پایان نامه ، تحقیق و مقاله | دیجی لود

ادامه مطلب

DOC
مدل کردن شمع تحت بار دینامیکی در یک محیط نامحدود  : پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی عمران
doc
تعداد صفحات : 119
پایان نامه کارشناسی ارشد
رشته مهندسی عمران
همراه با جداول و اشکال
39000 تومان


پایان نامه ای که معرفی میگردد از سری پایان نامه های جدید رشته عمران  و با عنوان  مدل کردن شمع تحت بار دینامیکی در یک محیط نامحدود در 119 صفحه با فرمت Word (قابل ویرایش) در مقطع کارشناسی ارشد تهیه و نگارش شده است. امیدواریم مورد توجه کاربران سایت و دانشجویان عزیز مقاطع تحصیلات تکمیلی رشته های جذاب عمران  قرار گیرد.

 

مقدمه مدل کردن شمع تحت بار دینامیکی در یک محیط نامحدود:

در اثر اعمال نیروی دینامیکی به سازه، بین ساختمان و خاک زیر آن یک اندرکنش دینامیکی اتفاق می­افتد­. در حالتی که خاک نسبتاً نرم و سازه سخت باشد، این اثر بیشتر می­شود. زمانی­که امواج منتشر شده حاصل از نیروهای دینامیکی، به سازه وارد می­شوند، حرکت امواج در خاک، سازه را تحریک می­کند و به واسطه حرکت نسبی سازه نسبت به زمین، تغییر مکان­های سازه روی تغییرمکان­های محرک خاک اثر می­گذارند. این پدیده، اندرکنش خاک و سازه نامیده می­شود.

گزارش­های متعدد خسارات لرزه­ای سازه‌ها از یک سو و نتایج تحقیقات تجربی-تحلیلی، از سوی دیگر نشان می­دهند که اثرات اندرکنش خاک و سازه می­تواند عامل مؤثری در آسیب‌پذیری لرزه­ای سازه‌ها باشد. نمونه بارز این اثرات در زلزله سال 1985 مکزیک نمایان شد. در این زلزله، علاوه بر اثرات
ساخت­گاهی، وجود لایه خاک نرم روی بستر سنگی باعث اندرکنش شدید خاک و سازه گردید، به طوری که ساختمان­های با پریود ارتعاشی حدود دو ثانیه به شدت خسارت دیده و یا منهدم شدند. به عقیده بسیاری از محققین، این زلزله نقش و اهمیت در نظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه در طراحی را بیش از پیش نشان داد. بعد از وقوع این زلزله بود که تحقیقات گسترده­ای در این خصوص به عمل آمد و اثرات اندرکنش خاک و سازه در ضوابط آئین نامه­ای طرح لرزه­ای، منعکس گردید.

در تحلیل اندرکنش خاک و سازه، کل محیط مطابق شکل 1-1 به دو ناحیه تقسیم می­شود. ناحیه اول که اصطلاحاً ناحیه نامنظم (ناحیه محدود)، نامیده می­شود و شامل مجموعه سازه اصلی و ناحیه نامنظم خاک مجاور آن می باشد. در این ناحیه رفتار خاک را می­توان غیرخطی فرض نمود. ابعاد این ناحیه از اهمیت خاصی برخوردار است و ارتباط مستقیمی با نوع مسئله دارد. به عنوان مثال برای مسائل ژئوفیزیک که به بررسی و شبیه سازی حرکت زمین تحت تأثیر امواج زلزله و امواج ناشی از انفجارهای اتمی می­پردازند، این ناحیه دامنه وسیعی را در بر می­گیرد و برای یک مسئله اندرکنش سازه با خاک مجاور آن، این ناحیه کوچک در نظر گرفته می­شود. ناحیه دوم که ناحیه منظم (ناحیه نامحدود)، نامیده می­شود، از مجاورت ناحیه نامنظم شروع شده و تا مرز بی­نهایت ادامه دارد. با افزایش فاصله از سازه، دامنه تنش­ها کاهش می­یابد، بنابراین رفتار خاک در این ناحیه را می­توان خطی در نظر گرفت.به سطح مشترک دو ناحیه، سطح مشترک خاک و سازه گفته می­شود.

