شماره تماس مدرس جهت مشاوره و پشتیبانی آموزشی 09378825252-09155519509

چکیده

مقاطع فولادی سرد نورد شده (Cold-Formed Steel) با مقطع C شکل علاوه بر اینکه به عنوان اعضای اصلی و باربر سازه های فولادی سبک (LSF) استفاده می شوند می توانند به عنوان تیرچه در کف ساختمان های متداول و درجای فولادی و بتنی نیز استفاده شوند از مزایای این تیرچه ها می توان به سبک بودن، سهولت در نصب، بالاتر بردن سرعت اجرا و کاهش هزینه های ساخت اشاره نمود همچنین ایجاد بازشو در جان می تواند فضای مناسبی جهت عبور تاسیسات مکانیکی و الکتریکی و یا سایر نیازها را فراهم نماید در همین راستا تحقیق حاضر به بررسی مقاومت خمشی مقاطع فولادی سرد نورد شده دوبل UوC شکل که به تیرهای سازه های بتنی درجا جهت انتقال بار ثقلی متصل می شوند پرداخته است بر این اساس 5 نمونه تیرچه در مقیاس یک دوم ساخته شده و مورد آزمایش خمش قرار گرفته اند تکیه گاه تیرچه ها بر روی تیر بتنی بوده و پارامتر های متغیر آزمایش شامل حضور بتن سقف، ضخامت ورق (t)، اثر باز شو در جان و شکل مقطع می باشد در ادامه تحقیق به منظور بررسی تحلیلی نمونه های آزمایشگاهی، مدل سازی نمونه ها به روش اجزاء محدود با نرم افزار Abaqus صورت گرفته است تا نتایج تحلیلی و آزمایشگاهی با یکدیگر مقایسه شوند نتایج حاصل از آزمایش ها نشان می هد که حضور بتن بر روی سطح این تیرچه ها از میزان تغییر مکان آنها در راستای افق و قائم کاسته و افزایش ضخامت ورق اثر زیادی در بالاتر بردن مقاومت خمشی این تیرچه ها دارد با توجه به مناسب بودن مقاومت خمشی، این تیرچه ها می توانند جایگزین مناسبی برای تیرچه های بتنی معمولی در اجرای سقف سازه های درجا باشد


عنوان صفحه 
فصل اول – کلیات 1 
1-1- مقدمه 1 
1-2- ضرورت و اهمیت تحقیق 2 
1-3- هدف تحقیق 3 
1-4- ساختار پایان نامه 3 
فصل دوم – مروری بر مطالعات آزمایشگاهی پیشین 6 
2-1- مقدمه 6 
2-2- مروری بر تحقیقات انجام شده بر روی تیرچه های سرد نورد شده 6 
فصل سوم – برنامه آزمایش 17 
3-1- مقدمه 17 
3-2- محیط پژوهش 17 
3-3- طراحی پایه نمونه ها 18 
3-4- پارامترهای متغیر 20 
3-5- معرفی نمونه ها 21 
3-6- مشخصات مصالح مصرفی 22 
3-7- چیدمان آزمایش ها 24 
3-7-1- تهیه و آماده سازی لوازم آزمایشگاهی 24 
3-7-2- جزئیات قاب بارگذاری و اتصال آن 26 
3-8- ساخت نمونه ها 27 
3-9- بارگذاری 36 
فصل چهارم – آزمایش نمونه ها و استخراج نتایج 39 
4-1- مقدمه 39 
4-2- نمودار بار – تغییر مکان قائم 39 
4-2-1- نمودار بار – تغییر مکان قائم در یک چهارم دهانه 39 
4-2-2- نمودار بار – تغییر مکان قائم در میان دهانه 42 
4-2-3- نمودار بار – تغییر مکان افقی در ابتدای دهانه 44 
4-2-4- نمودار بار – تغییر مکان افقی در یک چهارم دهانه 47 
4-2-5- نمودار بار – تغییر مکان افقی در میان دهانه 50 
4-3- تغییر شکل نمونه ها در لحظه خرابی 52 
4-4- نمودار لنگر خمشی – زاویه نسبت به افق در میان دهانه 55 
4-5- گسیختگی نمونه ها 64 
4-5-1- معیار خرابی در نمونه اول 64 
4-5-2- معیار خرابی در نمونه دوم 66 
4-5-3- معیار خرابی در نمونه سوم 67 
4-5-4- معیار خرابی در نمونه چهارم 69 
4-5-5- معیار خرابی در نمونه پنجم 70 
فصل پنجم – تفسیر نتایج آزمایشگاهی 73 
5-1- مقدمه 73 
5-2- مقاومت خمشی نمونه ها 73 
5-2-1- مقایسه نمونه اول و دوم 73 
5-2-2- مقایسه نمونه دوم و سوم 74 
5-2-3- مقایسه نمونه سوم و چهارم 75 
5-2-4- مقایسه نمونه چهارم و پنجم 75 
5-2-5- مقایسه کلیه نمونه ها 76 
5-3- ظرفیت باربری و تغییر مکان میان دهانه 76 
5-3-1- مقایسه نمونه اول و دوم 76 
5-3-2- مقایسه نمونه دوم و سوم 77 
5-3-3- مقایسه نمونه سوم و چهارم 78 
5-3-4- مقایسه نمونه چهارم و پنجم 79 
5-3-5- مقایسه کلیه نمونه ها 80 
5-4- سختی اولیه خمشی 81 
5-5- مکانیسم خرابی 82 
5-6- تغییر شکل نمونه ها 83 
فصل ششم – تحلیل و مدل سازی به روش اجزاء محدود 86 
6-1- مقدمه 86 
6-2- انتخاب نرم افزار 87 
6-3- مدل سازی 87 
6-4- مشخصات مدل هندسی 89 
6-5- مشخصات فیزیکی مصالح 90 
6-6- نوع تحلیل و بارگذاری 90 
6-7- استخراج نتایج تحلیلی 92 
فصل هفتم– نتیجه گیری 95 
7-1- خلاصه تحقیق 95 
7-2- نتیجه گیری 97 
7-3- پیشنهاد برای تحقیقات آتی 98 
مراجع 99 

