ارائه مدل جدیدی از مهاربندهای مقاوم در برابر کمانش و بررسی رفتار لرزه ای آن : پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی عمران گرایش سازه
پایان نامه ای که معرفی میگردد از سری پایان نامه های جدید رشته عمران و با عنوان ارائه مدل جدیدی از مهاربندهای مقاوم در برابر کمانش و بررسی رفتار لرزه ای آن در 109 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 ارائه مدل جدیدی از مهاربندهای مقاوم در برابر کمانش و بررسی رفتار لرزه ای آن:
یکی از مهمترین حوادث طبیعی که همواره زندگی انسانها را دچار دگرگونی کرده و گاهی تمدنهای بشری را با تخریب ساختگاه به نابودی کشانده، زلزله است. از این رو، انسان همواره سعی در شناسایی و مقابله با خطرات ناشی از زلزله داشته و هنوز هم موفق به مهار کامل این انرژی عظیم نشده است. حال با وجود آنکه محققین زیادی در زمینه ساخت و ساز ایمن و مناسب، تحقیقات ارزندهای انجام دادهاند، کماکان تعداد زیادی از ساکنین این کره خاکی هر ساله در زیر آوارهای به وجود آمده از زلزله مدفون میگردند و سازههای بسیاری کارایی خود را پس از زلزله از دست میدهند یا متلاشی میشوند.
ايران از نظر لرزه خيزي در منطقه فعال جهان قرار دارد و به گواهي اطلاعات مستند علمي و مشاهدات قرن بيستم، از خطرپذيرترين مناطق جهان در اثر زمين لرزه هاي پرقدرت محسوب ميشود. در حال حاضر ايران در صدر كشورهايي است كه وقوع زلزله در آن با تلفات جاني بالا همراه است و در سالهاي اخير به طور متوسط هر پنج سال يك زمين لرزه با صدمات جاني و مالي بسيار بالا در نقطه اي از كشور رخ داده است. گرچه جلوگيري كامل از خسارات ناشي از زلزله هاي شديد بسيار دشوار است ليكن با افزايش سطح اطلاعات در رابطه با لرزه خيزي كشور، شناسايي و مطالعه دقيق وضعيت آسيب پذيري ساختمانها، ايمن سازي و مقاومسازي صحيح و اصولي آنها، مي توان تا حد مطلوب تلفات و خسارات ناشي از زلزله هاي آتي را كاهش داد.]1[
در راستای شناسایی و مهار این پدیده، محققین همواره سعی داشتهاند تا آیین نامه های بسیاری را در سراسر دنیا برای محاسبه و ساخت سازه های مقاوم در برابر زلزله تهیه کنند و روشهای بسیاری برای محاسبه این نیرو و طراحی سازه ها در برابر آن ارائه دهند. پس از محاسبه نیروی زلزله، روشهایی جهت طراحی ساختمان مقاوم در برابر زلزله مطرح میشوند که این روشها را میتوان به دو دسته کلاسیک (سنتی) و مدرن تقسیم بندی کرد.
در روشهای کلاسیک، طراحی بر اساس حداکثر نیروی اعمال شده به ساختمان، که با ترکیب نیروهای احتمالی بیانشده در آیین نامه های مختلف به دست میآید، انجام میشود. تکتک اجزای سازه را براساس روش مقاومت نهایی یا نیروی حداکثر طراحی میکنند. اما در روشهای مدرن، پایداری سازه با روش طراحی براساس عملکرد نیز مطرح شده است.]2[
در سیستمهای سازهای معمولا دو عامل برای طراحان بسیار مهم است. اول ایمنی سازه و دوم راحتی ساکنین در برابر بارهای خارجی همچون باد و زلزله. برای رسیدن به این هدف دو عامل جابجایی و شتاب مطلق به ترتیب اثرگذارند و بایستی کنترل شوند. در این راستا سیستمهای مختلفی ارائه شده است که به طور کلی رفتار سازه را به گونه ای تغییر میدهند که انرژی ورودی زلزله، به اجزای اصلی سازه صدمه ای وارد نکند.
