امروزه در سطح جهان بیشتر کشورها و آژانس های ملی و بین المللی، با پدیده تخریب پل ها مواجه هستند؛ بیشتر این پل ها شامل پل های قدیمی ساخته شده از مقاطع نورد شده و یا تیرورق ها می باشند. سرعت تخریب پل ها و عملکرد آن ها با عمر طولانی، در دو دهه گذشته بین محققان به طور مفصل بحث شده است. تیرورق های پل ها به دلایلی از جمله اصلاح ضرایب آئین نامه ها، کاهش سختی بدلیل خوردگی در بال و جان و نیز اضافه بار ناشی از وسایل نقلیه نیاز به تقویت خواهند داشت؛ روش های مختلفی از جمله جوش کردن ورق فولادی و پس کشیدگی اعضا برای مقاوم سازی این نوع سازه ها وجود دارد؛ در میان انواع روش های مقاوم سازی، تقویت عضو آسیب دیده با مواد کامپوزیت پلیمری تقویت شده با الیاف frp، از جایگاه ویژه ای برخوردار می باشد، کامپوزیت frpکه ابتدا در صنایع هوا و فضا بکار برده می شد با داشتن ویژگی های ممتاز چون نسبت بالای مقاومت به وزن، دوام در برابر خوردگی و سرعت و سهولت در حمل و نصب، دریچه ای نو پیش روی مهندسین عمران گشوده است. در این پایان نامه، نمونه های متنوعی از تیرورق ها با اندازه واقعی بوسیله نرم افزار المان محدود abaqus آنالیز می شوند. نمونه های تقویت شده خمشی که با cfrp در بال کششی تقویت خواهند شد؛ طوری طراحی می شوند که شکست خمشی داشته باشند؛ این نمونه ها دارای متغیرهای نسبت سطح مقطع بال فشاری به کششی، طول cfrp و لاغری هستند. نمونه های تقویت شده برشی طوری طراحی می شوند که در حالت برشی خراب شوند، در این نمونه ها جان تیرورق با cfrp پوشانده می شود؛ متغیرهای این حالت نیز لاغری، فاصله سخت کننده، تقویت طرفین و درصد پوشش دهانه می باشد. در نهایت هم اثر ناکاملی های هندسی بطور مستقل بحث می شود. بعد از انجام آنالیزها و بررسی نتایج مشخص گردید که تقویت با مصالح cfrp ظرفیت نهایی و سختی تیرورق ها را تا حد مطلوبی افزایش می دهد.

تیرورق ها یکی ازاجزای سازه ای هستند که به منظور تامین کارایی بهتر از ورق ساخته می شوند. تیرورق ها را می توان با اتصالات پیچی و یا جوشی ایجاد کرد، از سال 1950 تهیه تیرورق از ترکیب سه ورق جایگزین روش های قبلی شد. در حال حاضر تعداد بسیار زیادی از پل های فلزی در دنیا وجود دارد که طی سالیان زیاد در معرض شرایط محیطی کارایی خود را از دست داده اند و نیاز به ترمیم و بازسازی دارند. بازسازی آنها به روشهای مختلفی می تواند انجام گیرد. روشهایی از قبیل تعویض تیرهای معیوب، محدود کردن بارگذاری پلها، یا اضافه کردن تیری دیگر به آنها که به لحاظ اقتصادی مناسب نمی باشد. در میان انواع روش های مقاوم سازی، تقویت عضو آسیب دیده با مواد کامپوزیت پلیمری تقویت شده با الیاف frp، از جایگاه ویژه ای برخوردار می باشد، کامپوزیت های frp با داشتن ویژگی های ممتاز چون نسبت بالای مقاومت به وزن، دوام در برابر خوردگی و سرعت و سهولت در حمل و نصب که نگهداری و مراقبت آن را نیز بعد از اجرا آسانتر می نماید، دریچه ای نو پیش روی مهندسین عمران گشوده است. در این پایان نامه، شش نمونه ی آزمایشگاهی از تیرورق های با اندازه واقعی که با مقیاس کوچک شده اند، با توجه به دو متغیر نسبت سطح مقطع بال فشاری به بال کششی و طول cfrp، آماده و آزمایش گردیدند. و تاثیر این نوع تقویت به صورت آزمایشگاهی و عددی بررسی می شود. نرم افزار المان محدود abaqus برای انجام آنالیزهای عددی بکار رفته است. در نهایت نتایج آزمایش افزایش قابل ملاحظه ای در ظرفیت الاستیک و ظرفیت نهایی مقطع را نشان می دهند. روشهای تحلیلی نیز صحت آن را تأیید می کنند.

