چکیده:

بر اساس مدل خرپایی (Strut and Tie Model)که از سال ۲۰۰۲ میلادی وارد آیین نامه بتن ACI شده است، برخی نواحی در سازه های بتن آرمه که دارای وضعیت توزیع تنش آشفته هستند را می توان با یک مدل خرپایی جایگزین و تحلیل و طراحی نمود. در روش مدل خرپایی به دلیل بالا بودن مقاومت فشاری بتناعضای فشاری خرپا نیازی به طراحی ندارند و مقاومت فشاری بتن جواب گو می باشد ولی برای اعضای کششی نیاز به طراحی آرماتور می باشد زیرا مقاومت بتن در مقابل کشش ضعیف می باشد. از نظر توزیع تنش در دیوارهای سازه ایبه دلیل وجود بازشوها نواحی آشفته تنش اطراف این بازشو ها به وجود می آید که نسب به دیوارهای سازه ای بدون بازشو بسیار محسوس و پیچیده تر می باشد. لذا در این مقاله سعی بر آن شده است که با استفاده از نرم افزار ABAQUSو با الهام گرفتن از نواحی آشفته تنش و کانتور های تنش، دیوار سازه ایبا بازشو به طور کامل توسط مدل خرپایی مناسب تحلیل و طراحی شده و بر اساس ظوابط ACIارائه گردیده است.

کلمات کلیدی: مدل خرپایی-STM دیوار سازه ایبا بازشو- آشفتگی تنش- اعضای کششی و فشاری.

-۱ مقدمه

درتمامی ساختمان ها برای تحمل بارهای ثقلی وبارهای جانبیباید سیستم های مناسب درنظرگرفته شود ، که انواع مختلفی را در برمی گیرد. برخی ازآنها عبارتند از : دیوارهای باربر بتنی، قابهای خمشی بتنی، قاب خمشی- دیواربرشی و …. که در آئین نامه ها مورد تصریح قرار گرفته اند.دیوار برشی

اعتبار علمی این مقاله منوط به داشتن گواهی ارائه مقاله در همایش، ممهور به مهر دبیرخانه میباشد.

مجموعه مقالات همایش ملی یافتههای نوین در مهندسی عمران ۲۳

(دیوارسازه ای) دیواری است که برای مقاومت در برابر اثر توأم تلاش محوری ، تلاش خمشی و تلاش برشی ناشی از بارهای قائم و بار زلزله طراحی می شود. دیوارهای برشی معمولاً بیشترین سهم نیروی برش پایه را تحمل می کنند که باعث افزایش چشمگیر سختی ساختمان و کاهش قابل ملاحظه خسارت به عناصرغیرسازه ای می گردد.[۱ ] بررسیهای انجام شده از سال ۱۹۶۳ به بعد روی عملکرد این سازه ها، هنگام وقوع زلزله، نشان دادهاند که با وجود مشاهده ترکهای مختلف، حتی یک مورد ویرانی یا تلفات جانی در سازههای با دیوار برشی گزارش نشده است. با توجه به بررسیهای انجام شده از سال ۱۹۶۳ به بعد روی عملکرد این سازه ها،تأکید بر استفاده از دیوارهای برشی (مخصوصاً درساختمانهای مسکونی) امری معقول به نظر میرسد و نشان میدهد که ساخت سازههای بدون دیوار برشی در مناطق با زلزلهخیزی شدید یک نوع ریسک محسوب شده که با توجه به عواقب ناگوار آن قابل توصیه نمیباشد. از مزایای دیوارهای برشی، یکی افزایش چشمگیر سختی ساختمان است به نحوی که بر اثرات ثانویه نقش موثری دارد . این مزیت خود به خود موجب افزایش درجه ایمنی در مقابل شکست یا ریزش ساختمان می شود. همچنین کاهش قابل ملاحظه خسارت به عناصر غیرسازه ای که در اکثر موارد هزینه آنها کمتر از هزینه اعضای سازه ای نیست۱]و.[۲ گاهی به دلایل معماری شامل در، پنجره و

… دیوار برشی باید به گونه ای ساخته شود که دارای یک باز شو باشد. بنابراین در این مقاله دو مدل برای طراحی دیوار برشی ارائه گردیده است.

