اخبار و اطلاعيه های عمران

[رضا]

بررسی تأثیر پارامترهای مختلف بر ضریب رفتار سازه های متداول فولادی و بهبود توزیع شکل پ
امروزه بخش عمده ای از طراحی لرزه ای در آیین نامه ها براساس روش استاتیک معادل وتعیین برش پایه طراحی از طیف خطی می باشد. برای تعیین برش پایه طراحی از ضرایب به نام ضریب اصلاح رفتار و یا ضریب رفتار استفاده می شود. این ضریب در واقع اعمال کننده فلسفه طراحی لرزه ای می باشد. با تغییرکوچکی در این ضریب برش پایه می تواند به مقدار زیادی تغییرکند. در آیین نامه های کنونی این ضریب بیشتر براساس قضاوت مهندسی تعیین شده است و لزوم تبین علمی این ضریب احساس می شود. در این پایان نامه، ابتدا روش تعیین ضریب رفتار سازه بررسی شده و سپس چندین قاب فولادی با تعداد دهانه و طبقات گوناگون با سیستم قاب خمشی، قاب مهاربندی شده هم محور، قاب دوگانه خمشی همراه با بادبند هم محور تحت یک تحلیل رانشی استاتیک قرارگرفته و ضریب رفتار آنها محاسبه شده است. نهایتاً، برای اصلاح توزیع شکل پذیری در طبقات قاب خمشی، دو قاب خمشی مورد برسی قرارگرفته است. نتایج نشان می دهد که مقادر ضریب رفتار سازه به پارامترهای بسیاری از جمله پریود سازه بستگی دارد. به طور کلی با افزایش پریود سازه مقدار ضریب رفتار آن کاهش پیدا می کند. در ضمن با انجام اصلاح در طراحی قاب خمشی توزیع شکل پذیری در طبقات قاب خمشی مناسب تر گردیده است. در این پایان نامه قابهای فولادی ابتدا براساس ضوابط آیین نامه طراحی لرزه ای جدید ایران طراحی شده سپس به وسیله یک تحلیل غیر خطی استاتیکی تحت اثر بارهای جانبی آیین نامه ای، شکل پذیری و ضرائب اضافه مقاومت آنها با توجه به محدود نمودن شکل پذیری محلی در المانهای سازه بدست آمده است. ار نتایج به دست آمده برای محاسبه ضریب رفتار قابها استفاده شده است. در این تحقیق اثر P-Δ در محاسبه ضرائب اضافه مقاومت و شکل پذیر قابها در نظر گرفته شده است. اثر P-Δ در قابهای خمشی باعث کاهش شکل پذیری قابها و همچنین ایجاد یک سختی منفی در آنها بعد ازجاری شدن قاب گردیده است. سختی در قابهای دارای مهاربندی بعد از جاری شدن مثبت می باشد. مقادیر ضریب رفتار محاسبه شده باری قابهای خمشی به طور کلی کمتر از مقادیر آیین نامه ای می باشد. قابهای مهاربندی شده هم محور که تعداد طبقات کمی داشته اند ضریب رفتار بزرگتر از آیین نامه و با فزایش تعداد طبقات مقدار آن کاهش پیدا کرده است. در قابهای مرکب مقدار ضریب رفتار به طور کلی از مقادیر آیین نامه ای بیشتر می باشد. در بررسی های انجام شده ملاحظه گردیده که در قابهای خمشی را به آیین نامه ای ستون قوی و تیر ضعیف، تضمین کننده به وجود نیامدن مفصل پلاستیک در ستونها نمی باشد. با اصلاح رابطه فوق به طوری که در ستونها مفصل پلاستیک به وجود نیاید، توزیع شکل پذیری در طبقات قاب خمش مناسب تر می گردد. تحلل استاتیک غیر خطی افزاینده می تواند نشان دهنده رفتار کل سازه و بیان کننده نحوه تشکلیل مکانیزم خطابی در سازه باشد. از طرف دیگر می توان با مقادیر اضافه مقاومت و شکل پذیری و شکل پذیری طبقه ای به دست آمده از نتایج حاصل از این تحلیل قضاوت مناسب در مورد رفتار سازه ها داشت.


