بررسی رفتار كلی قابهای میان پر تحت اثر نیروهای جانبی
ضوابط آئین‌نامه ایران در مورد میانقابها;اندركنش قاب و میانقاب;تبدیل رفتار خمشی به رفتار خرپائی;تنش و كرنش در میانقاب تحت اثر بار جانبی;حالتهای شكست ;شكست برشی افقی و قائم;شكست كنج;حالت نهایی شكست;پرتاب برون صفحه‌ای میانقاب;حالتهای خاص شكست;تأثیر میانقابها بر سختی و مقاومت جانبی سازه ها;شناخت سطوح مقاومت;سختی قابهای میان پر
چكیده:
قاب میان پر عبارتست از قابی كه درون آن با مصالح بنائی پر شده باشد، وجود همین میانقاب باعث تغییر رفتار سازه تحت اثر بارهای جانبی می‌گردد. افزایش سختی و مقاومت در این نوع قابها بسیار حائز اهمیت بوده و بدین لحاظ در دهه‌های اخیر تحقیقات فراوانی در زمینه های مختلف اثر میانقابها بر رفتار سازه‌ها انجام شده است . اثرات مطلوب و یا نامطلوب میانقابها در زلزله‌ها و تاثیر این تغییرات بر رفتار كل ساره حداقل عاملی است كه آشنائی با رفتار قابهای میان پر را ملزم می‌سازد.
در این مقاله سعی شده است چكیده‌ای از تحقیقات انجام شده پیرامون نحوه رفتار قابهای میان پر وعوامل مؤثر بر سختی و مقاومت آنها ، نحوه توزیع تنش در میانقابها، و حالتهای شكست بصورت اجمالی بیان شود.
مقاله این هدف را دنبال می‌كند كه مهندسان ، طراحان و دانشجویان بتوانند با دید بازتری نسبت به تاثیر وجود میانقابها در سازه‌ها نگاه كنند واز رفتار واقعی قابهای میان پر بر اثر بارهای جانبی آگاه شوند.
كلمات كلیدی :
میانقاب، قاب میان پر ، رفتار سازه ، حالتهای شكست
مقدمه:
به قابهای ساختمانی كه درون آنها با دیوارهای بنائی پر شده باشد قاب میان‌پر گفته می‌شود مصالح پركننده ممكن است از نوع آجری و یا بتنی باشند كه به آنها میانقاب نیز گفته می‌شود. به‌عبارت دیگر معمولاً در هر ساختمان دیوارهایی وجود دارد كه برای جدا كردن فضاها از همدیگر (فضابندی) مورد استفاده قرار می‌گیرند. چنانچه این دیوارها در درون یك قاب واقع شوند در این صورت به آنها جداگرهای میانقابی اطلاق می‌شود.
هنگامیكه درون قابی با دیوار پر شود خواص مكانیكی آن در برابر نیروهای جانبی نظیر سختی، مقاومت، نرمی و شكل‌پذیری و … به‌طور چشمگیری تغییر می‌كند به گونه‌ای كه نمی‌توان با جمع سادة خواص قاب لخت و دیوار تنها به این خواص دست یافت تفاوت رفتار قابهای میان‌پر با قابهای لخت خود باعث تغییر رفتار سازه می‌گردد. به‌طوریكه وجود میانقابها به‌نحویكه در زلزله‌ها مشاهده شده، ممكن است اثرات مطلوب و یا نامطلوبی بر روی رفتار لرزه‌ای سازه‌ها داشته باشد.