 
فهرست جدول ها 
عنوان صفحه 
جدول2-1- ابعاد و اندازه نمونه ها 11 
جدول2-2- مشخصات سخت کننده های استفاده شده در نمونه ها 11 
جدول3-1- ابعاد و اندازه نمونه های آزمایشگاهی 21 
جدول3-2- مشخصات نمونه ها 22 
جدول3-3- نامگذاری کرنش سنج ها 33 
جدول3-4- نامگذاری تغییر مکان سنج های عقربه دار 38 
جدول5-1- سختی خمشی اولیه نمونه ها 81 
جدول5-2- مقایسه ظرفیت باربری و تغییر شکل نمونه ها در یک چهارم و میان دهانه 84 
جدول6-1- مشخصات تعریف شده مصالح 90 

فهرست نمودارها 
عنوان صفحه 
نمودار2-1- مقایسه خروجی های آزمایشگاهی و تحلیلی 13 
نمودار3-1- منحنی تنش-کرنش فولاد مصرفی 23 
نمودار4-1- منحنی بار – تغییر مکان قائم نمونه اول دریک چهارم دهانه 40 
نمودار4-2- منحنی بار – تغییر مکان قائم نمونه دوم دریک چهارم دهانه 40 
نمودار4-3- منحنی بار – تغییر مکان قائم نمونه سوم دریک چهارم دهانه 41 
نمودار4-4- منحنی بار – تغییر مکان قائم نمونه چهارم دریک چهارم دهانه 41 
نمودار4-5- منحنی بار – تغییر مکان قائم نمونه پنجم دریک چهارم دهانه 42 
نمودار4-6- منحنی بار – تغییر مکان قائم نمونه اول در میان دهانه 42 
نمودار4-7- منحنی بار – تغییر مکان قائم نمونه دوم در میان دهانه 43 
نمودار4-8- منحنی بار – تغییر مکان قائم نمونه سوم در میان دهانه 43 
نمودار4-9- منحنی بار – تغییر مکان قائم نمونه چهارم در میان دهانه 44 
نمودار4-10- منحنی بار – تغییر مکان قائم نمونه پنجم در میان دهانه 44 
نمودار4-11- منحنی بار – تغییر مکان افقی نمونه اول در ابتدای دهانه 45 
نمودار4-12- منحنی بار – تغییر مکان افقی نمونه دوم در ابتدای دهانه 45 
نمودار4-13- منحنی بار – تغییر مکان افقی نمونه سوم در ابتدای دهانه 46 
نمودار4-14- منحنی بار – تغییر مکان افقی نمونه چهارم در ابتدای دهانه 46 
نمودار4-15- منحنی بار – تغییر مکان افقی نمونه پنجم در ابتدای دهانه 47 
نمودار4-16- منحنی بار – تغییر مکان افقی نمونه اول در یک چهارم دهانه 47 
نمودار4-17- منحنی بار – تغییر مکان افقی نمونه دوم در یک چهارم دهانه 48 
نمودار4-18- منحنی بار – تغییر مکان افقی نمونه سوم در یک چهارم دهانه 48 
نمودار4-19- منحنی بار – تغییر مکان افقی نمونه چهارم در یک چهارم دهانه 49 
نمودار4-20- منحنی بار – تغییر مکان افقی نمونه پنجم در یک چهارم دهانه 49 
نمودار4-21- منحنی بار – تغییر مکان افقی نمونه اول در میان دهانه 50 
نمودار4-22- منحنی بار – تغییر مکان افقی نمونه دوم در میان دهانه 50 
نمودار4-23- منحنی بار – تغییر مکان افقی نمونه سوم در میان دهانه 51 
نمودار4-24- منحنی بار – تغییر مکان افقی نمونه چهارم در میان دهانه 51 
نمودار4-25- منحنی بار – تغییر مکان افقی نمونه پنجم در میان دهانه 52 
