چکیده:
قاب خمشی به علت افزایش فضاهای در دسترس در پلان ساختمان و شکل پذیری زیاد آن از نظر معماران و طراحان سازه یک سیستم سازه ای مناسب جهت احداث سازه های فولادی در مناطق زلزله خیز ،می باشد.این سیستم سازه ای در ایران به طور معمول در ساختمان های با ارتفاع متوسط و بلند مورد استفاده قرار می گیرد و از آنجا که در قاب های خمشی ویژه شکل پذیری اتصال صلب نقش اساسی را در پایداری وبقا قاب ایفا می کند. شناخت عوامل موثر بر شکل پذیری اتصالات صلب و محدوده عملکرد آنها ضروری و لازم است.
FEMA356 و دستور العمل بهسازی لرزه ای ساختمان های موجود ایران، اثرات ورق پیوستگی، اثرات چشمه اتصال ، اثرات نسبت دهانه به عمق تیر ، اثرات مربوط به لاغری بال و جان تیر را چهار عامل موثر بر شکل پذیری اتصالات صلب می دانند و محدوده های را برای این چهار عامل معرفی می کنند که در آن محدوده ها شکل پذیری اتصال بیشتر می باشد. در این مطالعه سعی شده تا با ایجاد مدل های از اتصال صلب رایج در ایران و تحلیل عددی آن ها در نرم افزار ۹ ANSYS به بررسی عملکرد این محدوده ها بپردازیم.
باتو جه به اینکه اتصال صلب رایج در ایران ،اتصال به وسیله ورق اتصال بال و جان تیر به بال ستون می باشد تمامی مدل ها بر اساس این نوع اتصال طراحی گردید.در ابتدا با در نظر گرفتن محدوده ذکر شده در آیین نامه برای سه عامل چشمه اتصال، نسبت دهانه به عمق تیر،لاغری بال و جان تیر، هفت مدل با محدودهای مختلف در ورق پیوستگی طراحی شد و سعی شد بهترین محدوده شکل پذیری برای این پارامتر به دست آوریم. در مرحله دوم کار با در نظر گرفتن محدوده ای به دست آمده از مرحله قبل برای ورق پیوستگی و محدوده ذکر شده در آیین نامه برای نسبت دهانه به عمق تیر و لاغری بال و جان تیر ، سه مدل با محدوده های مختلف در چشمه اتصال طراحی شد و بهترین محدوده شکل پذیری تعیین گشت. در مرحله بعدی با در نظر گرفتن محدوده های به دست امده از مراحل قبل برای ورق پیوستگی و چشمه اتصال و محدوده ذکر شده در آیین نامه برای لاغری بال و جان تیر ،سه مدل با محدوده های مختلف در نسبت دهانه به عمق تیر طراحی و بهترین محدوده برای این پارامتر موثربه دست آمد. در مرحله آخر با در نظر گرفتن محدودها به دست آمده در مراحل قبلی برای سه پارامتر فوق، چهار مدل در محدودهای مختلف لاغری بال به جان تیر طراحی شد و بهترین محدوده شکل پذیری برای این پارامتر هم تعیین گشت. در بررسی اثر ورق پیوستگی ،دیده شد که وجود ورق پیوستگی برای شکل پذیری بهتر اتصال لازم است و با افزایش ضخامت ورق پیوستگی شکل پذیری مقداری افزایش می یابد.در بررسی اثرات چشمه اتصال و نسبت دهانه به عمق تیر نتایج به دست آمده با آیین نامه مطابقت داشت و در بررسی اثر لاغری جان به بال تیر ، مشخص شد که در صورتی که لاغری تنها در جان تیر وجود داشته باشد شکل پذیری به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.
