در تحقیقی که انجام شد[۱۴]برای بررسی تاثیر SMA ها در دیوار برشی بتنی و مقایسه رفتار حافظه شکلی و رفتار فوق الاستیک این مواد یک دیوار برشی بتنی با مشخصات درج شده در جدول (۲-۲) و به طول ۱.۳ متر و ارتفاع ۲.۷ متر و ضخامت ۰.۲ متر(شکل۲-۴۴) در نرم افزار sap مدل گردیدو دیوار برشی بتنی تقویت شده با SMA با درصدهای ترکیبی مختلف ۱۰۰% فولاد- ۷۵% فولاد با ۲۵%SMA- 50%فولاد و ۵۰% SMA– ۲۵% فولاد و ۷۵% SMA و در نهایت ۱۰۰% SMA تحت دو نوع بار استاتیکی یکنواخت و متناوب مورد بررسی قرار گرفت.
جدول۲-۲: مشخصات دیوار برشی بتنی مرجع[۱۴]
شکل ۲-۴۴: مشخصات دیوار برشی مدل شده[۱۴]
نتایج:
شکل ۲-۴۵: نتایج حاصل از بارگداری استاتیکی یکنواخت در دیوار بتنی مجهز شده به آلیاژهای هوشمند با خاصیت حافظه دار شکلی[۱۴]
شکل ۲-۴۶: نتایج حاصل از بارگداری استاتیکی یکنواخت در دیوار بتنی مجهز شده به آلیاژهای هوشمند با خاصیت فوق الاستیک[۱۴]
شکل ۲-۴۷: نتایج حاصل از بارگداری استاتیکی متناوب در دیوار بتنی مجهز شده به آلیاژهای هوشمند با خاصیت حافظه دار شکلی[۱۴]
شکل ۲-۴۸: نتایج حاصل از بارگداری استاتیکی متناوب در دیوار بتنی مجهز شده به آلیاژهای هوشمند با خاصیت فوق الاستیک[۱۴]
بحث:
نتایج حاصل از تحلیل مدل مجهز شده به آلیاژهای هوشمند با خاصیت فوق الاستیک بیانگر این مطلب است که کاهش درصد فولاد به کاررفته در دیوار و افزایش استفاده از این آلیاژ موجب افزایش مقاومت ، کاهش سختی دیوار و نرمتر شدن رفتار سازه می شود. همچنین به دلیل رفتار فوق الاستیک آلیاژهای حافظه دار شکلی که سبب قابلیت تحمل کرنش های بالا بدون بر جای گذاشتن کرنش های پسماند و همراه با رفتار هیسترتیک در این مواد می شود، افزایش درصد استفاده از این آلیاژها در دیوار برشی بتنی، سبب کاهش قابل ملاحظه ای در کرنش پسماند موجود دردیوار تحت هر دو نوع بارگذاری (یکنواخت و متناوب) می شود. همچنین با مقایسه نتایج تحلیل دیوار بتنی مجهر شده با آلیاژهای هوشمند فوق الاستیک با نتایج حاصل ازتحلیل دیوار بتنی مجهز شده با آلیاژهای هوشمند با خاصیت حافظه دار شکلی مشاهده می شود که در بارگذاری یکنواخت خاصیت حافظه دار شکلی تاثیر کمتری در کاهش کرنش پسماند دارد و همچنین باعث کاهش مقاومت دیوار می شود و در بارگذاری متناوب در سیکل های اولیه باعث کاهش مقاومت و با افزایش سیکل ها باعث افزایش مقاومت در رفتار سازه می شود.
در تحقیق مشابه دیگر[۱۳]بهبود رفتار لرزه ای سازه های دیوار برشی بتنی با بهره گرفتن از آلیاژهای حافظه دار شکلی به عنوان اعضای تقویت کننده مورد بررسی قرار گرفت .
