افزایش ظرفیت خمشی تیر بتن آرمه با استفاده از الیاف کامپوزیت
شیشه
چکیده:
اتصال پلیمرهای مسلح شده با الیاف FRP توسط چسب اپوکسی به عنوان یک تکنولوژی مقاوم سازی پیشرفته برای تعمیر و
تقویت سازه های بتن آرمه پدید آمده است. اگرچه اتصال ورق های FRP توسط لایه چسب دارای مزایای بسیاری است بیشتر حالات
گسیختگی تیرهای تقویت شده با این روش به صورت ترد و با کمی یا بدون نشانه رخ می دهد که به این پدیده گسیختگی زودرس می
گویند. شایع ترین حالت این گسیختگی های زودرس DEBONDING شکافته شدن پوشش بتن و جداشدگی سطح مشترک بتن وصفحه تقویتی گزارش شده اند. در این تحقیق تیرهای بتنی به روش معمول با الیاف GFRP تقویت و تحت آزمایش خمش چهار نقطه ای قرار گرفت که نتایج حاکی از ایجاد پدیده شکست زودرس بود. پیرو آن و پس از بررسی تئوریک روش جدیدتری ارائه شد که در این روش تقویت کاور تحت خمش چهار نقطه ای ادامه پیدا کرد که منجر به تعویق این پدیده در تیرهای مورد آزمایش شد.
کلید واژه:
تقویت تیر، ظرفیت خمشی ، الیاف GFRP
چکیده 1
-1 مقدمه 2 -1
-2 مروری بر مفهوم تعادل انرژی 3 -1
-3 نگرشی بر عملکرد مبتنی بر طراحی لرزه های سازه ها 3 -1
فصل دوم : مفهوم طراحی پلاستیک ارائه شده 6
-1 مقدمه 7 -2
-2 برش پایه طراحی در حالت پاسخ نهایی 8 -2
-3 برش پایه طراحی در حالت نهایی 11 -2
-4 برش پایه طراحی برای قابلیت بهره برداری 18 -2
-5 طراحی پلاستیک قابهای فولادی 21 -2
فصل سوم : پاسخ لرزه ای قابهای طراحی شده با روش ارائه شده 30
-1 پاسخ لرزه ای قابهای طراحی شده 31 -3
-2 طراحی پلاستیک مبتنی بر عملکرد قابهای فولادی 40 -3
فصل چهارم طراحی قابهای خمشی به روش انرژی 4
-1 مقدمه 47 -4
2 - مراحل طراحی قاب خمشی به روش انرژی 47 -4
3 -آنالیز دینامیکی تاریخچه زمانی : 51 -4
فصل پنجم نتیجه گیری 58
1 - مزایای روش انرژی نسبت به روش استاتیکی معادل: 59 -5
2 - معایب روش انرژی نسبت به روش استاتیکی معادل 59 -5
ز
3 - خلاصه و نتیجه گیری 60 -5
مراجع 76
فهرست نمودارها 11
فهرست شکل ها 13
چکیده 18
مقدمه 19
فصل اول: کلیات تحقیق
-1-1 عنوان 21
-2-1 بیان مسئله 21
-3-1 هدف از تحقیق 21
-4-1 فرضیات اصلی تحقیق 21
-5-1 بیشینة تحقیق 22
فصل دوم : مبنای نظری در مدلسازی و تحلیل سازه ها
-1-2 مفاهیم پایه در طراحی لرزه ای بر اساس عملکرد 24
-2-2 انتخاب عملکرد هدف 25
-3-2 سطوح عملکرد ساختمان 26
-1-3-2 سطوح عملکرد اجزای سازه ای 26
-2-3-2 سطوح عملکرد اجزای غیر سازه ای 28
4-2 حرکات زمین 30
-5-2 هدف اصلی ایمنی 30
-6-2 طراحی بر اساس عملکرد 31
-1-6-2 طراحی بر اساس عملکرد با استفاده از تغییر مکان 31
-2-6-2 کنترل پارامترهای مختلف پاسخ سازه 32
-7-2 روش های طراحی بر اساس عملکرد با استفاده از کنترل تغییر مکان 32
-8-2 قاب خمشی فولادی ویژه وکنترل ضوابط طراحی قاب خمشی ویژه 33
-1-8-2 رفتار ناشی از بارهای جانبی 34
