بررسی رفتار غیرخطی دیوار برشی بتنی دارای بازشو به روش طراحی بر اساس سطح عملکرد

نویسنده : کلینیک بتن ایران
تاریخ ثبت : 2017/12/24

یکی از انواع سیستمهای مقاوم در برابر زلزله سیستم دیوار برشی بتنی است که به دلیل عملکرد مناسب آن در زلزله های گذشته مورد توجه مهندسین قرار گرفته است.

اما برخی محدودیتهای معماری مهندس محاسب را مجبور به تعبیه بازشو در دیوارهای برشی می نماید. به ویژه در سازه های بلند دارای هسته مرکزی بتنی، پیرامون اتاق آسانسور محل مناسبی برای نصب دیوار برشی و متصل نمودن آنها در جهت عمود بر یکدیگر و ایجاد نمودن دیوار برشی بالدار می باشد اما به منظور تعبیه درب آسانسور ناچار به ایجاد بازشو در یکی از دیوارها می باشیم که این امر بر رفتار دیوار برشی تاثیرگذار خواهد بود. نسبت ابعاد بازشو و همچنین درصد آرماتور بکار رفته در دیوار از مهمترین عوامل تاثیرگذار بر رفتار غیرخطی دیوار برشی بتنی دارای بازشو می باشند که روشهای نوین طراحی براساس سطح عملکرد، امکان بررسی رفتارغیرخطی و شکل پذیری چنین سازه ای را بخوبی فراهم آورده است.

در تحقیقات گذشته از تیرهای کوپله برای مدلسازی کامپیوتری بازشوها در دیوارهای برشی استفاده شده است، این تقریب به ویژه برای بازشوهای با ارتفاع کم خطای نسبتا زیادی در پاسخهای سازه ایجاد می نماید. لذا برای رفع این نقیصه در تحقیق حاضر دیوار برشی بتنی بصورت یک صفحه دارای سوراخ مدل گردیده و تاثیر نسبت عرض بازشو به عرض دیوار و نسبت ارتفاع بازشو به ارتفاع دیوار بر رفتار غیرخطی سازه، به ازاء درصد آرماتورهای مختلف، به روش طراحی بر اساس سطح عملکرد مورد بررسی قرار گرفته است.

سیستمهای مقاوم

احداث دیوار های برشی چه در ساختمانهای بلند و چه متوسط وحتی در ساختمانهای کوتاه موجب می شود که مقاومت ساختمان بطور قابل توجهی افزایش یابد و در مقایسه با ساختن قابهای خمشی اقتصادی تر خواهد بود و بهترین شیوه برای کنترل خیز جانبی ساختمانها می باشد. امروزه بخوبی می توان از دیوارهای برشی در کنار قابهای خمشی به نحوی استفاده کرد که رفتار مجموعه سازه نرم، مقاوم و شکل پذیر باشد. در غالب موارد دیوارهای برشی قادرند بیشترین سهم نیروی برش پایه را تحمل کنند که موجب افزایش چشمگیر سختی ساختمان و کاهش قابل ملاحظه خسارت به عناصر غیرسازه ای می گردند و همچنین دیوارهای برشی قادرند حتی پس از پذیرش ترکهای زیاد، بارهای ثقلی ساختمان را تحمل کنند که ستونها فاقد چنین خاصیتی هستند و در کل چنین عواملی دیوارهای برشی را قابل اطمینان تر از قابهای خمشی ساخته است.

تحقیقات نشان داده است که درصورت اجرای صحیح و آرماتورگذاری کافی، شکل پذیری مناسبی از خود نشان می دهند. در دیوارهای برشی دارای بازشو اگر دیوار در پایین ترین قسمت خود دارای یک یا چند بازشو باشد هریک از اجزاء دیوار در طرفین بازشو را پایه های دیواری و بخشی از دیوار که بین بازشوی بالایی و پایینی واقع می شود را تیر همبند یا کوپله می نامند.