سازه با مدل و مشخصات زیر(شکل ۲-۴۹و جدول ۲-۳) تحت زلزله ال سنترو (۱۵ ثانیه به عنوان زلزله اولیه و ۲۵ ثانیه بعدی به عنوان پس لرزه برای بررسی قابلیت ترمیم کنندگی روش پیشنهادی) مورد تحلیل قرار گرفت.
شکل ۲-۴۹: مشخصات مدل به کار رفته شده[۱۳]
جدول ۲-۳: ویژگی های مدل به کار رفته شده[۱۳]
مشخصات مصالح بتن مدل شده بکار رفته در دیوارهای برشی و تیرهای پیوند به ترتیب مقاومت فشاری ۳۲ مگا پاسکال ، مدول یانگ ۳۰ گیگا پاسکال ، ضریب پواسون ۰.۲ ، ووزن مخصوص ۲.۵ تن در متر مکعب. ابعاد هر دیوار برشی تک به صورت ۳ متر پهنا و ۰.۵ متر ضخامت و ابعاد تیرهای پیوند ۰.۶ متر عمق تیر و ۰.۳ متر پهنای تیر مدل شده است و جرم هر طبقه به صورت متمرکز در دو نقطه اتصال تیرهای پیوند به دیوار برشی به اندازه ۱۰۰۰ تن مدل شده است(دو جرم متمرکز ۵۰۰ تنی). فاصله بین دیوارهای برشی به صورت ثابت و ۲.۴ متر و ارتفاع هر طبقه ۳ متر در نظر گرفته شده است. در سازه تقویت شده ، در هر طبقه دو مهاربند قطری از جنس آلیاژهای حافظه دار شکلی به عنوان اعضای تقویت کننده یا تعمیرکننده (پس از وقوع اولین زلزله) در سراسر ارتفاع ساختمان در نظر گرفته شده است و برای این اعضای ساخته شده از آلیاژهای حافظه دار شکلی قطری معادل ۱۰۰ میلیمتر در نظر گرفته شده است.
نتایج :
شکل ۲-۵۰:جابجائی راس سازه بدون تقویت در مدت زمان یک زلزله و نوسان آزاد پس از آن [۱۳]
شکل ۲-۵۱:جابجائی راس سازه تقویت شده در مدت زمان یک زلزله و نوسان آزاد پس از آن [۱۳]
شکل ۲-۵۲: جابجائی بیشینه در ارتفاع طبقات در هنگام اولین زلزله [۱۳]
شکل ۲-۵۳: جابجائی راس سازه تعمیر نشده در مدت زمان زلزله ، پس لرزه قوی و ۲۵ ثانیه نوسان آزاد پس از هرکدام [۱۳]
شکل ۲-۵۴: جابجائی راس سازه تعمیر شده در مدت زمان زلزله ، پس لرزه قوی و ۲۵ ثانیه نوسان آزاد پس از هرکدام [۱۳]
شکل۲-۵۵جابجائی بیشینه درارتفاع طبقات درهنگام پس لرزه [۱۳]
شکل ۲-۵۶: درصد بیشینه تغییرشکل نسبی در هر طبقه در مدت زمان وقوع پس لرزه [۱۳]
شکل ۲-۵۷: تغییرشکل ماندگار نسبی در طبقات پس از اتمام تحریک پس لرزه [۱۳]
بحث:
نکته قابل توجه آن است که به دلیل وجود رفتار سخت شدگی مجدد در آلیاژهای حافظه دار شکلی و مدول الاستیسیته بالا ، مقادیر شتاب ها و سرعت های تحمیل شده به سازه در جریان زلزله افزایش پیدا می کند. به همین دلیل استفاده از این شیوه در تعمیر و تقویت سازه های دیوار برشی بتنی نیازمند رعایت و ظوابط و معیارهای طراحی عملکردی و آگاهی از نیازمندی های طراحی است.
۴۲
فصل سوم
روش تحقیق
در این فصل ابتدا به بیان مشخصات دینامیکی SMA های مورد استفاده پرداخته و درنهایت مشخصات مدل به کار رفته و نحوه شبیه سازی کامپیوتری این مدل را بیان می کنیم..