35 P -Δ -2-8-2 اثر
-3-8-2 تغییر مکان جانبی نسبی طبقات 37
-4-8-2 رفتار لرزه ای قاب 37
-5-8-2 طرح سازه های مقاوم بر اساس شکل پذیری 39
٧
-6-8-2 طرح لرزه ای بر اساس شکل پذیری ویژه 40
-9-2 روشهای تحلیل سازه 43
-1-9-2 تحلیل استاتیکی معادل 43
-2-9-2 تحلیل غیرخطی استاتیکی و دینامیکی 47
فصل سوم: معرفی سازه مورد بررسی وتبیین مدل ریاضی آنها
-1-3 معرفی مدل ها 66
-2-3 پلان موقیعت سازه ها 67
-3-3 تیپ بندی مقاطع 74
-4-3 بارگذاری ثقلی 88
-5-3 معرفی مفاصل پلاستیک و نحوه تحلیل غیر خطی 88
-1-5-3 معرفی مفاصل پلاستیک 88
-2-5-3 نحوه تحلیل غیر خطی 89
-6-3 شتاب نگاشتها و نحوه همپایه کردن شتاب نگاشتها 98
-1-6-3 مشخصه حرکت زمین 98
-2-6-3 روشهای تصحیح شتاب نگاشتها 99
-3-6-3 همپایه کردن شتاب نگاشتها 103
فصل چهارم: تحلیل سازه ها و مقایسه نتایج
-1-4 معیارهای مورد بررسی 108
-2-4 تحلیل استاتیکی غیر خطی 108
-1-2-4 توزیع مفاصل پلاستیک هرسازه تحت اثر زلزله های مختلف 108
-2-2-4 بررسی بحرانی ترین مفاصل پلاستیک هر سازه 108
-3-2-4 تغییر مکان نسبی غیر خطی طبقات هر سازه تحت اثر زلزله های مختلف 108
-4-2-4 بررسی حداکثر تغییر مکان نسبی غیر خطی هر سازه 108
5 بر اساس تحلیل استاتیکی غیر خطی 109 -3- -1-1-2-4 اشکال مربوط به توزیع مفاصل پلاستیک در سازه 1
5 بر اساس تحلیل استاتیکی غیر خطی 111 -3- -2-1-2-4 اشکال مربوط به توزیع مفاصل پلاستیک در سازه 2
5 بر اساس تحلیل استاتیکی غیر خطی 113 -4- -3-1-2-4 اشکال مربوط به توزیع مفاصل پلاستیک در سازه 1
5 بر اساس تحلیل استاتیکی غیر خطی 115 -4- -4-1-2-4 اشکال مربوط به توزیع مفاصل پلاستیک در سازه 2
10 بر اساس تحلیل استاتیکی غیر خطی 117 -3- -5-1-2-4 اشکال مربوط به توزیع مفاصل پلاستیک در سازه 1
10 بر اساس تحلیل استاتیکی غیر خطی 119 -3- -6-1-2-4 اشکال مربوط به توزیع مفاصل پلاستیک در سازه 2
٨
10 بر اساس تحلیل استاتیکی غیر خطی 121 -4- -7-1-2-4 اشکال مربوط به توزیع مفاصل پلاستیک در سازه 1
10 بر اساس تحلیل استاتیکی غیر خطی 123 -4- -8-1-2-4 اشکال مربوط به توزیع مفاصل پلاستیک در سازه 2
15 بر اساس تحلیل استاتیکی غیر خطی 125 -4- -9-1-2-4 اشکال مربوط به توزیع مفاصل پلاستیک در سازه 1
15 بر اساس تحلیل استاتیکی غیر خطی 127 -4- -10-1-2-4 اشکال مربوط به توزیع مفاصل پلاستیک در سازه 2
15 بر اساس تحلیل استاتیکی غیر خطی 129 -5- -11-1-2-4 اشکال مربوط به توزیع مفاصل پلاستیک در سازه 1
15 بر اساس تحلیل استاتیکی غیر خطی 131 -5- -12-1-2-4 اشکال مربوط به توزیع مفاصل پلاستیک در سازه 2
-1-2-2-4 اشکال مربوط به بحرانی ترین مفاصل پلاستیک در سازه 5 طبقه بر اساس تحلیل استاتیکی غیر خطی 133
-2-2-2-4 اشکال مربوط به بحرانی ترین مفاصل پلاستیک در سازه 10 طبقه بر اساس تحلیل استاتیکی غیر خطی 134