مطالعه رفتار دینامیکی ساختمانهای طرح شده با مهار بندی های هم مرکز و خارج از مرکز

مهاربندهای فولادی کاربرد روز افزونی دراحداث سازه های ساختمانی و صنعتی دارند. در سالهای اخیر تحقیقات زیادی در مورد عملکرد و رفتار این نوع سازه ها در حالت های ارتجاعی و خمیری انجام شده است که نتایج حاصل در بهبود ضوابط طراحی و چگونگی اجرای آنها موثر بوده است. اخیراً کاربرد مهاربندهای خارج از مرکز با توجه به رفتار لرزه ای مناسب آنها در سازه ها توصیه می شود. در این پایان نامه ابتدا مطالعات انجام شده در مورد نحوه عملکرد قابهای فولادی، مرور شده و در نهایت بمنظور مطالعه رفتاری و اقتصادی قاب های با مهاربندی هم مرکز(CBF) و خارج از مرکز(EBF)، سه ساختمان بامهاربندی CBF و EBF طراحی شده و سپس با تحلیل های استاتیکی و دینامیکی غیرخطی مورد بررسی قرارگرفته اند. نتایج نشان می دهد که قابهای EBF سبکتر از قابهای CBF می باشند و در ضمن قابهای EBF با توجه به قابلیت اتلاف انرژی مناسب خود در کلیه طبقات، می توانند انرژی زلزله را بطور مناسب، پایدار و یکنواخت تلف نموده بطوریکه تغییرمکان نسبی طبقات آنها با وجود سختی کم این نوع قابها نسبت به قابهای CBF تفاوت چندانی با این قابها نداشته و در عین حال نیز که حالت یکنواخت تری را دارند.در این پایان نامه ابتدا سه نوع ساختمان با تعداد طبقات 5 و 10 و 15 با سیستم قاب فضائی ساده که سیستم باربر جانبی آنها در یک مرحله مهاربند CBF و در مرحله بعدی مهاربند EBF می باشند انتخاب شده و براساس مقاطع موجود درایران طراحی شده اند و سپس تحلیل های استاتیکی غیر خطی و دینامیکی غیر خطی تحت شتابنگاشت های مختلف با بیشینه شتاب های مختلف قرارگرفته اند. نتایج حاصل از طراحی ها و تحلیل ها بیانگر آن است که: پروفیل های IPE موجود درایران با توجه به طول تیر پیوند در نظر گرفته شده ومقادیر کم سطح بال به نسبت سطح جان ملزومات طراحی را جوابگو نبوده و به عنوان تیر پیوند قابل استفاده نمی باشند. از نظر وزنی یک قاب لرزه بر EBF نسبت به قاب مشابه CBF بطور متوسط 20 درصد سبک تر بوده و در قیاس با وزن کل اسکلت ساختمان، سازه EBF بطور متوسط 5 درصد سبک تر از سازه CBF می باشد.با توجه به نتایج تحلیل استاتیکی غیر خطی قابها ملاحظه می شود که قابهای CBF بعد از جاری شدن نسبت به قابهای EBF بطور قابله ملاحظه و ناگهانی سختی خود را از دست می دهند. ضریب تنش مجاز قابهای CBF بیشتر از قابهای EBF بوده در حالی که شکل پذیری قابهای EBF بیشتر از CBF می باشد. توزیع شکل پذیری در طبقات قاب EBF بطورکلی مناسب تر و یکنواخت تر می باشد. از طرف دیگر با بررسی های چرخه های پسماند قابهای CBF و EBF ملاحظه می شود که چرخه های EBF پایدارتر و یکنواخت تر و دارای قابلیت اتلاف انرژیبهتر و توزیع مناسب تر در طبقات نسبت به قاب CBF می باشد. در ضمن جذب انرژی در طبقات فوقانی قابهای EBF کمتر از بقیه طبقات است.نتایج نشان می دهد که اولاً با توجه به سختی بیشتر قابهای CBF نسبت به EBF ملاحظه می شود که قابهای CBF در اثر شتابنگاشتهای مختلف نیروی بیشتری وارد شده است و از طرف دیگر به علت قابلیت جذب انرژی بیشتر قاب های EBF در شتابنگاشتها با بیشینه شتابهای مختلف این قابها تغییر مکان کمتری نسبت به قابهای CBF دارند. ثانیاً با افزایش شتاب ورودی در سازه های EBF مفاصل پلاستیک، اکثراً در تیرهای پیوند بوجود می آید در حالی که در سازه های CBF مفاصل پلاستیک در ستونها و مهاربندی ها بوجود می آید که در نهایت کل سیستم باربر جانبی خسارت می بیند. ثالثاً ضوابط آئین نامه ای طرح قاب EBF تضمین کننده بوجود نیامدن مفصل پلاستیک در عضوهای غیر از تیر پیوند نمی باشد. رابعاً در قابهای EBF با ارتفاع زیاد مفاصل پلاستیک در تیرهای خارج از پیوند در طبقات فوقانی تشکیل شده است که بنظر می آید که تیرهای پیوند طبقات فوقانی قاب EBF باید برای نیروی بیشتر طراحی گردند.


تأثیر رفتار غیر خطی سازه ها در توزیع نیروی برشی و لنگر واژگونی طبقه تحت چند مولفه زلزله

توزیع نیروهای زلزله در ارتفاع در آیین نامه های طراحی در برابر زلزله براساس رفتار خطی، مود اول و منظم بودن سازه است و برای در نظر گرفتن اثر مودهای بالا در سازه های با دوره تناوب بالا از نیروی شلاقی استفاده می شود. در صورتی که در نظرگرفتن مواردی چون رفتار غیر خطی سازه ها، چند مؤلفه زلزله، پانل های پرکننده با مصالح بنائی، بیشینه شتاب زلزله و بیشینه سرعت زلزله می توانند در توزیع نیروی برشی و لنگر واژگونی طبقات تأثیر بگذارند. در این تز(مطالعه) ابتدا با جمع آوری تحقیقات انجام شده در زمینه های تأثیر چند مؤلفه زلزله با رفتار سازه ها، پارامترهای مؤثر در تحلیل غیر خطی سازه ها( سختی، میرایی، پانل های پرکننده با مصالح بنائی) و دیدگاه آیین نامه های جهان در رابطه با تحلیل سازه ها تحت ند مؤلفه زمین لرزه، توزیع نیروی برشی و لنگر واژگون طبقات مورد بررسی قرارگرفته است. سپس جهت بررسی عوامل مؤثر در توزیع نیروی برشی و لنگر واژگونی طبقات برای مدلهای مختلف سازه ای فولادی(خمشی، بادبندی X وK و خمشی با پانل های پرکننده) تحلیل دینامیکی(خطی و غیر خطی) تحت شتابنگاشتهای طبس، ناغان و اسلام و ال سنترو انجام شده و با توزیعی که آیین نامه ایران مطرح کرده مقایسه شده است. با توجه به بررسی انجام شده در این مطالعه نتیجه شده است که سازه ها با افزایش بیشینه شتاب زلزله رفتار غیر خطی بیشتری نشان می دهند که باعث تغییر توزیع نیروی برشی و لنگر واژگون طبقات سازه ها می شود. مؤلفه گهواره ای زلزله ها باعث افزایش نیروی برشی و لنگر واژگون طبقات سازه ها می شود. همچنین در نظرگرفتن پانل های پرکنند با مصالح بنائی می تواند باعث افزایش نیروی برشی و لنگر واژگونی طبقات پایینی سازه ها شود.

