ارزیابی پدیده ستون کوتاه و شکست آن در زلزله و روشهای مقابله با آن 10 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 10

ارزیابی پدیده ستون کوتاه و شکست آن در زلزله و روشهای مقابله با آن

چکیده:

پدیده ستون کوتاه در طول زلزله‌های گذشته خسارات زیادی را متوجه ساختمانها نموده است. این پدیده بعلت قرار گرفتن ساختمان در یک سطح شیبدار و یا محدود شدن ستون و یا دیوار با عناصر غیرسازه‌ای نظیر دیوارهای آجری و بازشوها و یا در اثر اختلاف سختی در یک تراز معین (بعلت وجود عواملی نظیر اختلاف تراز از طبقه، پله و تیر نیم طبقه) ایجاد می‌گردد. در ساختمانها قابلهای باربر توسط دیوارهایی با مصالح بنایی پر می‌شوند. این امر باعث افزایش سختی قاب شده و اگر توزیع سختی بصورت متقارن باشد به بهبود رفتار سازه منجر می‌گردد. اما در عین حال در بعضی از دهانه‌ها بخصوص در قسمتهای بیرونی ساختمان، بعلت وجود بازشوها دیوارهای کوتاه در مجاور ستونها ایجاد می‌شوند. این مسأله باعث کوتاه شدن طول موثر ستون و افزایش سختی آن می‌گردد. در نتیجه ستون کوتاه به علت سختی بیشتر نیروی زلزله بیشتری را جذب نموده و به خرابی آن منجر می‌گردد. پس نیاز به رعایت جزییات اجرایی مناسب جهت مقابله با این نیروی بزرگ و مخرب الزامی جلوه می‌کند. در این مقاله با تأثیر وجود میانقاب کامل و رفتار ستون کوتاه و آثار مخرب آن در زلزله‌های گذشته بررسی شده و روشهای جدید مقابله با پدیده ستون کوتاه ارائه گردیده است.

واژه‌های کلیدی: ستون کوتاه، میانقاب آجری، افزایش سختی، تحلیل خرابی، روشهای مقابله

1- مقدمه

در ساختمان‌ها معمولا برای اینکه داخل ساختمان را از فضای بیرون جدا کنند از دیوارهای با مصالح بنایی استفاده می‌کنند که در داخل قاب قرار می‌گیرند.

اگر چه وجود میانقاب باعث افزایش سختی کل سازه می‌شود اما این اثر همواره جنبه مثبت ندارد. این تغییر در سختی سازه باعث تغییرات قابل ملاحظه‌ای در رفتار آن می‌شود. یک حالت نامناسب، وجود دیوارهای کوتاهی است که تا قسمتی از ارتفاع طبقه ادامه یافته‌اند. در این صورت قسمتی از ستون که مجاور دیوار است، تقریبا به طور یکپارچه با دیوار عمل نموده، ارتفاع مؤثر ستون کاهش و سختی آن بسیار افزایش می‌یابد. به تناسب این افزایش سختی، ستون متحمل نیروهای شدیدتری می‌شود. ]1[ در اغلب سازه‌های بتنی ستون‌ها بعلت ناکارآمدی در شکل‌پذیری خمش و ضعف مقاومت برش یا خمش در مقاطع بحرانی (عمدتا ناشی از کمبود فولاد عرضی و یا طول وصله فولاد طولی) آسیب‌پذیرترین اعضاء بوده‌اند. ]2و4[ تجربه نشان داده است که یکی از دلایل مهم خرابی سازه‌های دارای میانقاب، پدیده ستون کوتاه می‌باشد. در زلزله‌های گذشته در ساختمان‌های بتنی که دارای ستون‌هایی با ارتفاع‌های مختلف هستند خسارات وارده به ستون‌های کوتاه‌تر بیشتر از ستون‌های بلندتر بوده است. (شکل 1و2و2و) ]3[

ستون‌های کوتاه بطور وسیعی در ساختمان‌های شهری بوجود می‌آیند. تراز پارکینگ‌ها، قرارگیری ساختمان در شیب‌های تند، ستون‌های واقع در نیم طبقه‌ها و ستون‌های حدفاصل پنجره‌های بزرگ از جمله مهمترین محل‌های تشکیل ستون‌های کوتاه هستند. ]4[ دو نمونه از ساختمان‌های با ستون کوتاه شامل ساختمان‌هایی که بر روی زمین شیب‌دار قرار گرفته‌اند و ساختمان‌هایی که دارای نیم طبقه می‌باشند در شکل 4 نشان داده شده است.