-3-2-2-4 اشکال مربوط به بحرانی ترین مفاصل پلاستیک در سازه 15 طبقه بر اساس تحلیل استاتیکی غیر خطی 135
-1-3-2-4 اشکال مربوط به تغییر مکان نسبی طبقات در سازه 5 طبقه بر اساس تحلیل استاتیکی غیر خطی 137
-2-3-2-4 اشکال مربوط به تغییر مکان نسبی طبقات در سازه 10 طبقه بر اساس تحلیل استاتیکی غیر خطی 139
-3-3-2-4 اشکال مربوط به تغییر مکان نسبی طبقات در سازه 15 طبقه بر اساس تحلیل استاتیکی غیر خطی 141
-1-3-2-4 اشکال مربوط به حداکثر تغییر مکان نسبی طبقات در سازه 5 طبقه بر اساس تحلیل استاتیکی غیرخطی 143
-2-3-2-4 اشکال مربوط به حداکثر تغییر مکان نسبی طبقات در سازه 10 طبقه بر اساس تحلیل استاتیکی غیر خطی 143
-3-3-2-4 اشکال مربوط به حداکثر تغییر مکان نسبی طبقات در سازه 15 طبقه بر اساس تحلیل استاتیکی غیر خطی 144
-3-4 تحلیل دینامیکی غیر خطی 145
-1-3 توزیع مفاصل پلاستیک هرسازه تحت اثر زلزله های مختلف 145
2-3-4 بررسی بحرانی ترین مفاصل پلاستیک هر سازه 145
-3-3- تغییر مکان نسبی غیر خطی طبقات هر سازه تحت اثر زلزله های مختلف 145
-4-3-4 بررسی حداکثر تغییر مکان نسبی غیر خطی هر سازه 145
5 بر اساس تحلیل دینامیکی غیر خطی 146 -3- -1-1-3-4 اشکال مربوط به توزیع مفاصل پلاستیک در سازه 1
5 بر اساس تحلیل دینامیکی غیر خطی 147 -3- -2-1-3-4 اشکال مربوط به توزیع مفاصل پلاستیک در سازه 2
5 بر اساس تحلیل دینامیکی غیر خطی 149 -4- -3-1-3-4 اشکال مربوط به توزیع مفاصل پلاستیک در سازه 1
5 بر اساس تحلیل دینامیکی غیر خطی 150 -4- -4-1-3-4 اشکال مربوط به توزیع مفاصل پلاستیک در سازه 2
10 بر اساس تحلیل دینامیکی غیر خطی 152 -3- -5-1-3-4 اشکال مربوط به توزیع مفاصل پلاستیک در سازه 1
10 بر اساس تحلیل دینامیکی غیر خطی 153 -3- -6-1-3-4 اشکال مربوط به توزیع مفاصل پلاستیک در سازه 2
10 بر اساس تحلیل دینامیکی غیر خطی 155 -4- -7-1-3-4 اشکال مربوط به توزیع مفاصل پلاستیک در سازه 1
10 بر اساس تحلیل ا دینامیکی غیر خطی 156 -4- -8-1-3-4 اشکال مربوط به توزیع مفاصل پلاستیک در سازه 2
15 بر اساس تحلیل دینامیکی غیر خطی 158 -4- -9-1-3-4 اشکال مربوط به توزیع مفاصل پلاستیک در سازه 1
15 بر اساس تحلیل دینامیکی غیر خطی 159 -4- -10-1-3-4 اشکال مربوط به توزیع مفاصل پلاستیک در سازه 2
15 بر اساس تحلیل دینامیکی غیر خطی 161 -5- -11-1-3-4 اشکال مربوط به توزیع مفاصل پلاستیک در سازه 1
٩
15 بر اساس تحلیل دینامیکی غیر خطی 162 -5- -12-1-3-4 اشکال مربوط به توزیع مفاصل پلاستیک در سازه 2
-1-2-3-4 اشکال مربوط به بحرانی ترین مفاصل پلاستیک در سازه 5 طبقه بر اساس تحلیل دینامیکی غیر خطی 164
-2-2-3-4 اشکال مربوط به بحرانی ترین مفاصل پلاستیک در سازه 10 طبقه بر اساس تحلیل دینامیکی غیر خطی 165
-3-2-3-4 اشکال مربوط به بحرانی ترین مفاصل پلاستیک در سازه 15 طبقه بر اساس تحلیل دینامیکی غیر خطی 166
