فهرست مطالب
چکیده 1
فصل اول: کلیات تحقیق
1-1- مقدمه 2
1-2- بیان مسأله 2
1-3- ضرورت تحقیق 4
1-4- اهداف تحقیق 4
1-5- فرضیه‌هاي تحقیق 4
1-6- جنبة نوآوری و جدید بودن تحقیق 4
1-7- ساختار تحقیق 4
فصل دوم: ادبیات و پیشینۀ تحقیق
2-1- مقدمه 6
2-2- ضوابط استاندارد 2800 ایران پیرامون دیافراگم کف 6
2-2-1- تعریف و عملکرد 6
2-2-2- انواع دیافراگم‌ها از نظر جنس و سیستم ساختمانی 7
2-2-3- انواع دیافراگم از نظر صلبیت و انعطاف‌پذیری 8
2-2-4- تغییرشکل دیافراگم‌ها 9
2-2-5- نکاتی درباره تحلیل دیافراگم‌ها 10
2-2-6- نکاتی درباره طراحی دیافراگم‌ها 11
2-3- انواع دال‌های بتنی 12
2-3-1- تعریف دال 12
2-3-2- انواع دال‌های دو طرفه 12
2-3-3- دال‌های یک طرفه با تیرچه 14
2-4- سقف تیرچه و بلوک 16
2-4-1- انواع سقف‌های تیرچه و بلوک 17
2-4-2- اجزای تشکیل دهنده سقف تیرچه و بلوک 18
2-4-2-1- تیرچه بتنی 18
2-4-2-2- بلوک 20
2-4-2-3- آرماتورهای افت و حرارت (حرارت و جمع شدگی) و آرماتور منفی 21
2-4-2-4- بتن پوششی (درجا) 21
2-4-2-5- کلاف میانی 21
2-4-3- ضوابط طراحي سقف‌هاي تیرچه و بلوك 22
2-4-3-1- بارهاي وارد بر سقف 22
2-4-3-2- تركیب بارها 22
2-4-3-3- تعیین ضخامت سقف 23
2-4-3-4- تعیین ضخامت دال بتني روي بلوك‌ها 23
2-4-3-5- طراحي آرماتورهاي تحتاني (کششی) تیرچه 23
2-4-3-6- تعیین آرماتورهای عرضی 25
2-4-3-7- تعیین آرماتورهاي تقویتي 25
2-4-3-8- تعیین آرماتور فوقاني تیرچه 26
2-4-3-9- محاسبه‌ي آرماتور حرارت و جمع شدگي دال بالاي تیرچه 26
2-4-3-10- طراحي كلاف میاني 27
2-4-3-11- تعیین آرماتور منفي 27
2-4-3-12- بتن پاشنه 28
2-4-3-13- آرماتور كمكي اتصال 29
2-4-4- رفتار سقف‌های شامل تیرچه در برابر بارهای جانبی 29
2-5- پیشینۀ پژوهش 30
2-6- خلاصه فصل دوم 43
فصل سوم: روش‌شناسی تحقیق
3-1- مقدمه 45
3-2- معرفی روش اجزای محدود 45
3-3- نرم‌افزار آباکوس 47
3-4- تحلیل غیرخطی 48
3-4-1- روش نیوتن-رافسون کامل 49
3-5- خصوصیات مصالح مصرفی 50
3-5-1- خصوصیات مصالح بتنی 51
3-5-2- خصوصیات مصالح فولادی 53
3-5-3- مدل ناحیه دفن شده 55
3-6- شبکه‌بندی دیافراگم‌ها 56
3-7- شرایط مرزی و الگوی بارگذاری مدل های مورد بررسی 60
3-7-1- شرایط مرزی 60
3-7-2- الگوی بارگذاری 61
3-8- مشخصات هندسی و نحوه نام گذاری مدل های مورد بررسی 62
3-9- روش تجزیه و تحلیل مدلها 64
3-10- صحت‌سنجی 65
3-11- خلاصه فصل سوم 67
فصل چهارم: یافته‌های تحقیق
4-1- مقدمه 68
4-2- نتایج تحلیل‌ها 68
4-2-1- نمودار هیسترزیس مدلها 68
4-2-2- نمودار ظرفیت نیرو – جابجایی مدلها 71
4-2-3- بررسی شکل‌پذیری مدلها 72
4-2-3-1- تعریف شکل‌پذیری 73
4-2-3-2- محاسبه شکل‌پذیری 73
4-2-3-3- نمودار شکل‌پذیری سازه‌ها 74
4-2-4- جذب انرژی مدلها 75
4-2-5- انرژی کرنشی مدلها 77
4-2-6- کانتور گرافیکی تنش در مدلها 78
4-2-7- کانتور گرافیکی جابجایی در مدلها 81
4-3- مقایسه و ارزیابی نتایج 84
فصل پنجم: نتیجه‌گیری و پیشنهادات
5-1- مقدمه 88
5-2- خلاصه تحقیق 88
5-3- نتیجه‌گیری 89
