بررسی رفتار غیر خطی هیسترزیس در مهاربند ها📊📄📑📃

نویسنده ی متن : مجتبی محب علیان

بر گرفته از کتاب The seismic design handbook_Farzad naeim

@omranworkshop
markaztarahi.com

در طراحی انواع مهاربند ها یکی از مهم ترین مسائل تعیین کننده ، رفتار پلاستیک مهاربند است که با توجه به عوامل متعددی همچون لاغری مهاربند ، فشردگی اجزای سازنده ی مقطع مهاربند ، اتصالات مهاربند و ... است.

در خصوص مقدار لاغری مهاربند (KL/r) میدانیم هر چقدر مهاربند لاغر تر باشد ، به سبب کمانش ناشی از نیروی فشاری ، ظرفیت فشاری مهاربند کاهش پیدا میکند و مقطع مهاربند نمیتواند به حد تسلیم شدگی برسد.

با توجه به این موضوع که از یک مهاربند انتظار میرود هم در کشش و هم در فشار رفتار قابل قبولی را از خود نشان دهد ، ضوابط آیین نامه ای زیادی باید رعایت شود تا واقعا این اتفاق بیوفتد .

در یک رفتار ایده آل سازی شده ی هیسترزیس ، میتوانیم مهاربند ها را به 3 دسته ی لاغر ، کوتاه(چاق) و متوسط تقسیم بندی کنیم.

دسته ی a : مهاربند های کوتاه یا چاق هستند که رفتار کششی و فشاری آنها با هم یکسان است ، چرا که وارد فاز کمانش در فشار نمیشوند و در فشار هم به مقطع مهاربند به تنش تسلیم میرسد. قاعدتا این مهاربند ها بسیار رفتار مطلوبی از نظر سازه ای نشان میدهند ، اما به صرفه ی اقتصادی نیستند.

دسته b : مهاربند های لاغر که عملا رفتار کابلی از خود نشان میدهند ، چون مقاومت آنها در فشار بسیار ناچیز است و صرفا در کشش عملکرد دارند.

دسته c : مهاربند های با مقدار لاغری معمولی که مورد استفاده قرار میگیرد (ما بین گروه a و b). این مهاربند ها رفتار کششی و فشاری یکسانی را نشان نمیدهند اما رفتار فشاری قابل قبولی دارند.

**بررسی جزئیات رفتار هیسترزیس مهاربند های با لاغری متوسط مطابق شکل :

_ابتدا در بازه ی O تا A مهاربند تحت فشار قرار میگیرد و رفتار الاستیک است .
_هنگامی که مهاربند به بار بحرانی کمانش (Pcr) میرسد در بازه ی AB قرار میگیرد و نمیتواند مقاومت کند و مفصل پلاستیک در مهاربند به سبب کمانش فشاری تشکیل میشود.
_حال با افزایش نیروی فشاری موجود در بازه ی BC کاهش مقاومت شدید در مفصل پلاستیک تشکیل شده اتفاق پیدا میکند و مقدار تغییر مکان جانبی مهاربند به شدت زیاد میشود.
_در بازه ی CD با فشاری برداشته میشود و بار کششی اعمال میشود و همچنان تغییر شکل پلاستیک پسماند ناشی از نیروی فشاری که در قبل اعمال شده بود موجود میباشد.
_ در بازه ی D تا E به تدریج تغییر شکل های پلاستیک پسماند مهاربند نزدیک به صفر میشود و در نقطه ی E مهاربند به حد تسلیم شدگی کششی میرسد.
_ با اعمال نیروی کششی بیشتر در بازه ی EF مهاربند مهاربند کرنش کششی ثابت بدون اضافه مقاومت انجام میدهد ، چرا که در نقطه ی E تسلیم شده بود و نمیتواند مقاومت بیشتری نشان دهد. (در رفتار ایده آل سازی شده از سخت شدگی کرنشی در نمودار تنش کرنش صرف نظر میشود)
_حال در بازه ی F تا G به نیروی کششی برداشته میشود و نیروی فشاری اعمال میشود و در نقطه ی G مهاربند مجددا به Pcr جدید میرسد که از Pcr سیکل اول بارگذاری مقدار آن کمتر است ، چرا که در سیکل اول یک بار مفصل پلاستیک فشاری تشکیل شد و به همین دلیل در سیکل دوم بارگذاری مقاومت فشاری کاهش پیدا کرده.

