مدل های بست و بند در بررسی اجزای مرزی دیوارهای برشی بتن آرمه دارای بازشو

پارسا عسگریان

چکیده

یکی از انواع سیستم های مقاوم در برابر نیروهای جانبی از جمله نیروی زلزله، سیستم دیوار برشی بتنی می باشد که به دلیل عملکرد مناسب آن در مقابل این نیروها، مورد استفاده ی گسترده در سازه ها قرار گرفته است. در بسیاری از موارد، دیوارهای برشی به دلایل معماری، از جمله درب و پنجره و یا عبور تأسیسات مکانیکی و برقی، دارای بازشو خواهند شد. باز شدگی در دیوار، بر رفتار آن در هنگام مقابله با نیروهای جانبی تأثیر گذار خواهد بود و باعث کاهش سختی، مقاومت و شکل پذیری و تغییر مکانیزم انتقال بار می شود. مدل های بست و بند برای طراحی دیوارهای برشی دارای باز شو، روش جدیدی است که با در نظر گرفتن هم زمان نیروهای برشی و لنگرهای پیچشی، طراحی مناسب و بهینه برای دیوارهای برشی ارائه می دهند. این مدل ها، خرپای ساده ای را جای گزین سازه ی پیچیده می کنند؛ اگر چه برای یک سازه ی پیچیده چندین مدل بست و بند می توان پیشنهاد کرد. خرپای انتخابی تاثیر بسزایی در رفتار دیوارهای برشی دارد؛ از این رو انتخاب خرپای مناسب از مهم ترین دغدغه ی طراحی به روش بست و بند می باشد. اجزای مرزی یا اجزای لبه ای در دیوار برشی، قسمت هایی از لبه های دیوار و یا لبه های باز شو در دیوار هستند که به طور خاص توسط فولادهای طولی و عرضی تقویت می شوند. استفاده از اجزای مرزی باعث بهبود عملکرد دیوارهای برشی می شود به گونه ای که علاوه بر شکل پذیرتر شدن دیوار، باعث افزایش مقاومت نهایی دیوار نیز می گردد. هدف از این پایان نامه مطالعه ی مدل های بست و بند در 5 نمونه دیوار برشی دارای بازشو و بررسی تاثیر اجزای مرزی دیوار برشی بر رفتار دیوار می باشد. دو مدل بست و بند برای انجام مطالعات پارامتری انتخاب شده است؛ مدل بست و بند حاصل از بهینه سازی توپولوژی و هم چنین مدل بست و بند فرضی به نام مدل بست و بند طراح. به منظور درک بهتر از کارآمد بودن روش طراحی بست و بند دیوارهای برشی با روش معمول آیین نامه ی aci 318-08 نیز طراحی و مقایسه شده اند. برای مقایسه ی بهتر میزان حجم آرماتورهای عرضی و طولی به کار رفته دز دیواری که با استفاده از مدل های بست و بند طراحی شده است با میزان حجم آرماتورهای عرضی و طولی به کار رفته در دیواری که با روش معمول آیین نامه ی aci 318-08 طراحی شده است، یکسان سازی شده است. به منظور بررسی بر رفتار دیوارها برشی، از نرم افزار اجزای محدود غیر خطی استفاده شده است و صحت نتایج آن با مدل سازی نمونه های آزمایشگاهی، مورد تایید قرار گرفته است. در این تحقیق از روش آنالیز اجزای محدود غیر خطی بتن آرمه و مدل رفتاری پلاستیسیته ی آسیب (damage plasticity) به همراه سخت شدگی کششی برای مدل سازی رفتار بتن، استفاده شده است. نتایج نشان می دهد دیوارهای طراحی شده با مدل های بست و بند دارای مقاومت نهایی و شکل پذیری بهتری در مقایسه با دیوارهای طراحی شده با روش معمول آیین نامه ی aci 318-08 می باشد. نتایج هم چنین حاکی از آن است که استفاده از اجزای مرزی دیوارهای برشی باعث بهبود عمکرد دیوار برشی در مقاومت نهایی و شکل پذیری می شود. دو عامل مهم و اساسی هنگامی که از اجزای مرزی استفاده می شود بر شکل پذیری دیوار تاثیر می گذارد؛ آرماتورهای عرضی که به علت پدیده ی محصور شدگی باعث افزایش شکل پذیری می شود و آرماتورهای طولی که باعث کاهش شکل پذیری می شود. استفاده از اجزای مرزی به روش بست و بند در دیوارهای برشی به شکل پذیری و مقاومت نهایی بیش تری در مقایسه با دیواری که از اجزای مرزی آیین نامه ی aci 318-08 استفاده شده است، می شود.

اساتید راهنما و مشاور

داود مستوفی نژاد، محمد رضا افتخار