نمودار4-26- منحنی تغییر شکل نمونه اول 52 
نمودار4-27- منحنی تغییر شکل نمونه دوم 53 
نمودار4-28- منحنی تغییر شکل نمونه سوم 53 
نمودار4-29- منحنی تغییر شکل نمونه چهارم 54 
نمودار4-30- منحنی تغییر شکل نمونه پنجم 54 
نمودار4-31- منحنی کرنش – زمان بال پایین میان دهانه نمونه اول 55 
نمودار4-32- منحنی کرنش – زمان بال بالا میان دهانه نمونه اول 56 
نمودار4-33- منحنی کرنش – زمان بال پایین ابتدای دهانه نمونه اول 56 
نمودار4-34- منحنی کرنش – زمان بال بالا ابتدای دهانه نمونه اول 57 
نمودار4-35- منحنی کرنش – زمان بال پایین میان دهانه نمونه دوم 57 
نمودار4-36- منحنی کرنش – زمان بال بالا میان دهانه نمونه دوم 58 
نمودار4-37- منحنی کرنش – زمان بال پایین میان دهانه نمونه سوم 58 
نمودار4-38- منحنی کرنش – زمان بال بالا میان دهانه نمونه سوم 59 
نمودار4-39- منحنی کرنش – زمان بال پایین میان دهانه نمونه چهارم 59 
نمودار4-40- منحنی کرنش – زمان بال بالا میان دهانه نمونه چهارم 60 
نمودار4-41- منحنی کرنش – زمان بال پایین میان دهانه نمونه پنجم 60 
نمودار4-42- منحنی کرنش – زمان بال بالا میان دهانه نمونه پنجم 61 
نمودار4-43- منحنی لنگرخمشی – زاویه نسبت به افق نمونه اول در میان دهانه 61 
نمودار4-44- منحنی لنگرخمشی – زاویه نسبت به افق نمونه دوم در میان دهانه 62 
نمودار4-45- منحنی لنگرخمشی – زاویه نسبت به افق نمونه سوم در میان دهانه 62 
نمودار4-46- منحنی لنگرخمشی – زاویه نسبت به افق نمونه چهارم در میان دهانه 63 
نمودار4-47- منحنی لنگرخمشی – زاویه نسبت به افق نمونه پنجم در میان دهانه 63 
نمودار5-1- مقایسه مقاومت خمشی نمونه اول و دوم 74 
نمودار5-2- مقایسه مقاومت خمشی نمونه دوم و سوم 74 
نمودار5-3- مقایسه مقاومت خمشی نمونه سوم و چهارم 75 
نمودار5-4- مقایسه مقاومت خمشی نمونه چهارم و پنجم 75 
نمودار5-5- مقایسه مقاومت خمشی کلیه نمونه ها 76 
نمودار5-6- مقایسه ظرفیت باربری و تغییر مکان نمونه اول و دوم در میان دهانه 77 
نمودار5-7- مقایسه ظرفیت باربری و تغییر مکان نمونه دوم و سوم در میان دهانه 78 
نمودار5-8- مقایسه ظرفیت باربری و تغییر مکان نمونه سوم و چهارم در میان دهانه 79 
نمودار5-9- مقایسه ظرفیت باربری و تغییر مکان نمونه چهارم و پنجم در میان دهانه 80 
نمودار5-10- مقایسه ظرفیت باربری و تغییر مکان تمامی نمونه ها در میان دهانه 80 
نمودار5-11- مقایسه تغییر شکل تمامی نمونه ها 83 
نمودار6-1- مقایسه خروجی های تحلیلی و آزمایشگاهی در میان دهانه 94 
فهرست شکل ها 
عنوان صفحه 
شکل1-1- نحوه پانچ برگردان دستگاه تولید مقاطع به روش نورد سرد 3 
شکل2-1- استفاده از تیرهای سبک به عنوان تیرچه 7 
شکل2-2- معیار خرابی یکسان در مطالعه آزمایشگاهی و تحلیلی 8 
