تحلیل دو بعدی تنش – کرنش در محیط های سنگی اطراف تونل با رفتار الاستو- پلاستیک غیر خطی تحت بارهای برشی با روش اجزای محدود :پایان نامه کارشناسی ارشد عمران گرايش خاک و پی
پایان نامه ای که معرفی میگردد از سری پایان نامه های جدید رشته عمران و با عنوانتحلیل دو بعدی تنش – کرنش در محیط های سنگی اطراف تونل با رفتار الاستو- پلاستیک غیر خطی تحت بارهای برشی با روش اجزای محدود ، مطالعه موردی پل شهید حقانی تهران در 150 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.
چکیده تحلیل دو بعدی تنش – کرنش در محیط های سنگی اطراف تونل با رفتار الاستو- پلاستیک غیر خطی تحت بارهای برشی با روش اجزای محدود:
امروزه، با توجه به پیشرفت صنعت تونل سازی، نیاز به آنالیز و طراحی سازههای زیر زمینی در محیطهای سنگی بیشتر از گذشته احساس میگردد. اگرچه نرم افزارهای عددی و کاربردی زیادی در این زمینه موجود هستند اما هیچ یک در تمام زمینهها کامل و بی نقص نمیباشد و هر یک در محیط و شرایطی خاص بهترین کاربرد را دارا میباشند. در نتیجه برنامه نویسی در این زمینه قابل توجیه است. در این پایان نامه با استفاده از روش اجزای محدود و MATLAB، اقدام به برنامه نویسی و ایجاد نرم افزار میکنیم. در اولین گام با استفاده از بحث رگرسیون خطی بهترین ضرایب برای نمونه سنگ مورد نظر انتخاب میگردد. با استفاده از این نرم افزار مقایسهای بین نواحی گسیختگی اطراف تونل دایرهای در محیط الاستیک و الاستو پلاستیک دو بعدی تحت دو معیار بنیاوسکی و هوک-براون انجام یافته است. این نرمافزار قابلیت ترسیم نواحی گسیختگی اطراف تونل و محاسبه تنشها و کرنشها در تمامی نقاط را دارد. در پایان نتایج حاصله ناشی از تحلیل الاستیک با نتایج تحلیلی ناشی از روابط کرش و نتایج حاصله از تحلیل الاستو پلاستیک با نتایج نرم افزار ADINA مقایسه گردیده است. با مقایسه نتایج حاصله دقت نرم افزار ایجادشده را ارزیابی کرده و نزدیکتر بودن نتایج حاصل از تحلیل هوک-براون با نتایج تحلیلی، قابل نتیجهگیری میباشد.
پیش گفتار:امروزه علم مکانیک سنگ و مهندسی سازه های زیرزمینی از مهمترین شاخههای مهندسی ژئوتکنیک گردیده است.گواه این ادعا گسترش روز افزون نرم افزارهای تحلیل سازههای زیر زمینی و شیبهای سنگی میباشد. مهمترین خواسته یک طراح تونل در تحلیل سازههای زیر زمینی بدست آوردن ناحیهی گسیختگی، تنش و تغییر مکان در نقاط مختلف اطراف این سازه میباشد. این نتایج بسیار حیاتی میباشند. با استفاده از این نتایج میتوان مناطقی که نیاز به تقویت دارد را تعیین نمود. گرچه راه حلهای دقیق زیادی برای تحلیل محیطهای سنگی تاکنون ارائه شده است اما با توجه به محدودیتهای روشهای تحلیلی در مدل کردن محیطهایی با رفتار الاستو پلاستیک، ناهمگن، غیر ایزوتروپ، شرایط مرزی پیچیده، اشکال پیچیده تونل و… علاقه به استفاده از روشهای عددی روز به روز گسترش یافته است. از میان تمام روشهای عددی روش اجزای محدود به دلیل سادگی و انعطاف پذیری بیشتر، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. گرچه در اکثر تحقیقات انجام یافته، رفتار سنگ را الاستیک خطی در نظر میگیرند اما آزمایشات مقاومت سه محوری نشان میدهند که رفتار اکثر سنگها الاستو پلاستیک غیر خطی میباشد. با توجه به توانایی روش اجزای محدود، مدل کردن گسیختگی این رفتار کار مشکلی به نظر نمیرسد. علاوه بر روش