یکی از انواع رایج پل ها، پل های کامپوزیت فولادی– بتونی است که بدلیل مزایایی از قبیل بتون با مقاومت فشاری بالا، سختی و مقاومت مناسب در برابر آتش سوزی و نیز ظرفیت کششی بالای فولاد و شکل پذیری آن مورد استفاده قرار دارد. کمانش بال فشاری در تیرهای کامپوزیت فولادی- بتونی بندرت اتفاق می افتد. بنا به عدم تقارن مقطع، محور خنثی بطرف بال فوقانی انتقال می یابد. مشکل ناحیه خمش منفی در تیر کامپوزیت، مدکمانشی تیر فولادی است که بصورت کمانش اعوجاجی مهار شده اتفاق می افتد (restrained distortional buckling)، که در آن بال بالایی بطور کامل بوسیله ی دال بتنی و بال پایینی بوسیله فقط انعطاف پذیری جان مهار شده است. کمانش اعوجاجی تیرهای مهار نشده در باری که خیلی کمتر از بار کمانش جانبی نیست رخ می دهد. بدین لحاظ کمانش اعوجاجی مهار شده بطور اساسی متفاوت از سایر انواع کمانش اعوجاجی است. لذا در این تحقیق نمونه هایی از تیرهای کامپوزیت فولادی- بتونی با ابعاد مختلف در نرم افزار المان محدود abaqus مدلسازی شده و رفتار غیرخطی هندسی و فیزیکی و نیز همراه با ناکاملی اولیه در جان تیرورق بررسی شده است. و بررسی ها نشان دادند که رفتار نمونه ها به موقعیت و مقدار ناکاملی و طول شاه تیرها وابسته است.

طراحی بهینه و استفاده از مصالحی که نسبت وزن به مقاومت بالایی دارند (نظیر فولاد) منجر به کاربرد اعضای لاغر شده است. رفتار اعضای لاغر به شکل اساسی ناشی از غیر خطی های هندسی و مصالح است. غیر خطی های هندسی شامل اثرات مرتبه دوم ناشی از p-? (انحناء اولیه عضو) و p-? (نا شاقولی عضو) می باشد. همچنین نوع دیگری از ناکاملی ها، ناکاملی مصالح ستون می باشد که ممکن است ناشی از تغییرات تنش تسلیم فولاد باشد. تغییرات در مقاومت تسلیم فولاد متأثر از خواص شیمیایی فولاد و نحوه غلتک کاری آن در فرآیند ساخت است. با توسعه روزافزون نرم افزارهای المان محدود، محققین بسیاری با استفاده از روش های آنالیز پیشرفته دست به صحت سنجی و بهینه سازی روابط آیین نامه های طراحی سازه های فولادی زده اند. تمایل به کمانش در تیر ستون ها در قاب های فولادی، با عواملی نظیر نوع تکیه گاه های آن، خروج از مرکزیت بار وارده، عدم تجانس ماده ستون، نقص اولیه ستون و مخصوصاً تنش های پسماند در نیمرخ ستون مرتبط است. به دلیل سرد شدگی غیر یکنواخت مقاطع فولادی حین ساخت، تنش هایی خود متعادل در مقاطع تولید میشود که اصطلاحاً به آن ها تنش های پسماند میگویند. تحقیقات نشان داده است که وجود تنش های پسماند و توزیع آن ها عامل بسیار مهمی در استحکام ستون های فولادی با بار محوری است. در تحقیق پیش رو با استفاده از نرم افزار المان محدود abaqus چهار مدل معروف توزیع تنش پسماند برای مقاطع i شکل استاندارد مدل سازی شده اند. در این پایان نامه 4 نمونه قاب فولادی از مقاطع i شکل طراحی و ساخته شده و در آزمایشگاه سازه دانشگاه ارومیه تست شده است. سپس تحت دو حالت بارگذاری شامل بار متمرکز و زوج بار متمرکز، به منظور دستیابی به نسبت لنگر خمشی به بار محوری متفاوت نمودار نیرو- جابجایی برای هر نمونه رسم شده است. لازم به ذکر است که از تغییر شکل جانبی قاب در حین بارگذاری جلوگیری بعمل آمده است. در ادامه با استفاده از نرم افزار المان محدود abaqus برای تمامی نمونه ها در حضور ناکاملی های هندسی و مصالح مخصوصاً تنش پسماند مدل سازی شده و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. در نهایت نتایج حاصل از آزمایش و نرم افزار المان محدود مورد ارزیابی و بررسی قرار گرفته است.

در خلال سه دهه اخیر، دیوارهای برشی فولادی بعنوان یک سیستم مقاوم در برابر بارهای جانبی نظیر زلزله و باد، مطرح و مورد توجه قرار گرفته است. برتری این نوع سیستم نسبت به دیگر سیستم های سازه ای مقاوم در برابر نیروهای جانبی باعث گردیده تا استفاده از آن روز به روز افزایش یابد. استفاده از دیوار برشی فولادی روشی موثر در افزایش سختی و مقاومت، بدون افزایش وزن سازه می باشد و در مقایسه با سیستم قاب خمشی تقریبا تا میزان پنجاه درصد موجب صرفه جویی در مصرف فولاد می گردد. مطالعات اخیر نشان داده اند که دیوارهای برشی ساخته شده از فولاد با مقاومت تسلیم دارای رفتار چرخه ای قوی و شکل پذیری بالایی می باشند. بعلت دسترسی کم به فولاد با مقاومت پایین در بازار، پیشنهاد می شود ازآلیاژ آلومینیومی بعنوان یک مصالح مناسب برای جایگزینی فولاد با مقاومت تسلیم پایین، استفاده شود. آلومینیوم خالص که یک آلیاژ آلومینیومی با درصد خیلی کمی از عناصر آلیاژی می باشد، به راحتی در بازار در دسترس بوده و دارای مقاومت تسلیم قراردادی خیلی پایین تر از فولاد با مقاومت تسلیم پایین می باشد. پانلهای برشی آلومینیومی بدون سخت کننده دارای رفتار چرخشی ضعیف همراه با اثر باریک شدگی می باشند که به علت تغییرمکانهای خارج از صفحه بوجود آمده در اثر کمانش برشی می باشد، در حالی که پانلهای برشی آلومینیومی با سخت کننده دارای مکانیسم اتلافی برش خالص با توسعه تغییرشکلهای پلاستیک برشی قبل از رخداد پدیده کمانش اصلی می باشند. در این تحقیق، برای دست یافتن به مطلوب ترین آرایش سخت کننده، مدل هایی با انواع آرایش سخت کننده با استفاده از نرم افزار المان محدود abaqus مدلسازی شده و مورد بررسی قرار گرفت. برای اطمینان از نتایج تحلیلی بدست آمده 5 نمونه آزمایشگاهی با انواع آرایش سخت کننده تهیه شد، بدلیل عدم وجود امکانات لازم برای انجام عملیات حرارتی بر روی نمونه ها برای ایجاد خواص مکانیکی مورد نظر فقط نمونه بدون سخت کننده و بدون انجام عملیات حرارتی تحت بارگذاری چرخه ای آزمایش شد. با توجه به نتایج بدست آمده نمونه هایی که دارای سخت کننده یک جهته ( افقی) می باشند در مقایسه با نمونه هایی که دارای همان تعداد سخت کننده هستند و سخت کننده در آنها بصورت دو جهته (افقی و عمودی) بکار رفته است دارای مقاومت، سختی و ظرفیت جذب انرژی بیشتری می باشند.

