بررسی تعیین مقاومت نهایی وضریب رفتار دیوار برشی بتنی سبک باقاب های فولادی سرد نورد شدهLSF با استفاده از نرم افزار ANSYS

19,900تومان

توضیحات

دانلود و مشاهده قسمتی از متن کامل پایان نامه :

دانشگاه آزاد اسلامي واحد تفت
مجتمع فنی مهندسی، دانشکده عمران
پايان نامه جهت دريافت درجه کارشناسی ارشد
عنوان
بررسی تعیین مقاومت نهایی وضریب رفتار دیوار برشی بتنی سبک باقاب های فولادی سرد نورد شدهLSF با استفاده از نرم افزار ANSYS

 

فهرست مطالب

چکیده : 1
فصل اول : کلیات
مقدمه 2
1-1تاریخچه 3
1-1-1تاریخچه و دلایل به کارگیری سیستم های(LSF) 3
2-1-1تاریخچه و دلایل به کارگیری بتن های سبک 6
بخش اول فولاد سبک 8
1-2 مزایای فولاد سرد ساخت 8
1-2- 1انعطاف پذیری 8
1-2-2 قابلیت بازیافت و حفظ محیط زیست 8
1-2-4 وزن سبک وحمل ونقل آسان 8
1-2-5 مقاومت وسختی بالا 9
1-2-6 مقاوم در برابر آتش سوزی 9
1-2-7 ثبات در ابعاد 9
1-2-8 قابلیت تغییر شکل پذیری 9
1-2-9 سرعت در ساختمان 9
1-2-10 مقاومت در برابر زلزله 9
1-2-11 عایق بودن 10
1- 3 مزایای سیستم LSF در ساخت و ساز 10
1-3-1 برای طراحان و مهندسان 10
1-3-1-1 انعطاف در طرح: 10
1-3-1-2 استرکچر مناسب جهت عرشه ها وسایر اعضا 11
1-3-2 برای سازندگان وسرمایه گذاران 11
1-3-2-1 سرعت در اجرای سیستم: 11
1-3-2-2 عدم وجود تاخیر های آب وهوایی: 11
1-3-2-3 سهولت در نصب سیستم های تاسیساتی: 11
1-3-3 برای ساکنین و بهره برداران 11
1-3-3-1هزینه نگهداری کم: 12
1-3-3برای زلزله ونیروی جانبی: 12
1-4 تعریف فولاد سرد ساخت 12
1-4-1 دهانههای باربر به چهار روش ایجاد می شود که عبارتند از : 14
1- 5 انواع مقاطع سرد نورده شده و کاربرد های آنها: 16
1-5-1 اعضای قابی سازه ای منفرد 16
1-5-2پانل ها وعرشه ها 16
1-5-2-1 پانل ها سازه های LSF به صورت پانل تولید شده و اجزای هر پانل عبارتند از: 17
1-5-3 طراحی: 17
1-5-4 نقشه ها به گروه های مختلف به شرح ذیل تقسیم می شوند: 17
1-5-4-1 سازه های سبک فلزی: 18
1-5-4-2 سازه های قائم (STUD) 18
1-5-4-3 سازه های تقلیل دهنده صدا(resillentchanne) 18
1-5-4-4 سازه های کلاهک (hat channel) 18
1-5-4-5 ناودانیهای باربر 19
1-5-4-6سازه های تقویتی کنجها(corner beand) 19
1-5-4-7 سازه های تقویتی حاشیه (j Bead) 19
1-5-4-8- سازه های تقویتی در انبساط (control joint) 19
1- 6 روش اجرا سیستم LSF 19
1- 6-1پی یا شالوده 20
1-6-1-1- طراحی پی: 20
1-6-1-2-کف کاذب: 21
1-6-1-3-سازه کف: 21
1- 6-2 دیوار 21
1- 6-3 سقف 23
1-6-3-1 سقف کامپوزیتی: 23
1-6-3-2: سقف کامپوزیت عرشه فولادی 24
1-6-3-3سقفهایخرپاییشیبدار 27
1- 6-4 اتصالات 28
1-6-4-1مشخصات پانل ها 28
1-6-4-2پیچها 29
1- 6-5 شیوه نما سازی خارجی 29
1- 7خصوصیات فولاد سرد ساخت 30
1- 7-1استانداردهای فولاد سرد ساخت 30
1- 7-2 ظرفیت باربری و سختی 31
1- 7-3 طراحی پلاستیک 31
1- 7-4منحنی های نوعی تنش-کرنش 31
1- 7-5افزایش تنش تسلیم متاثر از شکل دهی سرد 32
1- 7-6 روش محاسبه خطی خواص مقاطع 32
1- 7-7 فرم منحنی خستگی 32
1- 7-9 خستگی 33
1- 7-10 خواص مکانیکال و اثر فرم دادن سرد به فلز 33
1-8 معایب فولاد سرد ساخت 33
بخش دوم بتن 34
1-2 معرفی بتن های سبک سازه ای: 34
1-2-1شرح توضیح مزایا ومعایب بتن سبک 34
1-2-1-1 :سبک بودن 35
1-2-1-2:عایق گرما 35
1-2-1-3- :عایق صوتی 36
1-2-1-4- : قابلیت برش 36
1-2- 2انواع بتن سبک 36
1-2-2-1بتن سبک سبکدانه 36
1-2-2-2بتن سبک ليكا 37
1-2-2-3بتن سبک پرلیتی 39
1-2-2-4بتن های سبک متخلخل یا سلولی 39
1-2-2-5بتن سبک گازی 39
1-2-3کاربردهای سازه ای 42
1-2-4 بتن های وروند استفاده در قاب های LSF سازه ای در این پروژه 43
1-3- متغير هاي مساله : 43
1-4 فرضیه ها (هر فرضیه به صورت یک جمله خبری نوشته شود.) 44
1- 5 اهداف تحقیق (شامل اهداف علمی، کاربردی وضرورت‌ های خاص انجام تحقیق) 44
1-5-1هدف اصلی: طراحی سازه هایی بااسکلت فولادی سرد نورد شده مقاوم در برابر بار های 44
1-5-2- اهداف فرعي: 45
فصل دوم : آئین نامه ها ومطالعات قبلی
2-1 مروری بر تحقیقات گذشته 46
2-2مروری بر آئین نامه ها 50
2-2-1 (FEMA 450) NEHRP 50
2-2-2 TI 809-07 51
2-2-3 AISI و ASCE7 52
2-2-4 UBC 97 و IBC 2000 53
2-2-5 Australian /New Zealand Standard , AS/NZS 4600 53
فصل سوم: مواد وروش ها وبیان مسئله
مقدمه: 55
3-1 ضریب رفتار : 57
3-2 روش طیف ظرفیت فریمن : 60
3-3 ضریب شکل پذیری یانگ : 61
3-4 روش نیو مارک و هال : 62
3-5 ضریب کاهش شکل پذیری، 64
3-2-2 ضریب مقاومت افزون ، 64
3-6 بیان مسئله : 66
3-6-1 جزییات مقاطع…67
3-7- مشخصات بتن وفولاد 68
3-8تئوری حل مسأله: 69
3-9 مدل اجزا محدود مسأله : 70
3-9 نمونه های آزمایش شده در تحقیق: 70
3-10- آماده سازی جهت انجام آزمایش 71
3-10-1مراحل انجام کار در آزمایشگاه 71
3-11 رژیم بارگذاری : 77
3-12 جدولی از استانداردهای مختلف در روش ASTM 80
فصل چهارم: درباره نرم افزار ansys و روند مدل سازی در نرم افزار
مقدمه : 83
4-1- آشنایی با روش اجزا محدود: 85
4-1-1-روش تحلیل دقیق (Exact Solution) 85
4-1-2-روش عددی (Numerical Solution) 85
4-1-3-روش تجربی (Experimental Method) 85
4-2-روش اجزا محدود: 86
4-3-انواع المان ها در Ansys و قابلیت های آنها: 86
4-3-1-المان – combin 7 : 86
4-3-2-المان – combin 14 : 86
4-3-3-المان – Link 1 : 87
4-3-4-المان – BEAM3 : 87
4-3-5-المان – PLANE 42 : 87
4-3-6-المان- BEAM 54 : 87
4-3-7-المان – pipe 16 : 87
4-3-8-المان – solid 45: 87
4-3-9-المان –combin 40 : 87
4-4-10- المان- SHELL 93 : 88
4-4-11-المان –SHELL22 : 88
4-4-12-المان- PLANE 2 : 88
4-4-13-المان – SHELL91 : 88
4-4-14- المان- contact 12: 88
4-5-15-المان- PLANE55 : 88
4-4-16-المان – BEAM 189 : 89
4-4-17-المان- BEAM188 : 89
4-4-18-المان – SOLID92 : 89
4-4-19-المان- SOLID95: 89
4-4-20-المان –PLANE 82 : 89
4-4-21-المان- PLANE145: 89
4-4-22-المان – Link10: 90
4-4-24-المان – SOLID 82: 90
4-4- المان مورد استفاده در این تحقیق: 90
4-5-انواع آنالیزها در نرم افزار Ansys: 90
4-5-1آنالیز استاتیکی خطی (Static Analysis) 90
4-6-2-آنالیز مودال (Modal Analysis) 90
4-6-3-آنالیز هارمونیک (Harmonic Analysis) 90
4-6-4-آنالیز دینامیکی گذرا (Transient Dynamic Analysis) 90
4-6-5-آنالیزغیرخطی مادی ( Material nonlinearity ) 90
4-5-1-آنالیز استاتیکی خطی: 91
4-6-1-1- مدول الاستیسیته 91
4-6-1-2- بارگذاری اینرسی 91
4-6-1-3- بارگذاری حرارتی 91
4-5-2- آنالیز مودال: 91
4-5-3-آنالیز هارمونیک: 91
4-5-4-آنالیز دینامیکی گذرا: 92
4-5-5-آنالیز غیر خطی مادی : 92
4-6- انتخاب نوع تحلیل در این تحقیق: 92
4-7- تحلیل پلاستیک دارای 3 رکن اساسی می باشد: 93
4-8-1- مدل های تنش- کرنش و معیار تسلیم: 93
4-8-2-قانون جریان: 94
4-8-3-قانون سخت شوندگی: 95
4-8-3-1-سخت شوندگی ایزوتروپیک: (isotropic hardening) 95
4-8-3-2-سخت شوندگی کینماتیک: (kinematic hardening) 95
4-9-مدل سازی مقاطع در نرم افزار: 97
4-10-اتصالات 100
4-11-مش بندی : 101
4-12- اعمال شرایط تکیه گاهی : 104
4-12 آماده سازی مدل برای تحلیل : 106
4-13 بارگذاری : 107
فصل پنجم: نتایج مطالعات و پیشنهادات
مقدمه : 109
5-1 انجام آنالیز و مشاهده خرابی ها : 109
5-1 مقایسه قاب پرشده با بتن باقاب تقویت شده باورق در محیط نرم افزار ansys: 110
5-2- بررسی قابها و مشاهده خرابی ها 116
5-3 منحنی پوش قاب ها : 120
5-3-1 منحنی پوش قاب های نمونه های تست نرم افزاری با ورق تقویتی 120
5-3-2 منحنی های پوش آزمایشگاهی قاب های پر شده با بتن : 122
5-3-3 منحنی پوش قاب های نمونه های تست نرم افزاری با بتن: 122
5-4 محاسبه ضریب رفتار : 125
5-5 منحنی های دو خطی نمونه ها 129
5-5-1 منحنی های دو خطی نمونه نرم افزاری با ورق 129
5-5-2 منحنی های دو خطی با بتن 130
5-6 نتیجه گیری وپشنهاد : 133
فهرست منابع…136
Abstract..143