Zhaoو همکاران به بررسی تاثیر ارتفاع تیر کوپله و درصد آرماتور برشی آن در آزمایشگاه پرداختند و به این نتیجه رسیدند که تیرهای کوپله با نسبت دهانه به ضخامت کمتر از 2 شبیه تیرهای عمیق رفتار می کنند و در برش دچار شکست می شوند. همچنین به این نتیجه رسیدند که تیرهایکوپله با درصد آرماتور برشی کمتر دچار گسیختگی برشی-کششی می شوند اما نمونه های با آرماتور برشی بیشتر، اغلب دچار گسیختگی لغرشی- برشی می شوند و دارای شکستی ترد هستند.

Paulay به بررسی شکل پذیری دیوارهای کوپله پرداخت و به این نتیجه رسید که دیوارهای کوپله محاسن ویژه ای دارند که عبارتند از:

-کنترل تغییر مکان بسیار عالی دارند.

- یک سیستم کوپله قوی، امکان استفاده از دیوارهای لاغر بدون به خطر انداختن حدود مجاز تغییر شکل نسبی طبفقات را فراهم می نماید.

- حدود تغییر شکلها در خلال یک پاسخ شکل پذیر، متاثر از مدهای دینامیکی بالاتر نمی باشد.

- با یک آرماتورگذاری مناسب و کافی، میرایی هیسترتیک بزرگتری نسبت به ساختمانهای سنتی با دیوار برشی از خود نشان می دهد.

صفاری و قهرمانی به این نتیجه رسیدند که افزایش ارتفاع تیر کوپله باعث افزایش مقاومت نهایی می گردد اما درصورتیکه ارتفاع تیر کوپله بیش از حدود 33 % ارتفاع طبقه گردد، تاثیر زیادی در مقاومت نهایی دیوار ندارد و شکل پذیری را نیز کاهش می دهد.

هدف از انجام این تحقیق بررسی تاثیر بازشوها و همچنین تاثیر میزان آرماتورگذاری، بر رفتار غیرخطی و سطح عملکرد دیوارهای برشی می باشد. یک ساختمان 8 طبقه با سیستم دیوار برشی دارای بازشو مورد تحلیل غیر خطی قرار گرفته و رفتار غیر ارتجاعی و سطح عملکرد آن بررسی شده است. پس از آن سازه های 4 و 8 و 12 طبقه با شرایط بارگذاری مشابه ساختمان اجرا شده و با حداقل و حداکثر آرماتور ذکر شده در آیین نامه، به منظور بررسی تاثیر میزان آرماتورگذاری بر رفتار غیرخطی و سطح عملکرد سازه ها و کنترل ارضای نیازهای آیین نامه، مورد بررسی قرار گرفته است.

در ادامه نحوه تعیین نقطه عملکرد سازه به روش ضرایب تغییر مکان بیان شده است و سپس رفتار غیر الاستیک دیوارهای برشی مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت کلیات طرح و مشخصات مدل های مورد استفاده در این مقاله و نتایج نهایی مربوط به هر مدل در انتها ارایه گردیده است.

تعیین نقطه ی عملکرد سازه به روش ضرایب تغییرمکان:

تحلیل استاتیکی فزاینده غیرخطی روش موثری برای ارزیابی عملکرد سازه ها در هنگام زلزله می باشد. در این روش، سازه طرح شده تحت الگوی بارگذاری جانبی مشخصی قرار می گیرد و بارهای جانبی تا رسیدن سازه به تغییر شکل نهایی به طور تدریجی افزایش می یابد. با استفاده از این روش منحنی برش پایه در برابر تغییر مکان جانبی بام سازه رسم می گردد که به آن منحنی ظرفیت سازه می گویند، در نهایت با توجه به نتایج به دست آمده از منحنی ها، ارزیابی هایی به منظور کنترل رفتار سازه در نقطه عملکرد (Performance Point) تعیین شده برای آن سازه انجام می پذیرد.