با توجه به گسترش روزافزون سازه های پوسته ای در صنایع مختلف همچون سازه های ساحلی، فراساحلی و هوافضا اهمیت این سازه ها بر مهندسین پوشیده نیست اتصالات قسمت مخروطی به استوانه ای عموما در مخازن تحت فشار و یا بعنوان کاهنده ها در خطوط لوله بکار می روند. در اتصال سقف مخروطی به استوانه، زمانی که تحت فشار داخلی قرار می گیرد. مقطع اتصال در راستای حلقوی دچار تنش های فشاری بزرگی شده و اغلب در اثر کمانش، خرابی رخ می دهد. در حالی که می توان از افزایش محلی ضخامت هم در مخروط و هم در استوانه استفاده کرد، گاهی بهتر است از سخت کننده های حلقوی برای تقویت مقطع استفاده شود. تا کنون کارهای بسیار محدودی بر روی این سخت کننده ها در محل اتصال پوسته ها تحت فشار داخلی انجام شده است. این پایان نامه به بررسی آزمایشگاهی و تئوری رفتار کمانشی و پس کمانشی اتصال مخروط به استوانه با سخت کننده سپری تحت فشار داخلی می پردازد. اثرات ناکاملی هندسی، رفتار خرابی و تعیین بار و مودهای کمانشی با استفاده از نتایج حاصل از تحلیل غیرخطی کمانش riks ارائه شده و با نتایج آزمایشات مقایسه شده است. مشاهده شد با در نظر گرفتن خواص مصالح و ناکاملی هندسی، بار و مود کمانشی بدست آمده از تحلیل غیرخطی یا نتایجی که از آزمایشات بدست آمده بخوبی قابل مقایسه می باشد. در این گونه سازه ها هرچند الگوی ناکاملی در تعیین مودهای کمانشی موثر است، اما در تعیین بار کمانش چندان تاثیری ندارد. نتایج حاصل از آزمایشات با روابط طراحی ارائه شده برای eurocode 3 مقایسه گردید. می توان گفت این روابط به طرز محافظه کارانه ای بار فروریختگی را تعیین می کنند.

در سال های نه چندان دور به خاطر پیچیدگی که در شکل هندسی و فهم رفتار واقعی پل های قوسی شکل یا پل های خمیده در افق وجود داشت سازندگان پل را ملزم می کرد که از ساخت چنین سازه هایی دوری نمایند ولی امروزه با پیشرفت روز افزونی که در سیستم های کامپیوتری انجام پذیرفت ، تحلیل تیرهای خمیده نیز توسط برنامه های کامپیوتری امکان پذیرگشت. دلیل افزایش ساخت این نوع پل ها به جنبه های مختلفی باز می گردد ، از مواردی که می توان دلیل بر افزایش آنها نام برد این هست که در محیط های شهری با افزایش تقاطع های غیر هم سطح در بزرگراه ها و محدودیتهای ناشی از کمبود مکان در محل ساخت پل و در محیط های برون شهری وجود دره ها در محل پیچ جاده ها، طراح را ملزم به پیش بینی قوس های افقی کرد و یا جنبه های زیبایی این نوع پل ها را می توان به عنوان عوامل افزایش ساخت پل ها خمیده در پلان نام برد. پیشرفت های علمی در سال های اخیر موجب شده که استفاده از تیرورق های i شکل خمیده در پلان در پل های دارای قوس افقی گسترش یابد. در طراحی این نوع تیرورق ها با توجه به دارا بودن قوس ذاتی در شکل هندسی خود سازه و ارتفاع زیاد در جان آن پیچیدگی های خاصی قابل پیش بینی هست. تلاش های اخیر بر این اصل مبتنی بوده که با شناخت رفتار درست این نوع تیر ورق ها طراحی های دقیق و بهینه ای ارائه شود. در این پایان نامه برای مدلسازی نمونه ها نرم افزار آباکوس انتخاب شده است و از روش تحلیل riks برای نشان دادن نمودار بار تغییر مکان سازه بعد از بار برداری بهره گرفته شده است و یک ناکاملی هندسی بر اساس مد اول کمانش که بحرانی ترین حالت می باشد برای گذر از محل حد نهایی در زمان کمانش به تیر ورق ها اعمال می شود. با توجه به شکل قوسی تیرورق ها جهت راحتی روند کار سیستم مختصات استوانه ای در مدل سازی ها به کار گرفته می شود. ابعاد مقطع تیر ورق ها در مقیاس واقعی بوده و برای بارگذاری نیز فرم بارگسترده انتخاب شده است. شکل اولیه مقطع با طراحی دستی به وسیله آیین نامه آشتو حاصل شده و جهت ارزیابی نتایج علاوه برآیین نامه آشتو ، روابط تئوری برمبنای روش تقریبی v-load نیز استخراج شده تا میزان همخوانی آن ها با همدیگر سنجیده شود. با مقایسه نتایج بدست آمده از تحلیل های انجام گرفته شده معلوم شد که با افزایش انحنا کمانش پیچشی جانبی موجب کاهش باربری گشته و با افزایش لاغری مکانیزم شکست از خمش به سمت برش حرکت می کند و می توان با شناخت محدوده این لاغری از ظرفیت پس کمانشی تیرورق های خمیده استفاده نمود.