 

 

فهرست جداول

جدول 1-1كاربردهاى ليكا بر حسب اندازه دانه ها… 38
جدول 1- 2مشخصات قاب های تحقیق… 43
جدول 3- 1خصوصیات مکانیکی اعضای اصلی… 68
جدول 3-2 مشخصات بتن لیکا… 68
جدول 3-3- مشخصات مصالح….. 69
جدول 3-4 مشخصات مکانیکی مقاطع فولادی سرد نورد شده… 69
جدول 3-5 مشخصات بتن فوم…. 69
جدول 3-6مشخصات قاب ها…. 71
جدول 3-7 رژیم بار گذاری چرخه ای ،روش B د.ASTM E2126-…. 77
جدول 3-9 سیکل رفت وبرگشت… … … … … … 79
جدول 3-10 تغییر مکان های متناظر با سیکل بارگذاری… … … … 79
جدول5-1 مشخصات قاب ها …115
جدول5-2: جزئیات ساختاری دیوارها….116
جدول 5-3 بدست آوردن خروجی های تست نرم افزاری با بتن…..128
جدول 5-4 مقایسه ای نرم افزاری نمونه با بتن ونمونه باورق…128
جدول 5-5 نتایج عددی ضریب رفتار و مقاومت نهایی بدست آمده….. 129
جدول 5-6نتایج عددی بدست آمده در آزمایشگاه..130
جدول 5-7مقاومت نهایی بدست آمده از آزمایشات……132

 

 

فهرست اشکال

شکل 1-1 نمایی از برشی سبک به نحو اکسپوز 6
شکل 1- 3 فرم دادن ورق فولادی به صورت نورد سرد 13
شکل1-4 اشکال مختلف فولادی سرد نورد شده 16
شکل 1-6جزئیات اتصال دیوار در سازه LSF 22
شکل 1-7 نحوه اجرای سقف شیروانی در سیستم LSF 22
شکل ا-9 پیچ برش گیر سقف 25
شکل 1-10آرماتور های سقف 25
شکل1-11 26
شکل 1-12 اجرای اسکلت LSF 27
شکل 1- 13نازک کاری 28
شکل1-14دستگاه پله سازه های سرد نورد شده 30
شکل 1-15الف وب منحنی های تنش کرنش فولاد 32
شکل1-16نمایش قاب ها 44
شکل (3-1) : طیف نیرو های وارد بر سازه در دو حالت ارتجاعی و غیر ار تجاعی [Freeman ,1990] 61
شکل 3-2 : منحنی نیرو – تغییر مکان سازه [Yang ,1992] 62
شکل 3-3 : پاسخ عمومی سازه بر اساس مفاهیم FEMA 64
شکل 3-4:نمایی از دستگاه تست در آزمایشگاه شکل 3-4 : نمایی از قاب فیکس شده تقویت شده با ورق به جک های هیدرولیکی ازمایشگاه سازه دانشگاه آزاد واحد تفت 66
شکل3-6 ناگین 67
شکل 3-7 جزئیات ابعاد رانر یا ترک (ابعادمیلی متر) 67
شکل 3-5قاب های ساخته شده در آزمایشگاه 67
شکل 3-8استاد 68
شکل 3-9 مدل اجزا محدود مسأله 70
شکل 3-10 نحوه جازدن قاب در دستگاه تست ونحوه انجام تست می باشد. 72
شکل 3-11قاب با استاد میانی 73
شکل1-12قاب با استاد میانی وناگین 74
شکل 1-13 قاب ساده 74
شکل 1-14قاب Aمدل شده در نرم افزار 74
شکل 1-15قاب C مدل شده در نرم افزار 75
شکل 1-16قاب Bمدل شده در نرم افزار 75
شکل 3-17 : دیوار برشی با تک استاد کناری و میانی 76
شکل 3-18 رژیم بار گذاری چرخه ای ،روش B در ASTM E2126-07 78
شکل 4-1- رفتار تنش-کرنش حالت های مختلف 94
شکل 4-2- سطوح تسلیم مختلف 94
شکل 4-3- تحول سطوح تسلیم 95
شکل 4-4- رفتار مدل شده مقاطع و ورق های پوشش در ندم افزار 96
شکل 4-5 – المان شل بتن پوشش 97
شکل 4-6- المان شل مقاطع استاد 97
شکل 4-7- المان شل عضو رانر 98
شکل 4-8المان شل مقطع ناگین میانی 98
شکل 4-9- نحوه عبور ناگین از استاد میا نی 98
شکل 4-10- نحوه قرار گیری استاد در رانر 99
شکل 4-11 نمونه از قاب با فلز تقویتی 99
شکل 4-12قاب با بتن تقویتی 100
شکل 4-13- نمایی از اتصالات spot weld در نرم افزار 101
شکل 4-14- حل دیفرانسیلی 101
شکل 4-15- حل المانی در نرم افزار 102
شکل 4-16- نمایی از مش بندی اعضای قاب 103
شکل 4-17-نمایی از مش بندی بتن پوش 103
شکل4-18- مدل سازی شرایط تکیه گاه گیر دار به عضو رانر با ورق فولادی 104
شکل 4-19-اعمال شرایط تکیه گاه غلطکی به عضو رانر با ورق فولادی 105
شکل 4-20 اعمال جابجایی سیکلیک به قاب با مدل سازی hold down 105
شکل 4-21 استفاده از تیرک های I شکل جهت اعمال حرکت مستقیم به قاب 106
شکل 4-22 انتقال ونصب قاب ها زیر فک دستگاه در آزمایشگاه 106
شکل4-23 نتایج آنالیز استاتیکی خطی جهت مشاهده مودهای کمانشی ورق 107
شکل 4-24 عمل آوری بتن در قاب 108
شکل 4-25 قاب پس از اعمال بار 108
شکل 4-26 نمایی از قاب پر شده با بتن پس از اعمال بارگذاری 108
شکل 5-2 پلاستیک شدن استاد کناری 110
شکل 5-1 کمانش ورق در گوشه قاب 110
شکل 5-3 کمانش کلی استاد ها و قیچی شدن قاب در جابجایی های بالا 111
شکل 5-4 تغییر شکل ناشی از نیرو درمحل استادکناری وناگین وسط 111
شکل5-5 کمانش و چروکیده شدن ورق مهار بندی 112
شکل 5-6 کمانش ودفرمگی در مقطع استاد ها وترک های شدید بتنی 112
شکل 5-7 نشان دان تغییر شکل در بتن وترک های ان برای بهتر فهمیدن مطلب 113
شکل 5-8 روند دادن اطلاعات در نرم افزار 113
شکل 5-9 تعیین مقاومت‌ها 114
شکل 5-10 روند دادن اطلاعات بتن در نرم افزار 114
شکل 5-11 روند دادن اطلاعات فولاد در نرم افزار 114
شکل 5-12 نحوه نگهداری وتست قاب ها 115
شکل 5-13 نحوه قرارگیری قاب بتنی در زیر فک دستگاه 116
شکل 5-14 نحوه خرابی های قاب A که در محل تقاطع استاد کناری بالایی با رانرمی باشد 117
شکل 5-15 مقایسه قاب A در نمونه نرم افزاری که مثل نمونه آزمایشگاهی 117
شکل 5-16 ترکیده شدن بتن فوم در قاب A 117
شکل 5-17 تغییرات قاب B در نمونه نرم افزاری 118
شکل 5-18 تغییرات قاب C در نمونه نرم افزاری 118
شکل 5-19 مقایسه تغییرات قاب D در نرم افزار و آزمایشگاه 119
شکل 5-20 نحوه خرابی ناگین و استاد کناری در قاب D در نمونه آزمایشگاهی 119
شکل 5-21 نحوه خرابی و حرکت ناگین میانی و استاد کناری در قاب D در نمونه نرم افزاری 120
شکل 5-22 تغییر شکل قاب با استاد وناگین میانی در نمونه نرم افزاری 120
شکل5-23 منحنی پوش قاب A 121
شکل 5-24 منحنی پوش قاب B 121
شکل 5-26 منحنی های پوش قاب A,B,C تست نرم افزاری با ورق 121
شکل 5-27 منحنی پوش قاب A آزمایشگاه 122
شکل 5-28 منحنی پوش قاب B آزمایشگاه 122
شکل 5-29 منحنی پوش قاب C آزمایشگاه 122
شکل 5-30 منحنی پوش قاب A در نمونه نرم افزاری با بتن 123
شکل 5-31 منحنی پوش قاب B در نمونه نرم افزاری با بتن 123
شکل 5-32 منحنی پوش قاب C در نمونه نرم افزاری با بتن 123
شکل 5-33 منحنی پوش قاب D در نمونه نرم افزاری با بتن 124
شکل 5-34 منحنی پوش قاب E در نمونه نرم افزاری با بتن 124
شکل 5-35 منحنی پوش قاب F در نمونه نرم افزاری با بتن 124
شکل 5-36 منحنی پوش هر شش قاب در نمونه نرم افزاری با بتن 125
شکل 5-37 پاسخ عمومی سازه بر اساس مفاهیم FEMA 126
شکل 5-38 نحوه ی محاسبه بر اساس نقطه تسلیم بارز 127
شکل 5-39 منحنی ایده آل دو خطی قاب A 129
شکل5-40 منحنی ایده آل دو خطی قاب B 130
شکل 5-41 منحنی ایده آل دو خطی قاب C 130
شکل 5-42 منحنی دو خطی قاب A 130
شکل 5-43 منحنی دوخطی قاب B 131
شکل 5-44 منحنی دوخطی قاب C 131
شکل 5-45 منحنی دوخطی قاب D 131
شکل 5-46 منحنی دوخطی قاب E 132
شکل 5-47 منحنی دوخطی قاب F 132