چکیده 1
مقدمه 2
فصل اول-اتصالات 4
مقدمه 5
انواع اتصالات بر اساس فن اتصال 5
انواع اتصال از نظر صلبیت 5
مقایسه رفتار انواع اتصالات 6
بررسی صلبیت مقاومت و شکل پذیری اتصالات 8
انواع اتصالاب صلب 12
شرایط اتصال صلب قابل قبول 13
اتصال صلب توسط ورق های فوقانی و تحتانی (جان های تیر و ستون در یک صفحه) 13
تسلیم موضعی جان ستون در اثر نیروی فشاری 14
چروکیدگی جان ستون در اثر نیروی فشاری 15
کمانش موضعی قائم جان ستون 16
تقویت جان ستون در برابر نیروی فشاری 17
عنوان شماره صفحه
خمش بال ستون در برابر نیروی کششی 18
کنترل برش در چشمه اتصال 19
پایداری ورق های چشمه اتصال 22
ضوابط اتصال تیر به ستون برای قاب های خمشی ویژه 22
فصل دوم – شکل پذیری 26
تعریف شکل پذیری 27
محاسبه شکل پذیری 29
منحنی رفتاری 30
ترسیم منحنی رفتاری 32
عوامل موثر بر شکل پذیری اتصالات صلب 32
33 FEMA فصل سوم-مروری بر آیین نامه لرزه ای ساختمان موجود و 356
مقدمه 34
معیارهای پذیرش 34
معیار پذیرش برای روش خطی 35
معیار پذیرش برای روش های غیر خطی 36
معیار پذیرش برای اتصالات صلب 37
عنوان شماره صفحه
روش استاتیکی و دینامیکی خطی 37
روش استاتیکی و دینامیکی غیرخطی 39
فصل چهارم –مروری بر مطالعات صورت گرفته بر عوامل موثر در شکل پذیری اتصالات صلب 43
بررسی وجود ورق پیوستگی لازم بر شکل پذیری اتصال 44
ارزیابی رفتار اتصالات صلب 49
54 Northridge ارزیابی ساختمان های طراحی شده و ایجاد شده قبل از زمین لرزه
عملکرد مورد نظر از قاب های خمشی فولادی بر اساس سال ساخت 56
61 ANSYS فصل پنجم-مدل سازی با نرم افزار
مقدمه 62
63 ANSYS ساختار کلی نرم افزار
63 ANSYS مفهوم زمان در نرمافزار
63 ANSYS تحلیل غیر خطی در نرم افزار
دلایل بروز رفتار غیر خطی 63
64 ANSYS مطالبی در مورد تحلیل غیر خطی در نرم افزار
تلورانس های همگرایی 65
رفتار پایدار و ناپایدار 66
عنوان شماره صفحه
گام های بارگذاری و ریز گام ها 66
تعیین خودکار گام زمانی 67
جهت بارها و جابجایی ها 67
68 ANSYS مراحل کلی انجام تحلیل در نرم افزار
مدل مصالح مورد استفاده 69
المان مورد استفاده و مش بندی 69
مشخصات کلی نمونه در مدل سازی 71
اعمال بارگذاری 71
فصل ششم-بررسی محدوده عوامل موثر بر شکل پذیری اتصالات صلب رایج در ایران 75
مقدمه 76
بررسی اثر ورق پیوستگی 76
نتایج حاصل از تحلیل مدل ها در مورد اثر ورق پیوستگی 87
بررسی اثر چشمه اتصال 88
نتایج حاصل از تحلیل مدل ها در مورد اثر چشمه اتصال 91
بررسی اثرات نسبت دهانه به عمق تیر 92
نتایج حاصل از تحلیل مدل ها در مورد اثر نسبت دهانه به عمق تیر 96
عنوان شماره صفحه
بررسی اثرات لاغری بال وجان تیر 97
نتایج حاصل از تحلیل مدل ها در مورد اثرات لاغری بال و جان تیر و ارائه نتایج حاصل از آن 103
نتیجه گیری و پیشنهادات
خلاصه نتایج 104
پیشنهادات برای تحقیق بعدی 107
مراجع فارسی 108
مراجع انگلیسی 109
فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)
تعداد صفحات:135
پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد عمران – سازه
فهرست مطالب:
فصل اول : تعریف مسئله، ضرورت و اهداف انجام کار 1
1 – 1 ) مقدمه 2
1 – 2 ) تعریف مسئله 3
1 –3 ) ضرورت و اهداف انجام کار 4
1-4 ) ساختار پایان نامه 5
فصل دوم : برش قالبی ( تئوری ، روابط و نکات آیین نامه ای ) 6
2 – 1 ) مقدمه 7
2 – 2 ) تعریف برش قالبی و علل وقوع آن 7
2 – 3 )تعاریف اولیه و ضوابط آیین نامه ای 9
2 – 3 – 1 ) اتصال جوشی و تعاریف آن 9
2 – 3 – 2 ) اتصال تیر به تیر 11
2 – 3-3 ) برش بال تیر در اتصال تقویت شده 12
2 – 3 – 4 ) صلیب اتصال نبشی جان 12
2 – 3- 5 ) تعیین ابعاد نبشی اتصال 13
2 – 3-6 ) معیارهای محاسبه ظرفیت برش قالبی 13
2 - 3 - 7 ) آیین نامه ایران 16
2- 4 ) کارهای انجام شده 18
2-5 ) معیار پیشنهادی برای طراحی اتصال بر اساس برش قالبی 20
2-6 ) نتیجه گیری از مباحث تئوری 25
فصل سوم : مدلسازی و تحلیل چند نمونه اتصال تقویت شده 26
3 – 1 ) مقدمه 27
3 –2 ) روش المان محدود و مزیت استفاده از آن 27
3-3 ) مش بندی و روش آنالیز 29
3 -4 ) تعریف مسئله 30
3 – 4 – 1 ) مقایسه انواع تقویت اتصال و بررسی کارایی آنها (تحلیل شماره 1 ) 30
3 – 4-2 ) بررسی تغییر شکل و تنش تیرهای متعامد (تحلیل شماره 2 ) 32
3 – 4-3 ) بررسی شدت بحرانی بودن فاق بالا و پایین (تحلیل شماره 3 ) 33
3 – 4-4 ) بررسی تأثیر طول فاق بر مقاومت اتصال (تحلیل شماره 4 ) 34
3-5 ) مدلسازی جوش 35
3 – 6 ) چگونگی تحلیل و بررسی 35
فصل چهارم : آنالیز و بررسی اتصال های آزمایشی نمونه 37
4 – 1 )مقدمه 38
4 – 2 )تحلیل شماره (1) 38
4 – 3 )تحلیل شماره (2) 55
4 – 3-1) مقدمه 55
4 – 3-2 ) اتصال بدون ورق تقویت فوقانی بال 55
4 –3-3 ) اتصال با ورق تقویت فوقانی بال 59
4 – 4 ) تحلیل شماره (3) 67
4 – 4-1 ) تیر با فاق بالا 68
4-4-2 )تیر با فاق زیر 69
4 – 4-3 ) تیر با فاق دوبل 70
4 – 5 ) تحلیل شماره (4) 72
4-6 ) تأثیر خط جوش به برش قالبی 76
4-3-3) فصل پنجم : نتیجه گیری وپیشنهادات..........................................................................................80
5-1 ) مقدمه ..........................................................................................................................................81
5-2 ) توضیح کلی روند تحلیلی انجام شده.............................................................................................. 81
5-3 ) نتیجه گیری .............................................................................................................................. 85