5-4- پیشنهادات 90
فهرست منابع و مأخذ 91
Abstract 94
فهرست جدول‌ها
جدول 2-1- ضخامت پوشش بتني روي آرماتورهاي تیرچه، متناسب با شرایط محیطي (سرحدی، 1395) 25
جدول 2-2- حداقل قطر میلگرد فوقاني تیرچه بتنی (سرحدی، 1395) 26
جدول 2-3- حداقل قطر میلگرد فوقاني تیرچه بتنی (سرحدی، 1395) 26
جدول 2-4- Δ محاسبه شده در حالت تیرچه موازی دیوار برشی و ضخامت دال روی تیرچه ۱۰ سانتیمتر در مدل ۴ طبقه (رحیمیان، 1390) 35
جدول 2-5- Δ محاسبه شده در حالت تیرچه عمود بر راستای دیوار برشی و ضخامت دال روی تیرچه ۱۰ سانتیمتر در مدل ۴ طبقه (رحیمیان، 1390) 36
جدول 3-1- ویژگی‌های بتن 53
جدول 3-2- ویژگی‌های مصالح فولادی در سقف تیرچه و بلوك با تیرچه بتنی 54
جدول 3-3- حالات ترکیبی استفاده از مدل ناحیه خوابانیده شده (خلخالی، 1389) 55
جدول 3-4- مشخصات هندسی مدلها 62
جدول 3-5- مشخصات مقاطع در قاب‌های مورد بررسی 64
جدول 3-6- مشخصات تیرچه‌های بتنی 64
جدول 4-1- جدول بررسی نمودار هیسترزیس سازه‌ها 71
جدول 4-2- جدول بررسی نمودار ظرفیت نیرو - جابجایی سازه‌ها 72
جدول 4-3- جدول بررسی نمودار شکل‌پذیری سازه‌ها 75
جدول 4-4- جدول بررسی جذب انرژی سازه‌ها 77
جدول 4-5- جدول بررسی انرژی کرنشی سازه‌ها 78
جدول 4-6- نتایج عددی پارامترهای تاثیرگذار در مدل‌های گوناگون 85
فهرست شکل‌ها
شکل 2-1- نمونه‌ای از دیافراگم (آیین‌نامه 2800، 1392) 7
شکل 2-2- شبیه‌سازی دیافراگم با یک تیر ممتد (آیین‌نامه 2800، 1392) 8
شکل 2-3- نحوه‌ی توزیع نیروی جانبی بین اجزای باربر جانبی (ناییم، 1989) 9
شکل 2-4- شبیه‌سازی عملکرد دیافراگم در حالت ناچیز بودن تغییرمکان طبقه (آیین‌نامه 2800، 1392) 9
شکل 2-5- مقطع دیافراگم (آیین‌نامه 2800، 1392) 10
شکل 2-6- دال بتن آرمه با عملکرد یک طرفه و دو طرفه (مقیمی، 1395) 12
شکل 2-7- انواع دال دو طرفه (مقیمی، 1395) 13
شکل 2-8- دال پشت بند دار یک طرفه با تیرچه‌های بتنی (ACI 318، 2005) 15
شکل 2-9- شرایط لازم برای تیرچه‌های بتنی (ACI 318، 2005) 15
شکل 2-10- شمای کلی برخی از انواع دال‌ها (سرحدی، 1396) 17
شکل 2-11- شمای کلی از سقف تیرچه و بلوك (سرحدی، 1396) 18
شکل 2-12- اجزای تیرچه پیش ساخته خرپایی (سرمدنهری، 1396) 19
شکل 2-13- نمونه‌ای از بلوك‌های بتنی، سفالی و پلی استایرن (سرمدنهری، 1396) 21
شکل 2-14- کلاف میانی (سرمدنهری، 1396) 22
شکل 2-15- رفتار سقف‌های تیرچه بلوک در دو جهت متعامد تحت اثر بار جانبی (سرمدنهری، 1396) 30
شکل 2-16- تیرچه چوبی با روکش متورق (LVL) (هارت و همکاران، 2019) 32
شکل 2-17- دال دایره‌ای دو طرفه با لبه RC ناپیوسته (آل متاری، 2019) 33
شکل 2-18- نمودار مربوط به مدل بتنی در حالت تيرچه‌ها موازی دیوار برشی در مدل ۴ طبقه (شماره طبقات- Δ) (رحیمیان، 1390) 35
شکل 2-19- نمودار مربوط به دال بتنی در حالت تیرچه‌ها عمود بر راستای دیوار برشی در مدل 4 طبقه (شماره طبقات- Δ) (رحیمیان، 1390) 36