آزمایش ارتعاش اجباری برروی ساختمان جدید مؤسسه و اثر دامنه نیروی ورودی بر فرکانسهای طبیعی آن
خصوصیات دینامیکی سازه ها از قبیل پریودهای طبیعی ارتعاش، شکل مودهای ارتعاشی و میزان میرایی در ردیف مهمترین عوامل هستند که نحوه رفتار سازه را در برابر زلزله مشخص می کنند. در مورد مدلهای ریاضی و تئوری با توجه به اینکه در آنها از فرضیات ساده کننده استفاده می شود و از اثر اجزاء غیر سازه ای صرفنظر می گردد و همچنین با توجه به اینکه میزان میرایی در سازه ها به نوع مصالح مصرفی و روش ساخت بستگی دارد باید دقت این مدلها را از طریق آزمایشهای لرزه ای برروی سازه ها بررسی کرد. جهت بررسی میزان هماهنگی نتایج بدست آمده از تحلیل مدلهای ریاضی و تئورتی با آزمایشهای واقعی، ساختمان جدید مؤسسه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله ابتدا به صورت ریاضی و تئورتی تحلیل شده است و سپس تحت آزمایش تحریک سینوسی پایا قرارگرفته است. برای این منظور از یک دستگاه لرزاننده که قادر به اعمال یک نیروی سینوسی در ساختمان توسط لرزاننده تحریک شده است رکوردهای پاسخ طبقات ساختمان به دست آمده اند و بعد از پردازش رکوردها و از بین بردن نوفه های آنها طیفهای فرکانس- پاسخ در هر طبقه رسم گردیده اند. با توجه به این طیفها و نیز با توجه به نسبت دامنه ها واختلاف فاز شتابنگارها درهر فرکانس تشدید مودهای تغییرشکل ساختمان رسم شده اند و همچنین مقادیر میرایی مودی برای هر مود با استفاده از روش پهنای نوار در طیفهای پاسخ بدست آمده اند. نتایج به دست آمده از تحلیل و آزمایش با هم مقایسه شده اند و سعی شده است که مدل ریاضی به گونه ای اصلاح شود که نتایج حاصل از آن با نتایج حاصل از آزمایش تطابق داشته باشد. در ابتدا در مدل کامپیوتری از اثر سختی میانقابها صرفنظر شده بود لذا بین نتایج مدل کامپیوتر ی و آزمایش اختلاف بسیار قابل ملاحظه ای به دست آمد. بعد از آنکه سختی میانقابها در مدل کامپیوتری اثر داده شد نتایج حاصل از تحلیل کامپیوتری و آزمایش بهم نزدیکتر شده و تطابق بیشتری با هم داشتند. با توجه به اینکه آزمایشها بسته به شرایط، تحت اثر نیروهای مختلف انجام شده اند اثر دامنه نیروی ورودی بر فرکانسهای تشدید بررسی شده و مشخص گردیده که مقدار فرکانسهای تشدید مستقل از مقدار نیروی ورودی می باشد. مطلبی که از مقایسه نتایج آزمایش با مدل کامپیوتری مشخص می شود این است که میانقابها در رفتار سازه دارای نقش اساسی هستند و باید سختی آنها را در تحلیلهای کامپیوتری در نظر گرفت. علاوه بر آن نتایج آزمایش برروی ساختمان عدم صلبیت و انعطاف پذیر بودن کف را نشان می دهد و این بر خلاف فرضیات به کار رفته در مدل کامپیوتری می باشد. قبل از اینکه ميان قابها در مدل کامپیوتری اضافه شوند نتایج از حاصل از تحلیل کامپیوتری نشان داد که در فرکانس 98/1 هرتز در ساختمان پیچش بوجود می آید اما بعد از اینکه اثر میانقابها در مدل کامپیوتری اضافه شد در محدوده فرکانسی 0/12-0/0 هرتز پدیده پیچش مشاهده نشد و این موضوع توسط نتایج آزمایش هم تأیید گردید به این ترتیب که در محدوده فرکانسی مورد آزمایش در ساختمان پیچش بوجود نیامد.

بررسی رفتار ستونهای قوطی فولادی پرشده با بتن تحت بارگذاری جانبی زلزله در ساختمانهای بلند
با توجه به کاربرد روزافزون ستونهای قوطی پرشده با بتن در ساختماهای بلند و عملکرد مناسب این ستونها در برابر زلزله از یک طرف و لرزه خیزی اکثر مناطق کشور از طرف دیگر سعی شده است در این مطالعه رفتار این ستونها در برابر بارگذاری جانبی زلزله بررسی شود. در این مطالعه علاوه بر بررسی رفتار خمشی این ستونها در برابر ترکیب بارگذاری ثقلی و جانبی سیکلیک رفتار برشی آنها نیز بررسی شده است. با توجه به اهمیت شکل پذیری و ظرفیت جذب انرژی اعضا سازه ای در برابر زلزله، این مقادیر نیز به طور مفصل مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین با توجه به لزوم پیوستگی و هماهنگی فولاد و بتن در مقاطع مرکب، چسبندگی و پارامترهای مؤثر بر مقاومت چسبندگی در ستونهای مرکب نیز مورد بررسی قرارگرفته است. روشی سازگار با آیین نامه های معتبر برای طراحی ستونهای قوطی پرشده با بتن در هر دو حالت ستون کوتاه و ستون لاغر نیز ارائه گشته است. نشان داده شده است که ستون که ستون قوطی پرشده با بتن علاوه بر مقاومت و رفتار خمشی و برشی مطلوب شکل پذیری خوبی داشته و از ظرفیت جذب انرژی قابل توجه ای نیز برخوردار است. به علاوه از روند طراحی ساده ای برخودار بوده و برای طراحی دفتری کاملاً مناسب است. خصوصیات فوق ستونهای قوطی پرشده با بتن را به صورت اعضا سازه ای بسیار مناسب و ممتاز برای ساختمانهای بلند در مناطق زلزله خیز معرفی می کند. رفتار خمشی و شکل پذیری و ظرفیت جذب انرژی ستونهای قوطی پرشده با بتن، در فصول دوم و سوم مورد بررسی قرارگرفته است و نشان داده شده است که این مقادیر به پارامترهای زیادی منجمله نسبت عرض به ضخامت ورق فولادی، ضریب لاغری ستون، طول پرشدگی بتن در ستون ، نوع بتن و فولاد، تعداد سیکل بارگذاری، بار محوری، گل میخ برشگیر بر پوسته فولادی بستگی داشته و نحوه ارتباط آنها نیز بررسی شده است.
با توجه به ضخامت قوطی فولادی در ستون مرکب، این ستونها معمولاً ظرفیت برشی بسیار بالایی از خود نشان داده و عمدتاً در مورد خمشی گسیخته می شوند. رفتار برشی ستونهای قوطی پرشده با بتن در ستونهای کوتاه که در آنها برش بیشترین تأثیر را دارد، در فخصل پنجم مورد مطالعه و بررسی قرارگرفته است و نشان داده شده است که حتی در این حالت نیز ستونهای قوطی پرشده با بتن، از نظر برشی رفتار بسیار مناسب از خود نشان می دهند. با توجه به فرم سازگاری کرنشها در نقاط تماس بتن و فولاد، چسبندگی بین فولاد و بتن در ستونهای مرکب در فصل چهارم بررسی شده است و نحوه تأثیر پارامترهایی چون سن بتن سایز، دما، شرایط نگهداری بتن و انقباض بر مقاومت چسبندگی مشخص شده است. در فصل ششم، سعی شده است روش برای طراحی ستونهای قوطی پرشده با بتن،ارائه شود که علاوه بر هماهنگی با آیین نامه های معتبر، برای طراحی دفاتر مهندسی کاملاً عملی و مناسب باشد. بدین منظور روش گام به گام طراحی ستون قوطی پرشده با بتن در دو حالت ستون کوتاه و ستون لاغر آورده شده است و نشان داده شده است که با استفاده از ستون قوطی فولادی پرشده با بتن در مقایسه با قوطی فولادی از تغییرمکان جانبی کمتر و شکل پذیری بیشتری برخوردار بوده و رفتار لرزه ای مناسبتری از خود نشان می دهند. در بخش پایانی علاوه بر جمع بندی و نتیجه گیری کلی از مطالب ارائه شده در فصول قبل ، نیازهای پژوهشی آینده نیز ارائه گردیده است.