 

 

چکیده :

مقابله با نیروهای جانبی ازجمله زلزله یکی از مهمترین رسالت های مهندسین عمران می باشد. که برای رسیدن به این مهم می توان سیستم قاب سبک فلزی که دارای مزایایی مانند امکان تولید صنعتی،پیش ساختگی وسبکی،فرم پذیری درساخت است را میتواند جایگزینی مناسب برای سیستم های سنتی دانست. پانلهای دیوار برشی متشکل از قاب فولادی سرد نورد شده و پوشش پیچ شده به آن از متداول ترین سیستم های باربر جانبی در این سازه هاست. عملکرد لرزه ای سازه ها نیاز مند روشی تحلیلی ست که یک روش المان محدود همراه با آنالیز غیر خطی می باشد البته در راستای این می بایست از دیواره های برشی مناسب برای مهار نیرو های جانی استفاده نمود. در این پایان نامه پانل های دیوار برشی قاب های ما به کمک بتن های سبک (لیکا وفوم بتن) به جای ورق های فولادی و یا بادندهای ورقه ای جا نمایی و به وسیله نرم افزار المان محدود Ansys تحلیل شدکه برروی نمونه های با مقیاس 120×240 سانتیمتر ارزیابی شد. ضخامت های مختلفی از دیواره-های برشی تحلیل شده وعملکرد جانبی آن¬¬¬¬¬¬ها به وسیله اعمال بارگذاری چرخه¬ای روی شش دیوار مورد بررسی قرار گرفت. تمرکز اصلی این پایان نامه روی ظرفیت باربری جانبی حداکثر جانی و حداکثر مقاوت نهایی مورد تحمل دیوار ها و برآورد منطقی از ضریب رفتار (R) قاب ها با دیوار برشی (shear wall Bracing) و همچنین نحوه خرابی آنها می باشد. برای این منظور شش قاب CFS باضخامت ورق یک میلیمتربه صورت تک استاد کناری وتک استاد میانی وتک تراک بالاوپایین قاب ها ودر یک سری از نمونه ها با یک ناگین تک تسمه ای همراه با بتن سبک برای کلیه نمونه ها در نرم افزار مدل وقاب های مدل شده با بتن پر شده و تا لبه قاب ها به ضخامت یک سانتیمتر تسطیح شدند. نمونه ها تحت رژیم بار گذاری چرخه ای جانبی خاص که براساس روش B استاندارد (38)ASTM E2126-07 مورد بررسی قرار گرفت برای هر دیوار منحنی پوش اعمال شده رسم گردید. سپس پرامترهای محاسبه شدند. ودر نهایت فاکتور R ارزیابی وهم چنین در پی آن نتایج آزمایشگاهی با نتایج نر م افزاری در حالت نمونه شده با بتن وهمچنین نتایج نرم افزاری دیوار ها با بتن با نتایج نرم افزاری دیواره ها با ورق مورد مقایسه قرار گرفت.

کلمات کلیدی: پانل های دیوار برشی، آنالیز غیرخطی، فولاد سرد ساخت، بتن سبک لیکاوفوم بتن.

 

فصل اول

کلیات

مقدمه

نیاز مبرم بشر به طراحی وساخت بناهای1- باقابلیت اجرای سریع 2- مقاوم در برابر نیروهای جانبی مانند زلزله 3- سبک در سازه و جنس و متریال اجرایی 4- توان تحمل کشش بالا وضریب رفتار ایمن 5- کاربری سازه مسکونی با طبقات متعدد ما رابه تحقیق درباره این موضوع انداخت. در ساختمانهای رایج سازه علی رغم طراحی پیشرفته معمولا ازاجرای ضعیفی در ایران برخوردار است به این معنی که رفتار واقعی سازه در مواقع سرویس دهی با آنچه طراحی شده کاملا متفاوت است. لذا نظارت دقیق بر کیفیت اجرا و تطبیق با جزییات محاسبه شده امری کاملا ضروری می باشد. از این رو ساختمان-های پیش ساخته شده در کارخانه به دلیل طی نمودن مراحل کنترل کیفیت و تولید مطابق با نقشه های محاسباتی رفتار مناسب در موقع سرویس دهی خواهد داشت. در این بین قاب¬های سبک فولادی ال اس اف با کیفیت ساخت کارخانه ای واتصالات ساده، مطمئن مستحکم و سریع از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشندهمچنین نیاز روز افزون کشور به سطح زیربنای بیشتر در امر مسکن، آموزش، تسهیلات بهداشتی، درمانی، رفاهی، تاسیسات صنعتی و تجاری که عمدتا از افزایش جمعیت و توسعه ناشی میشود، ایجاب می¬نماید که از روش¬های جدیدی در ساختمان سازی استفاده گردد. دراین روشها علاوه بر کاهش زمان ساخت، با صرفه جویی در مصرف مصالح ساختمانی سنتی، هزینه ساخت نیز با حفظ کیفیت مطلوب کاهش می یابد به منظور دستیابی به اهداف فوق سیستم ساختمانی ساخت سریع با بررسی های فنی و اقتصادی جامعی که در آن امکانات و شرایط موجود در نقاط مختلف کشور منظور گردیده است طراحی شده و به عنوان سیستم ساختمانی سریع معرفی می گردد. (حاتمي و رحماني، 1389؛ فلاح و وطنی اسکوئی، 1382).
دیوار های برشی یکی از اعضای اصلی ومقاوم در برابر بارهای جانبی مخصوصاً زلزله اند که به طور وسیع در ساختمان های کوتاه مرتبه و میان مرتبه فلزی مورد استفاده قرار می گبرد هر پانل دیوار برشی می تواند از یک قاب فولادی با مقطع فولادی سرد باشد که تیرکها و ستونکهای قاب به وسیله پیچ خودکار یا پرچ متصل است. استفاده از قاب های ترکیبی با بتن سبک و فولادی سبک سرد نورد شده جهت بالا بردن میزان مقاومت جانبی در برابر برش اهمیت بسزایی در پایایی سازه و افزایش تعداد طبقات می تواند داشته باشد که در این پایان نامه به آن می پردازیم (AISI.) .