منحنی هیسترزیس 3 گروه مهاربند و جزئیات رفتار هیسترزیس گروه c

پدیده ی هم فرکانسی ارتعاشی چیست ؟؟؟

سلام.بااجازه آدمین های محترم گروه خواستم نظرمو درخصوص پکتون اعلام کنم .من فکر کنم یه ماهی هست که پکتونو گرفتم که چندتا خصوصیت خوب درونش دیدم که در بقیه مجموعه هایی که قبلا از گروه های دیگه تهیه کرده بودم نبود اولیش زمان بندیه عالیه مدرس بود که وقت کشی نمیکرد تووی فیلم تا تایم فیلم وزیاد کنه و فن بیان ایشون درانتقال مطلب به مخاطب که باعث میشد مخاطب احساس خستگی ویا آشفتگی دریادگیری نکنه.دوم کیفیت بالای تصویر با حجم پایینش هست که حتی بدون زوم کردن مدرس هم مطالب کاملا واضح. وهمچنین چون پکو من بصورت دانلودی گرفتم اصلا به مشکل نخوردم چون حجمش پایین بود .سوم هم گام به گام بودنه پکه ودربرگرفتم تمام کلیات ونکات ریز درهنگام طراحیه که به راحتی تونستم مراحلشو نوت برداری کنم.وامیدوارم گروه مرکز طراحی ومدرس محترمشون مهندس محب علیان پک های طراحی سازه بتنی وفولادی را هم هرچه زودتر استارت بزنن زیراکه تووی آشفته بازار پک فروشی انتظار پک کاملی مشابه پک طراحی فونداسیون مرکز طراحی به هیچ عنوان نیست وفقط این مجموعه توانایی ساخت اینگونه پک های کاملو داره.ببخشید پیامم طولانی بود.

چند دقیقه ای از پک ویدیو آموزشی SAFE ، از مقدمه ی کنترل برش پانچ
@omranworkshop

تخفیف ویژه به مناسبت عید قربان تا ساعات آینده شرایط فروش تخفیف دار اعلام می شود ....

✅دستور سکشن کات :
از این دستور زمانی استفاده میشود که بخواهیم در یک مقطع دلخواه از سازه نیروهای برشی و نیروی محور و لنگر خمشی در 3 راستای مختصاتی را دریافت کنیم.
__مجتبی محب علیان
markaztarahi.com

قاب مهاربندی واگرا

نویسنده ی متن: مجتبی محب علیان
WWW.MARKAZTARAHI.COM

در بررسی هر نوع سیستم سازه ای ، اولین موردی که باید به آن توجه شود که طراحی اجزای سازه ای بر مبنای آن است ، این است که کدام عضو یا اعضای سازه ای قرار است رفتار پلاستیک نشان دهند و کدام اجزا قرار است الاستیک باقی بمانند. در واقع رفتار پلاستیک در قسمتی از سازه باعث ایجاد میرایی بالاتر در تمام سازه هنگام زلزله میشود.(توضیح در مورد میرایی پلاستیک: هر سازه ای یک میرایی ذاتی و یک میرایی پلاستیک را داراست که هر چه قدر جذب انرژی در حلقه های هیسترزیس مفاصل پلاستیک بیشتر باشد (سطح زیر نمودار هیسترزیس=کار انجام شده=جذب انرژی) میرایی پلاستیک سازه هم بالاتر است. میرایی پلاستیک دقیقا با جذب انرژی کلی سازه در رفتار پلاستیک سازه متناظر است .این میرایی با میرایی ذاتی سازه جمع میشود.)

قاعدتا در یک سازه باید رفتار پلاستیک بر عهده ی عضوی گذاشته شود که شکل پذیری کافی را داشته باشد.
در سیستم قاب خمشی رفتار پلاستیک بر عهده تیر ها است. در دو انتهای تیر ها مفصل پلاستیک خمشی تشکیل میشود و باید ستون ها عمدتا الاستیک باقی بمانند(برای الاستیک باقی ماندن ستون باید قاعده ی تیر ضعیف ستون قوی رعایت شود و همچنین برای جلوگیری از تغییر شکل های زیاد در چشمه ی اتصال باید الزامات آیین نامه ای در خصوص چشمه ی اتصال رعایت شود).
اینکه چه مقدار میتواند مفاصل پلاستیک در تیر ها دوران بدون کاهش مقاومت در حلقه های هیسترزیس داشته باشند (کاهش مقاومت در مفصل پلاستیک = کاهش سطح زیر نمودار هیسترزیس) بستگی به شکل پذیری مفصل پلاستیک دارد که از عواملی مثل میزان فشردگی بال و جان تیر(فشردگی بال و جان= جلوگیری از کمانش موضعی در بال و جان) ، نوع اتصال تیر به ستون(شکل پذیری اتصالات گیردار مختلف با یکدیگر بسیار متفاوت است)، کمانش پیچشی جانبی (کمانش پیچشی جانبی در تیر از تسلیم شدن تمام تار های مقطع تیر جلوگیری میکند) و ... تاثیر میگیرد.
پس در سیستم سازه ای قاب خمشی تیر رفتار پلاستیک مطلوبی باید نشان دهد.