-۲ معرفی دیوار سازه ایبا بازشو

دو دیوار سازه ای با بازشو در این قسمت مدل گردیداند یکی با بار قائم و دیگری با بار قائم و بار جانبی می باشد. ابعاد دیوار سازه ای ۳m×۳mمی باشد و ضخامت دیوار سازه ای ۰٫۴m منظور گردیده است. بار های قائم روی صفحاتی به ابعاد ۰٫۴m×۰٫۴m می باشند و این بار های قائم هم به فاصله ۱m از هر طرف قرار دارند. به دلایل شرایط معماری (پنجره، نور گیر و …) یک بازشو با ابعاد ۱m×۱m در مرکز این دیوار سازه ای تعبیه شده است. اکنون می خواهیم با استفاده از روش مدل خرپایی STM دو سازه زیر را در این تحقیق به طور کامل مورد مطالعه، بررسی، تحلیل و طراحی قرار دهیم و نتایج حاصل را به طور جدا گانه مورد ارزیابی واقع گردد.

اعتبار علمی این مقاله منوط به داشتن گواهی ارائه مقاله در همایش، ممهور به مهر دبیرخانه میباشد.

۴۲ دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه آزاد اسلامی واحد یاسوج، آبان ماه ۱۳۹۳

شکل-۱ دیوار سازه ایبا بازشو تحت بار قائم شکل-۲ دیوار سازه ایبا بازشو تحت بار قائم و بار جانبی

-۳ معرفی نواحی آشفته تنش و الزامات ACIبرای مدل خرپایی

به طور کلی نواحی خاصی در سازه های بتن مسلح تحت تنش وجود دارد. این نواحی به دو دسته نواحیD,B تقسیم می شوند. در نواحی B آشفتگی تنش وجود ندارد و تنش های خمشی عادی وجود دارد ولی در نواحیD آشفتگی تنش از نظر توزیع تنش وجود دارد به عبارت دیگر در این نواحی تمرکز تنش وجود دارد.الزامات ACIبرای مدل خرپایی: -۱ مدل خرپایی باید دارای تعادل باشد . -۲ مقاومت اعضای مدل خرپایی از نیرو های وارده نباید از نیرو های وارده کمتر باشد. -۳ در تعیین هندسه خرپا باید ابعاد اعضا و گره ها معلوم شود. -۴ اعضای کششی می توانند بدون ایجاد گره اعضای قشاری را قطع کنند ولی اعضای فشاری در محل گره ها تلاقی دارند. -۵ حداقل زاویه بین عضو کششی و فشاری در گره مشترک ۲۵ درجه می باشد.[۳]

-۴ نمایش کانتور های تنش در نرم افزارABAQUS

برای طرح یک مدل خرپایی مناسب نیاز به درک درست و روشنی از مفهوم آشفتگی تنش در سازه های تحت اثر نیرو داریم. بنابراین با مدل کردن سازه های دیوار سازه ای با بازشو، یک بار تحت بار قائم و یک بار تحت بار جانبی و یک بار هم تحت بارهای قائم و جانبی در نرم افزار آباکوسو رسم کانتور های تنش و رسم راستای تنش های وارده در هر المان، مدلی درست از نظر نواحی آشفته تنش ارائه شده

اعتبار علمی این مقاله منوط به داشتن گواهی ارائه مقاله در همایش، ممهور به مهر دبیرخانه میباشد.

مجموعه مقالات همایش ملی یافتههای نوین در مهندسی عمران ۲۵

است. آنچه که بدیهی و مهم به نظر می رسد این است که، به دلیل وجود تمرکز تنش در اطراف بازشو
æ به خصوص در چهار گوشه بازشو، می توان نواحی مهم آشفتگی تنش را در این سازه اطراف بازشوها معرفی کرد. اکنون با این دیدگاه و دانستن محل دقیق نواحی آشفتگی تنش می توان مدل خرپایی مناسبی برای این سازه تحت بارگذاری های مختلف ارائه کرد. در حالتی که سازه هم تحت بار قائم و هم تحت بار جانبی قرار دارد در واقع اثر توام دو حالت اول و دوم است یعنی یک بار فقط تحت بار قائم
æ یک بار هم فقط تحت بار جانبی قرار دارد. بنابراین تمامی حالات مذکور جهت دانستن محل دقیق نواحی آشفتگی تنش در نرم افزار آباکوس مدل شده و آنالیز گردیده اند.