 

1-1 تاریخچه

1-1-1 تاریخچه و دلایل به کارگیری سیستم های(LSF)

فولاد فرم داده شده در حالت سرد یاCFS از سال 1850در کشور انگلستان و آمریکا با به کارگیری در ساخت لوازم اتومبیل آغاز شد ولی تا قبل از جنگ جهانی اول در ساختمان سازی بکار گرفته نمی شد از سال 1930 به بعد با بکارگیری قطعات فولادیLSF درساختمان های تجاری و صنعتی شروع شد اما به دلیل ارزانی چوب نتوانست باآن به عنوان سیستم رایج مسکن سازی رقابت اقتصادی کند. از سال 1990گران شدن چوب ومطرح شدن مشکلات زیست محیطی در صنعت ساختمان سازی سبب گردید که سیستم ساختمانی LSF که بااستفاده از قطعات فولاد CFS از نوع گالوانیزه برپا می گردد،برای ساخت واحد های مسکونی بکار گرفته شود.این سیستم ساختمانی تا به حال توانسته در کشور های مختلفی گواهنامه ساخت در چند طبقه دریافت نماید و من جمله در ایران فعالیت های گسترده ای در این حوزه مخصوصاً درشهر پرند و تیران انجام پذیرفته است (وثوقی فر و عدل پرور، 1386؛ حاتمی و همکاران ،1388).
بکار گیری سیتم ساختمانی LSF برای ساخت وساز مسکن بعد از جنگ جهانی دوم در استرالیا هم آغاز شد. در صورتی که پیش از آن ساخت وسازمسکن عمدتاً با استفاده از قاب چوبی انجام می شد. در ادامه تحولات ساختمانی در آمریکا در این کشور نیز تحولاتی صورت گرفت که عمده ان به کارگیری این سیستم در کشور استرالیا بود. این سیستم به دلیل سرعت بالا و مقاوم توانست رشد قابل توجهی در صنعت سازه کشور استرالیا داشته باشد. و هم اکنون بهترین ماشین الات رول فرم دنیا در انحصار آن کشور قرار دارد. در کشور سوئد چوب رایجترین مصالح ساختمانی بود اما به دلیل کاهش متوسط عمر درختان از دهه 90سازندگان ساختمان اقدام به جایگزین کردن سیستم LSF درآن کشور کردند. در حال حاضر در کشور هلند نیز سیتم LSF در ساخت سازه های مسکونی ومدارس نقش عمده ای دارد. در سال 1989بنیاد تحقیقات ساختمان هلندSBR، پتانسیل استفاده از سیستم LSF را برای خانه سازی مورد بررسی قرار داد ونتیجه بررسی ها مشخص نمود که به کارگیری این سیستم ساختمانی، تسهیل در طراحی وفوائد زیست محیطی را به دنبال دارد ولی کمی گرانتر از سازه های چوبی است. در کشور فرانسه هم در سال های اخیر سبک این سیستم به شکلی محدود به جای سیستم های فولادی و بتونی قرار گرفته است.در کشور کره، آجر وبتن تا سال 1996 به عنوان مصالح اصلی در ساخت و ساز بودند و در ساختمان های بلند مرتبه از سیستم های بتن درجا استفاده می شد تا در فوریه سال 1996شرکت POSCOبرای اولین بار از سیستم LSF را در شهر فوانگ با احداث700 ویلای دو تا پنج طبقه شروع نمود.
در سال1995داویس و همکاران استفاده از فولاد جدار نازک را در ساختمان¬های مدولار کوتاه و متوسط بررسی کرده اند در سال 1996 سرته و همکاران عملکرد دینامیکی دیوارهای برشی را در قابهای سبک فولادی مورد بررسی قرار داده است. درهمان سال داویس و همکاران رفتار برشی اتصالات فشرده را در سازه های با قاب سبک فولادی بررسی کرده اند. در سال 1997درایور و همکاران رفتار لرزه ای را در دیوارهای برشی فولادی مورد بررسی قرار داده اند. در سال1998پی وکینی مقاومت برشی را در اتصالات فشرده فولادی مورد بررسی قرارداده اند. در همان سال لنون و همکاران به مقایسه تعدادی از اتصالات مکانیکی در فولاد سرد نورد پرداخته اند. در همان سال الگالی و همکاران به تحلیل رفتار دیوارهای برشی فولادی نازک پرداخته اند. در سال 1999 لاوسون ساخت مدولار را با استفاده از قاب سبک فولادی بررسی کرده است. در سال 2000 لوبل و همکاران عملکرد دیوارهای برشی سخت نشده را تحت بارگذاری متناوب بررسی کرده اند. در سال 2004دوبینا به بررسی عملکرد پانلهای برشی دیوارهای استادی سرد نورد تحت بارگذاری یکنواخت و متناوب پرداخته است. در همان سال تیان و همکاران به بررسی مقاومت گسیختگی وسختی قابهای دیوارهای فولادی سرد نورد پرداخته اند. درسال2005 پاستور و رودریگز به مدل سازی پسماند دیوارهای برشی بامهاربندی ضربدری شکل در دیوارهای نازک سازه ها پرداخته اند. درهمان سال الخراط و راجرز مدل آزمایشگاهی قاب فولادی سبک که بوسیله دیوارهای مهاربندی تقویت شده اند پرداخته اند. در سال 2006 ولکوویچ و یوهانسون مدل طراحی سنتی در دیوارهای با صفحات گچی تک لایه و منبسط شونده با دولایه که در مقابل آتش مقاوم می باشند را بررسی نموده اند. در همان سال گور گلوسکی یک روش ساده را برای محاسبه شاخص یو – والوودر قابهای سبک ارایه نموده است. این روش جدید براساس تحقیقات انجام شده بوسیله بازگشت به اصول اولیه دراستفاده از مدلسازی آلمان محدود در تحلیل سیالهای حرارتی در میان ساخت قاب سبک می باشد. در همان سال کاسافنت و همکاران آزمایشات آزمایشگاهی گره ها را در طراحی لرزه ای سازه های سبک پرداخته اند. در همان سال بلاژبه بررسی آزمایشگاهی وتحلیلی پانل دیوارهای برشی 9 میلی متری قاب فولادی سبک پرداخته اند. در همان سال دبینا و همکاران عملکرد لرزه ای خانه های با قاب سبک فولادی بررسی کرده اند. در همان سال لاندولفو و همکاران به مطالعه آزمایشگاهی و نظری عملکرد لرزه ای قابهای سبک فولادی نورد سرد در ساختمان¬های کوتاه پرداخته اند. در همان سال رکاس پانل دیوارهای برشی فولادی سبک را مورد آزمایش قرار داده است. در سال 2007 فیورینو و همکاران آزمایشاتی را برروی اتصالات پیچ شده میان پانلهای برپایه گچ یا چوب و پروفیل¬های استد در خانه سازی با قاب سبک فولادی انجام داده است. در همان سال هانگ و همکاران به بررسی آزمایشهای متناوب اتصالات پیچی قاب خمشی فولادی ویژه سازه های نورد سرد شده پرداخته اند. در این نمونه ها پاسخ سه مود گسیختگی – گسیختگی اتصالات، کمانش بال و کمانش ستون مورد بررسی قرار گرفته است. در همان سال لاندولفو و همکاران پاسخ لرزه ای قاب های فولادی نورد سرد را در ساختمانهای کوتاه مورد بررسی قرار داده اند. درسال 2008 رونق و مقیمی به بررسی مدهای گسیختگی سیستم های مختلف و ضرایب موثر محاسباتی در پاسخ شکل پذیری دیوارهای CFS پرداخته اند.
در ساختمانهای رایج سازه علی رغم طراحی پیشرفته معمولا از اجرای ضعیفی در ایران برخوردار است به این معنی که رفتار واقعی سازه در مواقع سرویس دهی با آنچه طراحی شده کاملا متفاوت است. لذا نظارت دقیق بر کیفیت اجرا و تطبیق با جزییات محاسبه شده امری کاملا ضروری می باشد. از این رو ساختمان¬های پیش ساخته شده در کارخانه به دلیل طی نمودن مراحل کنترل کیفیت و تولید مطابق با نقشه های محاسباتی رفتار مناسب در موقع سرویس دهی خواهد داشت. در این بین قاب¬های سبک فولادی ال اس اف با کیفیت ساخت کارخانه ای واتصالات ساده، مطمئن مستحکم و سریع از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشند.
– همچنین نیاز روز افزون کشور به سطح زیربنای بیشتر در امر مسکن، آموزش، تسهیلات بهداشتی، درمانی، رفاهی، تاسیسات صنعتی و تجاری که عمدتا از افزایش جمعیت و توسعه ناشی میشود، ایجاب می¬نماید که از روش¬های جدیدی در ساختمان سازی استفاده گردد. دراین روشها علاوه بر کاهش زمان ساخت، با صرفه جویی در مصرف مصالح ساختمانی سنتی، هزینه ساخت نیز با حفظ کیفیت مطلوب کاهش می یابد به منظور دستیابی به اهداف فوق سیستم ساختمانی ساخت سریع با بررسی های فنی و اقتصادی جامعی که در آن امکانات و شرایط موجود در نقاط مختلف کشور منظور گردیده است طراحی شده و به عنوان سیستم ساختمانی سریع معرفی می گردد (آرش مستاجران وهمکاران، 1388؛ انوشه آشوری، 1385؛ مركز تحقيقات ساختمان و مسكن).