در شکل 5 پدیده ستون کوتاه در ساختمان‌های با اختلاف تراز مشاهده می‌گردد.

رفتار ضعیف ستون‌های کوتاه بنا به این حقیقت است که در زلزله، یک ستون بلند و یک ستون کوتاه با مقطع عرضی یکسان، با تغییر مکان یکسان حرکتی افقی می‌نمایند. (شکل 6)

با این حال، ستون کوتاه در مقایسه با ستون بلند سخت‌تر است و نیروی زلزله بیشتری جذب می‌نماید، با توجه به رابطه سختی چنانچه طول ستون نصف گردد، سختی ستون و در نتیجه جذب نیروی زلزله 8 برابر می‌شود. سختی یک ستون به معنای مقاومت در برابر تغییر شکل می‌باشد. هر چه سختی بیشتر باشد، نیروی بیشتری برای تغییر شکل آن لازم می‌باشد. اگر یک ستون کوتاه به طور مناسب برای چنین نیروی بزرگی طراحی نشود، می‌تواند خسارت مهمی را در طول زلزله متحمل شود، این رفتار «اثر ستون کوتاه‌» نامیده می‌شود. ]3[ با توجه به ابعاد سطح مقطع ستون و بر حسب ارتفاع بخش ستون کوتاه، مکانیزم‌های گوناگونی برای شکست آن وجود دارد. اگر ارتفاع ستون کوتاه، بسیار کم باشد (در مقایسه با ابعاد مقطع ستون)، شکست برشی رخ می‌دهد که به ترک‌های قطری و یا خردشدگی شدید بتن منجر می‌گردد (تصویر 7).

اما اگر ستون باریک باشد و یا ارتفاع دیوار زیاد نباشد، شکست ایجاد شده در ستون به صورت خمشی خواهد بود (تصویر 8). خرد شدگی بتن بر اثر نیروهای شدید برشی در حضور نیروی فشاری زیاد در تصویر 9 نشان داده شده است. نیروی فشاری به همراه نیروی برشی باعث کمانش میلگردهای طولی شده است.]1[

مطالعه عددی دربایه تقویت لرزه‌ای ستون های بتن مسلح پل با استفاده از جاکت‌های فولادی سخت شده موضعی 17 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 17

مطالعه عددی دربایه تقویت لرزه‌ای ستون های بتن مسلح پل با استفاده از جاکت‌های فولادی سخت شده موضعی

حسین افشین

کریم عابدی

محمدرضا نوری شیرازی

چکیده:

با توجه به وقوع زلزله های مختلف و بروز آثار مخرب بر جا مانده از آن در تمامی زمینه‌ها و با توجه به اینکه کشور ایران در ناحیه لرزه‌خیز قرار دارد، لزوم ترمیم و تقویت سازه ها با توجه به هزینه های سنگین ساخت مجدد سازه و توقف بهره‌برداری از آن، امر ضروری به نظر می‌رسد. در تحقیق حاضر، مقاوم‌سازی ستون بتن مسلح پل با استفاده از جاکتهای فولادی مورد بررسی قرار می‌گیرد. برای مطالعه عددی، از نرم‌افزار المان محدود ANSYS استفاده شده است. در ابتدا جهت تایید صحت مدلسازی، نتایج به دست امده از تحلیل‌ها در نرم‌افزار ANSYS با نتایج حاصله از یک کار تجربی انجام شده در دانشگاه ملی تایوان مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه سه ستون بتن مسلح با نسبت لاغرهای مختلف، تحت اثر بار محوری ثابت و جابجایی های رفت و برگشتی قرار گرفتند. از ستون با نسبت لاغری 5 و جهت رفع نقص آنها از جاکت فولادی تنها، جاکت فولادی سخت شده با استفاده از ورق‌های ضخیم و المان های سخت کننده مستطیل شکل استفاده شده است و نتایج حاصل از آن، مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. نتایج حاصل از تحلیل ها نشان می دهد که استفاده از سخت کننده ها جهت تقویت جاکت های فولادی با مقطع مستطیل شکل، باعث افزایش شکل‌پذیری و افزایش مقاومت خمشی شده و ستون تقویت شده می تواند سیکل های بیشتری از جابجایی رفت و برگشتی را بدون افت در ظرفیت باربری تحمل نماید.

