بررسی مکان یابی دیوار برشی پلان پایه تحلیل ارتجایی

لینک دریافت خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  قابل ویرایش پرینت

تعداد صفحات: 18

بررسی مکان‏یابی دیوار برشی پلان پایه تحلیل‏های ارتجایی استاتیکی دینامیکی

رامین تقی نژاد (1) : کارشناس ارشد مهندسی سازه،

پست الکترونیکی [e-mail] ، تلفن: [phone]

چکیده یکی عوامل موثر بهبود رفتار سازه‏ها طرز قرارگیری سیستم مقاوم جانبی مکانهای مناسب می‏باشد. امر نحو موثری پایداری اندرکنش قاب خمشی سیستم باربر جانبی که عموما مهاربندی‏ها دیوارهای برشی هستند تاثیرگذار می‏باشد. بمنظور تعیین محل مناسب دیوارهای برشی مقاله یک ساختمان 23 طبقه بدون دیوار برشی تحت انالیز استاتیکی معادل، دینامیکی طیفی دینامیکی تاریخچه زمانی قرار گرفته است. سپس جابجایی دیوار برشی پلان، برش جذب شده هر طبقه، تغییر مکانها، دورانها دیگر پارامترهای مهم سازه‏ای نسبت یکدیگر تحت تحلیلهای مختلف استاتیکی معادل دینامیکی سنجیده شده است. بررسی نتایج بیان شده مناسب‏ترین مکان دیوار برشی پلان ساختمان تعیین شده انتها نتایج حاصل دو انالیز دینامیکی طیفی استاتیکی معادل یکدیگر مقایسه گردیده‏اند.

واژه‏های کلیدی دیوار برشی، مکان یابی،تحلیل استاتیکی، تحلیل دینامیکی طیفی، تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی،

The Best Location of Shear Wall in Plan Based on Elastic Static and Dynamic Analysis

R. Taghinezhad

Abstract One of the efficient factors in improvement the behavior of frame-wall structures is the position of the shear wall in the plan. The location of wall effects on the interaction of wall and frame, also the stability of the braced structures. To distinguish the suitable position of shear wall, in this research a 23 stories building with and without shear wall due to static, response spectrum and time history dynamic analysis has been considered. Also in this consideration, shear wall has been located in the different places on the plan. Then, some of the most important factors, like deflections of stories, drift, rotation of each level and shear force that is absorbed by the wall, were investigated due to various types of static and dynamic analysis. Considering the results of above mentioned analysis the best position of shear wall has been determined, at the end, the results of static and response spectrum analysis are compared with each other.

Key Words The Best Location, Shear Wall, Static Analysis, Response Spectrum Analysis, Time History Dynamic Analysis,

مقدمه

یکی عوامل موثر رفتار لرزه‏ای سیستمهای ساختمانی، علاوه نوع سیستم مقاوم جانبی، طرز قرارگیری پلان ساختمان می‏باشد. امر نحو موثری رفتار سیستم نحوه توزیع نیروهای جانبی بین اجزای سازه‏ای موثر می‏باشد. مقاله سعی شده جابجایی دیوار برشی هر یک سازه‏ها بعضی مهمترین پارامترها بررسی قرار گیرند. همچنین بخاطر اینکه نتایج برداشت شده تنها ناشی یک تحلیل خاص نبوده بتوان نتایج قابل استنادتری دست یافت سازه‏های بررسی تحت انالیزهای استاتیکی معادل، دینامیکی طیفی زمانی قرار گرفته است. جهت بررسی تاثیر محل دیوار برشی رفتار سازه، دو سازه 23 طبقه که یکی دارای پلان منظم دیگری دارای پلان شکستگی می‏باشد نظر گرفته شده است. سازه‏های نظر تحت سه نوع انالیز دینامیکی تاریخچه زمانی، دینامیکی طیفی استاتیکی معادل قرار گرفته نتایج حاصل انالیزهای دینامیکی اساس روش CQC ]1[ 69 مد سازه‏های 23 طبقه نظر یکدیگر ترکیب شده‏اند. انالیز دینامیکی طیفی (Response-Spectrum) اساس طیف طرح استاندارد معرفی شده ایین نامه2800 انالیز دینامیکی تاریخچه زمانی (Time-History) تحت زلزله ال‏سنترو، بوسیله نرم افزار ETABS انجام گرفته ]2[. سپس برش پایه انالیزهای دینامیکی، برحسب برش بدست امده انالیز استاتیکی معادل مطابق ضوابط ایین نامه 2800 همپایه گردیده ]3[. بعنوان مثال سازه خمشی بدون دیوار برشی که 25% نیروی جانبی نظر تحت تجزیه تحلیل قرار گرفته، ضریب برش پایه تحلیل طیفی بعد دو سیکل برابر 637/0 بدست می‏اید.

برای طراحی سازه نظر بار مرده زنده وارد سازه ترتیب 1000و300 کیلوگرم سانتی متر مربع انتخاب شد. همچنین مقاومت فشاری بتن فولاد ترتیب 280 4000 کیلوگرم سانتیمتر مربع فرض گردید. سپس قاب خمشی نظر اساس ایین نامه ACIبه گونه طراحی که قاب تنهایی قادر تحمل 25% نیروهای جانبی باشد. نهایت مقاطع نهایی اجزای سازه بصورت زیر بدست امد.

ستونها :

طبقات 1-6 : 70*70

طبقات 7-12 : 60*60

طبقات 13-18 : 50*50

طبقات 19-23 : 40*40

برای تیرها مقاطع 35*40 انتخاب گشت.

