ستون‌های باکسی پرشده با بتن (CFT)[1] در بسیاری از ساختمان‌ها در جهان استفاده شده‌اند. این سازه‌هابا ارتفاعها و وضعیتهای گوناگون در دو موقعیت بدون نیروهای لرزه‌ای ودر مناطقی که خطر لرزه‌ای بالایی دارند اجرا گردیده اند. این بازبینی کوتاه رفتار ستون‌های پرشده از بتن بامقطع دایره و مربع مستطیل به همراه بادبندها، و خصوصاً متمرکزشده بر رفتار آنها در زمان اعمال بارها به طور لرزه‌ای رفت و برگشتی درنظر گرفته است. این بحث با رفتار ستون‌های پرشده با بتن تحت بارهای محوری و خمش و پیچشی شروع می‌شود و چکیده‌ای از اثرات خزش، جمع‌شدگی و عکس‌العمل کلی ستون‌های پرشده با بتن برای تنش‌های پسماند را نشان خواهد داد. مختصری از رفتار یکنواخت براساس بحث‌های متعاقب تحقیق شده بر روی رفتارسیکلی این ستون‌ها دیده می‌شود. این مقاله از چندین مقاله که در زمین‌های نیروی غیرلرزه‌ای برای محاسبه و طراحی این ستون‌ها کارشده برگرفته شده است.

فهرست مطالب

چکیده ................................................................................................. 1

فصل اول: مقدمه و مفاهیم کلی رفتار ستون‌های پر شده با بتن (CFT)

1- 1 مقدمه .......................................................................................... 3

1-2 رفتار یکنواخت ستون‌های باکسی پرشده با بتن (CFT) (مقاومت محوری و سختی) 5

1-3 مقاومت خمشی و سختی ..................................................................... 7

1-4 مقاومت تیر ستون ............................................................................ 8

1-5 مقاومت پیچشی و سختی .................................................................... 9

1-6 خزش و جمع شدگی در CFTها ............................................................ 10

1-7 تنش پسماند در CFTها ...................................................................... 10

1-8 رفتار چرخه‌ای باکس‌های فولادی پرشده با بتن .......................................... 10

1-9 طراحی ستون‌های باکسی فلزی پر شده با بتن ............................................ 14

فصل دوم: آزمایشات اعضای CFT و نتایج

2-1 بررسی آزمایشات بر روی ستون‌های CFT و نتایج ..................................... 18

2-2 نوع المان و مش بندی در محاسبه ......................................................... 19

2-3 آماده سازی نمونه‌ها .......................................................................... 20

2-4 تجهیزات اعمال بار سیکلی ................................................................. 22

2-5 مدهای خرابی ................................................................................. 22

2-6 نتایج این آزمایشات .......................................................................... 30

فصل سوم: اثرات پیش بارگذاری روی اعضای CFT

3-1 نگاهی به پیش بارگذاری بر ستون‌های فلزی پر شده با بتن ............................ 33

3-2 مطالعات انجام شده بر روی ستون‌های فلزی پرشده بابتن بر اثر پیش بارگذاری ... 33

3-3 تحلیل تئوریک ................................................................................ 37

3-4 تحقیقات آزمایشگاهی ........................................................................ 43

3-5 جزئیات نمونه‌های آزمایش ................................................................. 43

3-6 نتایج آزمایش و مشاهدات ................................................................... 46

3-7 بررسی نتایج دیگر آزمایشات منتشر شده ................................................. 56

3-8 تحلیل المان محدود ........................................................................... 57

3-9 کالیبره کردن و مدلسازی عددی ............................................................ 57

3-10 نتایج عددی .................................................................................. 60

3-11 یک روند گام به گام طراحی .............................................................. 61

3-12 نتیجه‌گیری .................................................................................. 62

فصل چهارم: نکات آیین‌نامه‌ای در طراحی اعضای CFT

4-1 نکات آیین‌نامه‌ای در ستون‌های مختلط .................................................... 65

فصل پنجم: نتیجه گیری

5-1 نتیجه‌گیری .................................................................................... 72

مراجع ................................................................................................ 74

فهرست اشکال

عنوان صفحه

شکل 1-1 پلان سازه سه بعدی بادبندی نشده ................................................... 4

شکل 1-2 دتایل اتصال گیردار تیر ستون ...................................................... 14