کلیدواژه‌ها: مقوم‌سازی لرزه‌ای، ستون‌های بتن مسلح پل، جاکت های فولادی سخت شده موضعی، روش المان محدود.

مقدمه:

ستون ها به عنوان اعضای مهم بحرانی در سازه پل‌ها هستند که ایجاد خرابی حتی در یک ستون می تواند به خرابی کلی یا جزئی در انها منجر شود [1]. بر اساس تحقیقات و مطالعه گسترده برای تقویت سازه ها در برابر زلزله، روشهای مختلف مقاوم‌سازی توسعه یافته است که روش استفاده از جاکت های فولادی به عنوان یکی از روشهای موثر و متداول در زمینه مقاوم سازی پل‌ها مطرح می‌باشد. این روش نسبت به روش‌های دیگر تقویت از جمله استفاده از مواد کامپوزیتی FRP و ... دارای سابقه کاربرد بیشتری است. با توجه به هزینه بالای خرید مواد کامپوزیتی و اینکه در کشور ایران تولید فولاد انبوه بوده و هزینه تهیه آن نسبت به مواد کامپوزیت ارزان‌تر است، استفاده از این روش جهت مقاوم‌سازی سازه پل و ستون‌های بتن مسلح آن، تا حدودی جنبه اقتصادی را اقنا می کند. [2]

به طور معمول، خرابی در ستون‌ها و پایه ها بر دو نوع خرابی خمشی و برشی است. خرابی خمشی ستون‌ها ناشی از مقاومت خمشی ناکافی و یا فقدان ظرفیت شکل‌پذیری خمشی بوده و اساسا در ستون بتن مسلح پل با ارماتورهای طولی پیوسته در نواحی مستعد تشکیل مفصل پلاستیک، رخ می دهد. در شکل 1 نمونه‌ای از خرابی در قسمت تحتانی ستون پل به علت شکل‌پذیری خمشی ناکافی پس از زلزله کوبه ژاپن در 1995 دیده می‌شود [3].

خرابی برشی در ستون‌ها، به طور طبیعی تردو شکننده است و منجر به کاهش سریع مقاومت جانبی در ستون ها‌ی پل می‌شود و یکی از مهمترین دلایلی است که باعث خرابی سازه تحت اثر بارهای زلزله شده است [3].

شکل 1- خرابی خمشی

شکل 2- خرابی برشی و انتقال ناحیه مفصل پلاستیک، زلزله NORTHRIDGE، 1994.

استفاده از جاکتهای فولادی سخت شده موضعی

عملکرد ضعیف جاکتهای فولادی با مقطع مستطیل شکل در محصور کردن بتن هسته ستون و تورم خارج از صفحه این نوع از جاکتها و از طرفی مزیت آنها از لحاظ معماری و عدم تداخل در ترافیک شهری، از جمله دلایلی است که سبب شده است تا محققین مختلف روش‌هایی را برای بهبود عملکرد این گونه از جاکتها پیشنهاد دهند. در شکل 3، شماتیکی از ایجاد تورم خارج از صفحه در جاکت فولادی یا مقطع مستطیل شکل دیده می‌شود.

شکل 3- تورم جاکت فولادی مستطیل شکل.

2-1- تشریح روش

در این روش، المانهای سخت‌کننده بر روی جاکت فولادی مستطیل شکل صاف جوش داده می‌شوند. برای جلوگیری از تورم جاکت و حفظ مقاومت و شکل پذیری آن، از سخت‌کننده‌های تقویتی عرضی در طول ناحیه مستعد تشکیل مفصل پلاستیک می‌شود. شکل مقطع المانهای سخت کننده می تواند به صورت نبشی، پروفیل‌های قوطی ورقهای ضخیم و ... باشد. [5].