طراحی لرزه ای ساختمانهای فولادی بلند با استفاده از جاذبهای انرژی ویسکوالاستیک( VEP)

میراگرهای ویسکو الاستیک در بسیاری از کشورها همچون ایالات متحده، ژاپن، تایوان، مورد آزمایش واقع شده اند و در تعدادی از ساختمانهای بزرگ همچون مرکز تجارت جهانی نیویورک، کلمبیا سنتر، برج دوقلوی سی ونت و... به صورت موفقیت آمیزی مورد استفاده واقع شده اند. در ابتدا از این میراگر جهت مقابله با باد استفاده می شده است، اما با تحقیقات حاصله در طول سالیان اخیر، استفاده از این میراگرها در ساختمانها جهت مقابله با زلزله نیز مورد توجه واقع شده است. تحقیقات نشان می دهند که خواص مکانیکی این میراگرها وابستگی شدید به دما، فرکانس بارگذاری و کرنش برشی دارند. این مطالعه جهت بررسی رفتار لرزه ای ساختمانهای مجهز به میراگر صورت گرفته استف بدین منظور ساختمان 22 طبقه فلزی که به صورت ساختمان مقاوم خمشی در شرایط ایران طراحی گردیده است، یکبار جهت مقاوم سازی مجهز به میراگر گردیده است و یکبار با کاهش مقاطع( طرح جدید) به میراگر مجهز گردیده است و رفتار ساختمانهای مزبور در تحلیل خطی و یک قاب از آنها در تحلیل غیر خطی، تحت اثر زلزله های با محتوای فرکانسی متفاوت مورد بررسی واقع شده اند. نتایج نشان می دهند که به گارگیری میراگر باعث کاهش قابل توجه پاسخ ( خصوصاً تغییر شکلها)می گردد و احتمالاً اثر مودهای بالاتر کاهش می یابد و در ساختمان طرح جدید حدود 5/16% کل فولاد، صرفه جویی گردیده است. در بررسی اثر دما بر عملکرد میراگر و پاسخ سازه ، نتیجه گرفته شد که افزایش دما باعث کاهش جدب انرژی در میراگرهای گردیده و نتیجتاً افزاییش پاسخ را نیبت به دماهای پایین به دنبال دارد. همچنین مشاهده گردید که به کارگیری میراگرها در کاهش نیاز شکل پذیر تیرها مؤثر بوده و باعث کاهش قابل توجه این نیاز می گردند. نتایج این مطالعه نشان می دهند که انرژی پسماند سازه به علت رفتار غیر خطی اعضاء، در اثر استفاده از میراگر کاهش چشمگیری داشته است و مفمصلهای پلاستیک تحت اثر دو زلزله طبس و ال سنترو کاهش چشمگیری داشته اند. نتایج این مطالعه نشان می دهند که به گارگیری روشهای طراحی میراگر براساس کنترل میرایی مودی، برای ساختمانهای بلند احتمالاً نامناسب بوده و نتایج غیر اقتصادی به همراه دارد.


مقایسه روشهای خطی و غیر خطی در تعیین آسیب پذیری سازه های موجود

تعیین آسیب پذیری و مقاوم سازی سازه های موجود فصلی است که تقریباً به تازگی ودر دو دهه اخیر مطرح سده و به سرعت پیشرفت کرده است. بسیاری از سازه های موجود ارزش فراوانی داشته و یا به علل مختلفی نمی توان آنها را تخریب کرد و مجدداً ساخت، به همین دلیل نیز باید به مقاوم سازی آنها پس از تعیین نقاط ضعفشان پرداخت. به طور کلی دو روش خطی و غیر خطی در تعیین آسیب پذیری ساختمانها در زلزله وجود دارد. استفاده از روشهای غیر خطی مستلزم صرف زمان و هزینه های زیادی است و از آنجا این برنامه های به بررسی دوبعدی قابهای ساختمان می پردازند، درسازه های با پلان نامنظم که تحت پیچشهای بزرگ قرار دارند ارزیابی با این روشها دقیق نمی باشد. اما روشهای خطی با وجود اینکه رفتار واقعی و الاستوپلاستیک سازه را در نظر نمی گیرند به واسطه نداشتن محدودیت در ابعاد ساختمان سهولت وسرعت در مدلسازی آشنایی کلیه مهندسین با این روشها، امکان تهیه مدل سه بعدی و ملحظ نمودن پیچشها دارای مزایای بسیاری هستند.
هندبوک ATC22 با ارائه ضرائب و تمهیدات خاصی به ارزیابی خسارت پذیری ساختمانهای موجود با استفاده ازروشهای خطی می پردازد که در این پایان نامه با مدلسازی ساختمان جدید موسسه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله به مقایسه روش خطی ATC22 با روش غیر خطی پرداخت شده است. مدلسازی خطی با برنامه SAP90 و آنالیز غیر خطی نیز توسط برنامه DRAIN 2D پرداخته شده است. مقایسه کلیه نتایج در جداول و نمودارهای فصل آخر آورده شده و با توجه به تطابق خوب نتایج دو روش با یکدیگر می توان نتیجه گیری کرد که در تعیین آسیب پذیری ساختمانهای معمولی در زلزله استفاده از روشهای خطی نیز امکان پذیر بوده و نسبت به روشهای غیر خطی سرعت و قابلیتهای بیشتری دارد. البته این مسئله بدین معنی نیست که روشهای خطی نتایج دقیقتری نسبت به روشهای غیر خطی ارائه می کند زیرا همانطور که قبلا نیز اشاره شد بهترین روش مدلسازی رفتار واقعی و الاستو پلاستیک سازه هنگام زلزله می باشد که این امر تنها با آنالیز غیر خطی امکان پذیر بوده و روشهای خطی تنها به واسطه سهولت و عدم محدویت درمدلسازی توصیه می گردند. در این مقایسه و در فصل نتایج با نشان دادن المانهایی که در هر دو روش به عنوان ضعیف شناخته شده اند روی شکل شماتیک قاب، ملاحظه می شودکه تعداد المانهای بادبندی بیشتری در روش خطی دچار ضعف شده اند که این مطلب نشانگر اثرات پیچش در آنالیز خطی می باشد. همچین نمودار مقایسه پوش تغییرمکان طبقات نیز تغییرمکانهای بزرگتری را در روش خطی نشان می دهد که با توجه به قرارگرفتن قابهای تحت بررسی در روش غیر خطی روی محیط پلان، می توان این موضوع را به لحاظ شدن اثرات پیچش در روش خطی نسبت داد چراکه بیشترین تغییرمکان ها در اثر پیچش در دورترین نقطه از مرکز سختی اتفاق می افتد.