به منظور تعیین نقطه عملکرد سازه در این تحقیق از روش ضرایب تغییر مکان ذکر شده در دستورالعمل بهسازی لرزه ای ایران و دستورالعمل ATC-40 استفاده شده است. به این صورت که تغییر مکان نقطه ای روی بام به عنوان تغییر مکان هدف سازه درنظر گرفته می شود و مقدار این تغییر مکان توسط رابطه ی زیر محاسبه می گردد:

δ_t=C_0 C_1 C_2 C_3 S_a (T_e^2)/^2 g

که در آن:

C0 ضریب اصلاحی برای تبدیل واکنش یک درجه آزاد به سیستم چند درجه آزاد.

C1 ضریب اصلاحی برای مرتبط ساختن حداکثر تغییر مکان غیر ارتجاعی سیستم، با تغییرمکان به دست آمده از طیف ارتجاعی خطی.

C2 ضریب اصلاحی جهت لحاظ نمودن تاثیر رفتار هیسترزیس در تغییر مکان طیفی حداکثر سازه .

C3 ضریب اصلاحی برای منظور کردن تاثیرات مرتبه دوم (P – Δ ) می باشند.

پس از به دست آوردن تغییر مکان هدف، کلیه اعضا سازه باید با معیارهای ذکر شده در دستورالعملهای مقاوم سازی نظیر دستورالعمل ATC- 40و یا FEMA و یا دستورالعمل بهسازی لرزه ای ایران کنترل شوند که تا رسیدن به تغییرمکان هدف، ظرفیت اعضا از حدود بیان شده برای سطوح عملکرد مورد نظر فراتر نرفته باشند.

رفتار غیرالاستیک دیوار برشی:

تحقیقات انجام شده بر روی دیوارهای برشی بتن مسلح نشان می دهد دیوارهایی که به حد کافی و به نحو مناسب آرماتورگذاری شده اند نسبت به دیوارهای با آرماتورگذاری کمتر، ترکها را در محدوده وسیعتری از سطح خود پخش کرده اند و اغلب این ترکها بسته هستند به ویژه هنگامی که فولادها به حد جاری شدن نرسیده باشند. همچنین مشخص شده که آرماتورگذاری پیرامون بازشوها، تاثیر مهمی بر ظرفیت دیوار برشی دارد.

دیوارهای برشی دارای بازشو نیز چنانچه به نحو مناسبی طراحی و آرماتورگذاری شده باشند، رفتار شکل پذیر مناسب و خاصیت استهلاک انرژی بالایی دارند که به همین دلیل توصیه می شود تا حد امکان از آنها در ساختمانها استفاده شود. این دیوارها در واقع مرکب از دو یا چند دیوار هستند که توسط تیرهای کوپله به یکدیگر متصل شده اند لذا باید نحوه تخریب هر دو قسمت بررسی شود. اغلب شکستهایی که در این دو قسمت، در سازه ها مشاهده شده است عبارتند از:

شکست ناشی از شکست خود دیوارهای برشی:

در تخریبهای انجام شده در دیوارهای برشی طی زمینلرزه های گذشته مشخص شده که غالبا چهار نوع ضعف موجب چنین تخریب هایی می شوند که باید در طراحی، آنها را شناسایی و تدابیر لازم جهت جلوگیری از آن اتخاذ نمود این تخریبها عبارتند از:

الف- تخریب خمشی

ب- تخریب برشی

ج- تخریب لغزندگی

د- تخریب چرخشی پایه شالوده

در تخریب خمشی، مفصل یا لولای خمیری در پای دیوار تشکیل می شود که محل حداکثر نیروی برشی نیز می باشد. منطقه اصلی مفصل خمیری در ارتفاعی است که به آن طول لولای خمیری می گویند. برای کنترل برش طول این ناحیه را معمولا بین یک تا یک و نیم برابر طول دیوار درنظر می گیرند. در تخریب ناشی از برش، ترکهای ناشی از خمش در منطقه مفصل پلاستیک در ضخامت و طول بزرگتر شده و سپس با ترکهای ناشی از کشش قطری ترکیب می شوند که نهایتا پس از چند تناوب، بتن دیگر قادر به تحمل برش نمی باشد و تمامی برش باید توسط آرماتورها تحمل شود. در تخزیب لغزندگی، دیوار در جهت افقی دچار حرکت می شود که در محل درزهای اجرایی نیز اتفاق می افتد. تخریب ناشی از چرخش شالوده موجب