استفاده از سیستم دیوار برشی فولادی برای مقاوم سازی ساختمان های فولادی در حدود 40 سال اخیر مورد توجه خاص مهندسان سازه قرار گرفته است. این سیستم در دهه های اخیر در تعدادی از ساختمان های جدید و همچنین تقویت ساختمان های موجود به کار گرفته شده است.سیستمدیوار برشی فولادیدر حالت معمول متشکل از یک ورق فولادی است که دور تا دور آن به دو تیر فوقانی و تحتانی و همچنین دو ستون کناری متصل می شود. این ورق فولادی به دو صورت تقویت شده و تقویت نشده مورد استفاده قرار می گیرد. امروزه استفاده از نوع تقویت نشده آن، به علت اقتصادی بودن و بهره گیری از ظرفیت مناسب مقاومتی و شکل پذیری بالای ورق نازک فولادی پس از کمانش آن، رواج بیشتری یافته است. ایده جداسازی ورق از قاب پیرامونی، ایده نسبتا جدیدی است که برای کاهش تقاضا در اعضای اصلی سازه باربر جانبی شکل گرفته است. دیوار برشی متصل به تیرها به علت مزایای مورد استفاده در معماری، کاهش میزان تقاضا در ستون ها و پی ها و دارا بودن ظرفیت نسبتا مناسب، می تواند سیستم مناسبی برای بهسازی و تقویت سازه های موجود باشد. این تحقیق به بررسی آزمایشگاهی گونه ای خاص از دیوارهای برشی فولادی بصورت وسط دهانه و با مهاربند های کوتاه و اثرات بازشوهای دایره ای بر روی آنها می پردازد. وسط دهانه اجرا نمودن این نوع دیوار برشی به منظور اجتناب از نیاز به تقویت ستون های اصلی پیرامونی به دلیل وارد آمدن نیروهای موضعی قابل توجه از سوی پانل متصل شده به این المان ها صورت می پذیرد. در این بررسی قاب مربوطه در آزمایشگاه سازه دانشگاه ارومیه بصورت نیمه صلب طراحی و ساخته شده و سیستم دیوار برشی در وسط آن اجرا و تکیه گاههای قاب نیز بصورت مفصلی مدل شدند. سه نمونه دیوار برشی فولادی که یکی از آنها فاقد بازشو و دو نمونه دیگر دارای بازشوهای دایره ای با قطرهای مختلف می باشند? در مقیاس آزمایشگاهی 80*80 سانتیمتر ساخته شد و بارگذاری چرخه ای بر مبنای آئین نامه sac که حالت ساده شده آئین نامه atc-24 است? بر روی آنها اعمال گردید. بارگذاری توسط جک دستی و بصورتچرخه ایبا توجه به مقدار دریفت مجاز و نهایی بصورت گام به گام بر سه نمونه ساخته شده اعمال گردید و مقادیر کرنش و تغییر مکان نقاط حساس توسط کرنش سنج ها و تغییر مکان سنج های نصب شده بدست آمد. نتایج بدست آمده حاکی از کاهش مقاومت در لحظه کمانش و مقاومت نهایی نمونه های دارای بازشو نسبت به نمونه فاقد بازشو می باشد که این کاهش مقاومت با افزایش قطر بازشو بیشتر می شود. همچنین شکل پذیری نمونه های ساخته شده نیز در اثر وجود بازشو ها در آن افزایش می یابد و این افزایش در شکل پذیری با افزایش قطر بازشو در نمونه ها رابطه مستقیم دارد. گسیختگی در هر سه نمونه ساخته شده در اثر بریدن پیچ محل اتصال مهاربند کششی به ستون ثانویه رخ داد.