 

2-1-1تاریخچه و دلایل به کارگیری بتن های سبک

شکل 1-1 نمایی از برشی سبک به نحو اکسپوز

اولین گزارشهای تاریخی در مورد کاربرد بتن سبک و مصالح سبک وزن به روم باستان بر می گردد. رومیان در احداث معبد پانتئون و ورزشگاه کلوزیوم از پومیس که نوعی مصالح سبک است استفاده کرده اند. کاربرد بتن سبکدانه پس از تولید سبکدانه های مصنوعی و فراوری شده در اوایل قرن بیستم وارد مرحله جدیدی شد. در سال 1918، S. J. Hayde با استفاده از کوره دوار اقدام به منبسط کردن رس و شیل کرد و بدین وسلیه سبکدانه ای مصنوعی تولید کرد که از آنها در ساخت بتن استفاده شد. تولید تجاری روباره های منبسط شده نیز از سال 1928 آغاز گردید. این سبکدانه مصنوعی در هنگام جنگ جهانی اول به دلیل محدودیت دسترسی به ورق فولادی برای ساخت کشتی بکار رفت. کشتی Atlantus به وزن 3000 تن که با بتن سبک هایدیتی ساخته شد، در اواخر سال 1918 به آب افتاد. در سال 1919 کشتی Selma به وزن 7500 تن و طول 132 متر با همین نوع بتن ساخته و به آب انداخته شد. تا آخر جنگ جهانی اول و سپس تا سال 1922 کشتی ها و مخازن شناور متعددی ساخته شد که یکی از آن ها Peralta تا سال های اخیر شناور بود. برنامه ساخت کشتی ها در اواسط جنگ جهانی دوم متوقف شد و دوباره به دلیل محدودیت تولید ورق فولادی مورد توجه قرار گرفت. تا پایان جنگ جهانی دوم 24 کشتی اقیانوس پیما و 80 بارج دریایی ساخته شد که ساخت آن ها در دوران صلح، اقتصادی محسوب نمی گشت. ظرفیت این کشتی ها 3 تا 140000 تن بود. در سال 1948 اولین ساختمان با استفاده از شیل منبسط شده در پنسیلوانیای شرقی احداث گردید. در ادامه، از سال 1950 ساخت بتن سبک گازی اتوکلاو شده در انگلستان متداول شد. اولین ساختمان بتن سبکدانه مسلح در این کشور که یک ساختمان سه طبقه بود درسال 1958 و در شهر برنت فورد احداث گردید.
ساختمان هتل پارک پلازا در سنت لوئیز، ساختمان 14 طبقه اداره تلفن بل جنوب غربی در کانزاس سیتی در سال 1929 از جمله ساختمان های دهه 20 و 30 میلادی ساخته شده در آمریکای شمالی با استفاده از بتن سبک هستند. ساختمان 42 طبقه در شیکاگو، ترمینال TWA در فرودگاه نیویورک در سال 1960، فرودگاه Dulles در واشنگتن در سال 1962، کلیسایی در نروژ در سال 1965، پلی در وایسبادن آلمان در سال 1966 و پل آب بر در روتردام هلند در سال 68 از جمله ساختمان هایی هستند که با بتن سبکدانه ساخته شده اند. در هلند، انگلستان، ایتالیا و اسکاتلند نیز در دهه 70 و 80 پل هایی با دهانه های مختلف ساخته و با موفقیت بهره برداری شده اند. در سال های 1970 ساخت بتن سبکدانه پرمقاومت آغاز شد و در دهه 80 به دلیل نیاز برخی شرکت های نفتی در امریکا و نروژ برای ساخت سازه ها و مخازن ساحلی و فراساحلی مانند سکوهای نفتی یک رشته تحقیقات وسیع برای ساخت بتن سبکدانه پرمقاومت در این دو کشور با هدایت واحد آغاز شد که نتایج آن در اواخر دهه 80 و اوایل دهه 90 منتشر گشت. در سالیان اخیر نیز استفاده بتن سبک در دال سقف ساختمانهای بلند مرتبه، عرشه پلها و دیگر موارد مشابه و همچنین کاربردهای خاص مانند عرشه و پایه دکلهای استخراج نفت کاربرد فراوانی یافته است.
دانستن اين موضوع كه بتن سبك از 50 سال پيش تا به حال در اروپا در ساختن بنا كاربرد دارد اما هنوز در ايران ناشناخته است تعجبي همراه با افسوس را به همراه دارد. كشور ما درحالي از قافله صنايع مدرن ساختمان سازي عقب مانده كه زلزله هاي مخربي را در 15 سال گذشته تجربه كرده است (لازم به ذکر است با توجه به صحبت ها وفعالیت های شکل گرفته در عرصه صنعت سازه ومسئولان مربوطه سازمان مسکن ایران بتن های سبک در دستور کار ساخت وتولید قرار دارند{منبع خبرگداری مهر ذکر شود}).
اغلب بتنهای سبک خواصی از قبیل عایق بودن نسبت به حرارت و صوت، مقاومت در برابر یخ زدگی و آتش سوزی و کاهش لطمات ناشی از زلزله را دارا می باشند. سبك و يكپارچه سازى را می توان راهكارى محورى و عملى براى افزايش ايستادگى و ايمنى بناها در برابر زلزله محسوب داشت. ويژگى هايى چون كاهش جدى وزن سازه و ابعاد برخى اجزا، صرفه جويى زياد در ميزان فولاد مصرفى در اسكلت و پى، حائل صدا و رطوبت و به ويژه عايق حرارت بودن، افزايش مؤثر فضاى مفيد داخل بنا، قابليت هاى گوناگون كار پذيرى، انعطاف و تنوع در اشكال، سادگى، و سرعت و سهولت در حمل و اجرا، كاهش خستگى بنا و پايانى مناسب در برابر عوامل آسيب زا. نيز مى توانند از مزاياى بهره گيرى تجربه شده از اين بتن ها با موارد كاربرى متعدد در ساخت و سازها باشند. بديهى است تكيه بر اين راهكار محورى در رويكردى منسجم و نظام يافته و با توجه به مجموعه موارد فنى، اقتصادى و اجرايى، نه تنها به معنى كم بها دادن به ساير عوامل مؤثر در ايمن و مقاوم سازى بناها و مجموعه فن آورى هاى مربوط به آن نخواهد بود بلكه ضمن جبران نسبى بسيارى كاستى ها در ديگر زمينه ها به ارتقا و افزايش كارآيى ديگر راهكارهاى مقتضى نیز می انجامد.(دهیر ،1998؛ مرکز عمران ایران؛ جوادپور و همکاران 1388).
بتن های سبک اغلب داراى ويژگى هاى مطلوب كار پذيرى چون قابليت‌هاى برش، تراش و پذيرش ميخ، پيچ، رول- پلاك و كورپى، امكان مرمت و نيز عبور تأسيسات و نصب و اجراى چارچوب ها و درب و پنجره و تزئينات و پوشش ها و رنگ هاى مقتضى و توان پذيرش پوشش‌ها و نماهاى مختلف را داراست و ضمن عدم نياز به اندودهاى سنگين اضافى، امكان تطبيق با طرح هاى گوناگون معمارى را از جمله در سطوح و احجام منحنى در كاربرى های مختلف دارا می باشد.

 

 

بخش اول فولاد سبک

1-2 مزایای فولاد سرد ساخت

1-2- 1انعطاف پذیری

این مقاطع می توانند به صورت اعضای تک ویا یه صورت پانل های اماده شده در کارخانه، به سایت ارجا شود. نوع ضخامت وابعاد مقاطع جدار نازک امکان انعطاف پذیری زیادی را در مرحله طراحی ایجاد می نماید به عنوان مثال در یک طراحی سیستم خاص که ارتفاع تیرچه ها باید محدود باشند، بدون اینکه لازم شود فواصل المان های کف یادیوار را تغییر داد،می توان با تغییر ضخامت مقطع جدار نازک، این محدودیت رابرطرف کرد.

 

1-2-2 قابلیت بازیافت و حفظ محیط زیست

اغلب مواد و مصالح مورد استفاده در این سیستم قابلیت بازیافت به سیستم طبیعت را دارا می باشند. مقاطع فولادی جدار نازک بسیار مقاوم در مقابل خوردگی، کج شدگی می باشند در مقطع فولادی جدار نازک جمع شدگی وجود ندارد لذا مشکلات ایجاد شده برای پانل های چوبی وگچی متصل به این سازه ها به حداقل ممکن خواهد رسید. هم چنین فلز یک ماده اورگانیک بوده و بنابراین در مقابل رطوبت و هجوم حشرات موزی مقاوم است و ترک و خزش در آن ایجاد نمی شود (بهمن واقفی وهمکاران،1389)

 

 

1-2-4 وزن سبک وحمل ونقل آسان

مقاطع جدار نازک فولادی به دلیل سبک بودن به راحتی قابل حمل و نقل و جابجایی در محل بوده ولذا هزینه های مربوطه به حمل نقل را کاهش می دهد. همچنین باعث کاهش بارهای لرزه ای در سازه شده که به طور قابل ملاحظه ای هم در اجرای طرح وهم در اجرای قاب سازه ای موثر است و نیز این سیستم به دلیل حمل راحت و مونتاژپذیری می تواند دارای تجهیز کارگاهی به مراتب کوچکتر از سازه های اسکلتی سونتی و بدون حضور جرثقیل های بزرگ داشته باشد .