2-2- ضوابط طراحی

ضرابط طراحی جاکتهای فولادی بر مینای عملکرد مورد انتظار از استراتژی مقاوم‌یازی دارد که از شیوه‌های دقیق ارزیابی از سازه آسیب دیده بدست می آید و شامل بهبود شکل پذیری خمشی، بهبود تمامیت ناحیه وصله آرماتورها یا بهبود مقاومت برشی در عضو تقویت شده می باشد. [6].

2-2-1- طول ناحیه مفصل پلاستیک

بر طبق تحقیقات Priestly و Park در 1987، طول مفصل پلاستیک Lp برای یک ستون بتن مسلح تقویت شده بوسیله جاکتهای فولادی از رابطه تقریبی زیر بدست می‌آید:

که در ان g اندازه شیار، fy تنش تسلیم فولاد تقویتی عرضی و dbl قطر میلگردهای طولی است. [3]

2-2-2- مساحت مورد نیاز برای تقویت عرضی

بر طبق پیش‌بینی‌های لرزه‌ای ACI 1999 ، میزان آلماتور عرضی مورد نیاز برای تقویت عرضی از رابطه زیر بدست می‌آید:

ستون فقرات 0664

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 28

مقدمه

بیشتر افراد در زندگیشان حتی برای یکبار هم که شده به کمردرد مبتلا شده‌اند و حتی بسیاری از این قبیل بیماران معتقدند که به فیبروزیت ، روماتیسم و یا انواع دیگر بیماریها مبتلا هستند. ولی این عوارض از نظر پزشک متخصص این رشته نیز قابل تفکیک از یکدیگر نیستند. در اغلب موارد تورمی خفیف در مفاصل که اغلب مردم در سنین 40 سالگی دچار آن می‌شوند باعث ایجاد کمردرد شدید می‌شود. صرفنظر از ضربه‌ها و نیز التهاب و تورم مفصلی ، کمردرد علل مختلفی می‌تواند داشته باشد. عوارض مادرزادی از جمله عواملی هستند که نزد کودکان و یا اشخاص جوان تولید کمردرد می‌کند. کارهای عضلانی شدید هم گاهی اوقات تولید شکستگی خفیف در ستون فقرات می‌نماید. برآمدگی غضروفهای میان مهره‌ای ممکن است باعث ایجاد درد کشنده گردد که از کمر تا ساق پا تیر می‌کشد. بالاخره کمر درد ممکن است

ستون فقرات

اطلاعات اولیه

استخوانها و مفاصل ، روی هم اسکلت بدن را تشکیل داده و با کمک عضلات ، باعث ایجاد حرکت می‌شوند. استخوانها نوعی بافت همبند متراکم می‌باشند که سلولها و رشته‌های آن در ماده زمینه‌ای کلسیفیه شده‌ای به‌نام ماتریکس محصور شده‌اند. استخوان از مواد آلی و مواد معدنی تشکیل شده است. مواد آلی تقریبا 3/1 وزن استخوان را تشکیل داده و شبکه‌ای با خاصیت ارتجاعی در درون استخوان تشکیل می‌دهند. 3/2 باقیمانده ، از مواد معدنی از قبیل کلسیم و فسفر تشکیل یافته و سختی استخوان را باعث می‌شوند. استخوانها در بدن وظایف متعددی را بر عهده دارند.

ستون فقرات تکیه گاه محکم بدن است و بار سنگین سر ، دستها و تنه را که تقریبا 3/2 وزن تمام بدن است تحمل می‌کند. نخاع و ریشه‌هایی که از آن جدا می‌شوند طوری در داخل مهره‌ها قرار گرفته‌اند که هنگام حرکات طبیعی ستون فقرات هیچگونه آسیبی نمی‌بینند. به ناحیه پشتی ستون فقرات 12 دنده متصل می‌گردد که مانند دو چنگک از راست و چپ تا دور قلب ، ریه‌ها و قسمتی از اعضای درون شکم را فرا گرفته و آنها را حفاظت می‌کند.