دیوارهای برشی فولادی، سیستم های مقاومتی در برابر بارهای جانبی، به ویژه در برابر تحریک زلزله هستند. در دهه های اخیر عملکرد مناسب در برابر بار جانبی ، سختی زیاد ، ظرفیت قابل توجه اتلاف انرژی ناشی از بار زلزله و در عین حال اقتصادی بودن آن نسبت به سایر سیستم ها، از جمله دلایل انتخاب این نوع دیوار در بسیاری از کشورها می باشد. نیازهای معماری و ملاحظات غیرسازه ای از عواملی هستند که ایجاد بازشو در دیوارهای برشی فولادی را اجتناب ناپذیر می کند. دیوار برشی فولادی مورد بررسی در این تحقیق دارای بازشو بوده و حضور یک بازشوی دایره ای در وسط پانل مد نظر قرار گرفته است. وجود بازشو باعث کاهش ظرفیت نهایی و نامطلوب شدن عملکرد این سیستم ها می شود. یکی از اهداف این پژوهش بررسی این اثرات کاهشی است. دیوار برشی مورد بررسی در این تحقیق غیر متصل به ستون است. یعنی ورق پانل با ستون های اصلی اتصالی نداشته و با فاصله مشخصی از آن اجرا می شود و پانل تنها به تیرها اتصال دارد . این دیوارها ، شرایطی را در سازه ایجاد می کند که بواسطه آن سیستم باربر قائم از سیستم باربر افقی جدا شده و اندرکنش این دو سیستم که در دیوارهای برشی فولادی سنتی باعث غیر اقتصادی شدن مقاطع ستون های کناری می شود، به حداقل برسد. بدیهی است ستون های فرعی در باربری قائم سازه هیچ گونه نقشی نداشته ، اما در باربری جانبی به ورق دیوار کمک می کند. در این پایان نامه از مقطع نبشی به عنوان ستون های فرعی جهت جلوگیری از تغییر مکان زیاد لبه های غیر متصل به ستون های اصلی، استفاده شده است و فاصله ستون های فرعی از ستون های اصلی 5 سانتی متر درنظر گرفته شده است. هدف این پژوهش ، اساسی ترین بحث درباره سیستم باربر جانبی جدید یعنی ارزیابی ظرفیت نهایی دیوار برشی فولادی تحت اثر بارهای جانبی وارده و بررسی حداکثر نیروی جانبی قابل تحمل توسط دیوار با توجه به میزان تغییر مکان جانبی آن می باشد که این بررسی با لحاظ نمودن ضخامت های مختلف برای ورق دیوار (لاغری ورق) ، نسبتِ ارتفاع به طول قاب ( اشکال مربعی یا مستطیلی قاب ) و نمره ی نبشی متفاوت برای ستون های فرعی که الزامات سازه ای در آنها بطور کامل لحاظ شده باشد (l shape no.) صورت می گیرد. همچنین علاوه بر موارد قبلی، تاثیر حضور بازشو ی دایره ای با شعاع مختلف بر ظرفیت دیوار برشی فولادی نیمه متصل نیز مورد بررسی قرار می گیرد. متغیرها ، لاغری ورق در سه ضخامت 6،4 و 8 میلی متر ، ابعاد قاب با سه نسبت 0/7، 1/0 و 1/2 و برای ستون های فرعی سه نمره نبشی 8،6 و10 همچنین قطر باز شو به قطر قاب با سه نسبت 4،3و 5 هستند. با بهره گیری از روش تحلیل غیر خطی سازه و استفاده از روش عناصر محدود و با توجه به پیچیدگی رفتاری ورق فولادی حین کمانش، تحلیل کمانشی خطی و غیر خطی توسط نرم افزار المان محدود abaqus انجام می شود که با اعمال متغیرهای ذکر شده تعداد 81 آنالیز ایجاد می گردد که با مقایسه آنها با حالت تمام پانل ، تعداد 90 آنالیز انجام خواهد شد که آنالیزهای مورد بررسی، آنالیز کمانش خطی eigenvalue buckling analysis، و آنالیز کمانش غیرخطی static riks می باشند. در این راستا باید تلاش کرد به کمک نرم افزارabaqus به یک مدل سازی دقیقی رسید تا ظرفیت باربری نهایی دیوار برشی نیمه متصل با بازشو را تحت نیروی جانبی بدست آورد و تغییر شکل ها و جابجائی جانبی آن را ارزیابی و بررسی کرد. در این تحقیق نتیجه گرفته شد در صورتی که دیوار برشی فولادی به طور صحیح طراحی شود، از ظرفیت ورق به طور کامل استفاده خواهد شد و با وجود اینکه حضور بازشو در نامطلوب کردن عملکرد دیوار و کاهش بار کمانشی موثر است اما باعث اختلال در استفاده کامل از ظرفیت ورق نخواهد شد. همچنین با افزایش ضخامت ورق و کاهش نسبت لاغری، با وجود انکه مقادیر سختی و مقاومت دیوار افزایش می یابند، اما رفتار نمونه از حالت شکست نرم به حالت شکست ترد تمایل پیدا می کند و جهت تقویت و افزایش ظرفیت دیوار برشی فولادی نیمه نگه داری شده ، تاثیر کاهش قطر بازشو چشم گیرتر از افزایش مقاطع ستون های فرعی می باشد لذا جهت داشتن یک طرح اقتصادی، بجای استفاده از مقاطع سنگین برای ستون فرعی و اشغال فضاهای اضافی و افزایش هزینه ساخت، بهتر است با کنترل های درست از قطر بازشو و شعاع صحیح استفاده شود.