شکل2-3- تجهیزات بارگذاری و اندازه گیری 9 
شکل2-4- مدل سازی نمونه ها به روش اجزاء محدود 10 
شکل2-5- آرایش پیچ های اتصال سخت کننده ها 12 
شکل2-6- مدل سازی نمونه ها با نرم افزار آباکوس 12 
شکل 2-7- نمونه هایی از چیدمان و فواصل پیچ ها 13 
شکل2-8- نمونه ها و نحوه تغییر اتصال سخت کننده ها و قطر سوراخ ها 14 
شکل2-9- تست نمونه های نهم و دهم و نحوه قرارگیری سخت کننده ها 15 
شکل3-1- فواصل پیچ ها 19 
شکل3-2- مقطع فولادی تیرچه 19 
شکل3-3- جزئیات نمونه ها 21 
شکل3-4- جک تست مقاومت فشاری بتن 23 
شکل3-5- نحوه شکسته شدن نمونه 23 
شکل3-6- نحوه جایگذاری تجهیزات اندازه گیری 25 
شکل3-7- نحوه جایگذاری تجهیزات بارگذاری 25 
شکل3-8- نمای گیج عقربه دار به ظرفیت 8 سانتی متر 26 
شکل3-9- قاب بارگذاری تشکیل شده بر روی کف قوی بتنی 27 
شکل3-10- نحوه هدایت ورقه آهن به داخل دستگاه نورد 28 
شکل3-11- مقطع استاد تولید شده دارای بازشو در جان 28 
شکل3-12- محل قرارگیری کرنش سنج بر روی بال پایین در ابتدای دهانه 30 
شکل3-13- محل قرار گیری کرنش سنج بر روی بال بالا در میان دهانه 31 
شکل3-14- نمای نزدیک اتصال کرنش سنج بر روی قطعه فولادی 31 
شکل3-15- کرنش سنج نصب شده بر روی بال بلایی در ابتدای دهانه 32 
شکل3-16- نمایی از نمونه دوم قبل از شروع بارگذاری 33 
شکل3-17- نمایی از نمونه سوم قبل از شروع بارگذاری 33 
شکل3-18- نمایی از نمونه چهارم قبل از شروع بارگذاری 34 
شکل3-19- نمایی نزدیک از نمونه پنجم 35 
شکل3-20- نمایی دیگر از نمونه پنجم 35 
شکل3-21- نمای نزدیک از نحوه قرار گیری جک، لودسل وتغییر مکان سنج میان دهانه 36 
شکل3-22- نحوه قرارگیری ورقه ها جهت جلوگیری از خروج احتمالی تغییر مکان سنج ها 37 
شکل3-23- موقعیت مکانی تغییر مکان سنج های عقربه دار 38 
شکل4-1- کمانش بال بالا نمونه اول 64 
شکل4-2- خیز قائم نمونه اول 65 
شکل4-3- کمانش برون محور نمونه اول 65 
شکل4-4- خیز قائم نمونه دوم 66 
شکل4-5- کمانش جان نمونه دوم 66 
شکل4-6- کمانش برون محور نمونه دوم 67 
شکل4-7- خیز قائم نمونه سوم 67 
شکل4-8- کمانش جان نمونه سوم 68 
شکل4-9- کمانش برون محور نمونه سوم 68 
شکل4-10- خیز قائم نمونه چهارم 69 
شکل4-11- کمانش جان نمونه چهارم 69 
شکل4-12- کمانش برون محور نمونه چهارم 70 
شکل4-13- خیز قائم نمونه پنجم 70 
شکل4-14- کمانش جان نمونه پنجم 71 
شکل4-15- کمانش بال بالایی نمونه پنجم 71 
شکل4-16- کمانش برون محور نمونه پنجم 72 
شکل6-1- مقطع فولاد 88 
شکل6-2- مقطع بتن 88 
شکل6-3- مقطع کامپوزیت 89 
شکل6-4- تعریف تحلیل استاتیکی غیر خطی 91 
شکل6-5- تعریف اندرکنش میان فولاد و بتن 91 
شکل6-6- نحوه مش بندی مقطع تیرچه 92 
شکل6-7- وضعیت تغییر شکل نمونه پس از بارگذاری 93