فیزیولوژی ستون فقرات

ستون مهره‌ها از 26 مهره استخوانی تشکیل شده است. این مهره‌ها طوری به هم وصل شده‌اند که یک ستون استخوانی را درست کرده اند. در داخل هر کدام از مهره‌ها سوراخ بزرگی وجود دارد. این سوراخها در طول ستون مهره‌ها مجرایی را تشکیل می‌دهند که نخاع ، یعنی طنابی که از مغز جدا می‌شود در داخل آن قرار گرفته است. اتصال مهره‌ها به یکدیگر بسیار دقیق است و آن چنان استحکامی به ستون مهره‌ها می‌دهد که وزن بدن را به راحتی تحمل می‌کند و به چپ و راست؛ جلو و عقب نیز خم می‌شود، و در همین حال نخاع را که ساختمان عصبی بسیار ظریف و مهمی است، در داخل خود محافظت می‌کند.

وقتی به ستون مهره‌ها از روبرو و یا از پشت نگاه می‌کنیم کاملا مستقیم است، یعنی هیچ انحرافی به اطراف ندارد؛ ولی وقتی از پهلو به آن نگاه می‌کنیم در آن پیچ و خم دیده می‌شود، یعنی در قسمت گردن و کمر به طرف داخل بدن فرو رفته و در ناحیه پشت و لگن برجسته است. این وضعیت باعث می‌شود که ستون مهره‌ها وزن بدن را خیلی بهتر تحمل کند و در عین حال، در موقع ایستادن انسان بتواند کنترل بدن خود را حفظ کند. ستون مهره‌ها در ناحیه گردن از 7 مهره ، در سینه از 12 مهره در قسمت کمر از 5 مهره و در ناحیه لگن از 2 مهره ، یعنی مهره‌های خاجی و دنبلانچه ، درست شده است.

عوامل بوجود آورنده صدمات ستون فقرات

عوامل زیادى باعث این عارضه مى‌شوند؛ از جمله کشیده شدن ماهیچه‌هاى پشت ، اسپاسم و پیچ خوردگى رباطها که استخوانها را به یکدیگر متصل مى‌کنند، از موارد دیگر مشکلات مفصلها و دیسک هستند. این مشکل اغلب زمانى اتفاق مى‌افتد که شما ماهیچه‌هایى را که براى مدتى بى‌حرکت مانده‌اند به ناگهان و شدیداً به حرکت در مى‌آورید. به عنوان مثال ناگهان مبل سنگینى را جابجا مى‌کنید و یا کارهاى سنگین منزل را انجام مى‌دهید. درد دیسک زمانى اتفاق مى‌افتاد که دیسک بین دو استخوان ورم مى‌کند و به اعصاب فشار مى‌آورد و یا در موقع بلند کردن جسم سنگین دیسک رگ به رگ مى‌شود.

درمان درد مهره‌هاى پائین ستون فقرات

براى تسکین درد بهتر است به پشت خوابیده، در حالى که پتویى را در زیر زانوهایتان قرار داده‌اید، زانوها و باسنتان را خم کنید و یا زانوهایتان را بطور خمیده روى صندلى قرار دهید. قرار گرفتن در این حالت از فشار ، خستگى و سنگینى بدنتان مى‌کاهد. اگر درد شما همچنان ادامه داشت بهتر است استراحت در این وضعیت را یک تا دو روز ادامه دهید ولى بیش از این مدت باعث ضعف ماهیچه‌ها مى‌شود و روند بهبودى شما را کاهش مى‌دهد. بهتر است در چنین مواقعى حتى اگر احساس درد مى‌کنید، هر ساعت براى چند دقیقه قدم بزنید.