سیستم قاب مهاربند همگرا که سختی جانبی آن زیاد است ولی در شکل پذیری ضعف دارد. عضوی که رفتار پلاستیک را بر عهده دارد مهاربند های کششی و فشاری هستند و ما بقی اعضا مثل ستون دهانه ی مهاربندی و تیر دهانه ی مهاربندی باید الاستیک باقی بمانند. موضوعی مشکل ساز در این سیستم کمانش فشاری مهاربند است که چون در فشار مهاربند کمانش میکند و مفصل پلاستیک کمانشی فشاری در آن تشکیل میشود ، سطح زیر نمودار هیسترزیس در نیروی فشاری کاهش میابد و همچنین این موضوع در حلقه های بالاتر تشدید میشود و جذب انرژی در مهاربند فشاری کاهش بیشتری پیدا میکند. اما در کشش مهاربند به تسلیم کامل میرسد و رفتار بسیار مطلوب تر میباشد. ضوابط آیین نامه برای این که مشکل کمانش فشاری تا حدی بهبود یابد موجود است. (برای اصلاح رفتار مهاربند در فشار ، سیستم مهاربند کمانش تاب پیشنهاد شد که در فشار هم مهاربند به دلیل محصور شدگی در غلاف بتنی تسلیم میشود.)

مهاربند واگرا سیستم است که رفتار سیستم قاب خمشی و سیستم مهاربند همگرا را همزمان داراست. هم سختی جانبی سازه به دلیل وجود مهاربند ها بالاست و هم مثل سیستم قاب خمشی رفتار پلاستیک بر عهده ی تیر پیوند است. در این سیستم رفتار پلاستیک بر عهده ی تیر پیوند است و ما بقی اجزا مثل ستون های ، تیر خارج از ناحیه ی پیوند و مهاربند ها باید الاستیک باقی بماند. برای این منظور مهاربند ها ، ستون ها و تیر خارج از ناحیه ی پیوند باید قوی تر طراحی شوند و تیر پیوند مقاومت کمتری را دارا باشد تا مفصل پلاستیک در تیر پیوند به وجود آید. رفتار کلی سازه به عملکرد این تیر پیوند بستگی دارد. رفتار تیر پیوند با توجه به طول آن ممکن است برشی ، خمشی و یا برشی خمشی باشد. اگر طول تیر پیوند کوتاه باشد رفتار برشی است و مفصل پلاستیک برشی در کل طول تیر پیوند به وجود می آید. اگر طول تیر پیوند زیاد باشد ، مفصل پلاستیک خمشی در دو انتهای تیر پیوند تشکیل میشود. اگر طول تیر پیوند متوسط باید رفتار همزمان برشی و خمشی اتفاق می افتد. این که رفتار برشی یا خمشی و یا همزمان برشی خمشی باشد بستگی به طول تیر پیوند دارد که در آیین نامه AISC و مبحث دهم آن را مشخص کرده است. در رفتار خمشی تیر پیوند فقط در دو انتهای تیر پیوند مفصل پلاستیک تشکیل میشود ، اما در رفتار برشی تیر پیوند کل طول تیر پیوند مفصل پلاستیک برشی میشود . هر چه قدر رفتار تیر پیوند به سمت برشی میل کند ، عملکرد کلی سازه مطلوب تر است. در رفتار برشی در جان تیر پیوند کمانش قطری اتفاق میوفتد که برای جلوگیری از این کمانش سخت کننده هایی مطابق آیین نامه در تیر پیوند باید قرار داده شود.(کمانش قطری به دلیل تنش های برشی است که اگر دایره ی موهر برای این تنش های برشی افقی و قائم ترسیم شود ، تنش های اصلی کششی و فشاری به صورت قطری اتفاق میوفتد که چون فولاد در فشار کمانش میکند ، قطر فشار در ضعف قرار میگیرد)
همچنین زاویه ی دوران تیر پیوند نسبت به ناحیه ی خارج از تیر پیوند(که این زاویه با تغییر مکان جانبی طبقه متناظر است) باید کنترل شود تا در محدوده ی مجاز آیین نامه قرار گیرد.

به تصاویر زیر توجه کنید:

مقاومت چشمه ی اتصال در مبحث دهم در دوحالت مختلف که پنل زون در ETABS مدل شده باشد یا خیر

مدلسازی سختی چشمه اتصال در سازه ی فولادی:

برای اختصاص چشمه اتصال گره های سر ستون ها را در طبقات انتخاب کرده و assign/joint/panelzone اقدام نمایید .
مطابق تصویر فوق ضخامت چشمه اتصال شامل جان ستون و روق مضاعف جان میباشد که در کادر مورد نظر تنها باید ضخامت ورق مضاعف جان(مجموع ضخامت دو ورق) را وارد نمایید. در صورتی که ورق مضاعف جان وجود ندارد مقدار 0cm را وارد نمایید.
دقت داشته باشید در حالتی که چشمه اتصال به ستون اختصاص داده میشود ، دیگر باید در end length offsets تیر ها و ستون ها ، مقدار ضریب rigid zone factor برابر 1 اعمال شود.
در حالتی که چشمه اتصال مدل نمیشود ، توصیه میگردد که مقدار rigid zone factor برابر 0.5 اعمال شود.

رفتار چشمه ی اتصال فولادی و بتن آرمه.
در چشمه ی اتصال فولادی کمانش قطری در اثر تنش های برشی دور تا دور پنل زون اتفاق می افتد و در بتنی به صورت ترک قطری ظاهر میشود.