فصل اول کلیات

3-3- مقدمه

نیاز شدید به مسکن در بخش ساختمان نشان داده است که استفاده از سیستم های سنتی در امر ساخت و ساز جوابگوی نیاز جامعه نبوده و استفاده از فناوری های نوین در این بخش اجتناب ناپذیراست.

یکی از این سیستم ها، سیستم قاب سبک فولادی ساخته شده با مقاطع فولادی سرد نورد شده می باشد که نه تنها امکان تولید صنعتی و پیش ساخته آن ها وجود دارد، بلکه به علت سبک بودن این سیستم در هنگام زمین لرزه، آسیب پذیری ساختمان ها به حداقل می رسد.

در سال های اخیر استفاده از قاب فولادی سرد نورد شده در ساخت ساختمان های تجاری و مسکونی با ارتفاع کم) ساختمان های عمدتاً کوتاه متبره و میان مرتبه تا 5 طبقه) گسترش زیادی یافته است.

اعضای سازه ای فولادی سرد نورد شده به دو دسته اصلی تقسیم می شوند:

  • اعضای قابی سازه ای منفرد
  • پانل ها و عرشه ها

مقاومت مناسب، کاهش هزینه های ساخت و اجرا، عدم نیاز به ماشین آلات و تجهیزات سنگین نصب در محل، کاهش زمان اجرا، کاهش وزن ساختمان و به دنبال آن کاهش نیروی زلزله، کاهش مصرف مصالح همگی از جمله مزایای استفاده از مقاطع فولادی سرد نورد شده می باشد.

مقاطع فولادی سرد نورد شده علاوه بر اینکه به عنوان اعضای اصلی و باربر سازه های فولادی سبک )LSF( استفاده می شود می تواند به عنوان تیرچه در ساختمان های متداول و درجای فولادی و بتنی استفاده شود. به عبارت دیگر از ظرفیت خمشی مقاطع سرد نورد شده با ترکیب اشکال مختلف می توان برای انتقال بار ثقلی کف ساختمان های درجا استفاده نمود.

3-2- ضرورت و اهمیت تحقیق

با به کارگیری اعضای فولادی سرد نورد شده به عنوان تیرچه در سیستم کف ساختمان، به منظور ایجاد فضای مناسب جهت عبور تاسیسات مکانیکی و الکتریکی و یا سایر نیاز ها، اهمیت ایجاد بازشو در جان این تیر ها بیشتر می شود. استفاده صحیح از این بازشو ها به ما امکان به حداقل رساندن ضخامت سقف و استفاده بهینه از ظرفیت خمشی و برشی تیرچه ها را می دهد.

اگرچه ارتفاع این بازشو ها تحت تاثیر ارتفاع جان تیر می باشد اما می تواند تاثیر خاصی بر روی میزان مقاومت و یا حتی گسیختگی عضو داشته باشد. از لحاظ فنی به علت قرار دادن این بازشو ها میزان ظرفیت برشی این تیر ها نیز کاهش پیدا می کند. یک روش با ارزش برای از بین بردن این اثر منفی استفاده کردن از سخت کننده در نواحی بازشو ها در اطراف جان تیر می باشد.