شایعترین علائم درد در ستون فقرات

احساس درد زیر زانوها

احساس کرختى و بى حسى در ران ، پاها و کشاله ران

تب ، تهوع ، استفراغ ، دل درد ، ضعف و عرق

احساس ضعف و ناتوانی در سرپا ایستادن

اختلال در راه رفتن

پیشگیری از بیماریهای ستون فقرات و تسکین درد آنها

ارزیابی پدیده ستون کوتاه و شکست آن در زلزله و روشهای مقابله با آن 14 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 14

ارزیابی پدیده ستون کوتاه و شکست آن در زلزله و روشهای مقابله با آن

چکیده

پدیده ستون کوتاه در طول زلزله‌های گذشته خسارات زیادی را متوجه ساختمانها نموده است این پدیده بعلت قرار گرفتن ساختمان در یک سطح شیبدار و ا محدود شدن ستون و ا دیوار با عناصرغیرسازه ای نظیر دیوارهای آجری و بازشوها و ا دراثر اختلاف سختی در یک تراز معین ( بعلت وجودعواملی نظیر اختلاف تراز طبقه، پله و تیر نیم طبقه ایجاد می‌گردد در ساختمانها قابهای باربر توسط دیوارهایی با مصالح بنایی پرمی شوند. این امر باعث افزایش سختی قاب شده و اگر توزیع سختی بصورت متقارن باشد به بهبود رفتار سازه منج ر می‌گرد د اما درعین حال در بعضی از دهانه ها بخصوص در قسمتهای بیرونی ساختمان، بعلت وجود بازشوها دیوارهای کوتاه درمجاورستونها ایجاد می‌شون د این مسأله باعث کوتاه دن طول موثر ستون و افزایش سختی آن می‌گردد در نتیجه ستون کوتاه به علت سختی بیشتر نیروی زلزله بیشتری را جذب نموده و به خرابی آن منجر می‌گردد پس نیاز به رعایت جزییات اجرایی مناسب جهت مقابله با این نیروی بزرگ و

مخرب الزامی جلوه می‌کن د در این مقاله تأثیر وجود میانقاب کامل و رفتار ستون کوتاه و آثار مخرب آن در زلزله‌های گذشته بررسی شده و روشهای جدید مقابله با پدیده ستون کوتاه ارائه گردیده است.

واژه‌های کلیدی : ستون کوتاه، میانقاب آجری، افزایش سختی، تحلیل خرابی، روشهای مقابله

مقدمه

در ساختمان ها معمولاً برای اینکه داخل ساختمان را از فضای بیرون جدا کنند از دیوارهای با مصالح بنایی استفاده می‌کنند که در داخل قاب قرار می‌گیرند

اگر چه وجود میانقاب باعث افزایش سختی کل سازه می‌شود اما این اثر همواره جنبه مث بت ندارد. این تغییر در سختی سازه باعث تغییرات قابل ملاحظه ای در رفتار آن می‌شود. یک حالت نامناسب، وجود دیوارهای کوتاهی است که تا قسمتی از ارتفاع طبقه ادامه یافته اند. در این صورت قسمتی از ستون که مجاور دیوار است، تقریباً به طور یکپارچه با دیوار عمل ن موده، ارتفاع مؤثر ستون کاهش و سختی آن بسیار افزایش می‌یابد. به تناسب این افزایش سختی، ستون متحمل نیرو‌های شدیدتری می‌شود. در اغلب سازه‌های بتنی ستون ها بعلت ناکارآمدی در شکل پذیری خمش و ضعف مقاومت برش یا خمش در مقاطع بحرانی ( عمدتاً ناشی از کمبود ف ولاد عرضی و یا طول وصله فولاد طولی ) آسیب پذیرترین اعضاء بوده اند. تجربه نشان داده است که یکی از دلایل مهم خرابی سازه‌های دارای میانقاب، پدیده ستون کوتاه می‌باشد. در زلزله‌های گذشته در ساختمان‌های بتنی که دارای ستون هایی با ارتفاع‌های مختلف هستند خسارات وارده به ستون‌های کوتاه تر بیشتر از ستون‌های بلند تر بوده است.

ستون‌های کوتاه بطور وسیعی در ساختمان‌های شهری بوجود می‌آیند. تراز پارکینگ ها، قرارگیری ساختمان در شیب‌های تند، ستون‌های واقع در نیم طبقه ها و ستون‌های حد فاصل پنجره‌های بزرگ از جمله مهمترین محل‌های تشکیل ستون‌های کوتاه هستند. دو نمونه از ساختمان‌های با ستون کوتاه شامل ساختمان هایی که بر روی زمین شیب دار قرار گرفته اند و ساختمان هایی که دارای نیم طبقه می‌باشند در شکل 4 نشان داده شده است.