شکل 2-1 دتایل قاب‌های تحت آزمایش در نرم افزار آباکوس ............................... 19

شکل 2-2 قرارگیری و مهاربندی قاب‌ها در حین آزمایش ................................... 20

شکل 2-3 دتایل قاب مورد آزمایش .............................................................. 21

شکل 2-4 مدهای خرابی در قاب ................................................................ 22

شکل 2-5تمام نمونه‌های قاب ..................................................................... 23

شکل 2-6 منحنی‌های هیسترزیس بار جانبی – تغییر مکان ................................. 23

شکل 2-7 پوش منحنی‌های بارجانبی – تغییر مکان .......................................... 24

شکل 2-8 منحنی بار جانبی-تغییر مکان قاب SF-22.......................................... 25

شکل 2-9 منحنی ایده آل بار-تغییر مکان ...................................................... 26

شکل 2-10 برآورد ماکزیمم بار حدی جاری شدن قاب ....................................... 26

شکل 2-11 منحنی ضریب استهلاک هم ارزانباشتگی به تناسب تغییر مکان به تغییر مکان جاری شدن 27

شکل 2-12 مقایسه پیش‌بینی و نتایج عددی منحنی بار-تغییرمکان ......................... 28

شکل 2-13مقایسه منحنی بار جانبی-تغییر مکان پیش‌بینی و نتایج عددی ................. 29

شکل 3-1 یک ساختمان چند طبقه تیپ با یک هسته دیوارهای داخلی ..................... 34

شکل 3-2 نشان‌دهنده ستون‌های فولادی لوله ای در اطراف سازه ........................... 34

شکل 3-3 سازه چند طبقه عمومی‌را که بتن در داخل لوله‌های فولادی توخالی آن ........ 35

شکل 3-4 یک ستون مرکب متشکل از لوله مربع شکل فولادی ........................... 40

شکل 3-5 فاکتورکاهش پیش باردرمقابل ضریب لاغری بدون بعد را برای ستون‌های مرکب41

شکل 3-6 تست فشاری بر اساس طول موثر ستون و دتایل‌های اندازه گیری ............. 44

شکل 3-7 نمودار تغییرمکان تحت بار محوری برای CFT-S-40-30P و CFT-S-100-30P46

شکل 3-8 یک تورم ذاتی جداره فولادی در ستون ............................................. 47

شکل 3-9 منحنی بار تغییرمکان برای CFT-S-100-0P و CFT-S-100-30P............... 47

شکل 3-10 منحنی بار تغییرمکان برای CFT-I-40-30P و CFT-I-100-30P.............. 48

شکل 3-11 مود خرابی را نشان می‌دهد ........................................................ 49

شکل 3-12 مود خرابی را نشان می‌دهد ........................................................ 49

شکل 3-13 منحنی بار تغییرمکان برای CFT-I-100-0P و CFT-I-100-30P.............. 50

شکل 3-14 منحنی بار تغییرمکان برای CFT-I-130-40P.................................... 50

شکل 3-15 خرابی در اثر خورد شدن بتن نه بدلیل کمانش کلی معمول ................... 51

شکل 3-16 منحنی بار تغییرمکان برای CFT-L-40-30P و CFT-L-100-30P............ 52

شکل 3-17 منحنی بار تغییرمکان را برای CFT-L-100-0P و CFT-L-100-30P وCFT-L-130-52

شکل 3-18 منحنی بار تغییرمکان را برای CFT-L-100-0P و CFT-L-100-30P وCFT-L-130-53

شکل 3-19 ستون CFT-L-40-30P قبل و بعداز خرابی ...................................... 53

شکل 3-20 مقایسه نتایج آزمایشات و تحلیل المان محدود ................................... 54

شکل 3-21 مقایسه نتایج آزمایشات و تحلیل المان محدود ................................... 55

شکل 3-22 منحنی‌های ارتباط تنش – کرنش تک محوری برای بتن و فولاد ............ 57

شکل 3-23 منحنی‌های ارتباط تنش – کرنش تک محوری برای بتن و فولاد ............ 57

شکل 3-24 مش بندی کلی المان محدود برای بتن و فولاد ................................... 58

شکل 3-25 کاهش ظرفیت محوری ............................................................. 59

شکل 3-26 بار نهایی از شبیه سازی عددی در مقایسه با اعداد بدست آمده ............... 60