بلند شدن فونداسیون می شود که از قدرت استهلاک انرژی به شدت می کاهد و موجب بوجود آمدن تخریبهای دیگر در سازه نیز می شود.

2-شکست ناشی از شکست تیرهای کوپله:

در واقع مهمترین ضعف در دیوارهای برشی دارای بازشو، تیرهای کوپله هستند. این تیرها دارای طولی کوتاه و عمقی زیاد هستند و اگر ضخامت آنها کم باشد، تبدیل به تیر عمیق می شوند که رفتار مطلوبی ندارند. تیرهای کوپله معمولا از دیوارها ضعیفترند و بر اثر حرکت جانبی-خمشی دیوارها، چرخش قابل ملاحظه ای در محل اتصال دیوارها به تیرها اعمال می گردد و همین چرخش موجب تولید لنگر قابل توجه و نهایتا جاری شدن مقاطع تیرها می شود. اغلب سه نوع تخریب در تیرهای کوپله مشاهده می شود که به ترتیب عبارتند از:

الف- تخریب خمشی

ب- شکست کششی قطری

ج- شکست قطری فشاری و کششی

طراحی دیوارها باید به نحوی باشد که از تشکیل لولای خمیری (جاری شدن آرماتورها) مطمئن باشیم به نحویکه شکست قطری کششی که شکستی ترد است، نه در دیوار و نه در تیرهای کوپله رخ ندهد، و بطور کلی دیوارها به نحوی رفتار کنند که لولای خمیری ابتدا در تیرهای کوپله و سرانجام در دیوارها تشکیل شود.

کلیات طرح و مشخصات مدل های مورد استفاده:

در تحقیق حاضر از مشخصات مربوط به یک ساختمان 8 طبقه اجرا شده در شهرستان سبزوار استفاده شده است. سیستم مقاوم در برابر زلزله، دیوارهای برشی بتن آرمه بوده که در پیرامون آسانسورهای ساختمان قرار گرفته اند. به منظور تعبیه درب آسانسورها بازشوهایی منظم در دیوارهای برشی درنظر گرفته شده است. زمین محل احداث, از خاک نوعIII می باشد. ضخامت دیوار 30cm و نسبت آرماتورهای افقی و قائم ρ = 0.0088 می باشد. طول دیوار برشی 3.0m و طول بازشوها 1m ارتفاع بازشو 2.0m و ارتفاع طبقه برابر 3.0m می باشد.

مشخصات مصالح بتن: وزن مخصوص بتن 2500kg/cm3 و مقاومت 28 روزه بتن fc = 250 Kg/Cm و ضریب پواسون ν = 0.15 پارامترهای مدلسازی خطی و غیرخطی توسط روابط آیین نامه آبا و دستورالعمل بهسازی لرزه ای ایران درنظر گرفته شده است.

مشخصات مصالح فولاد: مقاومت جاری شدن فولاد fy= 4000 Kg/Cmو مدل الاستیسیته ی فولادE=2100000 Kg/Cm2 در نظر گرفته شده است.

برای مدلسازی دیوار از نرم افزار"CSI perform-3D" استفاده شده است و در مدلسازی سختی و مقاومت مصالح، منحنی سه خطی با کاهش مقاومت نهایی بکار گرفته شده است. همچنین این نرم افزار قابلیت آن را دارد که تاثیر ترک خوردگی بتن در خمش و برش و خردشدگی آن در فشار و همچنین جاری شدن آرماتورها را نیز لحاظ می نماید.

