مهندسی سازه و ساخت
سال:1395 | دوره:3 | شماره:1 |تعداد مقالات:10

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

صفحه لاستیکی زیر تراورس در مناطق متعددی از جمله مناطقی که بایستی انتقال ارتعاشات به محیط اطراف محدود شود مورد استفاده قرار می گیرد. علاوه بر تمامی مزایا، این عناصر در زمینه کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری خط، بهبود هندسه خط، کاهش ضخامت بالاست مورد نیاز، کاهش ارتعاشات و سر و صدای ناشی از عبور ناوگان ریلی و غیره موثر باشد. طبق بررسی های انجام شده در سطح بین المللی در خصوص ارزیابی های مربوط به تاثیر این صفحات در مقاومت جانبی خط، نشان می دهد که عوامل گوناگونی در مقاومت جانبی خط موثر می باشد که از آن جمله می توان به به کیفیت تماسی و تراکم دانه های بالاست، اندازه عرض شانه بالاست، ضخامت بالاست و فاصله بین تراورس ها اشاره کرد. بنابراین استفاده از پدهای ارتجاعی بویژه در مسیرهای با قوس های تند که در آنها موضوع مقاومت جانبی خط حائز اهمیت می باشد، مستلزم روشن بودن تاثیر این المان در مقاومت جانبی خط می باشد. به همین منظور در این مقاله مقاومت جانبی خط به کمک روش تراورس منفرد و تجهیزات مربوط به آن به صورت میدانی اندازه گیری و ارائه شده است. در این پژوهش برای بررسی مقاومت جانبی خط از 150 عدد پد زیر تراورس پلی اورتانی کمپانی گتزنر اتریشی با دو سختی متفاوت استفاده شده است. نتایج حاصل از بررسی های میدانی انجام شده در این زمینه نشان داد که استفاده از پدهای الاستیک سخت در زیر تراورس سبب افزایش 9.6 درصدی مقاومت جانبی خط می گردند و استفاده از نوع نرم آنها در زیر تراورس، سبب کاهش 2.54 درصدی مقاومت جانبی خط می شوند و این در حالی است که با کاهش سختی پدها نرخ کاهش مقاومت جانبی خط افزایش می یابد.

در این مقاله روشی برای تخمین پاسخ لرزه ای شتاب جانبی در سازه های بلند ارائه شده است. با در دست داشتن پاسخ شتاب جانبی در طبقات سازه، می توان با انجام تمهیداتی از خسارت به اجزای غیرسازه ای حساس به شتاب ساختمان کاست. در این مقاله، پاسخ لرزه ای شتاب سازه از ترکیب روابط مود-جابجایی، با روابط روش مدل سازی سازه های بلند با تیر طره خمشی و تیر طره برشی و با تخمین مولفه های دینامیکی سازه بلند بدست آمده است. روابط و راه حل های سریعی برای بدست آوردن شکل های مودی، نسبت های پریودی و ضرایب مشارکت مودی برای سازه ها ارائه شده اند. در رابطه پیشنهاد شده برای محاسبه پاسخ لرزه ای شتاب جانبی، نیاز به دانستن اطلاعات کمتری از ساختمان است، که این امر باعث آسانی و تسریع تحلیل می شود. با محاسبه شتاب جانبی سازه 10 و 15 طبقه طی سه نگاشت شتاب زمین لرزه با استفاده از رابطه ارائه شده و تحلیل همان سازه ها در نرم افزار اجزای محدود OpenSees دقت رابطه ارائه شده بررسی شده است. نتایج نشان می دهند که رابطه ارائه شده بدون نیاز به مدلسازی و تحلیل نرم افزاری و صرف وقت، تخمین مناسبی را ارائه می دهد.

اضافه کردن نانو مواد به همراه سیمان، از جمله راهکارهای بهبود خواص مکانیکی و ویژگی های بتن و ملات، نسبت به نمونه های معمولی و رایج می باشد. در این تحقیق با اضافه کردن نانو رس تنها معادل 3% و 5% وزنی سیمان و همچنین 3% و 5% نانو رس به همراه 15% خاکستر بادی، نمونه های ملات ساخته شده و به مقایسه نتایج آن ها با نتایج طرح مرجع پرداخته شده است. استفاده از نانو رس و خاکستر بادی، باعث کاهش مقاومت فشاری ملات ماسه سیمان در سنین کم 3 و 7 روزه می شود. با این حال اضافه کردن 3% و 5% نانو رس تنها در ملات، بترتیب باعث افزایش 27.2 و 15.1 درصدی مقاومت فشاری در سن 28 روزه و افزایش 28.4 و 22.4 درصدی آن در سن 90 روزه شده است. در حالی که در نمونه های ملات ماسه سیمان دارای خاکستر بادی و نانو رس توام، بترتیب افزایش 1.6 و 4.5 درصدی مقاومت فشاری را در سن 28 روزه و افزایش 10 و 16 درصدی آن را در سن 90 روزه در پی داشته است.

