مهندسی عمران امیرکبیر (امیرکبیر)
سال:1391 | دوره:44 | شماره:2 |تعداد مقالات:11

در پنجاه سال گذشته استفاده از بتن پیش تنیده در اجرای پل های پیوسته با مقطع ثابت و متغیر رواج یافته است. یکی از مسائل مهم در طراحی، نحوه اتصال عرشه به پایه است که با استفاده از دستگاه های تکیه گاهی انجام می شود. در حالت استفاده از صفحات نئوپرن، این اتصال به سه صورت ساده با یک ردیف صفحات نشیمن، نیمه گیردار با دو ردیف صفحات نشیمن و یکپارچه انجام می شود. عملکرد مطلوب در مقابل شرایط محیطی، امکان پذیری لغزش و تغییر شکل محدود برای عرشه از خصوصیات مهم صفحات نئوپرن است. در این تحقیق اثر تعداد خطوط تکیه گاهی و نحوه اجرای اتصال در انتقال بار، توزیع تنش در پایه های پل و نسبت انتقال لنگرخمشی به نیروی محوری مورد بررسی قرار گرفته است. طرح های مورد بررسی شامل پل های پیوسته چهار دهانه از بتن پیش تنیده با دهانه های مختلف، به روش عددی اجزاء محدود و توسط تحلیل گر آباکوس مورد تحلیل قرار گرفته اند. سپس، عملکرد مدل ها با شرایط اتصال سه گانه با هم مقایسه شده اند. تحلیل با فرض رفتار مصالح بتن با پخش ترک در المان ها (ایجاد ترک های ریز و ایجاد نشدن ترک های بزرگ)، عملکرد الاستیک نئوپرن و الاستیک- پلاستیک کامل برای فولاد آرماتورها و فولاد پیش تنیدگی انجام شده است و در هر مدل، شرایط انتقال نیرو به تکیه گاه بررسی شده است. تحلیل نتایج نقش بسیار موثر فاصله بین دو ردیف صفحات تکیه گاهی، در مقایسه با تغییر در ضخامت این صفحات را تصریح می نماید. هم چنین اثرات طراحی ناکافی و غیراقتصادی زیرسازه در فرایند انتقال بار نیز مورد بررسی گرفته است.

میانقابها از المان های موثر بر رفتار سازه هستند که بر اساس آیین نامه ها یا باید ضمن تامین مقاومت کافی عرضی به صورت موثر از قاب جدا شوند یا اثر سازه ای آنها در تحلیل و طراحی در نظر گرفته شود. بر خلاف این موضوع در بیش تر حالات از اثر میانقاب در سازه صرفنظر می شود که دلیل اصلی آن نبود خواص مهندسی و به خصوص شکل پذیری است. در سال های اخیر میانقابی پیشنهاد شده است که در ارتفاع میانی خود دارای فیوز لغزان اصطکاکی با مقاومت لغزشی قابل تنظیم است. مطالعه آزمایشگاهی این نوع میانقاب روی تعداد محدودی نمونه، حکایت از رفتار شکل پذیر این نوع میانقاب دارد؛ ضمن اینکه مقاومت نهایی آن را نیز می توان با تنظیم فیوز، به مقدار دلخواه درآورد. با توجه به کم بودن اطلاعات بدست آمده از آزمایش برای بررسی رفتار این میانقاب، در این تحقیق تلاش شده رفتار اینگونه میانقاب ها با استفاده از روش تحلیل اجزاء محدود، بررسی و ارتباط میان مقاومت لغزشی فیوز با مقاومت نهایی چنین میانقابی مورد بررسی قرار گیرد. در این راستا از نرم افزار آباکس که توانایی خوبی در طراحی رفتار غیر خطی و مسائل تماسی دارد استفاده شده است. بدین جهت، ابتدا درستی نتایج تحلیل، با داده های آزمایشگاهی بررسی شد و پس از اطمینان از درستی طراحی و نتایج تحلیلی، اثر مقاومت های متفاوت فیوز بر مقاومت میانقاب مطالعه شد. در پایان، نتایج تحلیل های انجام شده نشان می دهد که افزایش مقاومت لغزشی فیوز باعث افزایش مقاومت قاب مرکب دارای فیوز شده ولی از حدی خاص به بعد مقاومت نهایی قاب میانپر ثابت باقی خواهد ماند؛ همچنین استفاده از این نوع میانقاب در قاب مرکب باعث می شود که قاب و میانقاب بصورت بهینه از ظرفیت خود استفاده نمایند.