تحلیل، معیار مورد استفاده برای تحلیل نیز بسیار مهم است. معیار گسیختگی باید بتواند به خوبی رفتار محیط سنگی در شرایط مختلف بارگذاری را مدل کند. معیارهای تجربی زیادی تاکنون ارائه گردیده است اما مهمترین و اجراییترین آنها، معیار هوک-براون و معیار بنیاوسکی میباشد که هر دو در کارهای اجرایی کاربرد فراوان دارند. امروزه نرمافزارهای زیادی در مورد تحلیل فضاهای زیر زمینی وجود دارد که هر یک متکی بر یک روش تحلیلی یا عددی میباشند. اما با تمام تفاسیرهیچ نرم افزار مشخصی را نمیشود پیدا کرد که به طور جامع و کامل بتواند تمام خواستههای یک مهندس تونل را برآورده کند. این خواسته ها شامل 1- ترسیم نواحی گسیختگی اطراف تونل به صورت مشخص و واضح 2- پوشش دادن تمامی معیارهای موجود اعم از تئوری و تجربی 3- مدل کردن تمامی مدلهای رفتاری اعم از الاستیک خطی، الاستو پلاستیک غیر خطی، الاستیک غیر خطی.. 4- مدل کردن رفتاری محیطهای سنگی ناهمگن، غیر ایزوترپ،درزهدارو.. 5- تاثیر المانهای تقویتکننده مانند راکبولت و طراحی پوشش محافظ داخلی منظور نگارنده از ارائه این بحث آن است که هیچ نرم افزار جامع و کاملی که بتواند تمامی ملاکهای مورد نیاز برای همه نوع تحلیل را داشته باشد، یافت نمیشود. در نتیجه با تمامی این امکانات هنوز برنامه نویسی در بحث تونل و شیبهای سنگی،برای اهداف خاصی که نرمافزار قادر به پوشش آن نیست، فراوان انجام میشود. در این پژوهش اهداف چندی مدنظر میباشد که عبارتند از 1- مقایسهی ترسیمی بین نواحی گسیختگی یک سازهی زیر زمینی در شرایط بارگذاری یکسان، تحت دو معیار هوک-براون وبنیاوسکی در یک محیط سنگی با رفتار الاستیک؛ ومقایسهی آن با جوابهای تحلیلی ارئه شده 2- تاثیر بار برشی بر نواحی گسیختگی اطراف تونل 3- ارائه مدل رفتاری الاستو پلاستیک غیر خطی با معیار هوک و براون و مقایسهی نتایج آن با یکی از نرم افزارهای تجاری قابل ذکر است که کلیهی مراحل برنامه نویسی در محیط متلب انجام یافته است.
نتیجه گیری و پیشنهادات:در این قسمت سعی خواهیم کرد تفسیری بر روی نتایج و پیشنهادها ونتیجهگیریهایی مناسب جهت درک بهتر نتایج ارائه دهیم.گرچه این قسمت ممکن از لحاظ حجم ناچیز و محدود باشد اما مطمئناً دارای نکات مهمی خواهد بود. 1- همانطور که از محاسبات رگرسیون و ترسیم منحنیهای معیارها پیداست دقت معیار هوک -براون در بهینهسازی دادهها از معیار بنیاوسکی بسیار بیشتر است. معیار هوک-برا.ن برخلاف معیار بنیاوسکی تا حدودی نقاط تحت تنش منفی را نیز پوشش میدهد در حالی که معیار بنیاوسکی در هر نقطهای از تونل با رفتار کششی گسیخته خواهد شد. در نتیجه استفاده از معیار هوک-براون برای تحلیل و آنالیز محیطهای سنگی توصیه میگردد. به جرات میتوان گفت، به خاطر دقت رگرسیون بالای معیار هوک-براون، این معیار پرکاربردترین معیار گسیختگی محیطهای سنگی میباشد. 2-گرچه برای مقایسه بین دو معیار نیاز به تحلیل چندین تونل با شکلهای مختلف و تحت شرایط بارگذاری متفاوت میباشد، اما از همین تک مدل نیز میتوان فهمید که معیار بنیاوسکی نقاط گسیختگی اطراف تونل را با وسعت بیشتری نشان میدهد و این یعنی معیار بنیاوسکی در طراحی تونلها و فضاهای زیر زمینی محافظهکارانهتر است. 3- مقایسه بین تحلیل الاستیک و الاسنوپلاستیک بجا نمیباشد زیرا در این پژوهش باید ناحیه گسیختگی مربوط به همین نمونه سنگی در محیط واقعی را نیز داشته باشیم تا بفهمیم کدام تحلیل به واقعیت نزدیکتر است. با تمام این تفاسیر ذکر این نکته ضروری به نطر میرسد که نتایج مربوط به تحلیل الاستو =پلاستیک هوک-براون نسبت به نتایج الاستیک بسیار محافظهکارانهتر است. 4-با طی روند ذکر شده در پایاننامه میتوانیم با داشتن نتایج آزمایشات 3 محوری، ضرایب متناظر برای معیارهای گسیختگی مختلف دیگر را بدست آورد که این متناظر سازی ضرایب امکان مقایسه نواحی گسیختگی یک سازهزیر زمینی تحت معیارهای مختلف را به ما میدهد. با طی این روند امکان بسط نرمافزار نوشته شده برای محققین بعدی فراهم میآید.
|
ديدگاه ها