بعضی از سیستمها را میتوان بر روی سازه های موجود نیز پیاده نمود که در صورت لزوم بعد از رخداد زلزله نیز قابل تعویض و یا تعمیر باشند. با توجه به اینکه سازه های غیرمقاوم در برابر زلزله در کشورمان زیاد یافت میشوند و با توجه به این نکته که استفاده از سیستمهای الحاقی به نحو بسیار مطلوبی پاسخ دینامیکی سازه ها را کاهش میدهد، لذا استفاده از این سیستمها در کشورمان حائز اهمیت میباشد.
گرچه بارهای دینامیکی وارد بر سیستمهای سازهای ممکن است ناشی از عوامل مختلفی مانند اثر باد و موج و حرکت خودروها باشد، بدون شک یکی از انواع این بارهای دینامیکی که برای مهندسین سازه از بیشترین اهمیت برخوردار بوده، تحریکی است که توسط زلزله ها ایجاد میشود. البته اهمیت مساله زلزله تا حدودی به علت نتایج زیانباری است که یک زلزله در یک منطقه پرجمعیت به جا میگذارد. از آنجا که طراحی سازه های اقتصادی با معماریها و ابعاد گوناگون که قادر به تحمل نیروهای حاصل از یک زمینلرزه قوی باشند، توانایی بالایی را در هنر و علم مهندسی طلب میکند، منطقی به نظر میرسد که رشته مهندسی زلزله به عنوان چارچوبی که در آن کاربرد تئوریها و تکنیکهای ارائه شده در دینامیک سازه ها و … به نمایش گذاشته میشود، مورد استفاده قرار گیرد.
توانایی روشهای متداول طراحی و ساخت سازه های موجود بسیار محدود میباشد و پاسخگوی نیازهای روزافزون طراحی سازه های جدید نیست. به عنوان مثال بلندتر شدن ساختمانها به دلیل کمبود زمین در کلان شهرها و برآورده کردن نیازهای معماری جدید با فرمهای غیر معمول از جمله مشکلاتی است که نیاز به تکنولوژیهای جدید در امر ساخت و ساز را در کشورمان نمایان میکند.
لزوم انجام تحقیق حاضر
سیستمهای سازهای مختلفی جهت مقابله با نیروهای جانبی ناشی از زلزله در ساختمانهای فولادی مورد استفاده قرار گرفته است که میتوان به سیستم قاب خمشی مقاوم، سیستم مهاربندیشده همگرا و سیستم مهاربندیشده واگرا اشاره کرد. هر یک از این سیستمها به نوبه خود دارای معایب و محاسن مربوط به خود میباشند که در طول سالهای اخیر موضوع تحقیق علم مهندسی زلزله بوده است.
در کشور ایران استفاده از سیستمهای مهاربندی همگرا در بین مهندسین سازه بسیار رایج میباشد. لذا پرداختن به این موضوع و بیان معایب این سیستمها و ارائه راهکارهای کاربردی در زمینه رفع این معایب، میتواند کمک شایانی در پیشرفت صنعت ساختمانسازی ایران در جهت ایمنتر شدن ساختمانها نماید.
یکی از انواع سیستمهای مهاربند همگرا، سیستم مهاربندهای مقاوم در برابر کمانش یا به اختصار BRB[1] میباشد. این سیستم یکی از قویترین سیستمهای موجود در امر کنترل ارتعاشات نامطلوب سازهها در برابر نیروهای جانبی میباشد و امروزه در اکثر نقاط جهان از این سیستم جهت مستهلک کردن انرژی ناشی از زلزله، به وفور استفاده میشود.
در این نوع مهاربندها، هدف رسیدن مهاربند تحت بار محوری فشاری به حد تسلیم با جلوگیری کردن از کمانش عضو میباشد که این امر توسط یک مکانیزم خارجی انجام میشود. بنابراین مهاربند هم در کشش و هم در فشار بدون اینکه کمانش کند، تسلیم میشود. همچنین از آنجاییکه کمانش مهاربند جهت استهلاک انرژی مطلوب نیست، این سیستم که رفتار الاستوپلاستیک دارد، جهت مستهلک کردن انرژی زلزله بسیار موثر عمل میکند.]3[
در تحقیق حاضر، مطالعاتی بر روی مهاربندهای مقاوم در برابرکمانش به عنوان یک سیستم مقاوم در برابر نیروهای ناشی از زلزله انجام شده است. از آنجاییکه نصب سیستمهای مقاوم در برابر زلزله از نظر اقتصادی و مقاومسازی، کمک شایانی به رفتار مناسب سازه در برابر بارهای دینامیکی میکند، تحقیق بر روی این سیستمها دارای اهمیت زیادی میباشد.
