتار،شکل پذیری سازه است که باعث جذب انرﮊی حاصل از زمین لرزه توسط رفتار غیرخطی و غیرارتجاعی سازه می گردد.نوع مصالح به کاررفته در سازه یکی از عوامل اصلی موثر در رفتارغیرارتجاعی آن می باشد. پانلهای ساندویچی شاتکریتی به عنوان سازه هایی جدید در دهه های اخیر مطرح شده اند که از جهت اجراﺀ و کاربری مقرون به صرفه می باشند و می توانند جایگزینی مناسب برای اسکلت فلزی یا بتن آرمه گردند.
این مقاله تحقیقی را با استفاده از روش آزمایشگاهی همراه مقایسه با تحلیل عددی در مورد رفتارلرزه ای پانلهای ساندویچی شاتکریتی ارائه می- دهد.جهت انجام آزمایشات نمونه های مختلف در ابعاد گوناگون از پانلهای ساندویچی تهیه شده و این نمونه ها تحت بارهای رفت و برگشتی با فرکانسهای پایین قرار گرفته اند .نیروهای فوق توسط جکهای هیدرولیکی به صورت افقی در بالای پانل اعمال شده اند .پانلها در مواجهه با این نیروها بسته به ارتفاعشان، رفتار برشی و یا خمشی از خود نشان داده اند که برای حالات فوق منحنیهای باراعمالی بر حسب تغییر مکان جانبی استخراج شده است و به دنبال آن قابلیت جذب انرﮊی این گونه پانلها بررسی شده است.
در تحلیل عددی نیز با استفاده از نرم افزار ANSYS این پانلها به صورت 3D مدل سازی شده و همان بارهای اعمال شده در روش آزمایشگاهی به آنها وارد شده است.در مدل سازی عددی حتی الامکان سعی شده است که مدل نرم افزاری مطابق با واقعیت باشد .سرانجام نتایج بدست آمده از هر دو روش - آزمایشگاهی و عددی - با یکدیگر مقایسه شده اند. نتایج بدست آمده راه را جهت پیدا کردن ضریب رفتار این نوع سازه ها هموار می کند و می توان آن را به عنوان یک عنصر سازه ای که قابلیت باربری هم در جهت قائم و هم در جهت جانبی را دارد ، در آیین نامه های بارگذاری - مانند استاندارد ٢٨٠٠ ایران - مطرح کرد.
١- مقدمه
یکی از روشهای ساخت و ساز که اخیراﹰ در کشورایران شروع به توسعه نموده است و مؤسسات و مراکز تحقیقاتی مختلف همگام با تولید و اجراﺀ به تدوین مقررات و انجام آزمایشات و مطالعات فراوان اقدام نموده اند، روش ساختمان سازی با استفاده از پانلهای پیش ساخته ساندویچی - 3D Sandwich - Panel بوده که در واقع یک روش نیمه پیش ساخته سبک جهت ساخت سازه های بتن آرمه می باشد .
پانلهای سه بعدی ساندویچی متشکل از یک لایه عایق پلی استایرن در وسط ودو لایه شبکه جوش شده در دو طرف بوده که شبکه های جوش شده بوسیله میلگردهای برش گیر قطری به یکدیگر متصل شده و نهایتاﹰ یک شبکه سه بعدی تشکیل می گردد . پانلها ابتدا در محل اجرای ساختمان روی پی های نواری طوری نصب می شوندکه آرماتورهای انتظارموجود روی پی ها در قسمت داخلی شبکه های جوش شده قرار گیرند و به شبکه متصل شوند. سپس دردو طرف آن به ضخامت ۴ تا ۵ سانتی متر بتن پاشی به روش شاتکریت تر انجام می شود و نهایتاﹰ یک سازه بتن مسلح یک پارچه تشکیل می گردد.
تحقیقاتی که اخیرﹰا در مورد پانلهای ساندویچی انجام گرفته است اکثراﹰ در مورد بار مقاوم شامل برش لایه ای ویا آزمایشات خمشی می باشدکه در این پانلها اکثراﹰ از اتصالات Fiber Reinforced Plastic Bent Bar استفاده شده است]١و٢.[ همچنین تحقیق دیگری در مورد پارامترهای مکانیکی پانلهای ساندویچی انجام گرفته است که در این تحقیق نمونه هایی از پانلهای ساندویچی تحت آزمایشات خمش، برش و فشار در حالت بارهای یک طرفه و استاتیکی قرار گرفته اند.
