مقاله درباره نیروی کشش و مقایسه

دانلود پایان نامه

2-6-3- ضابطه کاهش تنش مجاز فشاری در مهاربندها


2-6-3-1- مقایسه ضوابط آیین‌نامه UBC97-ASD با پیوست 2 آیین‌نامه 2800
این ضابطه در بند 2-2-8-2213 آیین‌نامه UBC97-ASD و بند ب 8-2 (ب) پیوست 2 آیین‌نامه 2800 آورده شده است. هر دو آیین‌نامه مقرر داشته‌اند تنش مجاز فشاری مهاربندها به مقدار زیر محدود شود:
B ضریب کاهش تنش مجاز فشاری است که از فرمول زیر محاسبه می‌گردد:
.
برابر است با:
.
2-6-3-2- تفاوت دو آیین نامه
در مورد این ضابطه دو آیین‌نامه هیچ گونه تفاوتی با یکدیگر ندارند.
2-6-3-3-علت قرار دادن این ضابطه در آیین نامه
این ضریب برای کاهش تنش فشاری مجاز مهاربندها در آیین نامه‌های طراحی گنجانده شده است. در آزمایش‌های انجام شده روی مهاربندها دیده شده است افت مقاومت فشاری زیادی بین سیکل اول و دوم مهاربند بر اثر بارهای رفت و برگشتی وجود دارد. به همین علت بعضی از آیین‌نامه‌ها این ضریب را در جهت کاهش تنش فشاری مجاز مهاربندها معرفی کرده‌اند. با افزایش لاغری مهاربند این افت ناگهانی مقاومت فشاری نیز افزایش می‌یابد. این افت قابل توجه بین سکیل اول و دوم در شکل 2-18 نشان داده شده است. (Bruneau et al. 1997) همانطور که از منحنی‌های هیسترزیس در شکل 2-18 دیده می‌شود، بین مقاومت فشاری مهاربندها در سیکل اول و سیکل‌های بعدی تفاوت قابل توجهی وجود دارد، ولی مقاومت‌های فشاری مهاربند در سیکل‌های دوم به بعد تقریباً با هم برابر هستند و در یک محدوده قرار می‌گیرند. بنابراین با توجه به ماهیت رفت و برگشتی نیروهای زلزله، مهاربندها چندین بار تحت کشش و فشار قرار می‌گیرند و منطقی نیست برای مقاومت مهاربندها در ناحیه فشاری از بیشترین مقاومت فشاری به دست آمده در سیکل اول () استفاده شود. به همین دلیل این ضریب برای کاهش تنش مجاز فشاری مهاربندها در آیین نامه‌های طراحی معرفی شده است.
شکل 2-18) افت قابل توجه مقاومت فشاری مهاربند بین سیکل اول و دوم (سیکل‌های بعدی)
2-6-4- ضوابط مهاربندهای هفتی، هشتی و k
2-6-4-1- مقایسه ضوابط آیین‌نامه UBC97-ASD با پیوست 2 آیین‌نامه 2800
این ضوابط در بند 1-4-8-2213 آیین‌نامه UBC97-ASD و بند ب (8-4) پیوست آیین‌نامه 2800 آورده شده است. هر دو آیین‌نامه برای مهاربندهای هفتی و هشتی مقرر داشته‌اند:
1-مهاربندهای هفتی و هشتی در UBC97-ASD باید برای 5/1 برابر ترکیبات برابر بار ذکر شده در بند 1-4-8-2213 و در آیین‌نامه 2800 برای 5/1 برابر نیروی زلزله طراحی گردند.
2-تیر افقی باید در حد فاصل دو ستون به صورت پیوسته باشد.
3-در مهاربندهای هشتی ، یعنی حالتی که مهاربندها در زیر تیر به آن متصل می‌شوند، تیر دهانه مهاربندی شده باید بدون وجود مهاربند هشتی نیز تحمل بارهای ثقلی را داشته باشد.
استثنا: این ضابطه (ضابطه شماره 3) لازم نیست برای طبقه خرپشته، ساختمان‌های یک طبقه و طبقه آخر ساختمان‌های چند طبقه کنترل شود.
4-استفاده از مهاربندهای K ممنوع است، مگر در بعضی موارد خاص که در هر دو آیین‌نامه آورده شده است.
2-6-4-2- تفاوت دو آیین نامه
همانطور که دیده می‌شود، تنها تفاوت بین دو آیین‌نامه این است که براساس UBC97-ASD ترکیبات بار و بر اساس پیوست 2 آیین‌نامه 2800 نیروی زلزله در طراحی مهاربندهای هفتی و هشتی، 5/1 برابر می‌گردد (در آیین‌نامه UBC مهاربندهای هفتی و هشتی، Chevron نامیده می‌شوند.)
2-6-4-3- علت قرار دادن این ضوابط در آیین نامه
طراحی مهاربندهای Chevron برای 5/1 برابر ترکیبات بار به این علت است که با 5/1 برابر کردن نیروی جانبی اعمالی به مهاربند در حقیقت از مقدار کوچک‌تری از R استفاده شده است که این امر به علت جبران شکل پذیری کمتر است.
در مهاربندهای Chevron هنگام اعمال نیروی جانبی تا حدی که هر دو مهاربند دارای رفتار الاستیک باشند، مولفه عمودی نیروی محوری مهاربند کششی و فشاری یکدیگر را خنثی می‌کنند، ولی هنگام کمانش یکی از مهاربندها، نیروهای کششی و فشاری متفاوتی در دو مهاربند ایجاد می‌شود، به نحوی که نیروی کششی ایجاد شده در مهاربند تحت کشش بسیار بیش از نیروی فشاری ایجاد شده در مهاربند کمانش کرده است. این امر باعث ایجاد نیروی نامتعادل عمودی در محل برخورد مهاربند با تیر می‌شود. بنابراین با توجه به نیروهای رفت و برگشتی زلزله احتمال کمانش مهاربند فشاری، تشکیل مفصل پلاستیک و فروریختگی همانند شکل 2-19 وجود دارد. هم چنین دیده شده است هنگامی که مکانیسم در مهاربندهای Chevron در یک طبق خاص گسترش می‌یابد خرابی‌ها متمایل هستند که در همان طبقه گسترش یابند، به همین علت ممتر بودن نیروهایی که مهاربند Chevron به آن‌ها متصل است از اهمیت خاصی برخوردار است.
شکل 2-19) ایجاد نیروی نامتعادل عمودی در تیر به علت کمانش مهاربند و تشکیل مفصل پلاستیک بر اثر نیروهای رفت و برگشتی زلزله
آیین‌نامه AISC برای حل این مشکل دو روش پیشنهاد کرده است AISC, Seismic provisions for structural steel Building