در شکل 5 پدیده ستون کوتاه در ساختمان‌های با اختلاف تراز مشاهده می‌گردد.

رفتار ضعیف ستون‌های کوتاه بنا به این حقیقت است که در زلزله، یک ستون بلند و یک ستون کوتاه با مقطع عرضی یکسان، با تغییر مکان یکسان Δ حرکتی افقی می‌نمایند.

با این حال، ستون کوتاه در مقایسه با ستون بلند سخت تر است و نیروی زلزله بیشتری جذب می‌نماید، با توجه به رابطه سختی چنانچه طول ستون نصف گردد، سخ تی ستون و در نتیجه جذب نیروی زلزله 8 برابر می‌شود. سختی یک ستون به معنای مقاومت در برابر تغییر شکل می‌باشد. هر چه سختی بیشتر باشد، نیروی بیشتری برای تغییر شکل آن لازم می‌باشد. اگر یک ستون کوتاه به طور مناسب برای چنین نیروی بزرگی نامیده « اثر ستون کوتاه » طراحی نشود، می‌تواند خسارت مهمی را در طول زلزله متحمل شود، این رفتار می‌شود.[ 3] با توجه به ابعاد سطح مقطع ستون و بر حسب ارتفاع بخش ستون کوتاه، مکانیزم‌های گوناگونی برای شکست آن وجود دارد. اگر ارتفاع ستون کوتاه، بسیار کم باشد ( در مقایسه با ابعاد مقطع ستون )، شکست برشی رخ می‌دهد که به ترک‌های قطری و یا خردشدگی شدید بتن منجر می‌گردد

ارزیابی پدیده ستون کوتاه و شکست آن در زلزله و روشهای مقابله با آن 10 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 10

ارزیابی پدیده ستون کوتاه و شکست آن در زلزله و روشهای مقابله با آن

چکیده:

پدیده ستون کوتاه در طول زلزله‌های گذشته خسارات زیادی را متوجه ساختمانها نموده است. این پدیده بعلت قرار گرفتن ساختمان در یک سطح شیبدار و یا محدود شدن ستون و یا دیوار با عناصر غیرسازه‌ای نظیر دیوارهای آجری و بازشوها و یا در اثر اختلاف سختی در یک تراز معین (بعلت وجود عواملی نظیر اختلاف تراز از طبقه، پله و تیر نیم طبقه) ایجاد می‌گردد. در ساختمانها قابلهای باربر توسط دیوارهایی با مصالح بنایی پر می‌شوند. این امر باعث افزایش سختی قاب شده و اگر توزیع سختی بصورت متقارن باشد به بهبود رفتار سازه منجر می‌گردد. اما در عین حال در بعضی از دهانه‌ها بخصوص در قسمتهای بیرونی ساختمان، بعلت وجود بازشوها دیوارهای کوتاه در مجاور ستونها ایجاد می‌شوند. این مسأله باعث کوتاه شدن طول موثر ستون و افزایش سختی آن می‌گردد. در نتیجه ستون کوتاه به علت سختی بیشتر نیروی زلزله بیشتری را جذب نموده و به خرابی آن منجر می‌گردد. پس نیاز به رعایت جزییات اجرایی مناسب جهت مقابله با این نیروی بزرگ و مخرب الزامی جلوه می‌کند. در این مقاله با تأثیر وجود میانقاب کامل و رفتار ستون کوتاه و آثار مخرب آن در زلزله‌های گذشته بررسی شده و روشهای جدید مقابله با پدیده ستون کوتاه ارائه گردیده است.

واژه‌های کلیدی: ستون کوتاه، میانقاب آجری، افزایش سختی، تحلیل خرابی، روشهای مقابله

1- مقدمه

در ساختمان‌ها معمولا برای اینکه داخل ساختمان را از فضای بیرون جدا کنند از دیوارهای با مصالح بنایی استفاده می‌کنند که در داخل قاب قرار می‌گیرند.