این آزمایشات برای انواع مختلفی از پانلهای ساندویچی ترتیب داده شده بود.درآزمایشات خمشی مشخص شد در مواردی که شبکه جوش شده پانلها دچار کشش می شوند به علت کوچک بودن سطح مقطع فولاد و ضعیف شدن آنها در محل جوش که به تمرکز تنش منجر می- شود، احتمال “گسیختگی ترد” وجود دارد.لذا استفاده از میلگردهای کمکی که در قسمتهای کششی به شبکه جوش شده بسته شوند، حالت گسیختگی ترد را به طور قابل ملاحظه ای تقلیل می دهند]٣.[
از آنجا که کلیه اعضای باربر در این گونه ساختمانها پانلهای ساندویچی هستند - یعنی این پانلها عضو باربرهم در جهت قائم و هم در جهت افقی می باشند - ، لذا بررسی رفتار این پانلها در مواجهه با بارهای دینامیکی افقی امری اجتناب ناپذیر است. همانطور که می دانیم چنانچه بخواهیم سازه هم نیروهای بزرگ حاصل از زلزله را تحمل کند و هم مقرون به صرفه نیز باشد، بایستی در هنگام اعمال نیروهای زلزله از محدوده ارتجاعی خود بگذرد و وارد قلمرو رفتار غیرارتجاعی خود گردد.به عبارت دیگر سازه دارای مقاومتی کمتر از مقاومت نیاز - مقاومت متناسبی در سازه که برای زلزله طرح مورد نیاز است - باشد، اما در عوض با پذیرش تغییر شکل و تغییر مکانهای زیاد با ورود به رفتار غیر ارتجاعی قادر باشد بخش قابل توجهی از انرﮊی ورودی ناشی از زلزله را مستهلک نماید.چنین سازه ای یک سازه شکل پذیر است.
پس شکل پذیری را می توان قابلیت پذیرش تغییر شکلهای خمیری دانست و بنا به تعریف نسبت حداکثر جابجایی خمیری به جابجایی تسلیم می باشد - شکل ١ - ]٤و٥. [ بررسی وتحقیقات گذشته در مورد رفتار لرزه ای دیوارهای برشی معمولی که طبق ضوابط معمولی آیین نامه طرح شده باشد، نشان می دهدکه از لحاظ رفتاری، دیوارها به دو دسته دیوارهای برشی بلند و کوتاه تقسیم می شوند:در دیوارهای برشی کوتاه مقدار ارتفاع به طول کمتر از ٢ بوده و ظرفیت این نوع دیوارها به صورت برشی بیان می گردد.
این دیوارها از نظر خمش مشکل خاصی نداشته و در مقابل خمش وارده مقاوم است.در این نوع دیوارها ، آرماتورهای افقی و قائم برشی از عوامل مهم اند و باید توسط طراح کنترل گردد.اما در دیوارهای برشی بلند ، مقدارنسبت ارتفاع به طول بیش از ٢ بوده و به جای برش خمش عامل تعیین کننده است .خاطر نشان می شود به غیر از عامل فوق عواملی از قبیل نحوه توزیع میلگرد در دیوار، ضخامت دیوار و شرایط مرزی دیوار بر نحوه رفتار دیوارهای برشی موثر هستند .به طور کلی مقاومت دیوارهای برشی تحت اثر بارهای یکطرفه حدود ٧ درصد بیشتر از مقاومت همین دیوارها تحت تاثیر بار رفت و برگشتی است که این اختلاف را می توان ناشی ازخستگی آرماتورهای مقطع دانست.]٦[
با عنایت به ملاحظات فوق در این مقاله سعی شده است برای سازه های پانلی ساندوچی باربرکه برای طبقات محدود توصیه می شود، - حداکثر تا ٤ طبقه درایران ساخته شده است - روندی طی شود که نتیجه آن بررسی رفتار خمشی و برشی این نوع سازه ها و بدست آوردن منحنی هیسترزیس سازه های فوق باشد.این روند بر اساس مطالعه آزمایشگاهی و تحلیل عددی صورت گرفته است. در روش آزمایشگاهی دو نوع پانل در مقیاس واقعی و در ابعاد ٦٤/٠ × ٢/١ متر و٢٤/١ × ٢/١ متر - از هر نوع ٢ عدد - ساخته شده ودرآزمایشگاه سازه پژوهشگاه بین المللی زلزله تحت بارهای رفت و برگشت قرارگرفته اند.
