دانلود پایان نامه ارشد درمورد از نظر اجرا و پایداری


Widget not in any sidebars

شکل 4-30: مقطع صلیبی شکل هسته با غلاف پیرامونی
بنابراین در ادامه تحقیق، مقطع صلیبی شکل به عنوان هسته و مقطع لوزی-مربع به عنوان غلاف پیرامونی مهاربند جدید مقاوم در برابر کمانش در نظر گرفته میشود و رفتار کلی این مقطع مورد مطالعه و تحقیق قرار میگیرد.
در مرحله بعد برای طراحی مهاربند در زلزلههای رایج (50% احتمال وقوع در 50 سال)، بایستی مقطعی طراحی شود که به ازای نیروی وارد شده به مهاربند رفتار عضو در محدوده الاستیک باشد و مهاربند دچار کمانشهای الاستیک نشود (برای اعضایهای فشاری کمانش موضعی، کمانش اعوجاجی و کمانش کلی اولر محتمل است). بنابراین با توجه به موارد ذکر شده، مقطع مطلوب هسته را به دست میآوریم. بهطوریکه هم در برابر بارهای وارده رفتار الاستیک داشته باشد و هم از نظر اجرا در اتصالات جهت تامین هدف مورد نظر مطلوب باشد. برای این کار نخست با مدل کردن مقطع پیشنهادی در برنامه CUFSM، نسبت بار کمانشی به بار تسلیم مقطع را بدست میآوریم. در ادامه با روش مقاومت مستقیم بارهای کمانشی مقطع را بدست میآوریم. روابط محاسباتی روش مقاومت مستقیم جهت محاسبه بار کمانشی به صورت زیر میباشد:
4-9
بار کمانشی کلی:
4-11
4-10
بار کمانشی موضعی:

4-12
بار کمانشی اعوجاجی:

4-13

در ادامه برای طراحی مهاربند در زلزلههای طرح (10% احتمال وقوع در 50 سال) بایستی اولا مقطع هسته طوری طراحی شود که بدون کمانش کلی به تنش تسلیم برسد، به این ترتیب که با ایجاد یک غلاف خارجی، سختی جانبی هسته را افزایش دهیم تا با کنترل دامنههای مودهای مختلف کمانش کلی، هسته بتواند حتی بعد از کمانشهای موضعی یا اعوجاجی بدست آمده، تحمل افزایش بار را داشته باشد و به مرحله تسلیم برسد.
جهت تحقق این هدف بایستی با توجه به شکل مقطع مهاربند ارائه شده اولاً فضای خالی بین هسته و غلاف طوری طراحی شود که بعد از کمانشهای الاستیک هسته، عضو با تکیه بر غلاف دچار زوال نشده و تحمل افزایش بار را داشته باشد. با توجه به این نکته و دقت در طراحی مهاربندهای غلافدار، این مرحله بایستی با روش سعی و خطا صورت گیرد تا در نهایت یک فضای خالی مناسب که رفتار فشاری مهاربند را مطلوب کند، به دست آید. در مرحله بعد بایستی مقطع غلاف طراحی شود. با توجه به آنالیزهای سریدهارا ]25[ دیده میشود که این عضو سیستم مهاربندی همانند یک تیر تحت بار متمرکز میباشد. بنابراین با توجه به لنگر موجود در عضو، ضخامت مقطع و ابعاد مقطع بدست میآید. شایان ذکر است که کل مقطع غلاف بایستی برگرفته از شکل مقطع هسته باشد تا در حد امکان سختی جانبی برای همه نقاط مقطع هسته تأمین شود.
روابط تقریبی بدست آمده توسط سریدهارا]25[ جهت محاسبه گشتاور خمشی حداکثر در غلاف بر حسب نیروی محوری هسته (P) و فاصله بین هسته و غلاف (d0) با توجه به شکل 4-31 بصورت زیر بیان میشود:
شکل 4-31: دیاگرام آزاد نیروهای مهاربند غلافدار
4-16
4-15
4-14
در روابط 4-14 تا 4-16 پارامترهای d0، d1 و Is بهترتیب بیانگر فضای خالی بین هسته و غلاف، تغییرمکان ناشی از کمانش سیستم مهاربند و ممان اینرسی غلاف میباشند.
در مرحله سوم ابتدا بایستی تغییر شکل محوری ایجاد شده در هسته به ازای تنش تسلیم و حتی تنشهای بزرگتر که احتمالاً هسته به دلیل سختشدگی کرنشی تحمل خواهد کرد، را بهدست آورد. با بهدست آوردن مقادیر این تغییرشکلها (تغییر طول)، میتوان اختلاف طول هسته و غلاف را جهت حصول هدف ارائه شده تعیین کرد. بنابراین در زلزلههای بسیار شدید (2% احتمال وقوع در 50 سال) که هسته به تنش تسلیم خواهد رسید، غلاف نیز وارد عمل شده و با تحمل سهمی از نیروی محوری مهاربند، پایداری سازه را حفظ کند. به این صورت که یک خلاصی بین اتصال قاب و غلاف ایجاد میشود که در تغییر شکلهای محاسبه شده، با به هم چسبیدن مقطع اتصال و غلاف، درصدی از نیروی محوری توسط غلاف تحمل شود. همچنین در این مرحله بایستی مقطع غلاف بدست آمده در مرحله دوم با توجه به روابط تیر- ستون نیز کنترل شود.
در ادامه از آنجاییکه هسته تسلیم شده و وارد رفتار غیرخطی شده است از برنامه ANSYS برای بررسی رفتار غیرخطی مقطع مهاربند مقاوم در برابر کمانش استفاده میکنیم. دراین راستا با مدل کردن مقطع هسته و غلاف در برنامه، رفتار مشترک هسته و غلاف تحت بارهای فشاری مورد ارزیابی قرار میگیرد.