اگر چه وجود میانقاب باعث افزایش سختی کل سازه می‌شود اما این اثر همواره جنبه مثبت ندارد. این تغییر در سختی سازه باعث تغییرات قابل ملاحظه‌ای در رفتار آن می‌شود. یک حالت نامناسب، وجود دیوارهای کوتاهی است که تا قسمتی از ارتفاع طبقه ادامه یافته‌اند. در این صورت قسمتی از ستون که مجاور دیوار است، تقریبا به طور یکپارچه با دیوار عمل نموده، ارتفاع مؤثر ستون کاهش و سختی آن بسیار افزایش می‌یابد. به تناسب این افزایش سختی، ستون متحمل نیروهای شدیدتری می‌شود. ]1[ در اغلب سازه‌های بتنی ستون‌ها بعلت ناکارآمدی در شکل‌پذیری خمش و ضعف مقاومت برش یا خمش در مقاطع بحرانی (عمدتا ناشی از کمبود فولاد عرضی و یا طول وصله فولاد طولی) آسیب‌پذیرترین اعضاء بوده‌اند. ]2و4[ تجربه نشان داده است که یکی از دلایل مهم خرابی سازه‌های دارای میانقاب، پدیده ستون کوتاه می‌باشد. در زلزله‌های گذشته در ساختمان‌های بتنی که دارای ستون‌هایی با ارتفاع‌های مختلف هستند خسارات وارده به ستون‌های کوتاه‌تر بیشتر از ستون‌های بلندتر بوده است. (شکل 1و2و2و) ]3[

ستون‌های کوتاه بطور وسیعی در ساختمان‌های شهری بوجود می‌آیند. تراز پارکینگ‌ها، قرارگیری ساختمان در شیب‌های تند، ستون‌های واقع در نیم طبقه‌ها و ستون‌های حدفاصل پنجره‌های بزرگ از جمله مهمترین محل‌های تشکیل ستون‌های کوتاه هستند. ]4[ دو نمونه از ساختمان‌های با ستون کوتاه شامل ساختمان‌هایی که بر روی زمین شیب‌دار قرار گرفته‌اند و ساختمان‌هایی که دارای نیم طبقه می‌باشند در شکل 4 نشان داده شده است.

در شکل 5 پدیده ستون کوتاه در ساختمان‌های با اختلاف تراز مشاهده می‌گردد.

رفتار ضعیف ستون‌های کوتاه بنا به این حقیقت است که در زلزله، یک ستون بلند و یک ستون کوتاه با مقطع عرضی یکسان، با تغییر مکان یکسان حرکتی افقی می‌نمایند. (شکل 6)

با این حال، ستون کوتاه در مقایسه با ستون بلند سخت‌تر است و نیروی زلزله بیشتری جذب می‌نماید، با توجه به رابطه سختی چنانچه طول ستون نصف گردد، سختی ستون و در نتیجه جذب نیروی زلزله 8 برابر می‌شود. سختی یک ستون به معنای مقاومت در برابر تغییر شکل می‌باشد. هر چه سختی بیشتر باشد، نیروی بیشتری برای تغییر شکل آن لازم می‌باشد. اگر یک ستون کوتاه به طور مناسب برای چنین نیروی بزرگی طراحی نشود، می‌تواند خسارت مهمی را در طول زلزله متحمل شود، این رفتار «اثر ستون کوتاه‌» نامیده می‌شود. ]3[ با توجه به ابعاد سطح مقطع ستون و بر حسب ارتفاع بخش ستون کوتاه، مکانیزم‌های گوناگونی برای شکست آن وجود دارد. اگر ارتفاع ستون کوتاه، بسیار کم باشد (در مقایسه با ابعاد مقطع ستون)، شکست برشی رخ می‌دهد که به ترک‌های قطری و یا خردشدگی شدید بتن منجر می‌گردد (تصویر 7).

اما اگر ستون باریک باشد و یا ارتفاع دیوار زیاد نباشد، شکست ایجاد شده در ستون به صورت خمشی خواهد بود (تصویر 8). خرد شدگی بتن بر اثر نیروهای شدید برشی در حضور نیروی فشاری زیاد در تصویر 9 نشان داده شده است. نیروی فشاری به همراه نیروی برشی باعث کمانش میلگردهای طولی شده است.]1[