 


شکل1-1- نحوه پانچ برگردان دستگاه تولید مقاطع به روش نورد سرد

3-1- هدف تحقیق

هدف از این تحقیق مطالعه آزمایشگاهی ظرفیت خمشی تیرچه های سرد نورد شده دوبل بوده که به شکل در آمده و به تیرهای اصلی سازه بتنی درجا متصل می شود.

با توجه به اینکه سرعت اجرا و نصب تیرچه های سرد نورد شده نسبت به تیرچه های بتنی معمولی و فلزی خود ایستا به مراتب بیشتر بوده و علاوه بر آن،کاهش هزینه های اجرایی را به همراه دارد ،در صورت بررسی رفتار این تیرچه ها در مقایسه با تیرچه های معمولی، این تیرچه ها می توانند جایگزین مناسبی برای آنها در اجرای سقف سازه های درجا شوند.

3-4- ساختار پایان نامه

این پایان نامه شامل 1 فصل می باشد که در ابتدای هر فصل یک مقدمه وجود دارد و کلیات آن فصل به صورت خلاصه در آن بیان شده است . همانطور که مشاهده شد در فصل اول به دسته بندی مقاطع فولادی سرد نورد شده ،بررسری ضرورت و اهمیت تحقیق حاضر با توجه به نیاز های فعلی ساخت و ساز کشور و همچنین هدف از انجام این تحقیق پرداخته شده است.

فصل دوم شامل مروری بر تحقیقات آزمایش گاهی و تحقیقات تحلیلی صورت گرفته بر روی تیرچه های سرد نورد شده فولادی می باشد که در آن به طور خلاصه به نام محققین ،سال انجام آزمایش ها ، هدف آنها از تحقیقات صورت گرفته، تعداد تست ها و نتایج بدست آمده از آنها می پردازیم.

در فصل سوم پس از معرفی محل انجام آزمایش ها، تعداد نمونه ها ،نحوه طراحی نمونه ها و نامگذاری آنها به طور کام به توضیح جزئیات فرآیند ساخت نمونه ها و برنامه انجام آزمایش ها، پارامترهای متغیر، مشخصات مصالح مصرفی ،همچنین نحوه بارگذاری و قرارگیری تجهیزات اندازه گیری می پردازیم.

پس از اشاره به ساخت و آماده سازی هر یک از نمونه ها نوبت به نحوه انجام آزمایش ها و استخراج نتایج مربوط به هر کدام از آنها می رسد، بنابراین در فصل چهارم ضمن اشاره به شرایط آزمایش و مشاهدات آزمایشگاهی هر یک از نمونه ها، نسبت به ارائه نتایج با استفاده از نمودار ها و جدول های مربوطه اقدام شده است.

در فصل پنجم به طور کامل به تفسیر نتایج آزمایش گاهی پرداخته و علت تغییرات حاصل شده بیان می شود.

عنوان فصل ششم تحلیل و مدل سازی به روش اجزاء محدود می باشد که در آن به نحوه مدل سازی ساده یکی از نمونه ها، تعریف پارامتر های اساسی صورت گرفته در ما ول های نرم افزار، خروجی ها و نتایج بدست آمده از آنالیز نرم افزار و مقایسه آنها با نتایج آزمایشگاهی پرداخته شده است.

و اما در فصل آخ که عنوان آن نتیجه گیری می باشد ،با اشاره به خلاصه ای از مجموعه تحقیق صورت گرفته و با بررسی نتایج حاصل شده از آزمایش ها به نتیجه گیری نهایی پرداخته شده است. در همین راستا پیشنهاداتی نیز ارائه شده که می توان آنها را در جهت کامل تر کردن مطالعه بر روی این تیرچه های سرد نورد شده فولادی در نظر گرفت.

————————————————————————————————————————————–

شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

پایان نامه های موجود در سایت فقط در صورت دریافت پکیج طلایی آباکوس قابل دریافت است.
برای دریافت این پایان نامه و تمامی پایان نامه های سایت، پکیج طلایی آباکوس را خریداری بفرمایید. پس از خریداری پکیج طلایی لینک دانلود پایان نامه ها فعال خواهد شد.
شماره های تماس :
05142241253
09120821418

دریافت پکیج طلایی

————————————————————————————————————————————–