شکل 2-20- نمودار مربوط به مقایسه ۲ حالت مدل‌سازی (تیرچه‌ها موازی دیوار برشی و تیرچه‌ها عمود بر راستای دیوار برشی( در مدل ۴ طبقه (شماره طبقات- Δ) (رحیمیان، 1390) 37
شکل 2-21- میزان تغییرمکان نسبی طبقات در جهت x برای سيستم‌های مختلف سقف (حسنی، 1391) 38
شکل 2-22- پلان و دیوار برشی مورد نظر برای بررسی ضخامت دال (نجفی‌زاده، 1393) 39
شكل 2-23- نمای سه بعدی سازه انتخابی بررسی انعطاف‌پذیری دیافراگم، با تغییر ضخامت دال (نجفی‌زاده، 1393) 39
شکل 2-24- مقدار انعطاف‌پذیری با توجه به تغییر ضخامت دال (نجفی‌زاده، 1393) 40
شکل 2-25- برش در دیوار برشی میانی در فاصله ۵۰ سانتی‌متری تیرچه‌ها (نجفی‌زاده، 1393) 40
شکل 2-26- برش در دیوار برشی میانی در فاصله ۷۰ سانتی‌متری تیرچه‌ها (نجفی‌زاده، 1393) 41
شکل 3-1- مقایسه نمودار های نیرو – تغییرمکان برای فنرهای خطی و غیرخطی (عابدی، 1377) 49
شکل 3-2- روش نیوتن-رافسون کامل (کوک، 2007) 50
شکل 3-3- نمودار‌های تنش-کرنش بتن تحت بارگذاری تک محوره: الف) کششی ب) فشاری (آباکوس، 2017) 52
شکل 3-4- نمودار تنش-کرنش فولاد (آباکوس، 2017) 53
شکل 3-5- نمودار سه خطی تنش و کرنش فولاد (آباکوس، 2017) 54
شکل 3-6- خانواده‌های المان موجود در نرم‌افزار آباکوس (خلخالی، 1389) 56
شکل 3-7- اشکال مختلف المان (خلخالی، 1389) 57
شکل 3-8- المان هشت گرهی C3D8R (خلخالی، 1389) 57
شکل 3-9- نحوه نام گذاری و تعداد گره‌های المان T3D2(خلخالی، 1389) 58
شکل 3-10- نمونه ای از مش بندی پیچ خورده (خلخالی، 1389) 59
شکل 3-11- نمایش چگونگی تاثیر مسیر تکرار در ایجاد مش منظم (خلخالی، 1389) 60
شکل 3-12- مدل اجزای محدود شبکه‌بندی شده 60
شکل 3-13- شرایط مرزی مدل 61
شکل 3-14- بارگذاری چرخه‌ای ATC 24 (ATC 24، 1992) 62
شکل 3-15- هندسه سازه‌ها در ارتفاع 63
شکل 3-16- پلان سازه‌ها (واحد اندازه‌گذاری (m)) 63
شکل 3-17- فاصله تیرچه‌ها در مدلها 63
شکل 3-18- هندسه اجزا گوناگون قاب مدل شده در نرم‌افزار آباکوس 64
شکل 3-19- مشخصات و شرایط بارگذاری مدل آزمایشگاهی (ریبرو و باربوسا، 1998) 65
شکل 3-20- تغییرشکل تیر بتن آرمه 66
شکل 3-21- مقایسه نمودار نیرو - تغییرمکان مدل عددی با آزمایشگاهی 66
شکل 4-1- نمودار هیسترزیس سازه با حالت تیرچه در کنار تیر مدل شماره 1 (C-J-N) 70
شکل 4-2- نمودار هیسترزیس سازه با حالت عدم تیرچه در کنار تیر مدل شماره 2 (C-J-F) 70
شکل 4-3- نمودار ظرفیت (پوش‌آور) سازه با حالت تیرچه در کنار تیر مدل شماره 3 (S-J-N) 71
شکل 4-4- نمودار ظرفیت (پوش‌آور) سازه با حالت عدم تیرچه در کنار تیر مدل شماره 4 (S-J-F) 72
شکل ۴-5- نمودار نمایش شکل‌پذیری (مقیمی، 1395) 73
شکل 4-6- نمودار نمایش شکل‌پذیری سازه با حالت تیرچه در کنار تیر مدل شماره 3 (S-J-N) 74
شکل 4-7- نمودار نمایش شکل‌پذیری سازه با حالت عدم تیرچه در کنار تیر مدل شماره 4 (S-J-F) 75
شکل 4-8- نمودار جذب انرژی سازه با حالت تیرچه در کنار تیر مدل شماره 1 (C-J-N) 76
شکل 4-9- نمودار جذب انرژی سازه با حالت عدم تیرچه در کنار تیر مدل شماره 2 (C-J-F) 76