فهرست نمودار

عنوان صفحه

نمودار 1-1 مقاومت مقطع ستون پر شده با بتن نرمال شده .................................. 8

نمودار 1-2 منحنی رفتار هیسترزیس بار –تغییر مکان ستون cft.......................... 11

نمودار 1-3 مقایسه طراحی مقاوم اندرکنش برای مقاطع دایره‌ای ومربعی وپر شده با بتن 16

نمودار 2-1 تمام نتایج بارهای جانبی به تغییر مکان ......................................... 24

نمودار 3-1 لوله دایره ای پر شده با بتن و بخش رنج لاغری ستون ........................ 43

نمودار 3-2 نسبت اختلاط بتن .................................................................... 43

نمودار 3-3 مقایسه نتایج آزمایشات و تحلیل المان محدود ................................... 54

نمودار 3-4 مقایسه نتایج آزمایشات و نتایج پیش بینی شده .................................. 55

نمودار 3-5 مقایسه نتایج آزمایشات یکسان سازی.............................................. 56

نمودار 3-6 مقایسه نتایج آزمایشات.............................................................. 60

نمودار 3-7 یکسان سازی نتایج آزمایشات...................................................... 61

*تحقیق درباره کاربرد الکترومغناطیس در ژئوفیزیک*

مقدمه

هدفهای یک برداشت ژئوفیزیکی عبارتند از تعیین محل ساختارها یا اجسام زمین‌ساختی زیرزمینی و در صورت امکان اندازه گیری ابعاد و ویژگیهای فیزیکی مربوط به آنها د راکتشاف نفت اطلاعات ساختاری مورد توجه است زیرا نفت با عوارض خاص چون تاقدیس در سنگهای رسوبی ارتباط دارد. در ژئوفیزیک معدن تاکید بر آشکارسازی و تعیین ویژگهیای فیزیکی می شود. هر چند کانسارهای معدنی نشانه های ژئوفیزیکی متمایز و قابل اندازه گیری از خود بروز می دهند ولی اغلب شکل نامنظم دارند و در سنگهایی با ساختار پیچیده روی می دهند که تفسیبر کمی دقیق را دشوار یا غیرممکن می سازد. در بررسیهای اولیه ساختگاه ممکن است هم ساختار و هم ویژگیهای فیزیکی مورد توجه مهندسان باشد. در محل ساختمانهای بزرگ اغلب تغییرات عمقی سنگ کف مودر نیاز است ووقتی که تحمل بارهای سنگین مورد لزوم باشد ویژگیهای مکانیکی روبار ممکن است اهمیت پیدا کند.

یک برداشت ژئوفیزیکی شامل مجموعه ای از اندازه گیریهاست که معمولا با طرحی نظم دار بر روی سطح زمین دریا یا هوا به طور قائم در داخل چاه آزمایشی انجام می شود. این اندازه گیریها ممکن است از تغییرات فضایی میدانهای نیروی ایستا باشد(گرادیان های پتانسیل الکتریکی گرانشی یا مغناطیسی ) یا از سرشتیهای میدانهای موج بخصوص از زمان سیر امواج کشسان (لرزه ای و واپیچش ) دامنه و فاز امواج الکتور مغناطیسی . این میدانهای نیرو و موج تحت تاثیر ویژگیهای فیزیکی و ساختار سنگهای زیرزمینی قرار می گیرد. از آنجا که ویژگیهای فیزیکی اغلب مربوط به مرزهای زمینشناختی است و لذا هر گونه مساله ساختاری به تفسیر این میدانها در روی زمین بر حسب این ناپیوستگی ها بر می گردد. آسانی انجام این کار به عوامل بسیار بسته است که از آن میان پیچیدگی ساختار و درجه تباین ویژگیهای فیزیکی سنگهای سازنده آن ساختار اهمیت خاص دارند. واضح است که در انتخاب تکنیک ژئوفیزیکی که باید مطالعه مساله ای بکار رود تباین ویژگیهای سنگهای زیر زمینی وهمگنی آنها در یک سازند خاص از عوامل مهمی است که باید مورد توجه قرار گیرند. ویژگیهایی از سنگها که بیش از همه در اکتشافات ژئوفیزیکی از آنها استفاده می شود عبارتند از کشسانی ، رسانندگی الکتریکی ، چگالی ، خودپذیری مغناطیسی و قطبش پذیری باقمیانده والکتریکی . ویژگیهای دیگری چون درجه رادیواکتیویته نیز تا حد کمی به کار می روند.