پس از بررسی سازه اجرا شده، جهت مطالعه تاثیر میزان آرماتورگذاری بر رفتار غیرخطی و سطح عملکرد دیوارهای دارای بازشو, و کنترل تطبیق نیازهای لرزه ای آیین نامه ایران با مقادیر آرماتور ذکر شده در آن، سازه هایی با دیوارهای 4 و 8 و 12 طبقه با بارگذاری و شرایط مشابه سازه اجرا شده،با درصد آرماتور حداقل و حداکثر ذکر شده در آیین نامه طرح و اجرای ساختمانهای بتن آرمه ایران "آبا" مدلسازی و تحلیل گردیده است. درصدهای نسبی آرماتورهای در نظر گرفته شده در دیوارهای برشی عبارتند از :

حداقل نسبت آرماتور قائم در دیوار برشی: ρν,min= 0.0012

حداقل نسبت آرماتورافقی در دیوار برشی: ρh,min=0.002

حداکثرنسبت آرماتور در دیوار برشی: ρmax= 0.2

برای توزیع بار جانبی در ارتفاع سازه، از الگوی بارگذاری مثلثی ذکر شده در دستورالعمل بهسازی لرزه ای ایران استفاده شده است و به کمک تحلیل منحنی ظرفیت سازه به دست آمده است. سپس به کمک روش ضرایب تغییرمکان، تغییرمکان هدف آن ها استاتیکی فزاینده غیرخطی (push over) محاسبه و مقادیر دوران در تیر های کوپله و پای دیوار با مقادیر ذکر شده در دستورالعمل بهسازی لرزه ای ایران کنترل گشته است. همچنین جهت بررسی عملکرد کل سازه، تغییر شکل نسبی کلی طبقات با مقدار ارایه گردیده در دستورالعمل ATC-40 کنترل شده است.

نمونه اول: ساختمان 8 طبقه اجرا شده:

در این بخش به مطالعه یک نمونه از ساختمان 8 طبقه اجرا شده می پردازیم . در این ساختمان از قاب فولادی ساده جهت انتقال بار قائم استفاده شده است. سیستم مقاوم در برابر زلزله، دیوارهای برشی پیرامون آسانسور هستند که ابعاد بازشو و مشخصات مصالح آن در بالا ذکر شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که در برش پایه 20.2 ton و تغییرمکان 9.4cm نخستین آرماتور کششی جاری شده و در محل بیرونی ترین تار فشاری نیز، مصالح بتنی دچار اندکی خرد شدگی شده است. در برش پایه 25.4ton و تغییرمکان 18.6cm نخستین آرماتور فشاری، در پایه فشاری جاری شده است. این نقطه به بعد جاری شدن آرماتورهای کششی و خرد شدگی بتن فشاری بطور ناگهانی افزایش می یابد و در برش پایه ی26.4ton شکست برشی در پایه دیوار رخ می دهد و دیوار منهدم شده است(شکل 3 را ببینید) تیرهای کوپله صدمه ای ندیده اند و تنش کششی زیاد در تراز پی و تراز سقف طبقه اول، عامل اصلی تخریب دیوار و نقطه ضعف سازه می باشد. تغییرمکان هدف δt =10.3 cmمحاسبه شده است که در این تغییرمکان، عملکرد کلی سازه و همچنین دوران کلیه تیرهای کوپله در سطح ایمنی جانی Ls قرار دارند.

در ادامه ی مقاله، تحقیقات انجام شده بر روی دیواهای برشی با حداقل و حداکثر آرماتور ذکر شده در آیین نامه مورد بررسی قرارمی گیرد که ضخامت دیوارها، ابعاد بازشوها، بارگذاری و مشخصات کلیه مصالح مشابه ساختمان 8 طبقه اجرا شده که در بالا ذکر گردید می باشد.