 

اهداف و اهميت مطالعه

در این پایان­نامه هدف مدل کردن شمع تحت بار دینامیکی در یک محیط نامحدود می­باشد. با توجه به محاسن روش المان محدود با مرز مقیاس شده نسبت به دیگر روش­ها، از این روش برای مدل کردن شمع و خاک اطراف استفاده می­شود. برای مدل کردن محیط نامحدود از روش دقیق زیرساختار که روشی سراسری می­باشد استفاده می­گردد. رفتار شمع در هر دو محیط محدود و نامحدود بصورت الاستیک و خطی در نظر گرفته شده است و نیازی به استفاده از مدلهایی که برای تعریف خاک رایج می­باشد نیست و شرایط آب حفره­ای نادیده گرفته شده است. برای مقایسه نتایج روش المان محدود نرم­افزارهای متعددی از جمله Geostudio، Sap و Adina مطالعه گردیده­اند که بدلیل کارایی بالای Adina از این نرم­افزار استفاده شده است.

در فصل­های بعدی شرح مفصلی از معادلات و مثال­های انجام شده با این روش بیان شده است. در فصل دوم روش­های حل معادله موج در دامنه نامحدود بیان شده است.در فصل سوم مدل­های آنالیز اندرکنش خاک-سازه معرفی شده است. در فصل چهارم روش المان محدود با مرز مقیاس شده، در فصل پنجم مثال­های عددی انجام شده با این روش و در فصل ششم نتیجه­گیری بیان شده است.

 

 

فهرست مطالب مدل کردن شمع تحت بار دینامیکی در یک محیط نامحدود:

فصل اول: مقدمه

 

1-1-بیان مساله————————————————————————– 1

1-2-شرط بازتابشی در آنالیز حوزه فرکانس—————————————————– 8

1-3-شرط بازتابشی در آنالیز حوزه زمان  ————————————————————-9

1-4-آنالیز دینامیکی اندرکنش خاک-سازه ———————————————————–10

1-4-1-روش زیر ساختار————————————————————- 10

1-4-2-روش مستقیم—————————————————————- 12

1-5-روشهای موجود برای مدل کردن دامنه های نامحدود—————————————- 13

1-5-1-روش های سراسری————————————————————— 13

1-5-2-روشهای محلی(موضعی)——————————————————– 14

1-6-اهداف و اهمیت مطالعه————————————————————— 15

 

فصل دوم: روش­های حل معادله موج در دامنه نامحدود و مروری بر کارهای انجام شده

 2-1- مقدمه————————————————————————— 16

2-2-روش های سراسری—————————————————————— 16

2-2-1-روش المان مرزی————————————————————— 17

2-2-2-روش لایه نازک——————————————————————- 19

2-2-3-شرایط مرزی غیر انعکاسی دقیق————————————————- 21

2-2-4-روش المان محدود با مرز مقیاس شده——————————————— 22

2-2-4-1-تاریخچه پیدایش——————————————————– 23

2-2-4-2-کاربرد در آنالیز دامنه­های نامحدود————————————– 24

2-3-روشهای محلی (مکانی)————————————————————— 25

2-3-1- شرایط مرزی انتقالی———————————————————- 26

2-3-2- المانهای نامحدود———————————————————— 26

2-3-3-لایه های جاذب————————————————————– 27

2-4- مروری بر کارهای انجام شده در آنالیز اندرکنش خاک-شمع———————————- 29

 

فصل سوم: مدل­های آنالیز اندرکنش خاک-سازه

 

3-1-مقدمه—————————————————————————- 38

3-2-مدل جرم، فنر و دمپر—————————————————————- 41

3-2-1-تعیین مشخصات خاک——————————————————— 43

3-3-مدل تیر برشی برای خاک————————————————————- 43

3-4-مدل محیط نیمکران الاستیک برای خاک————————————————- 44

3-4-1-محدودیت های روش آنالیز محیط نیمکران الاستیک————————————– 46

3-5-مدل عناصر محدود—————————————————————— 46

 