همانطوریکه ذکر شد، سه نوع تحلیل جهت بررسی نتایج انتخاب شده نتایج تنها گرفته یک انالیز خاص نباشد مقایسه نتایج حاصله هر سه نوع تحلیل بتوان نتایج قابل استنادتری دست یافت. همچنین نیروها تغییرمکانهای حاصله تحلیلهای دینامیکی روش CQC یکدیگر ترکیب شده‏اند اثر اندرکنش مدها بطور کامل بصورت سه بعدی نظر گرفته شود. روش مدهای نزدیک بهم استفاده مقدار میرایی فرض شده یکدیگر ترکیب می‌شوند هرچه مقدار میرایی مدی بیشتر شود مقدار اندرکنش مدها یکدیگر افزایش یابد ]4[. ابتدا سازه قاب خمشی تحت 25% نیروی جانبی تحلیل گردیده سپس توجه ارتفاع که شامل 23 طبقه سه متری می‏باشد تحت ضوابط مربوط قاب خمشی بتنی متوسط بعلاوه دیوارهای برشی بتنی متوسط طراحی گردیده ]5[.

دو پلان جهت بررسی نتایج نظر گرفته شده است، یکی پلان نوع b که سازه منظم بدون بریدگی دیگری نوع s، که یکی دهانه‏های گوشه حذف شده است، هر دو پلان مذکور 6 دهانه 4 متری راستای x 5 دهانه 3 متری راستای y تشکیل شده است. توجه شود که سازه نوع s طبق ضوابط ایین نامه جزو سازه منظم باشد. نوع سازه جهت بررسی قرار گرفته که بتوان اثرات پیچش پارامترهای بررسی مد نظر قرار داد. هر دو پلان جایگذاری دیوارهای برشی یکسان مکانهای مختلف مطابق شکل 1 سازه‏های متعدد تولید انالیز قرار گرفته‏اند.

در قسمت اول تحقیق، دیوارهای برشی راستای طولی پلان شامل 2 دهانه باشند که صورت متقارن نسبت مرکز سازه جاگذاری شده‏اند. بنابراین مجموع هر نوع سازه 3 تیپ حالت قرارگیری دیوار برشی توجه جابجائی انها امتداد عرضی پلان نظر گرفته شده (شکل 1). جهت عرضی تنها 6 دهانه (3 حالت) نظر گرفته شده است. زیرا که اکثر کارهای عملی مهندسی، طراحان معمولا تنها سه انتخاب جاگذاری دیوارهای برشی مد نظر قرار می‏دهند، که اکثرا انتخابها میانه، کناره سازه حدفاصل بین دو محدود شود.

پس اتمام مرحله تحقیق یعنی تعیین محل بهینه دیوار برشی راستای عرضی، دیوارهای برشی حالت بهینه قسمت قبل که شامل دو دهانه باشد، راستای طولی جابجا اثر پخش دیوارها راستا پارامترهای بررسی سنجیده شود. اخرین قسمت تحقیق نتایج حاصل دو تحلیل دینامیکی طیفی استاتیکی معادل یکدیگر مقایسه شده است.

شکل 1 تیپهای مختلف سازه‏های b s تغییر محل دیوار برشی پلان

بررسی تغییرمکان عرضی دیوار برشی

برای بررسی تغییر مکان جانبی هر دو سازه نوع b s هر سه حالت مختلف قرارگیری دیوار برشی مطابق شکل 1 همچنین حالت بدون دیوار برشی (b0 s0) تمامی روشها (استاتیکی، دینامیکی طیفی تاریخچه زمانی) راستای دیوارهای برشی تحلیل قرار گرفته است. نتیجه که سازه‏های تیپ 2 دارای کمترین تغییرمکان جانبی نسبت سازه‏های نوع 1 3 بدون دیوار برشی نشان می‏دهد. یعنی حالتی که دیوار برشی بین مرکز صلبیت پیرامون سازه قرار گرفته سازه دارای تغییرمکان جانبی کمتری که تبع ستونها قابهای خمشی نیروی کمتری تحمل می‏کنند. دلایل کاهش تغییر مکان جانبی سازه‏های تیپ 2 قرارگیری دیوار برشی قسمت میانی پلان درگیر بودن دیوار قابهای بیشتر می‏باشد.

در مقایسه بین سازه‏های تیپ 1 3 حالت استاتیکی طیفی سازه تیپ 3 دارای تغییرمکانهای بیشتری نسبت تیپ 1 است. البته سازه نوع s جابجایی‏ها حالتهای مختلف تفاوت بیشتری یکدیگر دارند که نشان دهنده که وجود شکستگی پلان موقعیت قرارگیری دیوار برشی حساس‏تر می‏کند. همچنین نتایج گرفته شده انالیز تاریخچه زمانی تائیدی نتایج گرفته شده دو انالیز دیگر باشد. تحقیق تغییر مکان نسبی طبقات بررسی قرار گرفت که نتایج مشابه نتایج حاصل تغییر مکان مطلق طبقات بود. همچنین توجه اینکه اکثر موارد نتایج برداشت شده سازه نوع sوb بسیار یکدیگر نزدیک می‏باشد تنها نمودارهای مربوط سازه نوع b اشکال 2 4 اورده شده است.

چرخش تراز طبقات

در مرحله تحقیق تنها سازه نوع s که دارای شکستگی پلان می‏باشد بررسی قرار گرفته است. همانطوری که انتظار می‏رفت نتایج حاصل شده انالیز استاتیکی شکل 5 ملاحظه می‏شود که دور شدن دیوارهای برشی مرکز صلبیت بزرگ شدن بازوهای لنگر مقاوم که همان نیروهای ایجاد شده دیوار برشی می‏باشند چرخشهای ایجاد شده مرکز جرم هر طبقه کاهش می‏یابد.

شکل2 جابجایی جانبی تراز طبقات انالیز استاتیکی معادل سازه‏های تیپ b