همه مواد اثر گرانشی دارند ولذا تغییرات جانبی چگالی در داخل زمین تغییراتی کوچک ولی غلب قابل اندازه گیری در گرانی بر روی زمین بوجود می آورد. همین طور بسیاری از سنگها محتوی مقادیر کوچکی از ککانیهای مغناطیسی می باشند ولذا تا حدی از خودپذیری مغناطیسی یا مغناطیدگی دائم آنهاست سبب تغییرات محلی در میدان مغناطیسی منتجه می شود که باز هم بر روی سطح زمین قابل اندازه گیری است. از روی شکل میدانهای گرانشی یا مغناطیسی منتجه می شود که باز هم بر روی سسطح زمین قابل اندازه گیری است . از روی شکل میدانهای گرانشی یا مغناطیسی منتجه می شود که با زهم بر روی سطح زمین قابل اندازه گیری است . از روی شکل میدانهای گرانشی یا مغناطیسی سطح زمین میتوان استنتاجهایی از ساختار زیرزمینی بدست آورد هر چند به لحاظ ابهام دروانزادی در این روشهای میدان پتانسیل اگر بخواهیم به حلهای قابل استفاده برسیم به اطلاعات زمینشناسی یا اطلاعات ژئوفیزیکی دیگر نیاز داریم.

در اندازه گیریهای گرانشی و مغناطیسی از میدانهای طبیعی نیرو استفاده می شود. در بیشتر روشهای لرزه ای و الکتریکی (شامل الکترومغناطیسی ) که با ویژگیهای کشسان و الکتریکی سنگها سرکار ودارند لازم است که به زمین انرژی داده شود. از ا“جا که چشمه تحت کنترل است فاصله چشمه تا آشکارساز می تواند متغیر باشد. این باعث می شود که تفسیر نتایج با ابهامی خیلی کمتر از موقعی صورت می گیرد که میدانهای گرانی و مغناطیسی بکار گرفته می شوند. در بعضی از روشهای الکتریکی جریان مستقیم یا جریان با فرکانس خیلی کم از طریق الکترودهایی به زمین داده می شود. شکل میدان الکتریکی در سطح زمین به ترتیب الکترودها و توزیع رسانندگی الکتریکی در زیرزمین ارتباط دارد. آنچه انداهز گیری می شود همین میدان سطحی است. وقتی جریان مستقیم یا جریان متناوب کم فرکانس مستقیما به زمین داده شود اندازه گیری در اصل همان گرادیان پتانسیل است (یعنی اختلاف پتانسیل بین دو الکترود اندازه گیری) ولی این اندازه گیری ممکن است در دستگاه مربوطه به صورت مقاومت نشان داده شود. وقتی جریان مستقیم در داخل زمین عبور می کند بعضی کانه های فلزی از خود قطبش الکتریکی بروز می دهند. این کانه ها از لحاظ الکتریکی باردار می شوند و وقتی که جریان قطع شود یک تخلیه گذرا به مدت چند ثانیه در آنها مشاهده میگردد. روش قطبش القایی از این اثر استفاده میکند.همچنین ممکن است انرژی را به صورت القایی با استفاده از یک پیچه که جریان متناوب با فرکانس حدود 1000 سیکل در ثانیه را در خود دارد به زمین ترزیق کرد در حالی که هیچگونه تماس الکتریکی با زمین وجود ندارد. در این روشها که به روشهای الکترومغناطیسی معروفند میدان مغناطیسی متناوب حاصل از پیچه فرستنده به رساناهای خوب زمین جریانهای پیچکی القا می کند لذا بر روی سطح زمین به صورت میدانهای ثانوی ظاهر شده و میتوان با یک پیچه جوینده آنها را اندازه گیری کرد.