در این تحقیق ستون های فولادی قوطی شکل توخالی که در سطح خارجی بوسیله ورقهای CFRP دور پیچ شده و تحت فشار محوری قرار گرفته، بررسی شده اند. روشهای متداول مقاوم سازی از جمله استفاده از ورقهای فولادی ضمن اینکه وزن سازه را افزایش می دهد در بعضی موارد دشوار و حتی غیر ممکن است. تحقیق حاضر در دو مرحله، به صورت تست آزمایشگاهی و مدل سازی به روش اجزای محدود و به کمک نرم افزار ANSYS انجام شده است. به منظور تعیین میزان افزایش بار نهایی فشاری ستون های فولادی قوطی شکل توخالی، تعداد 7 نمونه قوطی توخالی به ابعاد 90x90x2.5 mm که با CFRP تقویت شده بودند، و دو نمونه شاهد مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج حاصل از نرم افزار با نتایج آزمایشگاهی صحت سنجی گردید. سپس نمونه ها با استفاده از نرم افزار ANSYS شبیه سازی شد. نتایج نشان داد، وقتی که پوشش لایه های CFRP کامل نباشد، CFRP تاثیری در افزایش بار محوری فشاری ستون ها ندارد. همچنین نتایج نشان داد که، موقعیت قرارگیری، تعداد، جهت و درصد پوشش لایه های CFRP در افزایش ظرفیت فشاری ستون های فولادی قوطی شکل توخالی موثر می باشند.

طول شمع ها در اغلب گروه های شمع، بصورت مساوی انتخاب و اجرا می شوند در حالیکه اندرکنش بین شمع ها نشان می دهد که این روش و شکل اجرا، همواره بهینه ترین و بهترین گزینه ممکن جهت دستیابی به ظرفیت باربری مناسب با کمترین نشست و جابجایی نمی باشد. در این مقاله بهینه سازی ظرفیت باربری، سختی محوری و نشست تفاضلی کلاهک در یک گروه شمع، با هندسه و طول متفاوت مورد ارزیابی قرار می گیرد. روش بهینه سازی مورد استفاده در این تحقیق برای یک گروه شمع با ظرفیت باربری اصطکاکی قابل کاربرد است. معیار بهینه سازی در این پژوهش، کاهش حجم بتن مصرفی در اجرای کلاهک و گروه شمع است که برای مقاصد اقتصادی و زیست محیطی می تواند بسیار مفید باشد چرا که با مصرف مصالح کمتر و به دنبال آن هزینه کمتر، گروه شمع می تواند عملکرد مورد انتظار را از نظر ظرفیت باربری و نشست نشان دهد. در این مقاله گروه شمع 5×5 با آرایش مربعی و سطری مورد بررسی قرار می گیرند و بهینه سازی با بهره گیری از الگوریتم تکاملی ژنتیک انجام شده و برای تحلیل ظرفیت باربری شمع ها از نرم افزار اجزاء محدود Fb-Pier استفاده شده است.

در این تحقیق روش شناسایی ترک های چندگانه در تیر طره بتن مسلح بر پایه تبدیل موجک ارائه شده است. به این منظور، سناریوهای مختلف خرابی در تیر بتنی درنظر گرفته شد. سپس، شکل های مودی چهار مود اول تیر در حالت سالم و آسیب دیده با استفاده از نرم افزار ABAQUS استخراج گردید. شکل های مودی بدست آمده برای شناسایی آسیب های در نظر گرفته شده، تحت تبدیل موجک پیوسته و گسسته قرار گرفتند. مشاهده شد که موجک گسسته به موقعیت آسیب برای تیر بتنی تعریف شده در این مطالعه، نسبت به موجک پیوسته حساس تر می باشد. همچنین اثر مرتبه مودها و تاثیر فاصله آسیب از تکیه گاه در شناسایی آسیب ارزیابی شد. ملاحظه شد که فاصله ترک ها از یکدیگر تاثیری در شناسایی موقعیت آنها ندارد.

