دانشگاه بوعلی سینا

دانشکده مهندسی

گروه عمران

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته عمران گرایش سازه

عنوان:

مطالعه عددی رفتار نوع خاصی از اتصال بتنی نیمه پیش ساخته تیر- ستون

استاد راهنما:

دکتر فریدون رضایی

استاد مشاور:

دکتر مرتضی مدح خوان

چکیده:

یکی از مهمترین مشکلات ساختمان‌های پیش‌ساخته و نیمه پیش‌ساخته بتنی، مسئله تامین صلبیت و گیرداری اتصالات در این سازه‌ها می‌باشد. استفاده از قطعات مناسب و روش های بهینه نصب در اتصال باعث افزایش صلبیت و همچنین استهلاک بیشتر انرژی در اتصالات این نوع سازه‌ها می شود. در این پژوهش سعی بر آن شده است که به روش جدیدی جهت اجرای این نوع ساختمان‌ها با سیستم قاب خمشی دارای گیرداری و صلبیت بالا در اتصالات آن دست یافت. برای رسیدن به این هدف باید بتوان بهترین و مناسب ترین روش‌ها و قطعات را در اتصال انتخاب کرد تا ضمن تامین گیرداری و مقاومت مورد نظر از نظر اجرایی نیز قابل پذیرش باشد. برای این کار با کمک مهندسان شرکت ایران فریمکو و بر اساس توصیه‌های کتاب طراحی انجمن بتن پیش‌ساخته و پیش‌تنیده آمریکا سیستم و نوع اتصال تعریف شده، سپس با مدلسازی این اتصال در نرم افزارهای تحلیل المان‌محدود، کارایی آن مورد بررسی قرار گرفته و در نهایت بهینه کردن قطعه اتصال مورد تحقیق قرار گرفته است. در ابتدا با مدلسازی سه ساختمان در دست احداث با پلان‌های متفاوت و با سیستم قاب خمشی در نرم افزار ETABS، بعد از انجام تحلیل بر روی سازه اطلاعات لازم از چند نمونه اتصال تیر-ستون بدست آمده است. سپس با مدلسازی و تحلیل اتصال تیر به ستون مورد نظر به صورت صلیبی شکل در نرم افزار ABAQUS، چگونگی رفتار این اتصال مورد بررسی قرار گرفته است. برای بررسی رفتار و میزان استهلاک انرژی در اتصالات از منحنی‌های هیسترزیس استفاده نموده و مدلسازی را با  تغییر جزئیات و قطعات مختلف اتصال تکرار نموده تا بتوان به بهینه ترین قطعه اتصال دست پیدا کرد. در نهایت با بررسی‌های لرزه‌ای بر روی اتصال بهینه شده، نتایج تحلیل‌ها نشان از وجود منحنی هیسترزیس با عملکرد مناسب داشته ولی در نهایت با محاسبه شاخص صلبیت، این اتصال به صورت اتصال نیمه گیردار شناخته شده و دارای صلبیت کامل جهت اجرای قاب خمشی بتنی پیش‌ساخته بدون دیوار برشی نمی‌باشد.

فصل اول: مقدمه

1-1- کلیات و هدف مطالعه

صنعتی سازی و کاربرد سازه‌های بتن آرمه پیش‌ساخته و نیمه پیش‌ساخته، و برخورداری از مزایای آن سال‌های متمادی است که در کشورهای پیشرفته مورد توجه قرار گرفته و در سال‌های اخیر به این موضوع در کشورمان نیز توجه شده است. پیش‌ساختگی، اعضای سازه‌ای با کیفیت بالا، کارآمدی بیشتر، صرفه جویی در وقت و هزینه کمتر را به همراه داشته است. از مزیت های این سازه‌ها ایجاد یک روند مستمر تولید با هدایت و نظارت متخصصین می باشد. در این روند، مکانیزه کردن، سرعت بخشیدن، اقتصادی نمودن و کنترل کیفیت فرآورده‌ها، همچنین بهبود شرایط کار و به حداقل رسانیدن آثار جوی هنگام تولید مد نظر می‌باشند[1].