 

1-2-5 مقاومت وسختی بالا

در مقایسه با سایر بخش های سازه ای قابل دسترسی، بخش سردنورد شده بالاترین مقاومت رانسبت به وزن شان دارند.مقاومت بالا اجازه انعطاف پذیری بیشتر را می دهد، و می توان دهانه های پهن تری ایجاد نمود.

 

1-2-6 مقاوم در برابر آتش سوزی

مقاطع فولادی جدار نازک مصالحی غیر قابل اشتعال اند. این مصالح باعث گسترش حریق در فضای مختلف سازه نمی شوند پس هزینه های بیمه ای کمتری را برای بیمه به مالکان متحمل می شود.

 

1-2-7 ثبات در ابعاد

به دلیل اینکه این مقاطع در مقایسه با مقاطع مصالح اورگانیک، در مراحل مختلف شکل می گیرد مقاطعی کاملاً صاف و هم شکل دارد و دارای کیفیتی یکسان است.

 

1-2-8 قابلیت تغییر شکل پذیری

می توان با ورق های نازک فولادی به راحتی کار کرد و آنها را تقریباً به هر شکلی بدون میز شاسی و دستگاه خم و برش خاص در آورد. سطوح مقطع متفاوت، اجازه هر نوع مقاومت مطلوبی را به اعضا می دهد.

1-2-9 سرعت در ساختمان

زمانی که سرعت در اجرای طرحها از اهمیت ویژه ای برخوردار است سیستم “ساخت سریع ” را می دهد که کارفرمایانی که بدنبال، تکنیک، کیفیت می باشد می باشند بتوانند در کوتاه ترین زمان ممکن نیازهای خود را برطرف نمود و زمان برگشت سرمایه خود را به حداقل برسانند مدت زمان 114 روز کاری برای 1200 متر مربع یک بلوک چهار طبقه یک واقعیت اجتناب ناپذیر می باشد .

 

1-2-10 مقاومت در برابر زلزله

نظربه اینکه کشورایران در زمره مناطق زلزله خیر جهان شناخته شده است ساختن پهنای “ساخت سریع” با خطر نسبی بالا و شتاب طرح (A) 35/0 براساس آئین نامه 2800 ایران طراحی شده که از محاسبات عمده این سیستم محسوب می گردد در مقام مقایسه ساختمان “ساخت سریع” با مشابه سنتی ارقام زیر نشان دهنده این واقعیت خواهند بود

ساخت سریع سنتی درصدتفاوت
نیروی زلزله 47 تن 118تن 260%

همچنین قاب های با کلاف های پیوسته با مهار بند های مناسب طرح ودیوار های برشی مرکب فولادی وبتنی مقومت لرزه خیزی خاصی را به سازه می دهد.

 

1-2-11 عایق بودن

بهره گیری از عایق پولی اورتان (ساندویچ پانل) در جدارهای خارجی سیستم (کمترین قابلیت انتقال حرارت را نسبت به سایر عایق ها دارد) که عایق بسیار مناسبی در برابر گرما، سرما و صدا است از محاسن سیستم “ساخت سریع” می باشد کاربرد این عایق در بناهای “ساخت سریع” نه تنها جوابگوی شرایط متنوع جوی ایران است بلکه صرفه جویی چشم گیری در مصرف انرژی بدنبال خواهد داشت (رضائیان،1386)

 

 

1- 3 مزایای سیستم LSF در ساخت و ساز

1-3-1 برای طراحان و مهندسان

انعطاف پذیری در طراحی سازه و معماری – امکان استفاده در کنار سایر سیستم ها – سهولت در نصب و اجرای تاسیسات – امکان اجرای پروژه در کلیه فصول و در شرایط جوی مختلف – افزایش ایمنی و انضباط در کارگاه – نظارت کمتر – هزینه و زمان قابل پیش بینی – سرعت بالای اجرا – سهولت در مونتاژ و تفکیک ضایعات و پرت مصالح بسیار کم – حداقل خطای ساخت–استرکچر مناسب جهت عرشه ها و سایر اعضا .در ذیل به اختصار دو مورد را توضیح می دهیم.

1-3-1-1 انعطاف در طرح:

وجود تنوع زیاد در شکل مقاطع فولادی جدار نازک و اجرای این سیستم تنوع نامحدودی را برای ساخت اینگونه سازه ها بدون نیاز به تولید مقاطع متعدد و مصالح خاص به دنبال دارد.

 

1-3-1-2 استرکچر مناسب جهت عرشه ها وسایر اعضا

عرشه ها و پانل های بار برنه تنها در برابر بارهای عمودی بر سطح مقاوم است بلکه به عنوان دیاگرام های برشی نیز عمل نی کند که این امر خود به اندازه کافی پیوستگی و مقاومت خوبی را بدون نیاز به استراکپر های متعدد واضافی برای ساخت به طراحان می دهد.

 

1-3-2 برای سازندگان وسرمایه گذاران

کیفیت برتر – سرعت بالا – بازگشت سرمایه سریعتر – اقتصادی تر – ارزش افزوده بیشتر در مقایسه با سایر روش ها – مصرف فولاد کمتر – مصرف سیمان کمتر –ایمنی در کارگاه – سهولت در نصب سیستم های تاسیسیاتی- عدم وجود تاخیر های آب و هوایی و ریسک کمتر را می توان نام برد که در ذیل به چند مورد اشاره می شود.

 

1-3-2-1 سرعت در اجرای سیستم:

سیستم LSF یک سیستم سریع و آسان است و بدون نیاز به نیروی کاری زیاد به دلیل سبک بودن قابل اجراست به راحتی حمل می شود به طور معمول یک تیم چهار نفره با تجربه قادر است تمام دیوار های یک خانه سه خوابه را در یک روز نصب کند.

 

1-3-2-2 عدم وجود تاخیر های آب وهوایی:

ازمهمترین مزیت های ای پروژه که به بازه زمانی مربوط است، عدم ایست عملیات در شرایط گرمایی وسرمایی است. مثلاً در سازه های بتنی با بالا رفتن و پایین آمدن دما شریز بتن ریزی خواص می شود یا در سازه اسکلت فلزی هنگام تگرگ شرایط خواص می شود .

 

1-3-2-3 سهولت در نصب سیستم های تاسیساتی:

کلیه کابل ها، برق لوله های آب و داکت ها می تواند قبل از نصب پانل های گچی در فضاهای خالی موجود در داخل دیوار ها اجرا شود.

 

1-3-3 برای ساکنین و بهره برداران

ایمنی بالا در قبال آتش سوزی و زلزله – هزینه پایین نگهداری – عمرطولانی – عدم وجود ترکهای رایج روی سطوح نازک کاری را می توان نام برد که در ذیل به چند مورد اشاره می شود.

 

1-3-3-1هزینه نگهداری کم:

سیستم LSF هزینه بهره بررداری کمی دارد که به علت دوام بالا وعملکرد خوب حرارتی برای تعمیرات سیستم های سرمایش وگرمایش سازه می باشد.

شکل 1-2 نمایی سازه ای با اسکلت LSF

 

1-3-3برای زلزله ونیروی جانبی:

وزن کمتر ناشی از سازه سبکتر و استفاده از مصالح جدید – رفتار مناسب با توجه به شکل پذیری فولاد- اتصالات مکانیکی استاندارد – دیوارها و سقف های مهاربندی شده – اتصال مطمئن به فونداسیون
این سیستم چندین سال است که در آمریکا – اروپا – ژاپن و… مورداستفاده قرار گرفته است که اخیراً نیز به سایر سیستم های ساختانی درایران افزوده شده و تعدادی کارخانه در ایران این مقاطع سرد را تولید و عرضه می کنند.