برگرفته از وبلاگ


[فقط کاربران سایت قادر به مشاهده ی لینک ها میباشند . ] و [فقط کاربران سایت قادر به مشاهده ی لینک ها میباشند . ]

[معمار]

سیستم های سازه ای

در این مقاله سعی خواهم کرد تا سیستمهای متداول ساخت و طراحی سازه را معرفی نمایم و به بررسی انان پرداخته شود.
البته به دلیل زیاد بودن مطالب فقط نام برخی از سیستمها با مشخصات خلاصه نوشته میشود و در مقالات اینده به بررسی کلی خواهیم پرداخت.


1:سیستم سازه ای با دیوار باربر: این سیستم قدیمی ترین و اشنا ترین

روش ساخت می باشد که امروزه به دلایل ایین نامه ای و نیروهای جانبی

زیاد مورد توجه قرار نمی گیرد.


2:قاب مفصلی مهاربندی شده: این سیستم از قدیمی ترین سیستم های

سازه ای بوده که مورد توجه مهندسین در سالهای قبل و حتی امروزه

میباشد.


در این روش بارهای ثقلی بر قاب مفصلی وارد شده و به دلیل مفصلی

بودن قاب سازه معیین بوده و به صورت استاتیکی تحلیل میشود و بارهای

جانبی بر مهار بندهای ان وارد شده و مهاربندها به روشهای تقریبی یا

دقیق قابل تحلیل است لذا در سالهای دور به دلیل عدم وجود حسابگرهای

ماشینی در سازه ها از این سیستم بیشتر استفاده میشد به عنوان

مثال: برج ایفل- برج امپایر استایت در نیویورک و.... ....


بااین سیستم ساخته شده اند( برج امپایر استایت در سال 1931 ساخته

شده و در ان از مهاربند های غیر هم محور واتصالاط پرچی استفاده شده

است این برج به مدت 40 سال بلند ترین سازه ی جهان به شمار می رفت)




3:قاب خمشی: بعد از جنگ جهانی دوم اجرای سازه های بتنی اغاز شده

و ساختمانهای بتنی به دلیل اجرای هم زمان قاب ان به فرم قاب خمشی


ساخته میشود البته میتوان سازه های فلزی را نیز به فرم قاب خمشی

اجرا نمود.به هر حال در قاب خمشی نیرو های ثقلی و جانبی در تکه

گاههای تیرها لنگر خمشی ایجاد میکند و نیز تیرها و ستونها در تحمل

تمامی نیروهای وارده باهم وارد عمل می شوند لذا تحلیل المانهای این

نوع قابها باید همزمان انجام گیرد.


4: قاب خمشی مهار بندی شده: گاها نیروهای جانبی به قدری زیاد بوده

که المانهای تیر و ستون قاب خمشی به تنهایی قادر به تحمل ان نمی

باشد لذا از مهاربندهای مختلف برای کمک به انها استفاده می شود که

نوع این مهاربندها ممکن است فلزی بوده و یا از دیواهای برشی بدین

منظور استفاده شود به هر حال باید 30 درصد بارهای جانبی را خود قاب

خمشی تحمل نماید (دیوارهای برشی خود انواع مختلفی دارند مثلا: دیوار

برشی با المان مرزی - بدون المان مرزی - با باز شو - بدون باز شو - دیوار

برشی کوپل و....)

سیستم های فوق معروفترین و متداولترین سیستم سازه ای می باشند

اکنون به معرفی سیستم های جدید تر می پردازیم.


5: سیستم طره ای : این نوع سیستم به ندرت اجرا می شود و تقریبا بد

ترین نوع سازه می باشد چرا که در مقابل بارهای جانبی بسیار ضعیف

عمل می کند.


6: سیستم فضایی : عالی ترین و بهترین نوع سازه ای بوده و کاملترین

رفتار در مقابل باهای جانبی و ثقلی دارد اما اجرای ان بسیار مشکل است

و امروزه فقط برای پوشش سقفهای سبک با دهانه های بزرگ استفاده

می شود و تنها یک ساختمان 25 طبقه در هنگ کنگ که بانک مرکزی هنگ

کنگ است با این سیستم ساخته شده است.



7: سیستم معلق : یکی از معروفترین سیستمها برای پل سازی است اما

در ساختمان سازی و بلند مرتبه سازی هم ندرتا مورد توجه قرار می گیرد


در این سیستم برخی المانها به فرم کششی برای تحمل بارهای ثقلی

طرح می شود که اکثرا کابلهای کششی با مقاومت زیاد می باشند


پلهای بزرگ مثل گلدین گیت در سانفرانسیسکو و ساختمان 25 طبقه ی

مرکز پلیس سیاتل با این سیستم طرح شده اند.


8: سیستم هسته ای : در این روش بارهای ثقلی توسط یکی از روشهای

فوق مثلا قاب مفصلی طراحی شده و بارهای جانبی بر هسته ی سازه

وارد می شود هسته به دو فرم هسته ی باز و بسته می تواند اجرا شود

در حقیقت هسته همان دیوارهای برشی در پروفیلهای مختلف در مقیاس

بزرگ می باشد.


