سازه و فولاد
سال:1387 | دوره:4 | شماره:4 |تعداد مقالات:14

به طور معمول، نقص های هندسی در فرآیند ساخت و نصب عضوهای سازه به وجود می آیند. نقص انحنای نخستین یا شکم دادگی عضو یکی از رایج ترین آنهاست. در این مقاله، ماتریس سختی مماسی کشسان جزء تیر-ستون دارای نقص انحنای نخستین، زیر اثر نیروهای گرهی و بارهای میانی گسترده و متمرکز رابطه سازی می شود و در تحلیل مرتبه دوم قاب ها به کار می رود. شیوه پیشنهادی، تابع جدیدی برای نقص انحنای نخستین پیشنهاد می کند و اثر آن را به طور مستقیم در ماتریس سختی جزء وارد می سازد. همچنین، برای الگوسازی هر عضو سازه، تنها یک جزء را به کار می برد و رابطه های آن برای عضوهای فشاری و کششی، یکسان است. نمودار بار-تغییر مکان روش پیشنهادی با پاسخ های سایر پژوهشگران مقایسه می شود و اثر نقص انحنای نخستین بر مسیر ایستایی مرتبه دوم قاب ها بررسی می گردد. نتیجه ها نشان می دهند، اگر اثر مرتبه دوم P-D در پایداری قاب تعیین کننده باشد، اهمیت نقص شکم دادگی عضو ها کمتر می شود. از سوی دیگر، هنگامی که اثر مرتبه دوم P-d نقش بیشتری در پایداری سازه دارد، این نقص می تواند اثر قابل توجهی بر رفتار سازه بگذارد.

یکی از روش های بهساری لرزه ای قاب های بتن مسلح استفاده از مهاربندهای فولادی می باشد. در این مقاله چند نمونه قاب خمشی بتن مسلح موجود با شکل پذیری متوسط که برای بارهای لرزه ای برآورد شده بر اساس «استاندارد 2800- ویرایش دوم» طراحی گردیده اند مدل سازی شدند. به منظور ارزیابی قاب ها تحت بارهای لرزه ای اصلاح شده، مدل ها بر اساس «استاندارد 2800- ویرایش سوم» مجددا بارگذاری لرزه ای گردیدند. تحلیل مجدد قابها حاکی از آن است که نسبت تنشها در اکثر ستون ها از یک تجاوز کرده است. قاب های بتن مسلح به کمک مهاربندهای فولادی شورون (CBF) بهسازی لرزه ای شدند. قاب های مقاوم سازی شده با انجام تحلیل های استاتیکی غیرخطی منطبق بر دستورالعمل بهسازی لرزه ای مورد ارزیابی لرزه ای قرار گرفته و نحوه تشکیل مفاصل پلاستیک و سطوح عملکرد تامین شده توسط اعضا ارزیابی شده است. مفاصل پلاستیک تغییر مکانی و سطوح عملکرد بر اساس ضوابط مدل سازی غیرخطی اعضا، مندرج در دستورالعمل بهسازی لرزه ای ساختمان های موجود تعریف شده است. نتایج تحقیق نشان می دهد روش بکار گرفته شده امکان بهسازی لرزه ای قابها را تا سطح عملکرد آستانه فروریزش برای سطح خطر 10 درصد در 50 سال عمر مفید سازه فراهم می آورد. نحوه تشکیل و توزیع مفاصل پلاستیک حاکی از مصون ماندن اکثر ستون ها در قابهای بلندتر از سه طبقه در این شیوه می باشد.