 

فصل چهارم: روش المان محدود با مرز مقیاس شده

 

4-1-معرفی—————————————————————————- 48

4-2-معادلات حاکمه الاستودینامیک برای دامنه های نامحدود ناهمگن——————————- 50

4-3-معادله المان محدود با مرز مقیاس شده در حوزه فرکانس————————————- 52

4-3-1-انتقال مرز مقیاس شده———————————————————— 52

4-3-2-توابع جابجایی گره در جهت شعاعی———————————————– 57

4-3-3-معادله المان محدود با مرز مقیاس شده——————————————– 58

4-4-بسط مجانب ماتریس سختی دینامیکی برای فرکانس های بالا ——————————— 60

4-5-روش سری پدِ —————————————————————————–62

4-6-روش شکست پیوسته————————————————————————62

4-7-روابط المان محدود با مرز مقیاس شده در حوزه زمان—————————————- 63

4-7-1-تقسیم بندی زمان———————————————————— 66

4-7-2-اولین گام زمانی————————————————————– 67

4-7-3-بازه زمانی nام————————————————————— 67

4-8-خلاصه روابط در الاستودینامیک متقارن محور———————————————- 68

4-8-1-تبدیل المان محدود با مرز مقیاس شده——————————————– 68

4-8-2-معادلات المان محدود با مرز مقیاس شده برای دامنه­ های متقارن محور با بارگذاری کلی——- 72

 

فصل پنجم: مثال­های عددی

 

5-1-مقدمه—————————————————————————- 77

5-2-مثال­های عددی در دامنه همگن ایروتروپ————————————————- 77

5-2-1-پی نواری صلب بدون وزن در خاک همگن نیمه صفحه———————————- 78

5-2-2-پی متقارن محور صلب در خاک همگن نیمه صفحه با نسبت عمق به شعاع1—————— 83

5-2-3-شمع متقارن محور صلب در خاک همگن نیمه صفحه با نسبت عمق به شعاع 20————– 87

5-2-4-شمع متقارن محور صلب در خاک همگن نیمه صفحه با نسبت عمق به شعاع 10 در حوزه فرکانس 91

5-2-5-تعیین حداکثر نسبت عمق به قطر شمع تحت بار قائم در روش SBFEM——————– 93

5-2-6-تعیین حداکثر نسبت عمق به قطر شمع تحت بار افقی در روش SBFEM——————- 95

5-3-مثال­های عددی در دامنه ناهمگن غیرایروتروپ——————————————— 96

5-3-1-پی متقارن محور صلب در خاک ایزوتروپ عرضی همگن تحت بار قائم و افقی—————– 96

5-3-2-شمع صلب با نسبت عمق به شعاع 20 تحت بار قائم در خاک ناهمگن ایزوتروپ عرضی————-100

5-3-3-شمع صلب با نسبت عمق به شعاع 10 تحت بار قائم در خاک ایزوتروپ عرضی ناهمگن——– 102

5-3-4-شمع صلب با نسبت عمق به شعاع 10 تحت بار افقی در خاک ایزوتروپ عرضی ناهمگن——– 106

 

فصل ششم: نتیجه­ گیری

 

6-1-خلاصه 108

6-2-توصیه­هایی برای تحقیقات آتی 109

منابع 110

 

 

فهرست اشکال

شکل1-1:مدل در نظر گرفته شده برای آنالیز اندرکنش خاک-شمع—————————————-2

شکل1-2:الف-بار دینامیکی     ب-بار استاتیک————————————————- 4

شکل1-3:مدل کردن اندرکنش خاک-سازه بوسیله روش زیر سازه———————————- 10

شکل1-4: کوپل مکانی شرایط مرزی سراسری————————————————- 12

شکل1-5: مدل کردن اندرکنش خاک-سازه بوسیله روش مستقیم———————————- 12

شکل 1-6:کوپل مکانی شرایط مرزی موضعی————————————————— 13

شکل 2-1:مش بندی مکانی در روش المان مرزی———————————————– 17

شکل2-2:الف:مش بندی مرز در BEM——————————————————- 18

شکل2-3:مش بندی در روش لایه نازک—————————————————— 19

شکل 2-4:الف:مش بندی یک دامنه نامحدود در روش SBFEM   ب:المان 3 گرهی روی مرز————– 23