5-4 ) پیشنهادات ................................................................................................................................ 87
5-2 ) منابع و مآخذ ........................................................................................................................... 88
پیوست (1) نقشه های ساخت اتصال تحلیل شماره (1)...........................................................................91
پیوست (2) گزارش تحلیل با روش المان محدود نرم افزار کتیا برای اتصال تحلیل شماره (1)....................97
فهرست شکل ها
شکل 1 - 1 برش قالبی در جان تیر و محل رشد ترک.............................................................................2
شکل 2 – 1 مقایسه دو اتصال پیچی و جوش با نبشی کمکی در جان تیر................................................8
شکل 2 – 2 گسیختگی در اثر کشش برای سوراخ های گاست پلیت.................................................................16
شکل 2 – 3 دیاگرام توزیع تنش کشش و برش در نبشی اتصال جان برای تیر تقویت شده.........................21
شکل 2 – 4 رابطه خطی میان شیب تنش در وجه پایین نبشی و طول وجه a..........................................22
شکل 2 – 5 رابطه میان طول اضلاع a و b نبشی بر روی توزیع تنش برشی تیر....................................24
شکل 3 – 1 مدل سازی تیر به کمک روش المان محدود........................................................................28
شکل 3-2 اتصال تحلیل شماره (2)............................................................................................................................32
شکل 3 – 3 تیر 1 با فاق از بالا ، تیر 2 با فاق از پایین و تیر 3 با فاق دوبل تحلیل شماره ( 3 )............33
شکل 3 – 4 تیر تحلیل شماره 4 با طول فاق متغیر فوقانی....................................................................34
شکل 4-1 ) مش بندی اتصال ( 1 ).........................................................................................................39
شکل 4-2) تنش فون میزز در اتصال (1).................................................................................................39
شکل 4 – 3 خیز و تغییر مکان اتصال ( 1 )...........................................................................................40
شکل 4 – 4 نتیجه نهایی اتصال ( 1 ).....................................................................................................41
شکل 4-5 مش بندی اتصال (2)..............................................................................................................42
شکل 4 – 6 تنش فون میزز در اتصال ( 2 )...........................................................................................43
شکل 4 – 7 خیز و تغییر مکان نقاط اتصال ( 2 ) ..................................................................................43
شکل 4 – 8 ) نتیجه نهایی اتصال ( 2 )....................................................................................................44
شکل 4 – 9 مش بندی اتصال ( 3 )........................................................................................................46
شکل 4-10 تنش فون میزز در اتصال (3).................................................................................................47
شکل 4 – 11 خیز و تغییر مکان نقاط در اتصال ( 3 )...........................................................................47
شکل 4 – 12 نتیبجه نهایی اتصال ( 3 )..................................................................................................48
شکل 4 – 13 مش بندی اتصال ( 4 ).......................................................................................................49
4 – 14 ) تنش فون میزز در اتصال ( 4 )..................................................................................................50
شکل 4 – 15 خیز و تغییر مکان نقاط در اتصال ( 4 ).............................................................................50
شکل 4 – 16 نتیجه نهایی اتصال ( 4 )....................................................................................................51
شکل 4 – 17 مش بندی اتصال ( 5 )......................................................................................................52
شکل 4 – 18 تنش فون میزز در اتصال ( 5 )...........................................................................................53
شکل 4 – 19 خیز و تغییر مکان نقاط در اتصال ( 5 ).............................................................................53
شکل 4 – 20 نتیجه نهایی اتصال ( 5 )....................................................................................................54
شکل 4 – 21 مش بندی تحت تنش .......................................................................................................56
شکل 4 – 22 نمودار تنش بر حسب زمان در محل اتصال........................................................................57
شکل 4 – 23 نمودار تغییر مکان بر حسب زمان در نقطه بالای نبشی اتصال جان...................................57