دیوارهای برشی مرکب که از لایه ورق فولادی نازک به همراه پوششی از بتن آرمه در یک و یا دو طرف ورق فولادی ساخته می شود، نسل سوم دیوارهای برشی مقاوم در برابر بارهای جانبی محسوب شده که علاوه بر افزایش مقاومت، شکل پذیری و جذب انرژی، بسیار اقتصادی و مقرون به صرفه بوده و در ساخت ساختمان های بلند مرتبه، مقاومت سازی ابنیه و نیز مخازن مورد استفاده قرار می گیرد. در این مقاله سعی شده است تا اثر تغییرات ضخامت صفحه فولادی بر رفتار دیوار برشی مرکب در حالتهای مختلف قرارگیری برش گیرها مورد بررسی قرار گیرد. بدین منظور چندین مدل مختلف شامل قاب خمشی و دیوار برشی فولادی و مرکب توسط مدل های عددی و آزمایشگاهی ساخته و تحلیل گردید. در دیوار برشی مرکب، تعداد لایه های پوشش بتن آرمه، فاصله بین برش گیرها و نسبت ضخامت ورق فولادی به ضخامت لایه بتنی به عنوان متغیر در نظر گرفته شد. افزایش نسبت ضخامت ورق فولادی به لایه بتنی تا حد ضخامت بهینه منجر به کاهش میزان تغییر مکان خارج از صفحه ورق فولادی شده و بیش از آن تاثیری در عملکرد دیوار برشی مرکب نخواهد داشت. همچنین استفاده از دو لایه پوشش بتنی در دو سمت ورق فولادی اثرات خمش ثانویه را تا حدودی کاهش می دهد.

در طراحی بهینه سازه های فضاکار به دلیل پر عضو بودنشان نسبت به سازه های دیگر، زمان زیادتری برای تحلیل، طراحی و یا تعیین وزن آنها مورد نیاز می باشد. در این مقاله برای اجتناب از تحلیل های مرکر و وقت گیر مرسوم در روش های معمول، با استفاده از روش شبکه های عصبی مصنوعی و الگوریتم ژنتیک طراحی بهینه سازه های فضاکار از نوع شبکه دو لایه انجام گردیده است. برای این کار، 180 نمونه شبکه دو لایه فولادی با سه توپولوژی مختلف با دهانه هایی بین 10 تا 75 متر و ارتفاع 1 تا 2.5 متر تحلیل شده و در هر مورد وزن بهینه سازه تعیین گردیده است. نتایج حاصل برای آموزش، آزمایش و طراحی یک شبکه عصبی مصنوعی برای تخمین وزن سازه به کار گرفته شده است. آن گاه از روش الگوریتم ژنتیک در تعامل با شبکه عصبی، برای انتخاب یک سازه فضاکار بهینه استفاده شده است. بدین ترتیب می توان با توجه به ابعاد زمین، مناسب ترین پوشش از نوع شبکه دو لایه را با یک توپولوژی مشخص به همراه ارتفاع، فاصله ستون ها و طول اعضای افقی پیشنهاد نمود.

با توسعه کاربرد تحلیل پوش آور در سال های اخیر روش های پوش آور پیشرفته متعددی برای لحاظ کردن اثر مودهای بالاتر و همچنین اثر تغییر مشخصات مودال سازه در طول تحلیل ناشی از تسلیم اعضا پیشنهاد شده است. روش های پیشنهادی عموما برای لحاظ کردن اثرات مودهای بالاتر از چندین تحلیل پوش آور با الگوی بارهای متناسب با اشکال مودی سازه استفاده می نمایند و نتایج حاصل از این تحلیل ها با یکدیگر ترکیب می شوند (به صورت چندبار اجرا). از آنجاییکه در ناحیه غیر خطی مودهای مختلف یک سازه را نمی توان مستقل از یکدیگر فرض کرد لذا تجزیه یک سازه چند درجه آزادی به چند سازه یک درجه آزادی در ناحیه غیر خطی از لحاظ تئوریکی با مشکلاتی روبرو است. روش های تحلیل پوش آور مودال با چند بار اجرا نمی توانند اثرات اندرکنش بین مودها در ناحیه غیر خطی را لحاظ نمایند. به همین منظور برخی از محققین روش های مودال با یک بار اجرا را پیشنهاد داده اند که در آنها الگوهای بار متناسب با مودهای مختلف با یکدیگر ترکیب شده و به صورت یک الگوی بار واحد بر سازه اعمال می شوند (به صورت یک بار اجرا). در این مقاله به منظور بهبود و افزایش دقت روش های تحلیل پوش آور با یک بار اجرا یک روش جدید تحلیل پوش آور مودال با یک بار اجرا با الگوی بار به هنگام شونده ارایه شده است. روش پیشنهادی بر روی یک نمونه سازه 9 طبقه فولادی تحت اثر زلزله کوبه به کار گرفته شده و مشاهده شده است که روش مذکور با دقت مناسبی می تواند پاسخ های حاصل از تحلیل دینامیکی غیرخطی را تقریب بزند.

