عنوان پایان‌نامه
تحلیل کمانشی در ورق میانگذر در اتصال خمشی تیر به ستون قوطی
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - سازه
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 50495;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1574
- تاریخ دفاع
- ۰۷ اسفند ۱۳۸۹
- دانشجو
- راضیه صمیمی
- استاد راهنما
- سیدرسول میرقادری, محمدرضا بهاری
- چکیده
- ستون قوطی به عنوان یکی از پر?کاربرد?ترین مقاطع، در مناطق با خطر لرزه?خیزی بالا از جمله ژاپن و آمریکا مطرح است. به دلیل ظرفیت بسیار بالا در مقاومت خمشی دومحوره و مقاومت فشاری بالا و داشتن S/Z بالا نسبت به سایر مقاطع، این مقاطع همیشه از توجه خاصی در بین طراحان برخوردار بوده‌اند. این موضوع برای ستون?ها که عضو کنترل شونده توسط نیرو هستند بسیار مطلوب است. تأمین الزامات ناحیه پانلی به دلیل وجود دو جان و همچنین شرط تیر ضعیف?-?ستون قوی که در واقع تضمین کننده وقوع مفصل پلاستیک در دو انتهای تیر( نه ستون)، جذب انرژی سازه در زلزله و شکل?پذیری سازه است، با ستون قوطی راحت?تر میسر خواهد شد. لذا با توجه به اتصالات متعارف تیر به ستون قوطی و به منظور ایجاد مکانیسم انتقال نیروهای داخل صفحه تیر( خارج صفحه ستون) به داخل صفحه ستون و همچنین کاهش اثرات موضعی در محل اتصال بال تیر به ستون روی بال ستون وجود ورق?های پیوستگی الزامی است. اما اجرای این ورق?ها در داخل وجوه مقاطع گرم نورد شده غیرممکن و برای مقاطع قوطی شکل ساخته شده از ورق با مشکلات فراوان مطرح است. از مشکلات اتصالات متعارف تیر به ستون حجم زیاد جوشکاری مخصوصاً جوش نفوذی به خاطر نیروهای خارج صفحه در اتصال است که این امر باعث می?شود تا اتصال به عنوان مهم‌ترین بخش سازه?ای، به ناحیه متأثر از حرارت تبدیل شود. که اجباراً تن به زوال?های ترد و رفتارهای شکننده در بارهای رفت و برگشتی داده?ایم. اتصال با ورق میانگذر (ورقی که از داخل ستون گذشته و تیرها به آن متصل می‌گردند) علاوه بر حذف مشکلات یاد شده به دلیل انتقال بار از طریق سختی محوری و همچنین ارضای شرط ستون قوی-تیر ضعیف در محدوده اتصال، یکی از مؤثرترین اتصالات ستون قوطی است. همچنین ناحیه پانلی این اتصال در داخل ورق میانگذر تشکیل می?شود و الزاماً تقویت ستون به وسیله ورق مضاعف کننده در ناحیه پانلی که امکان بسیار کمی برای بسیج شدن و انتقال بار از تیر به ستون را دارد، مرتفع می?شود. رفتار عددی و آزمایشگاهی این اتصال در مرجع 12 مورد بررسی قرار گرفته که نتایج روشن و قابل قبولی مطابق با استانداردهای بین?المللی به?دست آمده است. در نتیجه این اتصال به منظور تأمین مقاومت کافی باید از سختی مناسب برخوردار باشد. کمانش تحت بارگذاری‌های مختلف می‌تواند مسأله مهم و تأثیرگذاری در طراحی این ورق‌ها به شمار آید. در پایان‌نامه حاضر بر آن شدیم تا رفتار کمانشی ورق اتصال را مورد بررسی قرار دهیم و نتایج را به صورت جداول و شکل‌های طراحی مطرح نماییم. به این منظور به مدل‌سازی ورق میانگذر در حالت‌های مختلف، با در نظر گرفتن تیر و ستون، ورق به تنهایی و قسمت مثلثی ورق در نرم‌افزار ABAQUS تحت بارگذاری ثقلی و لرزه‌ای و همچنین بررسی عوامل مؤثر بر کمانش ورق مذکور پرداخته شد. نتایج مطالعه رفتار کمانشی خطی و غیرخطی ورق میانگذر به صورت نمودارهای طراحی و نسبت‌های مناسب عرض به ضخامت برای این ورق بیان گردیدند تا طراحان با استفاده از این نمودارها و مقادیر به کنترل کفایت ورق انتخابی بپردازند.
- Abstract
- Hollow structural section is one of the most used sections in the regions with high earthquake risk such as Japan and U.S. Because of the high bi-axial bending capacity, high compressive strength and having a higher Z/S, this section is considered as a popular alternative by designers. These advantages are appropriate for columns which are supposed to be force control members. Supporting the panel zone demands and the moment hinge that occurs at the ends of beam are more available in columns with hollow sections. According to conventional beam to box column connections and in order to transfer beam to column forces by in-plane behavior and to decrease the local effect at the connection area, using the continuity plate seems obligatory. One of the major problems of using these sections is lack of an appropriate load path in the connection of beams to box columns which ends up using through-plates. Through-plates are plates which pass through a column and beams are connected to them through their webs. These plates have many advantages such as supporting panel zone demands, transferring forces from beam to column with in-plane behavior, satisfying weak beam – strong column criteria in a more appropriate way and easy performance. The numerical and experimental behaviors of this connection which is studied in the reference 12 ends to acceptable results according to international standards. For above mentioned characteristics these plates should have sufficient stiffness in order to provide the strength. Buckling under different load cases is the imperative and effective feature in the design of these plates. This thesis proceeds to an explanation of buckling behavior of the through-plates in moment beam to column connections and contains designing tables and diagrams. So through-plates are modeled in three different cases under gravity and lateral loads. The plate with beam and column, the single plate and the triangular part of the plate. The effective buckling factors are also studied with the Abaqus. The results of linear and nonlinear buckling behaviors of these plates are declared as design diagrams and allowable width to thickness ratio which must be used by designers to design and control an appropriate plate.