شکل 4 – 24 نمودار میانگین تغییر مکان بر حسب زمان در کل تیر........................................................58
شکل 4 -25 مش بندی تحت تنش در نمای دور.....................................................................................59
شکل 4 – 26 نمودار تنش بر حسب زمان................................................................................................60
شکل 4 – 27 نمودار تغییر مکان بر حسب زمان در نقطه بالای نبشی اتصال جان...................................61
شکل 4 – 28 نمودار میانگین تغییر مکان بر حسب زمان در کل تیر.........................................................61
شکل4-29 نمودار تنش برحسب زمان برای نیروی KN 20.....................................................................62
شکل 4-30 نمودار تغییر مکان برحسب زمان برای نیروی KN 20 در نقطه بالای نبشی اتصال جان.......63
4-31 نمودار تنش برحسب زمان برای نیروی KN 40..............................................................................63
شکل 4-32 نمودار تغییر مکان بر حسب زمان برای نیروی KN 40 در نقطه بالای نبشی اتصال جان......64
شکل 4-33 نمودار تنش برحسب زمان برای نیروی KN 60....................................................................64
شکل4-34 نمودار تغییر مکان برحسب زمان برای نیروی KN 60 در نقطه بالای نبشی اتصال جان........65
شکل 4-35 مش بندی تحت تنش برای نیروی KN20.............................................................................65
شکل 4-36 مش بندی تحت تنش برای نیروی KN40.............................................................................66
شکل 4-37 مش بندی تحت تنش برای نیروی KN60.............................................................................66
شکل 4 – 38 کانتور تنش تیر فاقدار از بالا...............................................................................................68
شکل 4 –39 تمرکز تنش در جان تیر فاقدار از بالا...................................................................................68
شکل 4 – 40 کانتور تنش تیر فاقدار از زیر..............................................................................................69
شکل 4 – 41 تمرکز تنش در جان تیر فاقدار از زیر................................................................................70
شکل 4 – 42 کانتور تنش تیر فاقدار دوبل................................................................................................71
شکل 4 – 43 تمرکز تنش در جان تیر فاقدار دوبل...................................................................................71
شکل 4 – 44 نقاط بحرانی در فاق دوبل...................................................................................................72
شکل 4 – 45 تنش برشی در تیر شماره 1..................................................................................................73
شکل 4 – 46 تنش برشی در تیر شماره 2..................................................................................................73
شکل 4 – 47 تنش برشی در تیر شماره 3..................................................................................................74
شکل 4 – 48 تنش برشی در تیر شماره 4..................................................................................................74
شکل 4 – 49 تنش برشی در تیر شماره 5..................................................................................................74
شکل 4 – 50 تمرکز تنش در تیر بحرانی 5 با طول فاق 80 میلیمتر...........................................................75
شکل 4 – 51 جدول مقایسه تنش های ماکزیمم برش در تحلیل شماره (4)...................................................75
شکل 4 – 52 آنالیز حالت 1......................................................................................................................77
شکل 4 – 53 آنالیز حالت 2......................................................................................................................77
شکل 4 – 54 آنالیز حالت 3......................................................................................................................77
شکل 4 – 55 آنالیز حالت 4......................................................................................................................78
شکل 4 –56 تنش های ایجاد شده در خط جوش برای حالت های چهارگانه..................... 79
چکیده
در سازه های فلزی یکی از مهمترین مکان های تمرکز تنش ، محل اتصال می باشد . در برش قالبی ، نیروی برشی در محل اتصال به حدی زیاد است که قسمتی از تیر یا تقویت کننده آن بطور تکه ای گسیخته و جدا
می شود و این امر ناشی از بی توجهی در طراحی اتصال یا عدم پیش بینی صحیح بارگذاری است . در این تحقیق با کمک نرم افزار و با استفاده از روش های تئوری ، قصد داریم رفتار اتصال های گوناگون تیر به تیر را بررسی کرده و شرایط بحرانی آن از لحاظ تغییر شکل و تنش ایجاد شده مورد بررسی قرار گیرد . و در این بررسی ها رفتار برش قالبی در اتصالات جوش شده را دنبال کرده و در ادامه به دنبال ارائه راه حلی برای تقویت اتصال تیر به تیر بدور از خطر برش قالبی بوده و بهترین و مقاوم ترین نوع تقویت را در این اتصال پیشنهاد می گردد.
