علوم و مهندسی زلزله
سال:1398 | دوره:16 | شماره:4 |تعداد مقالات:6

با توجه به اینکه بتن یکی از مصالح اصلی بکار رفته در صنعت ساختمان می باشد و در ضمن روش متداول استفاده از فولاد که باعث کاهش تردشکنی و گسیختگی بتن می شود دارای معایبی می باشد. امروزه گسترش علم استفاده از مواد پلیمری در رفع این معایب سریعا جای خود را در مواد تشکیل دهنده بتن باز نموده است. با استفاده از این مواد می توان بتن مستحکم تر با انعطاف پذیری بیشتر و سطحی صافتر و با مقاومت بیشتر در مقابل فرسایش، ضربه و خورندگی تولید کرد. در این تحقیق با استفاده از ژئوگرید که از خانواده ژئوسنتتیک ها می باشد، افزایش مقاومت کششی بتن به مقدار 15% محقق می شود. چون بصورت جامد بکار گرفته می شود با ریسک بسیار کم، ژئوگرید در فواصل مختلف از تار خنثی قرار داده شده است. در نتایج آزمایشهای انجام داده شده و با توجه به نمودار حاصل از آزمایشات، ژئوگریدها اگر به صورت نیمه جامد در ناحیه کششی به کار گرفته شوند باعث توزیع یکسان تنش ها گردیده و تاثیر خود را در افزایش مقاومت کششی بهتر نشان خواهند داد. البته با استفاده از ترکیب فولاد و ژئوگرید در ناحیه کششی و با توجه به خصوصیات ژئوگرید، دسترسی به شکست نرم (شکست کششی) که بهترین نوع شکست برای سازه های بتنی می باشد آسانتر می شود.

با توجه به بررسی های انجام شده استفاده از مصالح ضعیف و شکننده ای مانند آجر سنتی به علت وزن زیاد، مقاومت و شکل پذیری پایین در اثر وقوع زلزله با بیشترین خسارات و تلفات جانی همراه خواهند بود. در مقاله حاضر رفتار نوعی پانل مسلح کامپوزیت نوین در ساختمان مورد مطالعه و مزایای آن در مقایسه با مصالح سنتی بکار رفته در ساختمان های معمول مورد ارزیابی قرار گرفته شده است. مواد کامپوزیت قابل دسترس و ارزان قیمت استفاده شده در این پانل علاوه بر افزایش مقاومت فشاری و کششی باعث یکپارچگی این قطعات شده به نحوی که در هنگام خرابی، ذرات آن متلاشی نشده و هیچگونه آواری نخواهد داشت. به منظور دستیابی به مشخصات مکانیکی و رفتاری این محصول نوین آزمایشات متعدد کششی، فشاری و برشی روی نمونه های مختلف در آزمایشگاه مصالح دانشکده مکانیک دانشگاه صنعتی شریف انجام شده است. شکل پذیری، مقاومت کششی و فشاری بسیار خوب، وزن پایین، حداقل هزینه و زمان در اجرا، افزایش جذب انرژی و. . . از مزایای این محصول نوین در مقایسه با مصالح بنایی موجود می باشد. در ادامه به منظور بررسی دقیق رفتار پانل های گچی مرکب به عنوان دیوارهای باربر و نیز مقایسه ی رفتار لرزه ای آن ها با رفتار دیوار بنایی متناظر با بازشو، به مدل سازی و تحلیل چندین دیوار با بازشو با نرم افزار اجزای محدود پرداخته شده است. نتایج آزمایشات انجام شده نشان داد که مقاومت کششی و فشاری این پانل به ترتیب 3/4 و 18 کیلوگرم بر سانتی متر مربع بوده که در مقایسه با مصالح بنایی مورد استفاده دیگر قابل ملاحظه می باشد.

امروزه نیازهای موجود در طراحی سازه ها از جمله وزن کم و استحکام بالا در علم مهندسی سازه، امکان ایجاد ارتعاشات ناخواسته و مخرب را در این سیستم ها افزایش داده است. همچنین استفاده از نرم افزار های کامپیوتری برای مدل سازی نمی تواند به تنهایی به طور دقیق رفتار دینامیکی سازه ساختمانی را پیش بینی نماید. به همین دلیل رویکردی اساسی به تکنیک های تجربی ایجاد شد و سبب ایجاد پیشرفت در زمینه آنالیز مودال گردید. در سال های اخیر آنالیز مودال به عنوان ابزاری جهت تعیین و ارتقا مشخصات دینامیکی سازه ها استفاده شده است: مدهای ارتعاشی بدست آمده از تحلیل مودال برای فهم صحیح رفتار سازه مفید می باشد. همچنین از مدهای بدست آمده از آنالیز مودال در تحلیل های تاریخچه زمانی مودال و تحلیل شبه دینامیکی طیف پاسخ نیز استفاده می گردد. نکته قابل توجه در تحلیل مودال این مطلب می باشد که در هنگام استفاده از تحلیل مودال دو نوع حالت تحلیلی با نام های حالت بردار ویژه و حالت بردار ریتز وجود دارد. یافتن بهترین روش بین دو حالت در تحلیل مودال بر روی پاسخ های سازه ها بسیار مهم می باشد، تا به امروز مطالعاتی گسترده و جامع در این زمینه صورت نگرفته است. با توجه به اهمیت این موضوع، در این پژوهش به بررسی ارزیابی دقت بین دو حالت بردار (ریتز) و (ایگن) در تحلیل مودال پرداخته خواهد شد. در انتها مشاهده شد که تحلیل مودال ناشی از بردار ایگن دقت بیشتری نسبت به بردار ریتز دارد و نتایج حاصل از تحلیل مودال ایگن به واقعیت نزدیکتر است.