دیافراگم های کف، علاوه بر تحمل بارهای ثقلی و انتقال این بارها به اعضای قائم سازه ای، وظیفه جمع آوری نیروهای جانبی و توزیع آن ها بین سامانه مقاوم جانبی را بر عهده دارند. بنابراین درک رفتار درون صفحه ای دیافراگم ها برای تحلیل و طراحی سازه و هم چنین به دست آوردن عملکرد بهینه لرزه ای دارای اهمیت است. به این منظور در این مقاله، برای بررسی اثر بازشو بر رفتار دیافراگم های مرکب فولادی – بتنی در سازه های فولادی کوتاه مرتبه، سازه های فولادی از یک تا شش طبقه، با نسبت های ابعادی 1، 3 و 5 و سطوح مختلف بازشو توسط نرم افزار ETABS طراحی شده اند. پس از تحلیل دینامیکی طیفی، نتایج حاصل نشان می دهند که در سازه های مورد مطالعه فرض صلب بودن دیافراگم، به ویژه در طبقات پایینی، تا حدودی نامناسب به نظر می رسد و در سازه های با نسبت های ابعادی 1، 3 و 5 به ترتیب طبقات اول، اول و دوم، و اول الی چهارم به صورت انعطاف پذیر عمل می نمایند. هم چنین دیافراگم های دارای سطح مشارکت بین 20 الی 50 درصد بازشو، انعطاف پذیری بیش از حد انتظاری نشان می دهند و در صورت وجود بازشوهای با مساحت بیش از 20 درصد سطح دیافراگم، بسامد سازه ها به صورت چشم گیری افزایش یافته و لزوم تفکیک سازه را به چند بخش ایجاب می نماید.

شکست اعضاء بتن مسلح (با فولاد زیاد) ساخته شده از بتن مقاومت بالا، ترد و ناگهانی است، بنابراین بررسی شکل پذیری چنین اعضایی اهمیت ویژه دارد. بدین منظور در تحقیق حاضر تعداد شش عدد تیر دارای بتن با مقاومت بالا با درصد فولاد کششی و فشاری متغیر شده ساخته و به کمک نصب ابزارهای دقیق اندازه گیری، بصورت آزمایشگاهی بررسی شدند. تیرها تحت بار فزاینده تا مرحله تخریب، بارگذاری شده و مقادیر کرنش میلگردهای طولی کششی و فشاری و همچنین کرنش فشاری بتن همراه با خیز در چند نقطه در طول تیر در حین افزایش بار ثبت شد. بمنظور بررسی تاثیر فولاد فشاری بر شکل پذیری، نتایج بدست آمده از تیرهای دارای فولاد مضاعف با نتایج تیرهای مشابه دارای فقط فولاد کششی مقایسه شده است. نتایج تحلیل آزمایشگاهی با نتایج تئوری برگرفته از آیین نامه های CSA و ACI مقایسه شده است. در این مقاله همچنین مقایسه شکل پذیری جابجایی و شکل پذیری انحناء اعضاء نیز صورت گرفته است.

در این مقاله عملکرد لرزه ای قاب های خمشی فولادی با اتصالات صفحه کناری با تاکید بر عدم قطعیت های لرزه ای مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، ابتدا با تکیه بر نتایج آزمایشگاهی و اجزای محدود موجود، مدل رفتاری اتصال صفحه کناری ارائه و کالیبره شده است. سپس سازه های سه بعدی طراحی شده با به کارگیری مدل اتصال ارائه شده، با توجه به شرایط غیر خطی، به شکل قاب های خمشی دو بعدی مدل سازی شدند. برای انعکاس عدم قطعیت ذاتی موجود در پدیده زمین لرزه، روش تحلیل دینامیکی افزاینده IDA، به کار گرفته شد. بدین ترتیب، بیش از 1500 تحلیل دینامیکی غیر خطی از سازه های مورد مطالعه به عمل آمد و نتایج این تحلیل ها برای برآورد عملکرد قاب ها در قالب مفاهیمی چون « بسامد فراگذشت از حالات حدی» و «منحنی خطر تقاضای لرزه ای سازه ها» مورد استفاده قرار گرفت. این نتایج می توانند معیاری برای مقایسه عملکرد سازه های گوناگون باشند و یا در برآورد کفایت آیین نامه های مورد استفاده در طراحی قاب ها مورد استفاده قرار گیرند.

یک مدل رفتاری حالت بحرانی برای پیش بینی رفتار ماسه ها بویژه ماسه های غیرمتراکم و با پتانسیل روانگرایی در گذشته ارائه شده بود. این مدل که قبلا با جزئیات کامل منتشر شده است قادر است رفتار ماسه در شرایط مختلف زهکشی شده و زهکشی نشده را در نظر گیرد. با وجود توانایی های گسترده مدل اولیه در پیش بینی رفتار ماسه ها، توسعه بیشتر این مدل برای پیش بینی رفتار در محل ماسه ها که اغلب ناهمسانی زیادی از خود نشان می دهد بسیار مهم بنظر می رسد. با افزودن این قابلیت به قابلیت های قبلی، از این مدل می توان برای تحلیل های عددی انواع سازه های خاکی با رفتار ناهمسان استفاده نمود.در این مقاله نشان داده شده است که با افزودن یک پارامتر با عنوان پارامتر ناهمسانی به فرمولاسیون مدل اولیه، مدل قادر به پیش بینی رفتار ناهمسان ناشی از ساختار خاک (ناهمسانی ذاتی) می شود. این پارامتر وابسته به ساختار خاک و شرایط بارگذاری است. توانایی مدل اصلاح شده در نشان دادن ناهمسانی ذاتی با مقایسه نتایج حاصل از آزمایشگاه و پیش بینی بدست آمده از مدل مورد ارزیابی قرار گرفته است.