1-4 تعریف فولاد سرد ساخت

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست منابع:

الزامات طراحى و اجرا براى سيستم هاى ساختمانى قاب هاى سبكفولادى سرد نورد شده، مركز تحقيقات ساختمان و مسكن 1386
طالقانی، گیتی، صفایی، بتول، خلجی اسدي، مرتضی 1380 اثرات بکارگیري انرژي هاي تجدید پذیر در بهینه سازي مصرف
سوخت و تاثیرات زیست محیطی آن، اولین همایش بهینه سازي مصرف سوخت در ساختمان، تهران.
محمد کاري، بهروز، فیاض، ریما، صدر، فرامرز 1380 ممیزي انرژي در ساختمان مسکونی در تهران، اولین همایش بهینه سازي مصرف سوخت در ساختمان، تهران.
جوادپور، سیروس، گوشه گیر، سید محمد 1380 ) انتخاب عایق هاي حرارتی(پشم شیشه ) جهت بهینه سازي مصرف سوخت
اولین همایش بهینه سازي مصرف سوخت در ساختمان، تهران. ،ASHB در ساختمان ها توسط نمودار هاي اولین کنفرانس بین المللی بتن هاي ناتراوا مخازن ذخیره آب شرب، گیلان، ایران، بهمن 1389
طرح خانه هاي اقتصادي از نظر مصرف انرژي براي مناطق معتدل، وزارت مسکن وشهر سازي، نشریه شمار ه 165 ، ترجمه
هوشنگ نجفی امین، سال 1366ریز ساختار، خواص و اجزاي بتن (تکنولوژي بتن پیشرفته)، ترجمه دکتر علی اکبر رمضانیان پور، دکتر پرویز قدوسی، دکتر
اسماعیل گنجیان، سال 1383بخشی، کامران 1380 ارتباط آلودگی هواي شهر تهران با مصرف سوخت، اولین همایش بهینه سازي مصرف سوخت درساختمان، تهران.
لیکا بتن ( بتن با استفاده از پوکه صنعتی)، مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، کامبیز تائیدي، سال 1369
زندي، یوسف 1384استفاده از پرلیت به عنوان مصالح بومی در سبک سازي وزن بتن همراه با قابلیت افزایش مقاومت آن،اولین همایش بین المللی زلزله و سبک سازي ساختمان، قم.
پروژه تحقیقاتی بتن دانه سبک، گروه عمران جهاد دانشگاهی علم و صنعت،زیر نظر دکتر هرمز فامیلی، سال 1368صدر ممتازي، علی، خداپرست حقی، اکبر، میر گذار لنگرودي، میر علی محمد 1387 بررسی خواص مکانیکی بتن الیافی سبک حاوي پلی استایرن حجیم شده و بدست آوردن نسبت اختلاط بهینه، چهارمین کنگره ملی مهندسی عمران، تهران.
صیامی، محمد1384 معرفی بتن سبک اسفنجی از نوع کفی یا فوم بتن به عنوان مصالحی با قابلیت هاي بالا، اولین همایش بین المللی زلزله و سبک سازي ساختمان، قم.
مهتا، کومار. مونته نیرو، دی. جی، ریز ساختار، خواص و اجزای بتن، ترجمه علی اکبر رمضانپور و پرویز قدوسی و اسماعیل گنجیان. انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر، 1383.
حاتمی، شهاب الدین و رحمانی، امیر “تعیین مقاومت و تغییر مکان جانبی پانلهای دیوار برشی در سازه های فولادی سرد نورد شده” روش های عددی در مهندس، شماره2، زمستان 1390
سوقی، زبیده و زهرایی، سید مهدی و مزروعی، علی “بررسی عددی رفتار لرزه ای قاب سبک فولادی LSF” اولین کنفرانس ملی سازه های سبک فولادی (LSF)، تهران، 1391
فرحبد، فرهنگ و حکیمی فر، فرهاد. “مدل سازی اجزا محدود و تحلیل غیر خطی دیوارهای سبک فولادی سرد نورد مهاربندی شده تحت بارهای جانبی یکنواخت و سیکلیک”. مرکز تحقیقات مسکن، شماره شانزدهم، بهار 1389.
فلاح، محمد حسین و وطنی اسکوئی، اصغر. “قاب سبک فلزی و افزایش بهره وری در صنعت ساختمان” ششمین کنفرانس بین المللی مهندسی عمران، اردیبهشت 1382،اصفهان، ایران.
کاظمی، محمدجواد و حاتمی، شهاب الدین و زارع، عبدالرضا.”بررسی عددی رفتار لرزه ای قاب های فولادی سبک بادبندی شده با اعضای فولادی سرد ساخت.” ششمین کنگره مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، اردیبهشت1390
گرامی، محسن و لطفی، محسن ” آنالیز المان محدود غیرخطی ساده شده ای برای سازه های فولادی سردنوردشده با دیواربرشی” اولین کنفرانس ملی سازه های سبک فولادی(LSF) . تهران ، 1391
مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن. “ارزیابی سیستم قاب های سبک فولادی سرد نورد شده” تابستان 89
مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، “ آئین نامه- طرح ساختمان ها در برابر زلزله” مجموعه آئین نامه های ساختمانی ایران، شماره استاندارد 2800، ویرایش سوم
موحداصل، محمد . تعیین ضریب رفتار و مقاومت نهایی دیوارهای برشی نازک فولادی در قاب های LSF با استفاده از تست های آزمایشگاهی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد نفت، تابستان 1392
وی- ون یو ” طراحی سازه های فولادی سردنوردشده فولادی” ترجمه میرقادری، رسول و باقری صباغ، علیرضا.
جاهد مطلق، حمیدرضا و نوبان، محمدرضا و اشراقی، محمدامین ” اجزا محدود Ansys “
سلطانی، احسان . تعیین ضریب رفتار و مقاومت نهایی دیوارهای برشی نازک فولادی در قاب های LSF با استفاده از تست های نرم افزاری، دانشگاه آزاد اسلامی واحد نفت، تابستان 1392
نیکو نژاد، داریوش . تعیین ضریب رفتار و مقاومت نهایی دیوارهای برشی بتنی سبک در قاب های LSF با استفاده از تست های آزمایشگاهی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد نفت، تابستان 1393

[25] McCreless, S.,and Tarpy.T.S (1978). “Experimental investigations of steel stud shear wall
diaphragms”.;Proc., 4th. Int. Specialty Conf. on Cold-Formed Steel Structures, St. Louis, Mo., 674-72. 1978
[26]Tarpy, T. S (1980). “Shear resistance of steel-stud wall panels.” Proc., 5th Int. Specialty Conf. on Cold-Formed Steel Structures, St. Louis, 331–348.
[27]Tarpy, T. S., and Girard, J. D (1982). “Shear resistance of steel-stud wall panels.” Proc, 6th Int Specialty Conf. on Cold-Formed Steel Structures, St. Louis, 449–465..
[27]Tissell, J. R. (1993). “Wood structural panel shear walls.” Rep. No. 154, the Engineering Wood Association, Tacoma, Wash.
Gad, E. F., Duffield, C. F., Hutchinson, G. L., Mansell, D. S., and Stark, G (1999). “Lateral
performance of coldformed steel-framed domestic structures.” Eng. Struct, 21_1_, 83–95.
Salenikovich, A. J., Dolan, J. D., and Easterling, W. S (2000). “Racking Performance of Long Steel-
Frame Shear Walls” Proc., 15th Int. Specialty Conf. on Cold-Formed Steel Structures, St. Louis, 471–480.
Dubina.D, Fulop.L. (2004). “Performance of wall-stud cold-formed shear panels under monotonic and cyclic loading.” Thin-Walled Structures., vol. 42, pp. 321-338.

Pastor.N, Rodriguez.A. (2005). “Hysteretic modeling of x-braced shear walls.” Thin-Walled Structures., vol. 43, pp. 1567-1588.

Martines.J, Xu.L. (2006). “Strength and stiffness determination of shear wall panels in cold-formed steel
framing.” Thin-Walled Structures., vol. 44, pp. 1084-1095
Landolfo.R, Fiorino.L, Della Corte.G. (2006). “Seismic behavior of sheathed cold-formed structures
physical tests.” Journal of Structural Engineering., vol. 132, pp. 570-581.
Kim.T.V, Wilcoski.J, Foutch.D, Lee.M. (2006). “Shaketable tests of a cold-formed steel shear panel.”
Engineering Structures., vol. 28, pp. 1462-1470.
Long.J, Naujoks.B. (2006). “Behavior of cold-formed steel shear walls under horizontal and vertical
loads.” Thin-Walled Structures., vol. 44, pp. 1214-1222.
Adham SA, Avanessian V, Hart GC, Anderson RW, Elminger J, Gergory J (1990). “Shear wall
resistance of lightgage steel stud wall systems”. Earthquake Spectra;6(1):1-14
Serrette.L, Encalada.J, Juadines.M, Nguyen.H. (1997). “Static racking behavior of plywood, OSB,
gypsum, and fiberbond walls with metal framing.” Journal of Structural Engineering., vol. 8, pp. 1079-1086.
Hatami, S., Ronagh.H.R. Azhar.M.(2008). “Behaviour of thin strap-braced cold-formed steel frames
under cyclic loads”. Fifth international conference on thin walled structure. Brisbane, Australia.
Tsay, R.J.,Hwang.Y.R (2007). “Dynamic Behaviour of Light Weight Wall”. Second international
conference Urban Disaster Reduction.
YU, CHEN (2010). “Detailing recommendations for 1.83 m wide cold-formed steel shear walls with
steel sheathing”. Journal of Constructional Steel Research
.M. Anwar Hossain, Khandaker (2006) Blended cement and lightweight concrete using
scoria: mix design, strength, durability and heat insulation,Characteristics, International
Journal of Physical Sciences Vol. 1, page 2,10.
Shchenov, V, N.; and Comb, W, W.; How to obtain – strength concrete using Density
Aggregate, ACI SP 121-33, P.683, 1990.
Kilic, A.; Atis, C, D.; Yaser, E.; Ozcan, F.; High-Strength light weight concrete made
with Scoria aggregate Containing mineral admixtures, Cement and Concrete research,
2003.
Malhotra, V, N.; Properties of High-strength Lightweight Concrete Incorporating Fly
Ash, Silica & Fume, ACI SP121-31, P.645, 1990.
AISI. ˆStandard for Cold-Formed Steel Framing-Lateral Design,˜ Washington, DC: American iron
and Steel Institute; 2004.
Rogers CA., Branston, AE., Boudreault, FA., and Chen CY. ˆSteel Frame Wood Panel Shear Walls:
Preliminary Design Information for Use with the 2005 NBCC˜. In: Proceedings of the 13th World
Conference on Earthquake Engineering, Vancouver,BC, 2004.
Fulop, L., Dubina, D., ˆPerformance of Wall-Stud Cold-Formed Shear Panels under Monotic and Cyclic
Loading Part I: Experimental Research,˜ Thin-Walled Structures;Vol. 42, pp.321–38, 2004.
Serrette, RL., Morgan, KA., and Sorhouet, MA.ˆPerformance of Cold Formed Steel-Framed Shear
Walls: Alternative Configurations,˜ Final Report LGSRG-06-02 Santa Clara University.
Serrette, RL., Ogunfunmi, K. ˆShear Resistance of Gypsum-Sheathed Light-Gauge Steel Stud Walls,˜ J.
Struct Eng Amer Soc Civil Eng; Vol. 55, pp. 383-399,1996.
Hatami, S., Ronagh, HR., and Azhari, M., ˆRacking Performance of Strap Braced Walls in Cold-FormedSteel Buildings.,˜ 5th International conference on thin-walled stractures, Brisbane, Australia, 18-20 june 2008.
Xu, L., and Martines, J., ˆStrength and Stiffness Determination of Shear Wall Panels in Cold-Formed Steel Framing˜, Thin-Walled Structures, Vol. 44,pp. 1084-1095, 2006.
Stone, TA., and LaBoube, RA., ˆBehavior of Cold-Formed Steel Built-Up I-Section˜, Thin-Walled Structures, Vol. 43, pp. 1805-1817, 2005.
Lange, J., and Naujoks, B., ˆBehavior of Cold-Formed Steel Shear Walls Under Horizontal and Association, Tacoma, Wash. Vertical Loads,˜ Thin-Walled Structures, Vol. 44,pp. 1214-1222, 2006.