نمونه دوم: ساختمان 4 طبقه با نسبت آرماتور حداقل:

در این بخش یک ساختمان 4 طبقه با تمام ویژگیهای ساختمان 8 طبقه ذکر شده در بخش قبل در نظر گرفته شده و مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاصل نشان می دهد در برش پایه 13.8 ton و تغییر مکان 0.55 cm آرماتور طولی در کشش به حد جاری شدن رسیده است در برش پایه ی 15ton و تغییرمکان 4.44cm ترک خوردگی بتن در پایه دیوار و جاری شدن آرماتورهای کششی به طور ناگهانی افزایش یافته و تا انهدام دیوار پیش می رود (شکل 4 را ببینید) تیرهای کوپله صدمه ای ندیده اند و تنش کششی زیاد در تراز پی موجب تخریب دیوار گشته است. تغییرمکان هدف δt= 4.0cmمحاسبه شده است که در این تغییرمکان، عملکرد کلی سازه و همچنین دوران تیرهای کوپله بحرانی) تیر طبقه اول)در سطح ایمنی جانی LSقرار دارند.

نمونه سوم: ساختمان 4 طبقه با نسبت آرماتور حداکثر:

این ساختمان همانند ساختمان نمونه دوم بوده و تنها از نسبت آرماتور حداکثر استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که در برش پایه ی 42.3 ton و تغییرمکان 3.57cm اولین آرماتور کششی جاری شده شده است. در برش پایه 50ton و تغییرمکان 6.4cm تیرهای کوپله در طبقات اول و دوم دچار شکست برشی می شوند و منحنی ظرفیت با یک افت، تا برش پایه ی 20 ton و تغییرمکان 9.9cm که در آن تمام تیرهای کوپله دچار شکست شده اند پایین می آید و پس از آن سازه تا انهدام نهایی دیوار که به دلیل کشش زیاد در پایه دیوار رخ می دهد، مقاومت می کند(شکل 5) مقدار تغییر مکان هدف δt =4.1 cmمی باشد که عملکرد کل سازه و دوران تیرهای کوپله در سطح ایمنی جانی LS محاسبه شد ه است.

نمونه چهارم: ساختمان 8 طبقه با نسبت آرماتور حداقل:

در این بخش همان ساختمان 8 طبقه اجرا شده با نسبت آرماتورهای حد اقل مد نظر می باشد. نتایج طیف ظرفیت نشان می دهد که در برش پایه 12.5 ton و تغییرمکان 2.0 cm آرماتور طولی در کشش به حد جاری شدن رسیده است و در برش پایه 10.5 ton و تغییر مکان 6.8 cm ترک خوردگی بتن پایه و جاری شدن آرماتورهای کششی به طور ناگهانی افزایش یافته و تا انهدام دیوار پیش می رود (شکل 6 را ببینید) تیرهای کوپله صدمه ای ندیده اند و تنش کششی زیاد در تراز پی و تراز سقف طبقه اول موجب شکست و تخریب دیوار گشته است. تغییرمکان هدف δt = 10.0 cm محاسبه شده است که در این تغییرمکان، عملکرد کلی سازه و همچنین دوران تیرهای کوپله بحرانی در سطح ایمنی جانی LS قرار دارند.

نمونه پنجم: ساختمان 8 طبقه با نسبت آرماتور حداکثر:

این ساختمان همانند ساختمان نمونه ی سوم بوده و تنها از نسبت آرماتور حداکثر استفاده شده است. نتایج بررسی طیف ظرفیت (شکل 7 را ببینید) نشان می دهد که در برش پایه ی 30.2ton و تغییرمکان 12.3 cm اولین آرماتور کششی جاری شده شده است و اندکی خردشدگی بتن در بیرونی ترین تار فشاری رخ داده است. در برش پایه ی 38ton تغییرمکان 21.5cm تیرهای کوپله در طبقات اول، دوم، سوم و چهارم دچار شکست برشی شدند. در این نقطه یک افت در منحنی ظرفیت سازه ایجاد شده که به دلیل شکست تیرها بوده است و پس از آن منحنی به سمت بالا باز می گردد در برش پایه ی 32.7ton تغییرمکان 54.5cm ، تمامی تیرها دچار شکست می شود و یک افت شدید در منحنی ایجاد می شود، پس از آن شاهد افزایش مقاوم هستیم که ناشی از مقاومت دیوارها است و سازه تا تخریب نهایی دیوار که به دلیل جاری شدن آرماتور کششی در پایه کششی دیوار و خرد شدگی بتن مقاومت می کند. مقدار تغییرمکان هدف δt = 4.1 cm محاسبه شده است که عملکرد کل سازه و دوران تیرهای کوپله و پایه ها در سطح ایمنی جانی LS می باشد.