-1-3-3-4 اشکال مربوط به تغییر مکان نسبی طبقات در سازه 5 طبقه بر اساس تحلیل دینامیکی غیر خطی 167
-2-3-3-4 اشکال مربوط به تغییر مکان نسبی طبقات در سازه 10 طبقه بر اساس تحلیل دینامیکی غیر خطی 168
-3-3-3-4 اشکال مربوط به تغییر مکان نسبی طبقات در سازه 15 طبقه بر اساس تحلیل دینامیکی غیر خطی 170
-1-3-3-4 اشکال مربوط به حداکثر تغییر مکان نسبی طبقات در سازه 5 طبقه بر اساس تحلیل دینامیکی غیر خطی 171
-2-3-3-4 اشکال مربوط به حداکثر تغییر مکان نسبی طبقات در سازه 10 طبقه بر اساس تحلیل دینامیکی غیر خطی 172
-3-3-3-4 اشکال مربوط به حداکثر تغییر مکان نسبی طبقات در سازه 15 طبقه بر اساس تحلیل دینامیکی غیر خطی 172
-4-4 مقایسه نتایج تحلیل استاتیکی و دینامیکی غیر خطی 173
-1-4-4 مقایسه مفاصل پلاستیک در تحلیل های استاتیکی و دینامیکی غیر خطی 173
-2-4-4 نتیجه گیری در مورد حداکثر تغییر مکان نسبی سازه ها
-3-4-4 مقایسه حداکثر تغییر مکان نسبی سازه های تحت تحلیل های استاتیکی و دینامیکی غیر خطی 173
-4-4-4 نتیجه گیری در مورد حداکثر تغییر مکان نسبی سازه ها
-5-4-4 مقایسه تغییر مکان طیف طرح استاندارد با میانگین طیف های پاسخ 173
فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات
-1-5 جمع بندی نتایج 213
-1-1-5 درسازه های 5 طبقه 213
-2-1-5 درسازه های 10 طبقه 214
-3-1-5 درسازه های 15 طبقه 215
-4-1-5 جمع بندی کلی نتایج 217
-2-5 پیشنهادات 219
مراجع فارسی 220
مراجع لاتین 221
چکیده لاتین 222
چکیده:
دلایل مختلفی برای نیاز به مقاوم سازی سازه های موجود وجود دارد. از جمله این دلایل می توان به نیاز به مقاوم سازی سازه های آسیب دیده در اثر زلزله، و یا پدیده های طبیعی دیگر و یا نیاز به تقویت ساختمان هائی که اساسا بر طبق آئین نامه خاصی طراحی نشده و بنا به کاستی هائی آسیب پذیر تشخیص داده شده اند اشاره نمود. در سالهای اخیر روشهای مختلفی برای مقاوم سازی سازه های بتنی ارائه شده است که در این میان استفاده از مهاربندهای فولادی برای افزایش مقاومت، سختی و شکل پذیری این سازه ها مورد توجه قرار گرفته است، یکی از ضعفهای این روش نبود یک دستورالعمل مدون جهت تحلیل، طراحی و اجرای این سیستم جدید می باشد، که دلیل این مسئله پیچیدگی این سیستم و مسائل مرتبط با آن، از جمله اندرکنش میان قاب بتنی و مهاربند فولادی با مودهای رفتاری متفاوت می باشد. در فصل اول این سمینار انواع روشهای مختلف بهسازی لرزه ای سازه های بتنی از قبیل تقویت موضعی، که شامل استفاده از الیاف FRP و جاکت های بتنی و فولادی می باشد، افزودن اعضای سازه های جدید شامل دیوارهای برشی بتنی و فولادی و مهاربندی های فولادی و همچنین کاهش نیروهای وارد بر ساختمان در هنگام زلزله معرفی شده اند. در فصل دوم تاریخچه ای از تحقیقات تئوری و آزمایشگاهی مربوط به مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از مهاربندهای فولادی