شکل 2-5:لایه­های کاملاً تطبیق یافته——————————————————– 28

شکل 2-6:مدل اجزا محدود برای سیستم خاک-شمع-سازه————————————— 33

شکل 3-1:اندرکنش اینرسی و سینماتیک—————————————————– 40

شکل 3-2: درجات آزادی یک پی صلب واقع در خاک——————————————- 41

شکل 3-3: اثر خاک با در نظر گرفتن فنر و دمپر بدون جرم معادل——————————— 42

شکل3-4:مدول برشی در کرنش کم خاک—————————————————- 43

شکل3-5:مدل تیر برشی برای خاک——————————————————— 44

شکل3-6:مدل فنر و دمپر در آنالیز محیط نیمکران الاستیک————————————– 44

شکل4-1:مرکز مقیاس——————————————————————- 49

شکل4-2:تغییرات مدول الاستیسیته در عمق به صورت تابع توانی———————————– 51

شکل4-3:مختصات مرز مقیاس شده 2 بعدی محدود——————————————– 52

شکل4-4: مختصات مرز مقیاس شده 2 بعدی نامحدود——————————————- 53

شکل4-5: جابجایی در دامنه بوسیله درونیابی جابجایی­های گرهی———————————- 57

شکل4-6:آنالیز فصل مشترک خاک-سازه به روش زیر سازه————————————— 63

شکل4-7:مدل المان محدود با مرز مقیاس شده دامنه نامحدود متقارن محور————————– 69

شکل5-1:پی نواری صلب در خاک همگن ایزوتروپ———————————————- 78

شکل5-2:نحوه بارگذاری زمانی————————————————————- 79

شکل5-3:مش بندی پی صلب نواری در یک خاک نیمه صفحه همگن(دامنه زمان) در برنامه SBFEM——- 79

شکل5-4:جابجایی قائم پی صلب  نواری —————————————————— 80

شکل5-5:ابعاد مفروض در ADINA——————————————————— 80

شکل5-6:مش بندی مدل در ADINA——————————————————- 80

شکل5-7:مش بندی پی صلب نواری در یک خاک نیمه صفحه همگن(دامنه فرکانس) در برنامه SBFEM—– 81

شکل5-8: ضرائب سختی دینامیکی پی نواری صلب در خاک همگن نیمه صفحه در دامنه فرکانس ———- 82

شکل5-9:جابجایی قائم پی صلب(بدست آمده از حوزه فرکانس) ———————————— 82

شکل5-10: پی متقارن محور در خاک همگن————————————————– 83

شکل5-11: نحوه بارگذاری زمانی———————————————————– 83

شکل5-12:مش بندی پی صلب متقارن محور در یک خاک نیمه صفحه همگن در برنامه SBFEM———- 84

شکل 5-13:جابجایی قائم پی صلب  متقارن محور———————————————– 84

شکل5-14:المان بندی شمع و خاک اطراف در ADINA—————————————– 85

شکل5-15: ضرائب سختی دینامیکی پی متقارن محور صلب در خاک همگن نیمه صفحه در دامنه فرکانس— 86

شکل5-16:جابجایی قائم پی صلب متقارن محور ———————————————– 86

شکل5-17:شمع متقارن محور در خاک همگن ———————————————— 87

شکل5-18:نحوه بارگذاری زمانی———————————————————— 87

شکل5-19:مش بندی شمع صلب در یک خاک نیمه فضای همگن ——————————— 88

شکل5-20:جابجایی قائم شمع صلب ——————————————————– 88

شکل5-21:ابعاد مفروض در ADINA ——————————————————– 89

شکل5-22:المان بندی شمع و خاک اطراف در ADINA—————————————————————————— 89

شکل5-23: ضرائب سختی دینامیکی شمع متقارن محور صلب در خاک همگن نیمه فضا در دامنه فرکانس — 90