ناکاملی هندسی در ستون ها از مواردی می باشد که وجود آن در اعضای سازه ای را نمی توان نادیده گرفت، در هر عضو سازه ای ناکاملی هندسی هر چند بسیار کوچک وجود خواهد داشت از این رو بررسی تاثیرات این ناکاملی ها و همچنین پیدا کردن مقدار مجاز برای آنها در طراحی سازه های فولادی دارای اهمیت خاصی می باشد. هدف این پژوهش بررسی رفتار قاب های فولادی با ناکاملی در مختصات گرهی به میزان 3، 6 و 9 میلی متر بوده که برای این منظور، روی نمونه هایی از قاب های مختلف تحت اثر بارگذاری متمرکز و بارگذاری چرخه ای که همگی دارای تکیه گاه های مفصلی و اتصالات صلب می باشند تحلیل غیرخطی هندسی، غیرخطی مصالح و آنالیز static توسط نرم افزار المان محدود abaqus انجام گرفته است. جهت تحلیل غیرخطی از روش تحلیل riks و به منظور بررسی رفتار چرخه ای قاب از تحلیل static استفاده شده است. کلیه ی نمونه های در نظر گرفته شده برای تحلیل قاب های، یک طبقه می باشند. پارامترهای متغیر در این پژوهش طول تیر، طول ستون و تعداد دهانه های قاب بوده که این نمونه ها تحت تحلیل غیرخطی riks و آنالیز static قرار گرفته اند تا اثر این پارامترها در بحرانی تر شدن اثر ناکاملی بر روی ظرفیت باربری قاب مشخص گردد. همچنین در این پژوهش به منظور یافتن بحرانی ترین حالت ممکن برای اعمال ناکاملی در مختصات گرهی قاب، قابی چهار دهانه در چندین مرحله تحت ناکاملی وارد شده به ستون های تکی، دو ستون به صورت همزمان و کلیه ستون ها به صورت همزمان مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. این تحقیق نشان می دهد که وجود چنین ناکاملی در سازه های تحت بارگذاری چرخه ای و بارهای استاتیکی متمرکز دارای اهمیت می باشد و با بیشتر شدن ناکاملی اندازه بار خرابی یا ظرفیت باربری قاب کاهش می یابد. در هر دو نوع بارگذاری، مشاهده می شود که افزایش طول تیر به بحرانی تر شدن اثر ناکاملی بر روی بار خرابی سازه کمک کرده و افزایش طول ستون و تعداد دهانه های قاب باعث کاهش اثر ناکاملی در مختصات گرهی قاب، بر روی ظرفیت باربری قاب می شود. همچنین با انجام تحلیل غیرخطی riks به منظور یافتن بحرانی ترین حالت اعمال ناکاملی بر روی قاب های فولادی مشاهده گردید که بحرانی ترین حالت اعمال ناکاملی مربوط به زمانی است که کلیه ستون ها به صورت همزمان و در یک جهت خاص (افقی) دارای ناکاملی باشند و در صورتی که ناکاملی به ستون های کناری(یک ستون تک) اعمال گردد ناکاملی اثر چندانی ندارد. در همه نمونه های مورد تحلیل مشاهده می شود که قاب های بدون ناکاملی دارای ظرفیت فراکمانشی بوده رفتاری که قاب های دارای ناکاملی از وجود آن محرومند.

تیرورق ها از جمله اعضای اصلی تشکیل دهنده پل ها و سازه های فلزی می باشند. معمولا شکل اغلب تیر ورق ها به صورت i است. در دهه اخیر به منظور اقتصادی تر کردن طراحی برخی سازه ها، استفاده از تیر ورق های بال جعبه ای به جای تیر ورق های i شکل توسط برخی محققین توصیه شده است. این تیرها به دلیل شکل خاص سطح مقطع شان دارای مزایایی از قبیل مقاومت برشی بالاتر، سختی پیچشی بیشتر و ... نسبت به تیرهای نظیر i شکل می باشند. آیین نامه های طراحی پل ها و سازه های فولادی از قبیل aashto، eurocode3 و aisc روابطی را جهت طراحی تیر ورق های i شکل ارائه نموده اند که در سطح جهانی مورد استفاده مهندسین سازه قرار می گیرد. در هیچکدام از این آیین نامه ها روابط صریحی به منظور طراحی تیر ورق های بال جعبه ای ارائه نشده است. اخیرا برخی فرمول های مربوط به مقاطع i شکل توسط محققین برای طراحی این نوع تیر ورق ها مورد ارزیابی و اصلاح قرار گرفته است، با این حال تحقیقات انجام شده در این زمینه فقط محدود به چند مورد خاص می باشد. بر اساس مرور منابع و مطالعه پژوهش های گذشته این نتیجه حاصل شد که هیچ تحقیقی تا کنون روی رفتار اندر کنش برش - خمش تیرورقهای بال جعبه ای انجام نشده است. باتوجه به این موضوع پژوهش حاضر با هدف بررسی اثر بازشو جان بر رفتار اندرکنش برش و خمش تیرورقهای بال جعبه ای انجام شد. برای دستیابی به اهداف پایان نامه، تعداد زیادی تیرورق بال جعبه ای بصورت دو سر ساده و بارگذاری گسترده یکنواخت به روش اجزا محدود مدلسازی شد. تحلیل استاتیکی غیر خطی هندسی و مصالح در مورد تمام نمونه ها انجام شد. با استفاده از نتایج آنالیز، نمودارهای اندر کنش برش - خمش برای تمام نمونه ها رسم گردید. پس از آن مطالعه پارامتریک روی نتایج بدست آمده انجام شد. جهت ارزیابی صحت نتایج نیز جوابهای بدست آمده از تحلیل عددی چند نمونه با جواب های آزمایشگاهی موجود در مراجع و نیز روابط تحلیلی مقایسه شد. در انتهای این تحقیق روابط اندر کنش برش- خمش ارائه شده توسط آیین های aisc و eurocode3 برای تیرورقهای بال جعبه ای، مورد مطالعه قرار گرفت. بررسی ها نشان داد که استفاده از روابط این دو آیین نامه برای کنترل اثرمتقابل برش-خمش تیرورقهای بال جعبه ای مورد مطالعه، نتایج محافظه کارانه ای را بدست می دهد. همچنین در مقایسه روابط دو آیین نامه باهم، این نتیجه حاصل شد که استفاده از آیین نامه aisc برای طراحی تیرورقهای بال جعبه ای نسبت به آیین نامه eurocode3 اقتصادی تر می باشد. در انتها رابطه ای جهت کنترل اندر کنش برش و خمش در تیر ورقهای بال جعبه ای پیشنهاد شد.