مهاربندهای مقاوم در برابر کمانش دارای محاسن زیادی نسبت به مهاربندهای همگرای معمولی میباشند و از نظر سازهای نیز رفتار مطلوبی در برابر نیروهای جانبی از خود نشان میدهند. در کنار این محاسن، یک سری معایب برای این مهاربندها بیان شده است که در زیر به این معایب اشاره میشود:
- ساخت مهاربندهای BRB تا حدودی پیچیده و پرهزینه بوده و نیاز به تکنولوژی روز دارد.
- به دلیل پیچیده بودن ساخت، تولید مهاربندهای BRB در انحصار شرکتهای خاصی است.
- در صورت استفاده از فولاد با بازه جاری شدن وسیع به عنوان هسته مقطع، نیروهای اضافه به سازه اعمال خواهد شد.]3[
اهداف تحقیق ارائه مدل جدیدی از مهاربندهای مقاوم
هدف اصلی این مطالعه، تحقیق بر روی یک نوع مهاربند مقاوم در برابرکمانش با طرح جدید است که معایب ذکر شده برای مهاربندهای BRB، در این طرح رفع شده است. طرح این مهاربند در واقع برگرفته از شکل مهاربند مقاوم در برابرکمانش پیشنهاد شده توسط سریدهارا[2] است.]16[ مهاربند جدید دارای تکنولوژی ساخت سادهای بوده و نیازی به تکنولوژیهای پیچیده در ساخت ندارد. همچنین با اصلاحات در نظر گرفته شده، این مهاربند جدید در زلزله های شدیدتر پایداری سازه را بیشتر از مهاربند کنونی حفظ خواهد کرد. همچنین از ظرفیت باربری مصالح بکار رفته نیز بیشتر از مدلهای موجود کنونی استفاده خواهد شد.
در این طرح، هسته مقطع از فولاد جدار نازک[3] میباشد. غلاف نیز طوری طراحی میشود که در زلزله های شدید وقتی کاهش طول ناشی از نیروی فشاری وارد شده در هسته از یک حد معینی بیشتر شد، مقطع غلاف به عنوان یک عضو فشاری کمکی، درصدی از نیروهای فشاری هسته را تحمل کند. به اینترتیب که یک خلاصی بین اتصال و غلاف ایجاد میشود که در تغییر شکلهای مورد نظر با به هم چسبیدن اتصال و غلاف، درصدی از نیروی فشاری توسط غلاف تحمل شود. همچنین طراحی غلاف بایستی طوری باشد که مقطع غلاف تحت نیروهای فشاری به تسلیم برسد، به عبارت دیگر بایستی از کمانش جانبی غلاف جلوگیری شود. در این حالت، استهلاک انرژی نسبت به مهاربند مقاوم در برابرکمانش کنونی بیشتر خواهد بود و در نتیجه، سازه در مقابل نیروهای جانبی از پایداری بیشتری برخوردار خواهد بود.
بنابراین در این مطالعه با توجه به نیروهای وارد بر هسته، درابتدا یک مقطع بهینه برای هسته طراحی شده و در مرحله بعد، غلاف طوری طرح میشود که در زلزله های شدیدتر وارد عمل شده و پایداری سازه را حفظ کند.
در این تحقیق جهت حصول نتایج مطلوب، فرضیات زیر در نظر گرفته شده است:
- با طراحی بهینه شکل مقطع هسته، امکان استفاده از ظرفیت استهلاک انرژی آن بدون بکارگیری پرکننده فراهم میشود.
- با طراحی غلافی با شکل بهینه و فاصله مناسب با هسته، تسلیم هسته در بارهای لرزهای طراحی امکان پذیر میشود.
- استهلاک انرژی در زلزله های شدید با طراحی سیستمی برای استفاده از ظرفیت باربری فشاری غلاف نسبت به مهاربندهای ضد کمانش کنونی بیشتر میشود.
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.
ديدگاه ها