شناسایی و تیپلوژی سازه های آسیب پذیر مناطق شهری و روستایی در برابر زلزله

مقدمه
همانطور که مستحضر هستید، ایران یکی از 10 کشور بلاخیز جهان است که هر ساله خسارات مادی و جانی بسیار سنگین را متحمل می شود.
اکثر زلزله های گذشته ایران بیشتر از ماهیتی روستایی برخوردار بوده و سازه های آسیب دیده و خراب شده عموماً ساز های یک طبقه خشتی، سنگی، آجری و از نظر سکونت به صورت تک خانوار بوده اند.
بعد از وقوع این زلزله ها، عملیات امداد و نجات به صورت خودامدادی و با وسایل ابتدایی نظیر بیل و کلنگ صورت می گرفته و به ندرت نیاز به عملیات پیچیده جستجو با کمک تجهیزات مکانیکی پیشرفته بوده است.
متأسفانه در حال حاضر در صورت وقوع زلزله در هر یک از شهرهای بزرگ لرزه خیز ایران مثلاً تهران، تبریز، مشهد با توجه به آسیب پذیری لرزه ای سازه های ساختمانی آنها، ابعاد خرابیهای سازه ای بسیار گسترده و تعداد افراد محبوس در آوارهای ایجاد شده، بسیار زیاد خواهد بود که اهمیت شناسایی تیپ لوژی سازه های آسیب پذیر در مناطق شهری و روستایی را بیش از پیش مورد توجه قرار می دهد.
با شناسایی سازه های آسیب پذیر و تخریب و بازسازی مجدد آنها می توان از برزو فاجعه ای انسانی تا حد زیادی کاست.

بیان مسئله
عنوان تحقیق شناسایی و تیپلوژی سازه های آسیب پذیر مناطق شهری و روستایی در برابر زلزله می باشد. به طور جزئی و دقیق تر یعنی بیان نارسایی های محدودة مورد مطالعه در برابر زلزله، راهکارهای تدوین تدابیر اصولی در جهت رسیدن به یک الگوی صحیح و مقاوم در برابر زلزله و بررسی این موضوع در سه دوره قبل، حین و بعد از حادثه.

اهمیت و ضرورت تحقیق
در کشور ما به اصول ساخت و ساز توجه خاصی نمی شود، هرکس با هر سلیقه و با هر تحصیلاتی اقدام به ساخت و ساز مسکن می نماید که نتیجه آن خانه های غیرمقاوم و غیراستانداردی است که هر لحظه جان افراد بی گناه را تهدید می کند.
در این تحقیق سعی شده به شناسایی تیپ لوژی سازه های آسیب پذیر در مناطق شهری و به خصوص روستایی بپردازیم تا شاید با خواندن این مطالب اندکی به فکر فرو برویم که براستی چرا به این امر مهم و حیاتی که یکی از اساسی ترین نیازهای ما به شمار می رود، توجه بیشتری ننموده ایم و شاید بتوانیم نگاه مسئولان مربوطه را به اهمیت هرچه بیشتر ساخت و ساز و تدوین اصول و قوانینی در جهت بهتر ساختن خانه ها، جلب نماییم.

فهرست مطالب:
فصل اول
مقدمه
بیان مسئله
اهمیت و ضرورت تحقیق
اهداف تحقیق
ادبیات و پیشینه تحقیق
جامعه آماری
روش تحقیق
فصل دوم
تجزیه و تحلیل یافته های تحقیق
زلزله
اثرات کلی زمین لرزه ها
الف) حرکات مستقیم سازه ها
ب) گسل های سطحی زمین
ج) امواج جزر و مدی
د) جاری شدن سیل آتش سوزی، انفجار و غیره
چگونه زلزله بر ساختمانها اثر می کنند
عوامل تشدید کننده آسیب پذیری ساختمان
مطالعه بافت بیرونی روستا و شهر
پراکندگی و تراکم واحد روستایی و شهری
بررسی تأثیر روابط اجتماعی در بافت روستا و شهر
مطالعه کالبدی بافت روستا و شهر
آشنایی با سازه های شهری و روستایی
سازه های آجری
سازه های فلزی
سازه های مرکب فولادی و بتن مسلح
سازه های بتن مسلح
اهداف مقاوم سازی
آسیب پذیری قابل پیش بینی
مقاوم سازی لرزه ای سازه های با مصالح بنایی
روش های مقاوم سازی
انتقادات
پیشنهادات
چرخه مدیریت بحران
1- مرحله پیش گیری
2- مرحله آمادگی
الف) آمادگی در برابر خطر
ب) تخفیف خطر
ج) جلوگیری از خطر
3- مرحله مقابله
4- مرحله بازسازی
آمادگی برنامه های ترویجی
نتیجه گیری
منابع