اغلب سیستم‌های پیش‌ساخته موجود در دنیا از نوع اتصال غیرگیردار با جزئیات ظریف هستند که تولید و نصب آن دشوار بوده و معمولاً برای کشورمان مناسب نیستند. در ایران که در اکثر مناطق، خطر لرزه‌خیزی زیاد تا خیلی زیاد است، سیستم های نیمه گیردار در قاب خمشی پیش ساخته ممکن است جوابگو نباشد و به سیستمی نیاز باشد که قادر به مقابله با نیروهای مؤثر جانبی باشد. با وجود مزایای مختلف سازه های پیش‌ساخته، در نتیجه وجود پاره‌ای از مسائل که به طور حل نشده‌ باقی مانده‌اند، صنعت پیش‌ساختگی به پتانسیل کامل خود نرسیده است. این مشکلات بیشتر برخاسته از نوع اتصالات ساختمان‌های پیش‌ساخته است[2].

تحقیق حاضر سعی در معرفی و  بررسی رفتار یک نوع اتصال  صلب نیمه پیش ساخته تیر به ستون در ساختمان‌های بتنی با سیستم قاب خمشی دارد، که توسط کارشناسان شرکت ایران فریمکو طرح اولیه آن داده شده است. لازم به توضیح است که رفتار این نوع اتصال در آیین نامه‌های موجود در کشور، همچون آیین نامه بتن ایران[3] یا مبحث نهم مقررات ملی ساختمان[4] بررسی نشده است. همچنین این موضوع نیز باید مورد توجه قرار گیرد که مطابق آیین نامه داخلی برای سیستم‌های پیش ساخته خطی(دارای تیر و ستون) اتصالات در تحلیل سازه با فرض مفصلی بودن در برابر بارهای جانبی و با قبول مدل واقعی سختی در عملکردهای دیگر سازه وارد محاسبه شوند. اتصالاتی که صلب فرض شوند، باید درجا بتن ریزی شوند یا کاملا با جزییات اتصال قاب درجا بتن‌ریزی شده، مشابه باشند. در غیر اینصورت باید مقاومت خمشی و سختی آن‌ها در نامناسب‌ترین شرایط توسط آزمایش‌های دقیق ثابت شده باشند. در این آزمایش‌ها بخصوص باید اثر بارهای نوسانی و تغییرات داخلی سازه بر اثر جمع شدگی بتن و تغییرات دما تعیین گردند[1].

در این تحقیق، علاوه بر عملکرد لرزه‌ای مناسب این نوع اتصال صلب نیمه ‌پیش‌ساخته، به سهولت در اجرای آن با توجه به امکانات اجرایی و توانایی‌های موجود درکشور نیز توجه شده است، زیرا هر یک از دو سیستم قاب خمشی و ترکیب قاب خمشی و دیوار برشی درجاریز دچار محدودیت‌هایی می‌باشند. به دلیل امن‌تر بودن سازه‌های با درجات نامعینی بالا، اقدام به طرح و بررسی فنی و اجرایی سیستم قاب خمشی تنها بصورت نیمه پیش ساخته شده‌است. مزیت دیگر قاب خمشی تنها به جای سیستم ترکیبی قاب خمشی و دیوار برشی درجا، در مواقعی است که نتوان دیوار برشی درجا را اجرا نمود،  همانند محل بازشوها و زمان‌هایی که بحث اندرکنش بین قاب و دیوار مطرح می‌شود. از دیگر مزایای عمده این روش جدید امکان استفاده از آن در انبوه سازی و سریع سازی ساختمان‌ها می‌باشد. خصوصاً در کشور ما که بخش عظیمی از ساختمان‌ها فاقد سیستم مقاوم خوبی در برابر زلزله هستند استفاده از این روش یک سازه امن و صحیح با مقاومت بالا را حاصل می‌کند.

برای دانلود متن کامل پایان نامه کلیک کنید