۳-۱: مشخصات مکانیکی SMA های مورد استفاده
شکل ۳-۱ رفتار آلیاژهای حافظه شکل فوق ارتجاعی را بر اساس نمودار نیرو- تغییرمکان دوره ای از بارگذاری نشان می دهد. ابتدا در تصویر سمت چپ (۳-۱-a) ارتباط نیرو-تغییر مکان بدست آمده از نمونه ای از آزمایش های انجام یافته در دانشگاه Basilicata (Dole&cardone)[5]مربوط به آزمایش کششی سیم های Ni Ti ارائه شده است. تصویر سمت راست (۳-۱-b) هم رابطه نیرو- تغییر مکان تعریف شده برای تحلیل های عددی را بنابر نتایج مطالعات آزمایشگاهی مذکور و به صورت شماتیک نمایش می دهد.
شکل ۳-۱: ارتباط نیرو با تغییر مکان برای SMA ها بر اساس نتایج آزمایشگاهی (a) و مدل عددی آن (b)
چنانچه در شکل مشخص شده است رفتار این مصالح عملاً وابسته به فاز درونی آنها بوده و در جریان هردو تبدیل فازهای مستقیم[۲۳] (تبدیل فاز آستنیت به مارتنزایت) و معکوس[۲۴] (تبدیل فاز مارتنزایت به آستنیت) رخ خواهد داد. این تبدیل فازها پایه و اساس رفتار SMAها می باشند.
به عنوان اعضای SMA ،سیم های Ni Ti به قطر یک میلی متر و مشخصات مکانیکی مشروح به شرح زیر در نظر گرفته شده اند(شکل ۳-۲):
شکل ۳-۲: مشخصات مکانیکی سیم های Ni Ti
که در آن:
=۰.۰۰۴۵ , =۱۶۵ MPA
=۰.۰۰۷ , =۲۸۰ MPA
=۰.۰۵۹۵ , =۳۹۰ MPA
=۰.۰۶۶ , =۵۲۵ MPA
که در آن ( ) و ( ) و ( ) و( ) به ترتیب تنش ها و کرنش های نظیر شروع تبدیل فاز آستنیت به مارتنزایت ، اتمام تبدیل فاز آستنیت به مارتنزایت ، شروع تبدیل فاز مارتنزایت به آستنیت و اتمام تبدیل فاز مارتنزایت به آستنیت بوده و بر اساس مطالعات آزمایشگاهی انجام یافته در دانشگاه Basilicata بدست آمده اند.
۳-۲:مشخصات مدل
مدل تحلیل شده دراین پایان نامه مشابه مدل ارائه شده در مقاله آقایان عسگریان و مرادی[۱۱]می باشد. یعنی با توجه به هزینه بالایSMA ها، آن را به صورت قطعه ای در بادبند ها در نظر گرفتیم که به صورت مفصلی به فولاد بادبند متصل شده است.(شکل شماره ۳-۳)
پلان سازه همانطور که از شکل پیداست متقارن بوده و دارای ابعاد ۱۸*۱۸ متر است و ارتفاع هر طبقه ۳.۲ متر می باشد.اتصال ستون ها به پی و اتصال تیرها به ستون به صورت مفصلی در نظر گرفته شده است.
از تغییر شکل محوری تیرها صرفنظر شده و سقف طبقات صلب در نظر گرفته شده است. همچنین بار ثقلی به صورت متمرکز بر روی گره های سازه ای اعمال می شود.
بار مرده به میزان ۶ و بار زنده ۲ و الگوی بارگذاری به صورت بار مرده با بیست درصد بار زنده(DL+0.2 LL)اعمال شده است.
شتاب طرح به میزان g 0.35 در نظر گرفته شد که هر یک اززلزله های اعمالی با این شتاب مقیاس شده اند.