مثلا به شکل Uکه همان هسته ی باز است. لازم به ذ کر است که در

طراحی هسته بایستی اثر پیچش دقیقا مورد بررسی قرار گیرد اما به

دلیل مشکل بودن محاسبات پیچش در گذشته این بررسی صورت

نمي گرفت ولی امروزه به دلیل وجود ماشینهای حسابگر دقیق اثر پیچش

نیز دقیقا مورد محاسبه قرار می گیرد. مجموعه اپارتمانهای در دست

احداث در منطقه ی شاهگلی تبریز با این روش ساخته می شود این

سیستم برای ساختمانهای بین 20 الی35 طبقه مناسب است.


9: سیستم قاب محیطی:عالی ترین و پیشرفته ترین فرم ساختمان سازی

می باشد که برای ساختمانهای بالای 150 طبقه می تواند مورد استفاده

قرار گیرد.
در این سیستم بارهای جانبی به قاب محیطی وارد می شود و نیز قاب

محیطی خود نمای جالبی به ساختمان می دهد. برجهای دوقلوی سازمان

تجارت جهانی در نیویورک که مورد حمله ی تروریستی قرار گرفت تحت این

سیستم ساخته شده بودند. یکی از نکات مهمی که باید در طراحی این

سیستم مورد توجه قرار گیرد بررسی اثر shear lag در قاب محیطی است

اگرچه برخی از مهندسین براین باورند که اثر shear lag در ان وجود ندارد

اما برخی دیگر در وجود این اثر اصرار میکنند من خودم نیز در وجود

اثر shear lag در قاب محیطی معتقدم اما باید گفت که هرگز نمی توان

مقدار واقعی این اثر را محاسبه نمود لذا برای حل این مشکل سیستم زیر پیشنهاد می شود.


10: قاب محیطی مهاربندی شده: در این حالت کل قاب محیطی توسط

مهاربند های کلی و بزرگ مهاربندی می شود و تنها وجود مهاربندها برای

حذف اثر احتمالی shear lag میباشد و باز نیروهای جانبی را خود قاب

محیطی تحمل میکند.ساختمانی راکه در جهان با این روش ساخته شده

باشد را بنده اطلاع ندارم......


11:مجموعه قاب محیطی:این سیستم نیز مانند قاب محیطی می باشد با

این تفاوت که ساختمان از چند قاب محیطی تشکیل یافته است به عنوان

مثال برج سیرزتاور در شیکاگو که بلندترین برج امریکا می باشد که از چهار

قاب محیطی ساخته شده است.


برگرفته از:گاهنامه مهندسی عمران
لینك:http://civil-lachin.myblog.ir/

[msy]

سازه هاي ماكاروني به سازه هايي اطلاق مي شود ، كه مصالح استفاده شده در آنها تنها ماكاروني و چسب مي باشد . اين سازه ها در مقياس كوچكتر نسبت به سازه هاي واقعي طراحي و توسط ماكاروني و چسب ساخته مي شوند و پس از ساخت مورد بارگذاري قرار مي گيرند .




در واقع اين سازه ها به عنوان ماكت ساخته نمي شوند و سازه اي كه بار بيشتري را تحمل مي كند ، موفق تر خواهد بود . پل ( تحت بارگذاري يكنواخت ، متمركز و متحرك ) ، Towercrain ، انواع قاب هاي ساختماني و ستون هاي فشاري از جمله رايج ترين سازه هاي ماكاروني مي باشند .

هر ساله در اين راستا مسابقات بزرگي در دانشگاه هاي معتبر دنيا بين دانشجويان رشته مهندسي عمران برگزار مي گردد . اين دانشگاه ها از سالها پيش در اين زمينه سرمايه گذاري كرده تا ذهن خلاق دانشجويان را فعال سازند و از طرحها و پژوهش هاي آنها در عمل استفاده كنند . طراحي و ساخت پل و ستون هاي فشاري رايج ترين رشته هاي اين مسابقات مي باشند . بطور مثال طراحي و ساخت پل خرپايي تنها با استفاده از 750 گرم ماكاروني ( معادل يك بسته ماكاروني ) كه مي تواند وزن زيادي را تحمل نمايد . طول دهانه پل يك متر و حداكثر ارتفاع پل نيم متر مي باشد . پل روي دو تكيه گاه كه از يكديگر يك متر فاصله دارند قرار مي گيرد و تكيه گاهها فقط قادر به وارد كردن عكس العمل عمودي مي باشند و هيچ عكس العمل افقي در تكيه گاهها بر پل وارد نمي شود . ركورد كسب شده در اين رشته ( پل خرپايي ) معادل 176 كيلو گرم مي باشد ، كه اين ركورد تقريبا 230 برابر وزن خود سازه مي باشد . همچنين طراحي و ساخت سازه هاي فشاري كه قادر به تحمل بار هايي بيش از نيم تن مي باشند ، از ديگر نمونه هاي اين سازه ها هستند . اينجا يك سئوال ممكن است مطرح مي گردد ، آيا جنس ماكاروني در دست يافتن به ركورد هاي بالا موثر است ؟



در اين زمينه تحقيقاتي روي محصول هاي مختلف شركت هاي ماكاروني دنيا انجام گرفته و ماكاروني شركت Rose ايتاليا به عنوان بهترين ماكاروني براي اين هدف شناخته شده است .



البته لازم به ذكر است كه قدرت و مهارت طراح در ارائه يك طرح موفق ، بسيار مهم تر از جنس ماكاروني در رسيدن به ركورد هاي بالا مي باشد .

هدف از استفاده از ماكاروني به عنوان عنصر سازه اي :



1- در واقع ماكاروني بر خلاف فولاد و بتن عنصر سازه اي ناشناخته اي مي باشد . اين بدان معني است كه خصوصيات ماكاروني شامل حداكثر تنش كششي ، حداكثر تنش فشاري ، مدول الاستيسيته ، نحوه كمانش ماكاروني و ديگر خصوصيات ماكاروني كه مورد نياز براي طراحي و تحليل سازه مي باشند ، ناشناخته مي باشد و تنها راه بدست آوردن اين ويژگيها ايجاد وابداع آزمايش هاي ساده و دقيق مي باشد .