در این تحقیق برای مدل کردن اتصالات و بررسی برشهای قالبی در اتصالات جوشی از نرم افزار پیشرفته کتیا (CTIA-R 19) استفاده شده و در آخر نیز آنالیز و تحلیل المان محدود در محیط نرم افزار ABAQUS انجام شد.
از نتایج تحقیق مشخص گردیده که برخی روش های تقویت یک اتصال تیر به تیر در برش های قالبی در اتصالات جوشی بسیار کارا و سودمند و برخی دیگر کاملاً بی فایده و غیرضروری هستند.
کلید واژه : برش قالبی ، اتصالات جوشی ، تیرهای زبانه شده ، آنالیز اجزاء محدود
شرح مختصر : لوله ها را می توان به انواع مختلف از نظر جنس ، کاربرد و نحوه اتصالات دسته بندی نمود .
نکاتی که در جوشکاری بایستی مورد توجه قرار گیرد :
لوله و اتصالات
انواع لوله :
لوله ها را می توان به انواع مختلف از نظر جنس ، کاربرد و نحوه اتصالات دسته بندی نمود .
لوله هایی که در سیستم آبرسانی و فاضلاب مورد استفاده قرار می گیرد به شرح ذیل می باشد .
* لوله های گالوانیزه :
لوله های گالوانیزه خود به دو دسته تقسیم می شوند : لوله های فولادی گالوانیزه و لوله های آهنی گالوانیزه این دو نوع در بازار به لوله های آهنی سفید معروفند و عموماً بین این دو فرقی گذاشته نمی شود ،در صورتیکه لوله های فولادی گالوانیزه در مقایسه با نوع آهنی آن سبک تر و براق تر هستند .
1- لوله های فولادی گالوانیزه :
این نوع لوله ها گاهی برای تخلیه فاضلاب لوازم بهداشتی کوچک به کار برده می شود ولی مورد استفاده اصلی آنها برای تهویه است . جنس این لوله ها از فولاد نرمی است که در ساختن آن ورقه فولاد را با فشار داخل قالب عبور داده درز آن را جوش می دهند و سپس آنها را جهت افزایش مقاومت در برابر اسیدها و زنگ زدگیها در یک وان آبکاری روی اندود (گالوانیزه) می کنند . این نوع لوله ها نسبت به نوع آهنی در برابر اسیدها مقاومت کمتری دارند و کلیه اسیدهایی که برای چدن مضر می باشند فولاد گالوانیزه را هم خراب می کنند .
خلاصه طرح:
موضوع طرح: طرح تولید لوله پلیاتیلن و پلی پروپیلن و اتصالات
نوع تولیدات: لولهپلی اتیلن سایز(160-400) و (20-63) و لوله پروپیلن (20-63) و اتصالات پلی پروپیلن
تعداد شاغلین: 41 نفر
مشخصات سرمایهگذاری طرح(ارقام به میلیون ریال)
سرمایه گذاری کل طرح: 5/20571
سرمایهگذاری ثابت: 12489
سرمایه در گردش: 5/6831
درآمد سالیانه: 50000
سود ویژه: 5/3968
دوره بازگشت سرمایه: 39 ماه
نرخ بازدهی سرمایه: 7/31%