امروزه کاربرد بتن الیافی به دلیل مزایای آن نسبت به بتن غیر مسلح گسترش یافته است.از جمله این مزایا می توان میزان جذب انرژی بالا، بهبود چشمگیر رفتار بتن در ناحیه بعد از ایجاد اولین ترک، بهبود مقاومت خمشی و مقاومت به ضربه و جلوگیری از ایجاد و گسترش ترک های جمع شدگی را نام برد. با توجه به اینکه کاربرد یک نوع الیاف خواص مطلوب گفته شده را در گستره محدود بهبود می بخشد، امروزه کاربرد بتن الیافی هیبریدی گسترش یافته است.در این پ‍ژوهش اثر افزایش درصد الیاف پلی پروپیلن در بتن الیافی هیبریدی مورد بررسی قرار گرفته است. سه درصد مختلف الیاف پلی پروپیلن در 1% حجمی الیاف فولادی جایگزین شده است. در پایان، خواص مکانیکی نمونه های بتن الیافی هیبریدی فولادی - پلی پروپیلن شامل طاقت خمشی، مقاومت خمشی و مقاومت به ضربه با یکدیگر و بتن شاهد مقایسه شده استنتایج آزمایش ها نشان دهنده آن است که الیاف پلی پروپیلن قابلیت پل زدن بر روی ریزترک ها را داشته و اثر ناچیزی بر بهبود رفتار بتن بعد از ایجاد اولین ترک را دارند. هرچه الیاف فولادی با درصد بیشتری از الیاف پلی پروپیلن جایگزین شود، میزان مقاومت خمشی، جذب انرژی و مقاومت به ضربه کاهش می یابد.

منحنی غیرخطی نیرو- جابجایی ستون های مربعی شکل در استانداردهایی که برای بهسازی لرزه ای ساختمان-های موجود به کار می روند، توسط دو مقدار a و b که به ترتیب بیانگر کاهش ظرفیت جانبی و محوری هستند، تعریف میشوند. مقادیر این دو عامل در نشریه 360 و فیما 356 و همچنین ASCE41-06 تابعی از سطح بار محوری و همچنین نسبت ظرفیت برش ستون به برش قابل تحمل توسط بتن است در حالیکه در بازنگری آیین نامه ASCE41-06 این مقادیر تابعی از سطح بار محوری و همچنین نسبت حجمی تقویت های عرضی است. در این مقاله یک شاخص محصورسازی که به خوبی بیانگر اثرات آرایش آرماتورهای طولی و عرضی و همچنین مقاومت تسلیم است، پیشنهاد شده است. این شاخص در پیش بینی عامل a و b به ترتیب برای 38 و 13 نمونه ستون آزمایشگاهی به کار رفته و در ادامه جدولی از این شاخص محصورسازی ستون پیشنهاد می شود. شاخص محصورسازی و هم چنین جدول پیشنهادی، نشان دهنده دقت بالاتری از پیش بینی مقادیر a و b است. بطوریکه نتایج حاصله علاوه بر حفظ ملاحظات موردنظر آیین نامه، بیشترین اختلاف بین مقادیر آزمایشگاهی و نتایج حاصله را از 4.7 برابر در نسخه بازنگری شده ASCE41-06 به 3.6 تقلیل داده است.

جداسازی لرزه ای، یک روش نسبتا جدید مورد استفاده در ساختمان های مقاوم در برابر زلزله است که مبنای آن کاهش نیروهای وارده بر سازه، به جای افزایش ظرفیت سازه برای تحمل بارهای جانبی، است. با وجود پیشرفت های اخیر و تحقیقات فراوان صورت گرفته، مقایسه اقتصادی این روش با سایر روش ها و گرایش های بیش از حد محافظه کارانه آئین نامه ها، هنوز به عنوان موانع گسترش سراسری این فناوری به حساب می آیند. بنابراین در این مقاله با هدف قرار دادن بحث اقتصادی این مقوله و در نظر گرفتن وضعیت آیین نامه های موجود و توجه به مسائل کاربردی و عملی و همچنین با اعمال تغییراتی در روند متداول طراحی جداسازها و بهره گیری از روش بهینه سازی الگوریتم ژنتیک، برنامه ای در محیط برنامه نویسی فرترن نوشته شده که این برنامه در حقیقت ترکیبی از برنامه طراحی جداسازها و برنامه بهینه سازی الگوریتم ژنتیک بوده و هدف اصلی آن کاهش هزینه های مربوط به جداسازی سازه ها با توجه به ملاحظات کاربردی و عملی این فناوری است. این برنامه قادر است تا بر اساس ابعاد زمین مورد نظر، پلان های مختلف ستون گذاری را با در نظر گرفتن مسائل مرتبط با روسازه و همچنین مسائل اجرایی بررسی نموده و پلانی که منجر به تولید سامانه جداساز با هزینه کمتری باشد را به عنوان پلان پیشنهادی معرفی نماید.