ششم: ساختمان 12 طبقه با نسبت آرماتور حداقل:

در این بخش یک ساختمان 12 طبقه با تمام ویژگیهای ساختمان 8 طبقه ذکر شده در بخش های قبل در نظر گرفته شده و مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج طیف ظرفیت این ساختمان نشان می دهد در برش پایه 9.5ton و تغییر مکان 5.4cm آرماتور طولی در کشش به حد جاری شدن رسیده است و در برش پایه 10.9ton و تغییر مکان 11cm آرماتور طولی در تیرکوپله طبقه اول جاری شده است. در برش پایه ی 11.7ton و تغییر مکان 23.1cm آرماتورهای فشاری پایه جاری شده اند و خرد شدگی بتن نیز اتفاق افتاده است، از این نقطه به بعد افزایش مقاومتی در دیوار مشاهده نمی شود و خردشدگی بتن فشاری و جاری شدن آرماتورهای کششی افزایش یافته و تا انهدام دیوار پیش می رود(شکل 8 را ببینید) تیرهای کوپله محاسبه صدمه ای ندیده اند و تنش کششی زیاد در تراز پی و تراز سقف طبقه اول موجب تخریب دیوار گشته است. تغییرمکان هدف δt = 13.9 cm محاسبه شده است که در این تغییرمکان، عملکرد کلی سازه و همچنین دوران تیرهای کوپله بحرانی در سطح ایمنی جانی LS قرار دارند

نمونه هفتم: ساختمان 12 طبقه با نسبت آرماتور حداکثر:

این ساختمان همانند ساختمان نمونه پنجم بوده و تنها از نسبت آرماتور حداکثر استفاده شده است. نتایج بررسی طیف ظرفیت(شکل 9 را ببینید) نشان می دهد که در برش پایه ی 24.5ton و تغییرمکان 28.15 cm اولین آرماتور کششی جاری شده و اندکی خرد شدگی در بیرونی ترین تار فشاری بتن رخ داده است. در برش پایه ی 32 ton و تغییرمکان 55.5cmتیرهای کوپله ی طبقات اول، تا ششم، دچار شکست برشی می شوند و یک افت شدید در منحنی ظرفیت ایجاد می شود منحنی دوباره به سمت بالا باز می گردد، تا اینکه در برش پایه ی 25ton و تغییرمکان 145.6cm تمام تیرهای کوپله می شکنند و پس از آن سازه اندکی مقاومت می نماید و به دلیل کشش زیاد در پایه کششی و خرد شدگی پایه فشاری تا تخریب نهایی دیوار پیش می رود. تغییرمکان هدف δt = 17.7 cm محاسبه شده است که عملکرد کل سازه و دوران تیرهای کوپله و پایه ها در سطح ایمنی جانی LS می باشد.

1- تغییرمکان نسبی بام سازه با مقادیر ذکر شده در ATC-40 مقایسه و دوران تیرهای کوپله بحرانی و پایه های دیوار، با مقادیر ذکر شده در دستورالعمل بهسازی لرزه ای ایران کنترل گردید و مشخص شد که عملکرد کلی و دوران تیرهای کوپله و پایه ها در محدوده ایمنی جانی LS قرار دارند.