AISI. Standard for cold- formed steel framed- lateral desing. washington, D.C. : American Iran and steel Instiuted
AISI. North American specification for the design of cold-formed steel structural members. Washington, D.C.: American Iron and Steel Institute; 2001.
] FEMA-450. NEHRP recommended provisions for seismic regulations for new buildings and other structures – Part1 Provisions. USA: Building Seismic Safety
Council; 2003
UBC. Uniform building code. California, USA: International Conference of
Building Officials; 1997.
AS/NZS4600. Cold-formed steel structures. Australian Building Codes Board;
2005.
] ASCE7-05. ASCE 7-05 Minimum design loads for buildings and other
structures. USA: ASCE; 2005.
FEMA-P750. NEHRP recommended seismic provisions for new buildings and
other structures. USA, Washington, D.C.: Building Seismic Safety Council; 2009.
] TI 809-07. Design of cold-formed loadbearing steel systems and masonry
veneer / steel stud walls. USA: US Army Corps of Engineers, Engineering and
Construction Division; 1998.
FEMA-302. NEHRP recommended provisions for seismic regulations for new
buildings and other structures. FEMA 302: Building Seismic Safety Council; 1998.
] Abdel-Rahman N, Sivakumaran KS. Material properties models for analysis of
cold-formed steel members. Journal of structural engineering New York, NY.
1997;123:1135-43.
Gad EF, Duffield CF, Hutchinson GL, Mansell DS, Stark G. Lateral
performance of cold-formed steel-framed domestic structures. Engineering
Structures. 1999;21:83-95.
AISI. Standard for cold-formed steel framing – General provisions. Washington,
D.C.: American Iron and Steel Institute; 2004.
IBC. International building code. International Code Council; 2006.
AS1170.4. Structural design actions, Part 4: Earthquake actions in Australia.
Standards Australia; 2007.
FEMA-450. NEHRP recommended provisions for seismic regulations for new
buildings and other structures – Part 2 commentary. USA: Building Seismic Safety
Council; 2003.
Uang C-M. Establishing R (or Rw) and Cd factors for building seismic
provisions. Journal of Structural Engineering. 1991;117:19-28.
[FEMA-356. Pre standard and commentary for the seismic rehabilitation of
buildings. USA: Building Seismic Safety Council; 2000.
Park R. Evaluation of ductility of structures and structural assemblages from
laboratory testing. Bulletin of the New Zealand National Society for Earthquake
Engineering. 1989;22:155-66.
Maheri MR, Akbari R. Seismic behaviour factor, R, for steel X-braced and
knee-braced RC buildings. Engineering Structures. 2003;25:1505-13.
Kim J, Choi H. Response modification factors of chevron-braced frames.
Engineering Structures. 2005;27:285-300.
ATC-3-06. Tentative provisions for the development of seismic regulations for
buildings. USA: Applied Technology Council, National Science Foundation; 1978.
] Moghimi H, Ronagh HR. Performance of light-gauge cold-formed steel strapbraced
stud walls subjected to cyclic loading. Engineering Structures. 2009;31:69-83.
Serrette R, Ogunfunmi K. Shear resistance of gypsum-sheathed light-gauge steel
stud walls. Journal of Structural Engineering. 1996;122:383-9.
Newmark N, Hall W. Earthquake spectra and design: Earthquake Engineering
Research Inst. Berkeley, CA; 1982.
Miranda E, Bertero VV. Evaluation of strength reduction factors for earthquakeresistant
design. Earthquake Spectra. 1994;10:357-.
ATC-19. Structural response modification factors. USA: Applied Technology
Council, National Center for Earthquake Engineering Research; 1995.
E 2126-07A- standard test method for cyclic(revesed) Load test for shear resistance of walls for buildings. Usa 2007 . p. 13.
SCI, “building design using cold- formed steel section” , publication NO.2609-1998
Schardt R. Generalized beam theory- an adequate method for coupled stability problems, thin – walled structures 1994; 19(2-4) 161-80.
Hall, L..’’ computer verifies beam desing ‘’ the Iron Age, may 7, 1964
schar ff, R .and Eds. Of walls & ceiling magazine ; rsedental steel framing Hnand bok, Mc Grow –Hill new York , 1996
Zeynalian , M . Ronagh , H . R.. ‘’ A numerical study an seismic characteristics of knee- braced cold- formed steel shear walls ‘’ school of ciril Engineering, the university of Queenshand0 2011.
Moghimi,H. Ronagh , H.R.. “performance of light-gauge cold-formed steel strap- braced subjected to cyclic loading”. Engineering structures. 2009:31:69:83.

Abstract:
Contrast (opposition) with lateral powers such as earthquake is one of the most important civil engineers tasks. So for achieving this purpose, light steel framing system can be a good alternative to the traditional systems, because of benefits such as possibility of industrial manufacture, pre-fabrication and being a lightweight system, flexability in structure. Shear wall panels composed of cold-formed steel frame and sheathing materials are of the most common lateral bracing system in these structures. Evaluation seismic performance of structures requires an analytical method that is a finite element method with o non-linear analysis, of course for haltering lateral powers must use suitable shear walls. In this thesis shear wall panels frames by using lightweight concrete ( leca and foam concrete) instead of steel boards locating and using ansys finite element analysis software analyzed that measured on specimens with a scale 120*240 centimeters. Different thichnesses of shear walls were analyzed and their lateral operation was studied by application of cyclic loading on six walls. The main focus of this thesisis on maximum lateral load-bearing capacity and ultimate strength tolerated by walls and logical estimate (R) factor of shear wall bracing frames and also how to fail this specimens. For this purpose six frames of one millimeters thick boards in form of single stud and single middle studs snd low or high individual track frames and in some of specimens with a single belt nuggin mid lightweight concrete for all of specimens in model software and reconstructed frames filled with concrete and till edge of frames were leveled up in one centimeter thichness. Specimens were investigated under a special lateral cyclic loading with the method B ASTM E2126-07 standard for all walls envelope curve of loading are plotted. Then various paramer such as Vs, Ve and Vy were calculated and finally (R) factor was evaluated and also following the laboratoty results were compared with software results in sampeled with concrete and also software results of walls with concrete were compared walls with board software results.

Keywords: Shear wall panels, Non-linear analysis, Cold-formed steel, Leca light concrete and foam-concrete.

Islamic Azad University
Yazd Branch

Faculty of Engineering- Department of Civil Engineering
A Theof Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirement for
The Degree of M.S.c in Structural Engineering

Title
Determining the Behavior Factor and Lateral Strength of LSF Braced Frames with Thin Steel Plate Using Ansys Software to Aid the Analytical Review

Thesis Advisor:
Mohammad reza Javaheri Tafti Ph.D.
MQConsulting Advisor:
Hamid reza Ronagh Ph.D.

By:
Hamed Tahvilian
Summer 2014

دیدگاهها

هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.

اولین نفری باشید که دیدگاهی را ارسال می کنید برای “بررسی تعیین مقاومت نهایی وضریب رفتار دیوار برشی بتنی سبک باقاب های فولادی سرد نورد شدهLSF با استفاده از نرم افزار ANSYS”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

8 + = 12