شکل5-24:جابجایی قائم شمع صلب——————————————————— 91

شکل5-25:شمع متقارن محور در خاک همگن ———————————————— 91

شکل5-26:مش بندی شمع صلب در یک خاک نیمه فضای همگن ——————————— 92

شکل5-27: ضرائب سختی دینامیکی شمع متقارن محور صلب در خاک همگن نیمه فضا در دامنه فرکانس — 92

شکل5-28: جابجایی شمع صلب با مقادیر مختلف عمق به شعاع ———————————– 93

شکل5-29:جابجایی قائم شمع صلب با نسبت های مختلف عمق به قطر—————————— 94

شکل5-30:مش بندی شمع و خاک محدود مجاور آن تحت بار قائم——————————— 94

شکل5-31:شمع تحت بار قائم و افقی در خاک همگن ایزوتروپ عرضی——————————- 96

شکل5-32: ضرائب سختی دینامیکی شمع صلب در خاک ایزوتروپ عرضی همگن ———————- 98

شکل5-33:الف-نحوه بارگذاری زمانی ب-تبدیل فوریه——————————————– 98

شکل5-34:المان بندی شمع و خاک اطراف در ADINA—————————————– 99

شکل5-35:جابجایی قائم و افقی شمع صلب در ایزوتروپ عرضی همگن——————————- 99

شکل5-36:شمع تحت بار قائم در خاک ناهمگن ایزوتروپ عرضی———————————- 100

شکل5-37: نحوه بارگذاری زمانی———————————————————- 100

شکل5-38:جابجایی قائم شمع صلب در خاک ایزوتروپ عرضی ناهمگن—————————– 101

شکل5-39:المان بندی شمع و خاک اطراف در ADINA—————————————- 101

شکل5-40:شمع تحت بار قائم در خاک ناهمگن ایزوتروپ عرضی———————————– 102

شکل5-41: ضرائب سختی دینامیکی شمع صلب در خاک ایزوتروپ عرضی ناهمگن——————— 103

شکل5-42:المان بندی شمع و خاک اطراف در ADINA—————————————– 103

شکل5-43:جابجایی قائم شمع صلب در خاک ایزوتروپ عرضی ناهمگن—————————— 104

شکل5-44:شمع تحت بار افقی در خاک ناهمگن ایزوتروپ عرضی———————————- 105

شکل5-45: ضرائب سختی دینامیکی شمع صلب در خاک ایزوتروپ عرضی ناهمگن تحت بار افقی———- 106

شکل5-46:جابجایی شمع صلب در خاک ایزوتروپ عرضی ناهمگن تحت بار افقی———————– 106

شکل5-47:المان بندی شمع و خاک اطراف در ADINA—————————————– 107

 

 فهرست جداول  

جدول 5-1-عنوان مثال­های انجام شده با روش المان محدود با مرز مقیاس شده                                 78

جدول 5-2- مقایسه نتایج روش SBFEM با دیگر روش­ها برای شمع با نسبت10 L/r=                      92

جدول 5-3-جابجایی نسبت های مختلف عمق به شعاع شمع و مقایسه با نرم افزار ADINA تحت بار قائم  93

جدول 5-4-جابجایی نسبت های مختلف عمق به شعاع شمع و مقایسه با نرم افزار ADINA تحت بار افقی 95

 

 

 

 

راهنمای خرید و دانلود فایل

برای پرداخت، از کلیه کارتهای عضو شتاب میتوانید استفاده نمائید.

بعد از پرداخت آنلاین لینک دانلود فعال و نمایش داده میشود ، همچنین یک نسخه از فایل همان لحظه به ایمیل شما ارسال میگردد.

در صورت بروز  هر مشکلی،میتوانید از طریق تماس با ما  پیغام بگذارید و یا در تلگرام با ما در تماس باشید، تا مشکل مورد بررسی قرار گیرد. دیجی لود متعهد میشود که هر طور شده فایل خریداری شده ، به دست شما خواهد رسید.

برای دانلود فابل روی دکمه خرید و دانلود  کلیک نمایید.



برچسب‌ها :
ads

مطالب مرتبط


ديدگاه ها


دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

2 × سه =