در سال های اخیر خوردگی آرماتورهای فولادی در بتن به عنوان یکی از مهمترین دلایل اصلی خرابی های زودرس در سازه های بتن آرمه شناخته شده است. در محیط های دریایی معمولا انتشار یون کلراید و یون سولفات به داخل بتن و خوردگی ناشی از آن ها عامل اصلی خرابی ها و کاهش عمر مفید سازه های بتن آرمه می باشد. از آنجا که بتن در کشش ضعیف بوده و به علت بارهای بهره برداری ترک می خورد لذا یون های کلر براحتی از طریق این ترک ها وارد بتن می شوند و موجب خوردگی میلگردها خواهند شد. الیاف با به تاخیر انداختن ترک خوردگی یا کاهش عرض ترک و پوزولان دوده سیلیسی با کاهش نفوذ مایعات می توانند به کاهش خوردگی میلگردها در بتن کمک کنند. بر همین اساس در تحقیق حاضر 5 ترکیب بتن ساخته شد. پوزولان دوده سیلیسی با مقدار جایگزینی 10 درصد وزنی سیمان و الیاف بارچیپ با مقادیر 5/2، 5/3 و 5 کیلوگرم بر مترمکعب، به مخلوط های بتن اضافه گردید. جهت بررسی خواص مکانیکی، آزمایشات مقاومت فشاری و خمشی و جهت بررسی دوام بتن آزمایشات مقاومت ویژه الکتریکی و جذب آب نیم ساعته انجام گرفت. نتایج نشان می دهد که دوده سیلیسی در کاهش جذب آب نیم ساعته و افزایش مقاومت ویژه الکتریکی، فشاری و خمشی بتن موثر بوده و با استفاده توام از دوده سیلیسی و الیاف بارچیپ مقاومت خمشی بتن تا 65 درصد افزایش می یابد. همچنین افت مقاومت ویژه الکتریکی و افزایش مقاومت فشاری و جذب آب نیم ساعته با افزودن الیاف بارچیپ به ترکیب بتن حاوی دوده سیلیسی مشهود است.

خرابی پیش رونده پدیده ای است که با خرابی موضعی اولیه در اثر بارگذاری غیرعادی یا خطای طراحی و ساخت، آغاز شده و با فروپاشی بخش وسیعی و یا کل سازه پایان می پذیرد. البته پدیده ی خرابی پیش رونده در طول عمر مفید سازه به ندرت اتفاق خواهد افتاد. با این حال این مسئله می تواند خسارات مالی و جانی زیادی به بار آورد، از این رو به چالشی مهم در مهندسی سازه تبدیل شده است. در این تحقیق، مدل های سازه ای با سیستم های دیوار برشی فولادی با پیکربندی متفاوت و قاب خمشی با تعداد طبقات 5، 10 و 15 به صورت دو بعدی در نرم افزار SAP2000 V. 19 بر اساس ضوابط آیین نامه ای طراحی و سپس در نرم افزار اجزا محدودی ABAQUS مورد تحلیل دینامیکی غیرخطی قرار گرفتند. در این ارزیابی از روش مسیر باربری جایگزین (AMP)، بر اساس راهنمای UFC4-023-03 که اقتصادی ترین و منطقی ترین روش است، استفاده شده است. با توجه به مقادیر جابجایی و دوران اعضا در اثر حذف ستون ها و شاخص های خسارت شکل پذیری و گسیختگی قاب ها، مهم ترین نتایج حاصله حاکی از آن است که احتمال وقوع خرابی پیش رونده در اثر حذف ستون گوشه ی قاب خمشی 5 طبقه نسبت به سایر قاب ها بحرانی تر بوده است و همچنین عملکرد مناسب و مشابهی در اثر حذف ستون گوشه در قاب هایی با دیوار برشی فولادی با پیکربندی های مورد بررسی مشاهده گردیده است.

آسیب ضربه با سرعت کم از مهمترین مسائلی است که در مواد کامپوزیتی صنایع نظامی و عمران بکار گرفته می شود. کامپوزیت های فیبری ورق های محکمی هستند که در معرض تنش های ناشی از بار ضربه استفاده می شوند تا آسیب ضربه را با استفاده از رزین های سخت و مقاوم کاهش دهند. در این مقاله برخورد گلوله با سرعت کم به 6 تیر با لایه بندی FGM که مدول الاستیسیته در ضخامت تیر از سرامیک تا فلز متغیر است و پاسخ تیر در برابر ضربه با سرعت کم به روش اجزای محدود به کمک نرم افزار آباکوس بررسی شده است. تنش ها و خیز و کرنش تیر در دو حالت لایه آخر فلز و سرامیک-فلز تحلیل شده است، نمودارهایی از تنش، خیز و کرنش در طول تیر برای شش تیر بدست آمده و مشاهده گردید در حالتی که درجه خواص فلز نسبت به سرامیک بیشتر باشد، میزان خیز و تنش بالاتر است و کرنش در تیر با افزایش درجه خواص سرامیک نسبت به فلز کاهش می یابد.