2- میزان آرماتور طولی بکار رفته در دیوارها به ویژه در سازه های مرتفع، تاثیر مهمی بر مقاومت و شکل پذیری آنها دارد، بنحویکه دیوارهای با درصد آرماتور کمتر با افزایش برش پایه، سریعا دچار شکست کششی در تراز پی و طبقات پایین می شوند ولی در دیوارهای با درصد آرماتور بیشتر، پایه ها به خوبی در مقابل کشش مقاومت می کنند تا اینکه تیرهای کوپله دچار شکست می شوند.

3- افزایش بار قائم روی دیوارها موجب می شود که پایه های دیوار در هنگام زمینلرزه، دیرتر به حد جاری شدن برسند و این امر عملکرد غیرخطی دیوار را بهبود می بخشد.

4-ضعف اصلی در دیوارهایی که آرماتور طولی مناسبی دارند در تیرهای کوپله است که غالبا دچار شکست برشی- لغزشی می شوند و افزایش بیش از حد ارماتور برشی تاثیر قابل توجهی بر مقاومت برشی آنها نمی گذارد و موجب ترد شکنی نیز می شود.

5- چنانچه دیوارهای برشی دارای بازشو به نحوی طراحی شوند که تیرهای کوپله قبل از دیوارها جاری شوند، این تیرها نه تنها نقطه ضعف دیوارها نیستند بلکه در مقابل بارهای جانبی بزرگ، به منزله فیوز عمل می کنند و قبل از آنکه دیوار که وظیفه انتقال بار جانبی و قائم را دارد صدمه قابل توجهی ببیند می شکنند، که این خود موجب استهلاک انرژی زیاد و شکل پذیری بالاتر در حرکات رفت و برگشتی درطی زلزله می شود که ویژگی بسیار مطلوبی در رفتار سازه است.

سایر مقالات
ویژگی های بتن پلیمری
ویژگی های بتن پلیمری
بتن پلیمری (به انگلیسی Polymer Cement Concrete که به اختصار PCC نامیده می‌شود) یا بتن لاتکسی (latex concrete)، نوعی بتن است که با سیمان پرتلند و سنگدانه، درست مانند بتن معمولی تولید می‌شود، با این تفاوت که در آب مورد استفاده در آن مقداری پلیمری ارگانیک مخلوط می‌شود
ادامه مطلب
استاندارد افزودنی های ملات بنایی
استاندارد افزودنی های ملات بنایی

هدف از تدوین استاندارد افزودنی های ملات بنایی، تعیین تعاریف و الزاماتی برای افزودنی های مورد مصرف در ملات بنایی پایه سیمانی است. این استاندارد دو نوع افزودنی شامل دیرگیر کننده ی دراز مدت و حباب هواساز و روان کننده که در ملات های بنایی آماده و کارگاهی استفاده میشوند را در بر میگیرد. مقررات مبتنی بر کاربردهای استاندارد افزودنی های ملات بنایی، بخشی از این استاندارد نیست.

ادامه مطلب
چسب کاشت میلگرد چیست
چسب کاشت میلگرد چیست

یکی از اقتصادی ترین و کابردی ترین راه های افزایش مقاومت بتن استفاده از کاشت میلگرد یا بولت است.گاهی به دلایلی چون اشتباه در اجرای بتن، تغییر در نقشه، اشتباهات محاسباتی،اشتباه در میلگرد گذاری ،افزایش مقاومت برشی، تغییر پارامترهای نقشه ای، ازکاشت میلگرد(آرماتور) در فوندانسیون استفاده می شود.

ادامه مطلب
پوشش ضد خوردگی سازه های بتنی چیست
پوشش ضد خوردگی سازه های بتنی چیست

سطح سازه های بتنی با گذر زمان با خسارت ناشی از خوردگی مواجه می شوند. منظور این نیست که بتن در برابر مواد خورنده مانند اسید ها از بین می رود اما این امکان وجود دارد که مواد خورنده به داخل بتن غیر آب بند نفوذ کرده و فولاد داخل بتن خورده می شود. در نتیجه بتن در اطراف میلگردها افزایش پیدا کرده و باعث شکسته شدن می شود .

ادامه مطلب