دلایل اهمیت میانقابها:
اثر میانقابها بر رفتار سازه‌ها تحت اثر بارهای جانبی (لرزه‌ای) از دیدگاههای مختلف حائز اهمیت است در حقیقت وجود این اثرات، ضرورت شناخت رفتار قابهای میان‌پر را ملزم می‌سازد ،بطوركلی می‌توان عوامل زیر را در این زمینه مورد توجه قرار داد:
1- تحلیل نادرست ناشی از تخمین نادرست پریود سازه: روش‌های معمول تحلیل لرزه‌ای به یك تخمین خوب از پریود سازه بستگی دارد. از طرفی برای محاسبة پریود به سختی سازه احتیاج داریم نتایج به‌دست آمده توسط پژوهشگران نشان می‌دهد كه سختی سازه‌های دارای میانقاب، تفاوت چشمگیری با سختی سازه‌های بدون میانقاب دارد به‌طوریكه پولیاكف با در نظر گرفتن اثر باد بر روی یك ساختمان 14 طبقه دارای میانقاب و همچنین براثر مشاهدات انجام شده بر روی ساختمانهای بلند در مسكو، سختی واقعی این ساختمانها را بین 10 تا 20 برابر سختی آنها بدون در نظر گرفتن میانقابها گزارش نموده است . در تحقیق دیگری كه توسط چوپرا بر روی یك ساختمان واقعی انجام شد نتایج زیر برای پریود اصلی این ساختمان به‌دست آمد [M1]
جدول 1- مقایسه پریود اصلی ساختمان Kajme International Building
|
جهت ارتعاش |
X |
Y |
|
پریود به روش تحلیلی و بدون در نظر گرفتن میانقاب (ثانیه) |
3.19 |
3.31 |
|
پریود از آزمایش پیش از زلزله سن فرناندو (ثانیه) |
1.88 |
1.32 |
|
پریود مشاهده شده در هنگام زلزله سن فرناندو (ثانیه) |
2.77 |
2.48 |
لذا ، در صورت عدم توجه به تغییرات سختی ناشی از وجود میانقابها در حقیقت نمی‌توان تحلیل لرزه‌ای درستی ارائه نمود و در نتیجه، طراحی براساس این نتایج غیر واقعی، نادرست خواهد بود .
2- اصلی اساسی در كار طراحی لرزه‌ای وجود دارد و آن این است كه حتی المقدور از عناصری كه وزنشان به سازه تحمیل شده است برای بالا بردن مقاومت استفاده شود به‌طوریكه نسبت مقاومت به وزن سازه هرقدر ممكن است بیشتر شود دلیل این امر روشن است زیرا عناصری كه وزن قابل توجه دارند به همان میزان نیروی زلزله را افزایش می‌دهند و در مقابل اگر نقشی در باربری لرزه‌ای نداشته باشند سازه را در مقابل زلزله تضعیف خواهند كرد. لذا با توجه به وزن زیاد میانقابها از یكسو و نقش چشمگیر آنها در افزایش مقاومت جانبی سازه از سوی دیگر كاملاً منطقی می‌نماید كه در طراحی لرزه‌ای به كار گرفته شوند. [م1]
3- با توجه به افزایش شدید سختی ناشی از میانقابها، ممكن است مركز سختی یك طبقه ساختمان فاصله زیادی با مركز جرم پیدا كند. (به‌علت نحوة آرایش نامتقارن میانقابها در پلان ) در این حال ساختمانی را كه به هنگام طراحی (براساس سختی قابهای خالی) متقارن و فارغ از پیچش فرض شده است با پیچش‌های مخربی مواجه می‌شود لذا اگر قرار است از مقاومت حاصل از میانقابها صرف نظر شود لااقل باید تأثیر آنها را در سختی منظور كرد تا از پیچش‌های ناخواسته جلوگیری شود. [م1]
4- اگر در سازه‌های دارای میانقاب ، برخی از طبقات فاقد میانقاب ،و یا نسبت به طبقات مجاور دارای میانقاب كمتری باشند (آرایش غیر یكنواخت میانقابها در ارتفاع ) در اینصورت طبقه‌های به اصطلاح نرم در سازه بوجود آمده و رفتار جانبی سازه بشدت تغییر خواهد نمود. [F1]
5- چنانچه در سازهای تعدادی از قابها میان‌پر بوده و سایر دهانه‌ها بدون میانقاب باشند به‌علت سختی زیاد قابهای پرشده، عمدة نیروی زلزله، جذب این دهانه‌ها شده و بقیه دهانه‌ها تقریباً بی‌اثر می‌شوند این در حالی است كه در طراحی این مسئله مورد توجه قرار نگرفته است و باعث اثرات نامطلوبی خواهد شد در قابهای بتنی این نیروی تمركز یافته، موجب عكس العمل شدید میانقاب در برابر قاب شده، ستون بتنی را در محل اتصال خرد می‌كند. در حالیكه در صورت آگاهی طراح از اثر میانقاب ، ستون با گذاشتن تنگ‌های اضافی در محل اتصال تقویت می‌شد.
لینک دانلود و توضیحات فایل”بررسی رفتار كلی قابهای میان پر تحت اثر نیروهای جانبی”