2- ماكاروني بر خلاف بتن و فولاد داراي ضعف هاي زيادي مي باشد و اين ضعف ها كار را براي طراح مشكل تر مي كند و اينجاست كه ابداعات و خلاقيت هنر نمايي مي كنند و براي رسيدن به ركورد هاي بالا بهينه سازي سازه ها مطرح مي گردد .

3- ارزان بودن ماكاروني نسبت به مصالحي چون فولاد وبتن .



اهداف كلي طرح :



1- اين طرح در وهله اول به عنوان يك طرح آموزشي مي تواند بسيار مفيد و سودمند براي دانشجويان رشته مهندسي عمران ايفاي نقش نمايد ، زيرا اين امكان را به دانشجويان مي دهد كه ، با استفاده از مصالح ارزان ، سبك و قابل دسترس ( ماكاروني به جاي بتن و فولاد ) دست به طراحي و ساخت سازه هاي مختلف زده و با اين كار كليه دروس فراگرفته در رشته سازه را به عمل تجربه نمايند .

2- دانشجويان مي بايست با استفاده از مسائل تئوريك فرا گرفته در دروس مقاومت مصالح و آزمايشگاه هاي مربوط به آن تلاش نمايند تا خصوصيات عنصر سازه اي جديد را كشف نمايند .

3- دانشجويان مي بايست با استفاده از تحليل سازه ها و با بكارگيري نرم افزار هاي كامپيوتري به طراحي و آناليز سازه مورد نظر بپردازند.



طراحي و ساخت يك سازه بهينه كه تحت عنوان بهينه سازي سازه ها مطرح است .

[msy]

سازه هاي فشاري :



نوعي پل با دهانه كوتاه ، كه اكثر اعضاي آن در فشار مي باشند . از مزيت هاي اين رشته از مسابقات طراحي اعضاي فشاري و بررسي پديده كمانش در آنها مي باشد .







Tower Crain :



دراين نوع از سازه هاي ماكاروني ، هدف طراحي جرثقيلهايي است كه بر روي برجهاي بلند به كار گرفته مي شوند .

اين سازه ها بايد قادر باشند با داشتن ارتفاع معين شعاع خاصي را تحت پوشش قرار دهند .









پل با بار متمركز :



اين سازه از به هم پيوستن دو خرپاي دوبعدي به وجود مي آيد و بارگذاري از وسط دهانه صورت مي گيرد .

اين نوع پل هر سه نوع عضو فشاري ، كششي و خمشي را دارا مي باشد .









پل با بار گسترده :



پل به شكل ظاهري خرپا مي باشد ، كه بارگذاري به صورت گسترده و يكنواخت در تمام طول دهانه صورت مي گيرد . در عمل مي توان چنين فرض كرد كه تمام وسايل نقليه به دليل ترافيك به صورت ثابت بر روي پل قرار گرفته اند .





پل با بار متحرك :



اين نوع از سازه ماكاروني در واقع پيشرفته ترين و كامل ترين حالت از سازه ها مي باشد ، كه در آن طراحان اقدام به طراحي يك پل واقعي مي كنند .

بار قرار گرفته بر روي پل به صورت متحرك مي باشد ، كه اين امر با عبور دادن يك وسيله نقليه كوچك با سرعت معين ، كه بر روي آن وزنه قرار داده مي شود ، صورت مي گيرد .











چگونه شروع كنيم ؟



براي وارد شدن به اين رشته شما بايد داراي خصوصيات اخلاقي چون كنجكاوي ، خلاقيت ، صبر ، همت و تلاش فراواني باشيد .



اين خصوصيان به اين علت مطرح گرديد كه در ساخت و طراحي يك سازه موفق علاوه بر آگاهي از علوم مهندسي به اين ويژگي ها نيازمند هستيد . چرا كه ممكن در طراحي و ساخت يك سازه شما روز ها و هفته ها تلاش نماييد ، ولي در نهايت به دليل يك اشتباه كوچك در طراحي يا ساخت ، سازه شما به حداقل ركورد مورد نظر نرسد .



هيجان انگيزترين بخش كار شما مربوط به زمان بارگذاري سازه مي باشد ، كه سازه اي كه مدت زيادي براي طراحي و ساخت آن صرف كرده ايد در نهايت در جلوي چشمان شما منهدم مي گردد ، ولي آيا ركورد مورد نظر بدست مي آيد يا خير ؟



بطور خلاصه براي ساخت يك سازه شما بايد مراح زير را در پيش گيريد :



1-كشف خصوصيات عنصر سازه اي جديد با انجام آزمايش هاي ساده ولي دقيق . اين مرحله شامل آزمايشهايي براي رسيدن به خصوصياتي چون حداكثر تنش كششي ، حداكثر تنش فشاري ، مدول الاستيسيته، حداكثر بار بحراني در كمانش و غيره مي باشد .



2-كار بر روي خصوصيات عنصر سازه اي جديد (ماكاروني) و دست يافتن به نقاط ضعف و يا قدرت آن .



3- آشنايي با يك نرم افزار رايانه اي براي تحليل و طراحي سازه . (بطور مثال :SAP 2000 )



4- تحليل سازه هاي ساخته شده در گذشته و رسيدن به نقاط ضعف و يا قدرت آنها .



5- طراحي سازه با توجه به اطلاعات بدست آمده.



6- تلاش براي رسيدن به بهينه ترين طرح (بهينه سازي).



7 – ساخت سازه توسط ماكاروني و چسب .







تكنيك هاي ساخت سازه ماكاروني :

اكاروني :



اين عنصر سازه اي در برابر كشش و فشار ( اگر طول آن كوتاه باشد و دچار كمانش نگردد ) مقاومتي خوبي از خود نشان مي دهد ، ولي مقاومت آن در برابر خمش بسيار كم است . به همين علت بايد تا حد امكان سعي نمود ، تا سازه ها به گونه اي طرح شوند كه اعضاي آن كمترين خمش ممكن را تحمل نمايند .



در واقع تابع هدف در بهينه سازي سازه خمش و وزن سازه مي باشد . يعني سازه ها بايد به گونه اي طرح شوند ، كه كمترين خمش در آنها به وجود آيد و در عين حال با كمترين وزن بيشترين مقاومت را از خود نشان دهند .



يك نكته مهم در مورد سازه هاي ساخته شده توسط ماكاروني اين است ، كه در هنگام ساخت و يا بعد از آن نبايد در مكاني كه در آن رطوبت و گرماي هوا بالا است قرار گيرد ، زيرا در اين صورت ماكاروني ترك مي خورد .