ارائه شده است، در فصل سوم انواع مختلف مهاربندهای فولادی شامل مهاربندهای هم محور، مهاربندهای زانوئی و مهاربندهای برون محور معرفی شده و رفتار هر یک از آنها در قاب بتنی در غالب مقایسه پارامترهائی از جمله ظریفت باربری، سختی وطاقت، شکل پذیری، ضریب رفتار و مودهای خرابی، فرآیند ترک خوردگی و گسترش ترک ها شکل گیری مفاصل پلاستیک در سازه بررسی شده و نتایج حاصل از این آزمایشات ارائه شده است. در فصل چهارم اتصلاالت قاب بتن مسلح به مهاربندی فولادی بررسی شده و رفتار تعدادی از اتصالات متداول پیشنهاد شده در غالب نتایج آزمایشگاهی با مقایسه پارامترهای مختلف ارزیابی شده است. و بالاخره در فصل پنجم رفتار قاب خمشی بتن مسلح و مهاربند فولادی بطور منفرد و نیز اندرکنش میان این دو سیستم بررسی شد، همچنین عوامل موثر بر تعیین ضریب رفتار این سیستم ترکیبی با استفاده از نتایج آزمایشگاهی ارائه شده و در پایان ضریب رفتار آزمایشی پیشنهاد شده توسط دو آئین نامه معتبر Eurocode, UBC مورد مقایسه قرار گرفت.
مقدمه:
بسیاری از ساختمان های موجود، مقاومت کافی در برابر نیروهای زلزله را ندارند که این امر، خرابی ناشی از زمین لرزه های آتی را تشدید خواهد کرد. برای جلوگیری از بروز چنین خسارت هایی، یک راه حل منطقی و اقتصادی، مقاوم سازی ساختمان موجود می باشد. مقاوم سازی به مجموعه عملیاتی گفته می شود که روی یک قسمت یا تمام سازه انجام می شود تا سازه بتواند بارها و سربارهای بیشتری نسبت به حالت اولیه تحمل نماید و خصوصیات رفتاری بهتری را از خود نشان دهد. در تقویت سازه غالبا سه هدف عمده وجود دارد: افزایش مقاومت ساختمان در برابر بارهای جانبی، افزایش شکل پذیری ساختمان، افزایش مقاومت به همراه افزایش شکل پذیری ساختمان، به طور کلی مقاوم سازی به دو دسته اصلی تقسیم می شود: 1- اضافه کردن سیستم سازه 2- تقویت اعضای سازه ای موجود. سیستم بادبندهای فولادی یک روض مقاوم سازی مطلوب به شمار می رود از جمله مزایای این روش، افزایش مقاومت و شکل پذیری سازه، اعمال وزن کمتر به سازه و درمقایسه با دیوار برشی امکان استفاده از بازشو و پنجره در قاب بادبندی شده، اجرای نسبتا آسان و کنترل کیفیت ساده تر می باشد. مطالب عنوان شده در این سمینار در پنج فصل گنجانده شده است که در فصل اول در مورد انواع روشهای مختلف بهسازی لرزه ای سازه های بتن مسلح بحث می شود، در فصل دوم تاریخچه ای از تحقیقات انجام شده در مورد استفاده از مهاربندهای فولادی در قابهای بتن مسلح ارائه شده است، سپس در فصل سوم انواع سیستم های متداول مهاربندی معرفی شده و مقایسه ای اجمالی میان آنها انجام شد. همچنین در فصل چهارم مورد مطالعه قرار گرفت و در نهایت در فصل پنجم رفتار قاب های RC اتصالات مهاربندهای فولادی به قاب بتن مسلح بهسازی شده با مهاربندهای فولادی مورد بررسی قرار گرفت و ضریب رفتارهای پیشنهادی ارائه شده است.