یکی از مهمترین پارامترهای کنترل کننده طراحی در سازه های بلند، تغییرمکان جانبی سازه است. سیستم های مقاوم مختلف ساز ه ای جهت تحمل بار های جانبی و ثقلی پیشنهاد شده است. یکی از مدل های مناسب در طراحی سازه های بلند مدل سازه ای با هسته بتنی است که در آنها هسته بتنی عامل اصلی تحمل بارجانبی و کنترل کننده تغییرمکان جانبی سازه می باشد. با افزایش ارتفاع سازه به علت کاهش شدید سختی هسته، تاثیر هسته به تنهایی در طبقات بالاتر در کنترل تغیرمکان جانبی کاهش می یابد. برای رفع این ضعف مهم از مهار بازویی و کلاهک خرپایی علاوه بر هسته بتنی استفاده می گردد. در این مقاله سه سازه فولادی 30 و 40 و 50 طبقه با ارتفاع های 90، 120و 150 متر با پلان دایره ای به شعاع 16 متر مورد بررسی قرار گرفت و مد ل های قاب فولادی با هسته بتنی، مهار بازویی و کلاهک خرپایی مد لسازی، تحلیل خطی، طراحی و بررسی شد. نتایج نشان می دهد با استفاده از مهار بازویی و کلاهک خرپایی در سازه فولادی با هسته بتنی، زاویه دریفت سازه به طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد در حالیکه وزن مصالح مصرفی تغییر نمی کند. همچنین تنش در سازه کنترل و تعدیل شده و تعداد مفاصل پلاستیک و سطح عملکرد سازه افزایش یافت.

یکی از سیستم های مقاوم که در مناطق لرزه خیز به کار برده می شوند، دیوارهای برشی بتن آرمه مرکب ویژه با اجزای مرزی فولادی می باشند که به دلیل دارا بودن شکل پذیری و قابلیت جذب و استهلاک انرژی بالا نسبت به دیوارهای برشی بتن مسلح رایج، در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته اند. نظر به اینکه در خصوص رفتار این قبیل قاب ها مطالعات بسیار کمی انجام شده و همچنین روش طراحی سازه بر مبنای نیرو، باعث تقریب در سنجش رفتار واقعی سازه در حین وقوع زلزله خواهد شد، در تحقیق حاضر به بررسی رفتار لرزه ای غیر خطی این نوع از سیستم های سازه ای طرح شده به روش مستقیم بر مبنای تغییرمکان پرداخته می شود. بدین منظور ابتدا 4 دیوار برشی بتن آرمه مرکب ویژه با اجزای مرزی فولادی با تعداد طبقات 4، 8، 12 و 16 با استفاده از روش طراحی مستقیم بر اساس تغییر مکان برای یک سطح عملکرد مشخص (نظیر دریفت 2%)، طراحی شده و سپس تحت تحلیل های تاریخچه زمانی دینامیکی غیرخطی قرار گرفتند و در نهایت نتایج حاصل از این تحلیل ها با فرضیات طراحی مقایسه گردید. نتایج تحلیل حاکی از آن است که دیوارهای برشی مرکب طراحی شده در این تحقیق بر مبنای روش مستقیم مبتنی بر تغییرمکان، می توانند به خوبی سطح عملکرد مورد نظر طراح را به لحاظ تغییرمکان نسبی بین طبقه ای، ارضاء نمایند.

از جمله مسائل مطرح در بهره برداری از خطوط راه آهن سریع السیر، اجتناب از وقوع تغییرات ناگهانی در سختی خط می باشد. محل آبروها و پل ها، شایع ترین نقاط تغییر ناگهانی سختی خط در طول مسیرهای راه آهن سریع السیر می باشد. یکی از مهمترین روش های اعمال تدریجی سختی در این نقاط، ساخت پیش دال های بتنی به عنوان ناحیه انتقال می باشد. بنابراین در این مقاله سعی گردیده تا این موضوع با انجام مدل سازی عددی مورد مطالعه قرار گیرد. برای این منظور یک خط بالاستی همراه با یک آبرو بتنی مشابه با آبروهای واقع در مسیر راه آهن سریع السیر تهران- قم- اصفهان به طول 6.6 متر مدلسازی گردیده و تاثیر وجود پیش دال های بتنی در حدفاصل خط بالاستی و آبرو مورد بررسی قرار گرفته است. در این مدلسازی خط بالاستی و اجزای آن شامل پد زیر ریل، تراورس، بالاست، بستر و زمین بصورت مجموعه ای از سیستم های جرم-فنر-میراگر مدل گردیده و ریل ها، آبرو و پیش دال های بتنی بصورت المان های تیر اویلر-برنولی شبیه سازی شده اند. سپس رفتار دینامیکی خط ریلی و اجزای آن با عبور دسته بار متحرک مشابه یک ناوگان سریع السیر متداول مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا بر روی پارامتر هائی از قبیل سرعت وسیله نقلیه، ضخامت دال خط ها، میرایی و سختی خط تحلیل حساسیت صورت گرفته است. نتایج تحلیل ها بیانگر آن است که با افزایش سختی و میرایی خط، نیروی ایجاد شده در بالاست، شتاب ها و نشست های خط بویژه در قسمت خط با پیش دال های بتنی کاهش می یابد که این تاثیر در میرایی های بالاتر از 200 KNsec/m و سختی خط در محدوده 120 MN/m تا 180MN/m قابل توجه می باشد. همچنین نتایج نشان می دهد که افزایش ضخامت پیش دال ها تاثیر به سزایی بر بهبود رفتار خط در سرعت های بالا بویژه در سرعت 340 کیلومتر بر ساعت دارد.