شکل 4-10- نمودار انرژی کرنشی سازه با حالت تیرچه در کنار تیر مدل شماره 1 (C-J-N) 77
شکل 4-11- نمودار انرژی کرنشی سازه با حالت عدم تیرچه در کنار تیر مدل شماره 2 (C-J-F) 78
شکل 4-12- تنش ایجاد شده در آرماتورهای سازه، مدل شماره 1 (C-J-N) 79
شکل 4-13- تنش ایجاد شده در بتن سازه، مدل شماره 1 (C-J-N) 79
شکل 4-14- تنش ایجاد شده در کل سازه، مدل شماره 1 (C-J-N) 80
شکل 4-15- تنش ایجاد شده در آرماتورهای سازه، مدل شماره 2 (C-J-F) 80
شکل 4-16- تنش ایجاد شده در بتن سازه، مدل شماره 2 (C-J-F) 81
شکل 4-17- تنش ایجاد شده در کل سازه، مدل شماره 2 (C-J-F) 81
شکل 4-18- جابجایی ایجاد شده در آرماتورهای سازه، مدل شماره 1 (C-J-N) 82
شکل 4-19- جابجایی ایجاد شده در بتن سازه، مدل شماره 1 (C-J-N) 82
شکل 4-20- جابجایی ایجاد شده در کل سازه، مدل شماره 1 (C-J-N) 83
شکل 4-21- جابجایی ایجاد شده در آرماتورهای سازه، مدل شماره 2 (C-J-F) 83
شکل 4-22- جابجایی ایجاد شده در بتن سازه، مدل شماره 2 (C-J-F) 84
شکل 4-23- جابجایی ایجاد شده در کل سازه، مدل شماره 2 (C-J-F) 84
شکل 4-24- مقایسه منحنی‌های هیسترزیس )مدل‌های شماره 1 و 2) 85
شکل 4-25- مقایسه منحنی‌های ظرفیت نیرو – جابجایی )مدل‌های شماره 3 و 4) 86
شکل 4-26- مقایسه منحنی‌های انرژی جذب‌شده )مدل‌های شماره 1 و 2) 86
شکل 4-27- مقایسه منحنی‌های انرژی کرنشی )مدل‌های شماره 1 و 2) 87
چکیده
در این تحقیق رفتار غیرخطی سازه قاب خمشی بتنی با سقف تیرچه بلوک در برابر بارهای جانبی آنها، بر اساس آیین‌نامه‌های مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، و آیین‌نامه 2800 طراحی گردید و دو نوع چیدمان تیرچه مختلف از نظر مکان قرارگیری در کنار تیر، با روش‌های دینامیکی واستاتیکی غیرخطی (پوش‌آور)، تحت اثر تغییرمکان جانبی مورد تحلیل قرار گرفت. هدف از این بررسی، تعیین رفتار سازه با اثر جفت‌شدگی یا عدم جفت‌شدگی تیرچه در مجاورت تیرهای سقف بتنی بر روی رفتار سازه بتنی در هنگام وقوع زلزله بود. مدل‌سازی و طراحی سازه 2 طبقه، با استفاده از نرم‌افزار ایتبس و تحلیل آن توسط نرم‌افزار اجزاء محدود آباکوس صورت گرفته است. بررسی نتایج به‌دست آمده در سازه توسط منحنی هیسترزیس، منحنی پوش‌آور، جذب انرژی انجام گردید. نتایج نشان داد؛ تحلیل دینامیکی نسبت به تحلیل استاتیکی بر روی سازه سه‌بعدی با سقف‌های تیرچه بتنی، پارامترهای لرزه‌ای واقعی و دقیق‌تری را ارائه داده است و با قرارگیری تیرچه در کنار تیر، سختی دیافراگم در ناحیه الاستیک کاهش یافته و شکل‌پذیری سازه افزایش می‌یابد و این افزایش برای سقف‌های دارای تیرچه‌های بتنی قابل ملاحضه می‌باشد. در تمامی مدلها در حضور توام بار ثقلی و بار جانبی، تیرچه بتنی با قرارگیری در کنار تیر مقاومت بیشتری را نسبت به عدم قرارگیری تیرچه بتنی در کنار تیر داشته است.
واژگان کلیدی: سقف تیرچه بلوک، تیرچه بتنی، روش اجزاء محدود، بارگذاری چرخه‌ای
برچسب ها:
اثر جفت‌شدگی یا عدم جفت‌شدگی تیرچه در مجاورت تیرهای سقف بتنی بر روی رفتار سازه بتنی