در روش متداول تحلیل پل، بار ترافیکی به عنوان یک بار استاتیکی لحاظ گردیده و با اعمال یک ضریب به نام ضریب ضربه افزایش می یابد. ضریب ضربه در آیین نامه های موجود صرفا تابعی از طول دهانه یا فرکانس اول ارتعاشی پل می باشد. در این تحقیق اثرات پارامترهای مختلف مانند سرعت حرکت، فاصله محورهای قطار، تعداد محورها و طول دهانه پل بر پاسخ های دینامیکی پل های فولادی راه آهن و مقدار ضریب ضربه بررسی شده است. برای این منظور پاسخ های دینامیکی و ضریب ضربه برای چهار پل با طول دهانه 10، 15، 20 و 25 متر در محدوده سرعت های 100 تا 400 کیلومتر بر ساعت و فاصله محورهای 13 تا 24 متر محاسبه گردیده است. نتایج حاصل از تحلیل های دینامیکی نشان می دهد که در بسیاری از شرایط، برای ضریب ضربه مقادیری بیش از مقادیر پیشنهادی آیین نامه ها به دست می آید و در نتیجه روابط پیشنهادی آیین نامه ها برای ضریب ضربه کفایت نمی کند. همچنین نشان داده شده است که سرعت حرکت قطار بر مقدار ضریب ضربه موثر می باشد به نحوی که با افزایش سرعت مقادیر ضریب ضربه افزایش چشمگیری دارد. نسبت فاصله محورهای قطار به طول دهانه پل یکی دیگر از پارامترهای موثر بر ضریب ضربه است به نحوی که مقدار ضریب ضربه برای نسبت های کمتر از یک و بیشتر از یک متفاوت می باشد. تعداد محورهای قطار صرفا در شرایط تشدید بر ضریب ضربه موثر می باشد. در این تحقیق برای ضریب ضربه روابطی با در نظر گرفتن سرعت حرکت، فاصله محورهای قطار و طول دهانه پل ارایه شده است.

دیوارهای برشی فولادی که به دو صورت جدار نازک و تقویت شده کاربرد دارند یک سیستم ابتکاری برای مقاومت در برابر بارهای جانبی باد و زلزله می باشند و در دهه های اخیر نوع جدار نازک آن مورد توجه محققین قرار گرفته است. با توجه به عملکرد مطلوب این نوع سیستم باربر جانبی از جمله سختی بالا، شکل پذیری خوب و توان اتلاف انرژی زیاد می توان از این سیستم در مقاوم سازی سازه های غیر ایمن بهره جست. در این مقاله با توصیف آزمایش هایی که در آن یک قاب یک دهانه یک طبقه با استفاده از یک دیوار برشی فولادی مقاوم سازی شده است مزایا و امکان تقویت سازه های فوادی موجود بررسی شده و نحوه اندرکنش سازه اولیه و دیوار برشی در مراحل مختلف باربری جانبی مورد بررسی قرار گرفته است. در این آزمایش ها مشاهده شد که برای افزایش ظرفیت باربری سیستم استفاده از ستون های نگهدارنده سخت تر برای دیوار برشی و برای افزایش ظرفیت جذب و استهلاک انرژی استفاده از ستون های نگهدارنده انعطاف پذیرتر برای دیوار برشی مورد نیاز است.