چسب :

براي ايجاد اتصالات در اعضاء ، آنها را به صورت سر به سر قرار داده و سپس در محل گره ها از چسب استفاده نماييم .



1- اتصال مفصلي :

براي به وجود آوردن چنين اتصالي بايد از چسب حرارتي ( چسب تفنگي ) استفاده نمود . زيرا اين چسب علاوه بر چسباندن اعضاء به يكديگر ، آنقدر انعطاف پذير است ، كه به اعضاء اين اجازه را مي دهد تا در محل گره ها تا اندازه اي دوران نمايند .



2-اتصال صلب :

براي ايجاد اتصالات صلب مي توان از دو چسب :

دوقلو (EPOXY )

قطره اي (SUPPER GLUE )















اگر از چسب دوقلو استفاده مي كنيد ، اين چسب اين قابليت را دارد ، كه فضاي خالي بين اعضاء در محل گره ها را پر نموده و نيازي نيست كه شما ماكاروني ها را تراش داده و در كنار هم قرار دهيد . اما عيب اين چسب اين است ، كه وزن تمام شده سازه بالا مي رود.

ولي چنانچه از چسب قطره اي استفاده مي كنيد ، اعضاء در محل گره ها بايد تراش مناسب داده شوند ، تا سطح تماس افزايش يابد ، چراكه اصولا اين چسب فضاپركن نمي باشد و فقط در سطوحي كه اعضاء تماس مستقيم با هم دارند اتصال ايجاد مي نمايد . ولي در مقابل ، اگر از اين چسب استفاده نماييد ، وزن تمام شده سازه كمتر خواهد شد .



چگونگي ساخت :



بعد از آنكه طراحي نهايي را انجام داديد ، مي توانيد براي ساخت ، طرح نهايي را در ابعاد واقعي بر روي يك كاغذ پوستي بكشيد و سپس كاغذ را توسط چسب شيشه اي به يك سطح شيشه اي صاف بچسبانيد . سپس اعضاء را طبق نقشه از ماكاروني توليد كرده و در روي نقشه روي خط مربوط به خود بگذاريد و براي جلوگيري از لغزيدن ماكاروني مي توانيد از خمير بازي براي محكم كردن عضو بر روي كاغذ پوستي استفاده نماييد . سپس در محل گره ها از چسب استفاده نماييد . بدين ترتيب مي توانيد ، آن قسمتهايي از سازه را كه به صورت صفحه اي هستند ، را با دقت بالايي توليد نماييد.



بعد از آنكه قسمت هاي صفحه اي را بدين روش توليد كرديد ، اين قسمت ها را با دقت زياد به هم متصل نماييد ، تا سازه نهايي آماده گردد.



چگونه ركورد را پيش بيني نماييم ؟


ابتدا بايد با آزمايش هاي ساده و ابتكاري حداكثر مقاومت كششي‌ ، مقاومت فشاري ( براي طول مشخص ) ، مقاومت خمشي ، مقاومت برشي را براي ماكاروني مورد استفاده بدست آوريم ، سپس سازه مورد نظر خود را تحت حداكثر بار پيش بيني شده تحليل كنيم ، اگر نيروهاي كششي ، فشاري ، خمشي و برشي ناشي از تحليل از مقاومت هاي بدست آمده در آزمايش بيشتر باشد ، آن سازه فرو خواهد ريخت .



تحليل را براي بارهاي مختلف انجام مي دهيم ، آن باري كه نيروهاي بدست آمده از آن در اعضاء ناشي از تحليل ، بيشترين نزديكي را به حداكثر مقاومت هاي بدست آمده از آزمايش داشته باشد ، ركورد تئوريك خواهد بود .



به علت وجود خطا در ساخت و يا ديگر خطاهاي ممكن بايد ركورد تئوريك بدست آمده را در يك ضريب اطمينان ( مثلا .75 - با توجه به نظر طراح ) ضرب كرد ، تا ركورد عملي بدست آيد با اين كار شما مي توانيد قبل از اينكه سازه مورد نظر را بارگذاري كنيد ، حداكثر ركورد آن را حدس بزنيد .

[msy]

[msy]

عكس هایی از مسابقه اكا گان كه تیم دانشگاه امیر كبیر در آن دوم شد

Team building cowboy style.

Falkland Elementary was one of eight elementary schools to enter the Demonstration Category

Heavy weight competition entries

Rose Valley Elementary puts their demonstration bridge to the test.

Team building competition gave competitors two hours to come up with a winning design.

Jason Sandberg and Mark Woodward, OUC Engineering Technology students won 1st place in the Post Secondary Team competition

Mark Woodward, OUC Engineering Technology student placed 2nd in the HMA Architects Heavy Weight
Competition

The Iranian team from Amir Kabir University placed 2nd in the Post Secondary Team competition

Individual competition testing III

Individual competition testing II

Individual competition testing I

Andras Koves, Budapest Polytechnic, broke his own record, placing first in the HMA Architects Heavy Weight Competition, with a bridge that weighed less than 1000 grams and held a load of 257.33kg.

[H A M E D]

سلام
خیلی عالی بودن!
.اقعا مطالب شما در این بخش بسیار جالب هستن
فقط یه سوال:
این عكسها مربوط به جشنواره یا چیزی شبیه این هستن؟ اگه آره كجا؟
تشكر.

[H A M E D]

2- ماكاروني بر خلاف بتن و فولاد داراي ضعف هاي زيادي مي باشد و اين ضعف ها كار را براي طراح مشكل تر مي كند و اينجاست كه ابداعات و خلاقيت هنر نمايي مي كنند و براي رسيدن به ركورد هاي بالا بهينه سازي سازه ها مطرح مي گردد .

سلام
دقیقا! ولی جدی جدی به چه چیزهایی فكر می كننا!

[msy]

ارسالی توسط حامد

سلام

این عكسها مربوط به جشنواره یا چیزی شبیه این هستن؟ اگه آره كجا؟
تشكر.

سلام دوست عزیز.

فکر کنم اکا گان اسم یکی از دانشگاههای امریکاست (اگه اشتباه نکنم )که در سال 2005 این مسابقات در اونجا برگذار شد.
انم لینکش http://www.okanagan.bc.ca/site15.aspx

[milad]

از دانشگاه امیر کبیر هم 4 نفر هستن تو عکس ها ...