رفتار سازه ای تیر ورقها معمولا بر اساس کمانش برشی جان آنها ارزیابی میشود. در انجام مراحل ساخت، حمل ونقل ونصب تیرورقها ناکاملی های قابل ملاحظه ای ممکن است به ورقها اعمال شود. از سوی دیگر میدانیم سازه های جدار نازک حساس به ناکاملی میباشند. لذا ناکاملی در جان تیرورقهای ساخته شده از المانهای صفحه ای لاغر میتواند بر روی مسیر تعادل سیستم شامل قبل کمانش، بعد کمانش و نیز ظرفیت باربری نهایی تاثیر داشته باشد. در این پایان نامه در دو بخش عددی و آزمایشگاهی به بررسی تاثیر نوع خاصی از ناکاملی موضعی در جان تیرورق که در فاصله بین سخت کننده های عرضی و بالهای بالایی و پایینی (پانل)بوجود می آید، پرداخته شده است. این نوع از ناکاملی در هر دو راستای متعامد پانل جان بوده و دارای شکلی کروی میباشد. در بخش عددی از نرم افزار اجزا محدود آباکوس برای آنالیز غیر خطی تیرورقها استفاده شده است و با ایجاد ناکاملی موضعی در پانلهای مختلف جان تیرورقها، مسیر تعادل سیستم مورد ارزیابی قرار گرفته است. در بخش آزمایشگاهی نیز با استفاده از پنج نمونه ی آزمایشگاهی صحت مدل عددی ساخته شده در نرم افزار مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از مدل عددی ساخته شده در نرم افزار آباکوس و مقایسه آن با نتایج حاصل از آزمایشات و نیز مقادیر تئوریک حاصل از روابط آیین نامه aisc موید رضایت بخش بودن نتایج میباشد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

این رساله در شش فصل :1-مقدمه.2-تیرها.3-روش اجزای محدود و مقدمه ای بر برنامه ‏‎ansys‎‏ .4-مدلسازی و تجزیه و تحلیل تیرهای لانه زنبوری .5-تبیین و ارزشیابی نتایج.6-خلاصه، نتایج و پیشنهادات تنظیم شده است.

ابعاد مقاطع نورد شده به گونه ایی انتخاب شده است که عموما کنترل چند مورد از معیارهای طراحی کفایت می کند. ولی رعایت سایر معیارها در تیر ورق ها و تیرهای لانه زنبوری بر حسب مورد الزامی است. در این پایان نامه تلاش شده است تا شناخت عمیق تری از رفتار تیرهای لانه زنبوری حاصل شود که در زیر به تعدادی از دلایل آن اشاره شده است.- کاهش پایداری جان تیر در اثر افزایش ارتفاع نسبت به ضخامت جان مقطع ‏‎(h/t)‎‏- افزایش مقاومت خمشی تیر بدون افزایش مقاومت ستونی بال فشاری- کاهش صلبیت پیچشی در نتیجه ایجاد سوراخ در جان تیر ‏‎(gj)‎‏- کاهش مقاومت برشی در نتیجه کاهش سطح جان- اثرات خمش ثانویه ناشی از افزایش تنش برشی در تیر- نارسایی هندسی ناشی از عملیات حرارتی بر تیرمجموعه عوامل فوق موجب می شود تا محدودیت هایی در طراحی تیرهای لانه زنبوری ایجاد شود بطوریکه اغلب این محدودیت ها به مقوله کمانش کلی و موضعی مربوط می شود. بدین ترتیب کنترل اثر کمانش برای تعیین ظرفیت نهایی در تیرهای لانه زنبوری به سایر کنترل های لازم در تیرهای نورد شده اضافه می شود و احتمال می رود قبل از اینکه تیر به حداکثر ظرفیت خمشی خود برسد، کمانه کند و منهدم شود. بدین ترتیب اکثر مقاومت خمشی اثر تعیین کننده ای در ظرفیت باربری مقطع ندارد.در مبحث کمانش موارد مشترکی در تئوری و آیین نامه های مختلف طراحی مشاهده می شود که نیروی کمانش را تعیین می کنند و شامل موارد زیر است.