عنوان پایان‌نامه
مقایسه ضوابط طراحی در تیرهای پیوسته ی بتن - فولادی با عملکرد مرکب ناقص و کامل
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - سازه
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 2160;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72492
- تاریخ دفاع
- ۰۸ تیر ۱۳۹۴
- دانشجو
- مهنوش امیرکمالی
- استاد راهنما
- سیدرسول میرقادری
- چکیده
- تیرهای فولادی با مشارکت دال بتنی بوسیله‌ی ادوات برشگیر می‌توانند عملکرد مرکبی از دو مصالح بتن و فولاد را، در باربری ثقلی و جانبی داشته باشند. عملکرد مرکب فولاد و بتن در تیرها، ممان اینرسی و مقاومت مقطع معادل را تا سطح چشم‌گیری افزایش می‌دهد. در باربری ثقلی این مشارکت به طراحان کمک می‌کند تا در بارگذاری ثابت، تیرهایی با دهانه‌های بلندتر را نسبت به تیرهای فولادی، کاربردی نمایند. در خصوص بارگذاری‌های جانبی، در طراحی‌های متداول قاب‌های خمشی فولادی، به جهت اینکه تقاضای لرزه‌ای ستون‌های فولادی افزایش نیابد، از مشارکت دال بتنی صرفنظر می‌شود. در آیین‌نامه‌های معتبر موجود، در خصوص استفاده از دال بتنی در سختی جانبی قاب‌های فولادی خمشی، توضیحات کاملی نبوده و ابهاماتی در این خصوص موجود است. در این تحقیق با نگاه لرزه‌ای دقیق براساس تحلیل‌های عددی، عملکرد تیرهای مرکب بتن فولادی در سختی جانبی قاب‌های خمشی فولادی، ارزیابی می‌شود. به جهت بررسی دقیق موضوع با موارد آیین‌نامه‌ای، با استفاده از تحلیل غیرخطی نرم‌افزار اجزاء محدود ABAQUS، زیرسازه‌ای با تیر مرکب بتن و فولادی که در مفاصل پلاستیک عملکرد فولادی داشته و مقاومت پلاستیک مقطع فولادی تیر، به ستون نظیرش منتقل می‌شود، مدل‌سازی شده‌است. اتصال دال بتنی با بال تیر فولادی، به جز در طول مفصل پلاستیک، بصورت عملکرد کامل تعریف شده‌است. به جهت اینکه مقاومت دال بتنی به ستون فولادی منتقل نشود، در اطراف ستون فولادی (تا دریفت 6 درصد) از مواد پرکننده استفاده می‌شود. براساس این تحقیق، در سازه‌های بلند مرتبه که از قاب فولادی خمشی در برابر بار لرزه‌ای بهره گرفته می‌شود، حضور دال بتنی در سختی و نه در مقاومت تیرهای لرزه‌ای فولادی، تغییرمکان جانبی نسبی طبقات را تا سطح 20 درصد کاهش می‌دهد و با استفاده از این امر می‌توان به سبک‌تر شدن سازه‌ها در حدود 10 تا 15 درصد و کاهش نیروی زلزله کمک شایانی نمود و علاوه بر موارد ذکرشده، کاهش عمق مقاطع نیز مطلوبیت‌های معماری در پی دارد. به صورت دقیق‌تر، در صورتی که از دال بتنی تنها در سختی استفاده شود، قاب‌های خمشی فولادی در نیروی زلزله جذب انرژی بیشتری خواهند داشت و سختی الاستیک تیرها تا قبل از دریفت 1 درصد در حدود 30 درصد افزایش می‌یابد. و هم چنین در خصوص روابط آیین‌نامه‌ای که در این خصوص در آیین‌نامه امریکا وجود دارد، پیشنهاداتی ارائه شد.
- Abstract
- Abstract. In the presence of concrete slabs, steel beams can show a composite performance, against lateral and gravity loads. Such a composite performance increases the moment of inertia and the strength of equivalent cross-section significantly. Regarding lateral loads, the typical designs of steel moment frames may neglect the contribution of concrete slabs due to the avoidance of increased seismic demand transmitted to corresponding steel columns. Current standards do not specify the effect of contribution of concrete slab to the lateral stiffness of steel moment frames and there are some ambiguities regarding this matter. This study investigates the effect of composite concrete-steel beams on the lateral stiffness of steel moment frames. According to this study, in high-rise buildings, where steel moment frame is used against seismic loading, the contribution of concrete slab to the stiffness of steel seismic beams, not to their strength, decreases lateral drift and this avoid the steel section depth increase for drift control and total building weight and earthquake force reduce respectively. To investigate the issue, a substructure with composite steel-concrete beams with full composite action except the plastic hinge length was simulated using non-linear analysis of finite element and in order to avoid the transmission of effect of concrete slab strength to steel column, filling material is used around the steel column (up to drift angel 6%). Results show that, elastic stiffness of these beams will increase and steel moment frames will have more energy dissipation during sever earthquakes. Suggestions were made on AISC standard.