صلبیت خمشی تیر حول محور ضعیف - صلبیت پیچشی - صلبیت تاب خوردگی - نوع تکیه گاه - نوع بارگذاری - طول آزاد بال فشاری هر گونه تغییرات برای افزایش نیروی کمانش در موارد مختلف صلبیت های فوق الذکر مستلزم تقویت تیر است که طراح متناسب با شرایط پروژه انجام می دهد. همچنین مطالعه اثرات تکیه گاه - نوع بارگذاری و طول آزاد بال فشاری در تعیین ظرفیت باربری تیر قابل توجه است. محققان پیشین اثرات تکیه گاه و بارگذری را مطالعه کرده اند و جدولی از ضرایب برای انواع مختلف تکیه گاه و بارگذاری در کتب سازه های فولادی موجود است‎‏. اگرچه به نظر می رسد که جدول فوق برای مقاطع توپر تهیه شده است ولی محدودیتی در آن برای تیرهای لانه زنبوری ذکر نشده است. بهمین جهت در این پایان نامه تلاش شده است اثر طول آزاد فشاری در ظرفیت باربری تیرهای لانه زنبوری بررسی شود.از مفاهیم مربوط به اعضا فشاری می توان استنباط کرد که هر قدر طول آزاد فشاری افزایش یابد، ظرفیت باربری مقاطع کاهش می یابد. و هر قدر طول آزاد فشاری کاهش یابد ظرفیت باربری مقطع به حالت پلاستیک آن نزدیک می شود. از اینرو هدف اصلی در این پایان نامه شناخت تجربی تغییرات ظرفیت نهایی نسبت به تغییرات طول در تیرهای لانه زنبوری است بطوریکه درانتهای این پایان های ‏‎p-l‎‏ و ‏‎m-l‎‏ برای تیرهای لانه زنبوری ارائه شده است.رفتار ارتجاعی و غیرارتجاعی تیرهای لانه زنبوری اثر مهمی در شناخت دقیق تر و حصول روابط طراحی دارد از اینرو هدف دیگری که در این پایان نامه مدنظر بوده است شناخت تجربی مرزالاستیک و غیرالاستیک تیرهای لانه زنبوری است.

تیرهای لانه زنبوری کاربردهای زیادی در سازه های فولادی دارد از جمله در ساختمانها به عنوان شاهتیرهای سازه و در ساخت سوله ها به صورت قاب صلب و... می توان استفاده نمود. در پژوهش حاضر تحقیق بر روی تیرهای لانه زنبوری غیرمنشوری که در طول تیر دارای ارتفاعی متغیر می باشد صورت گرفته است. در مورد تیرهای لانه زنبوری غیرمنشوری به علت تغییرات ارتفاع در طول تیر و وجود سوراخ و تغییر ابعاد قسمت ‏‎t‎‏ شکل فوقانی و تحتانی سوراخ، رفتار اینگونه تیرها کاملا مشخص نیس. با توجه به اینکه اغلب محدودیتهای طراحی در تیرهای با مقاطع نورد شده و لانه زنبوری مربوط به مقوله کمانشهای موضعی است، ممکن است در یک عضو قبل از اینکه به ظرفیت مربوط به محدودیتهای کمانش موضعی و ظرفیت نهایی مقطع برسد به صورت جانبی _ پیچشی کمانش نموده و منهدم شود. جهت شناسایی رفتار اینگونه تیرها در مقابل ناپایداری کمانش جانبی پیچشی به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. در این مورد 13 نمونه با طولهای مختلف از مهار جانبی بال فشاری در دو گروه ‏‎b, a‎‏ مورد بررسی قرار گرفته است.نمونه های بکار برده شده به گونه ای است که در گروه ‏‎a‎‏، 10 نمونه آزمایشی، انجام شده که بال فشاری آنها به صورت شیبدار و در وسط طول تیر بیشترین ارتفاع و در کناره ها کمترین ارتفاع وجود دارد، بار اعمالی برای تمام آزمایشها به صورت متمرکز و تغییرات ارتفاع در طول تیر متناسب با تغییرات لنگر است. در سه نمونه دیگر گروه ‏‎b‎‏ تیرهای آزمایش به صورت معکوس است به نحوی که بال فشاری افقی و بال کششی مورب است که جهت شناسایی رفتار این حالت و تغییر دربار بحرانی در مقایسه با گروه ‏‎a‎‏ بکار رفته است. پس از انجام آزمایش و بررسی نتایج بدست آمده 6 نمونه مطابق شرایط دو گروه ‏‎b,a‎‏ توسط نرم افزار ‏‎ansys 5.4‎‏ تحلیل غیرخطی شده و نتایج حاصله از آزمایش و تحلیل غیرخطی مقایسه گردیده است. تغییرات بار و تغییر مکان جانبی بار فشاری برای تمام نمونه های آزمایشی و مدل سازی شده توسط نرم افزار ‏‎ansys 5.4‎‏ ترسیم شده و بار بحرانی برای هر نمونه بدست آمده است و در نهایت نمودارهای تغییرات لنگر و طول مهار نشده بال فشاری ‏‎m-l‎‏ برای این گونه تیرها ارائه شده است. در خاتمه نیز پیشنهادهایی برای ادامه کار ارائه گردیده است.