علوم و مهندسی زلزله
سال:1396 | دوره:14 | شماره:2 |تعداد مقالات:7

بتن به عنوان پرمصرف ترین مصالح در احداث سازه های بتنی مختلف از اهمیت ویژه ای برخوردار است و با توجه به مقاوم سازی سازه ها در مقابل نیروهای جانبی مختلف جهت کاهش صدمات انسانی و اقتصادی، سبک سازی و تاثیر آن در رفتار بهینه سازه ها همواره مورد توجه بوده است و بتن های با چگالی کمتر می تواند به ساخت سازه های سبک تر منجر شود بطوری که استفاده از بتن های با وزن مخصوص کمتر از 1900 کیلوگرم بر متر مکعب و مقاومت فشاری بیش از 17 مگاپاسکال در سازه های بتن مسلح، همواره مورد توجه بسیاری از مهندسین طراح بوده است. یکی از روش های کاهش چگالی بتن استفاده از خاک اره در طرح اختلاط بتن هاست که نه تنها دارای مزایای اقتصادی است بلکه نقش چشمگیری در حفظ محیط زیست در مصرف مجدد ضایعات کارخانجات چوب بری دارد. در این پژوهش از خاک اره به عنوان جایگزین بخشی از ماسه بتن به میزان صفر (بتن بدون خاک اره به عنوان نمونه شاهد)، 15%، 25% و 35% استفاده شده است. نمونه های بتنی برای آزمایش مقاومت فشاری به ابعاد 100×100×100 میلیمتر و برای آزمایش مقاومت کششی به ابعاد 200×100 میلیمتر تهیه و پس از عمل آوری های 7، 14 و 28 روزه تحت آزمایش های تعیین مقاومت فشاری، مقاومت کششی و چگالی قرار گرفتند. نتایج نشان می دهد که خاک اره 25% جایگزین ماسه با مقاومت فشاری 190 کیلو گرم بر سانتی متر مربع و چگالی 1904 کیلوگرم بر متر مکعب انتخاب بهینه ای است.

آنالیز و طراحی سازه ها صرفا بر اساس رفتار ارتجاعی اعضاء و عدم توجه به رفتار خمیری و ظرفیت تار خمیری سازه ها در تحمل نیروهای جانبی منجر به طراحی غیراقتصادی می شود. تقریبا تمامی آیین نامه های معتبر دنیا یک ضریب ویژه موسوم به ضریب رفتار ساختمان که جهت کاهش نیروهای زلزله محاسبه شده، در نظر گرفته و طراح را مجاز به آنالیز الاستیک سازه تحت نیروهای کاهش یافته و طراحی بر اساس نتایج آن می نماید. مقادیر این ضریب درآیین نامه های زلزله، اصولا بر اساس مشاهدات عملکرد سیستم های ساختمانی مختلف در زلزله های قوی گذشته و بر مبنای قضاوت مهندسی می باشد. بر این اساس پژوهشگران زیادی نگرانی خود را از بابت فقدان وجود ضرایب رفتار معقول و مبتنی بر مطالعات تحقیقاتی و پشتوانه محاسباتی در آیین نامه های زلزله بیان داشته و بر اصلاح این ضرایب بر اساس مطالعات علمی، تاکید ورزیده اند. با بررسی نتایج حاصل از تحلیل دینامیکی بر روی سازه های مورد مطالعه در دو حالت با ضریب رفتار 6 و رفتار 7 مشخص شد افزایش ضریب رفتار سوای از تعداد طبقات و ارتفاع سازه می تواند نقش بسیار مهمی در کاهش قابل ملاحظه ای پاسخ لرزه ای در سازه های مورد مطالعه داشته باشد. ضریب رفتار در ساختمان، تاثیر بسزایی در تغییر مکان افقی سازه ندارند. چراکه در ساختمان های یک و چهار طبقه، طبق آیین نامه 2800 ویرایش 4، اثر پیچش لحاظ نمی شود، و به این علت، ضریب رفتار مختلف در ساختمان های یک و چهار طبقه، تاثیر چندانی در نیروی زلزله ندارد.

با توجه به خسارات و تلفات ناشی از باد و زلزله در کشورهای مختلف، لزوم طراحی سازه های مقاوم در برابر زلزله امری انکارناپذیر است. برای طراحی ساختمان های بلند لازم است اطلاعاتی جامع و کامل از رفتار آن در مقابل نیروهای ناشی از زلزله و باد در دست باشد. زمین لرزه یکی از مهلک ترین پدیده های طبیعی جهان در سال های گذشته بوده است، طوری که میزان تلفات انسان ها در طی سال های 1947 تا 2005 حدود 550 هزار نفر در سراسر جهان اعلام شده است. لذا در این تحقیق به بررسی رفتار هسته های مقاوم بتن آرمه در ساختمان های بلندمرتبه با سیستم لوله در لوله به همراه باکس پله در برابر زلزله، با رویکرد مطالعه یک نمونه ساختمان بلند به ارتفاع 100 متر و 25 طبقه (سه طبقه زیرزمین) تحت شش شتابنگاشت Bam، Tabas، Northridge، Loma prieta،Erzecan  و Capa Mendonico از حوزه های دور و نزدیک گسل با استفاده از نرم افزار SAP2000 پرداخته شده است و نیروی برش پایه، جابجایی بام و نیروی محوری ستون مقایسه می شود. نتایج بدست آمده از تحقیق نشان می دهد که پاسخ لرزه ای ساختمان های بلندمرتبه با سیستم لوله در لوله تحت تاثیر زلزله بسیار تاثیرپذیر از نوع شتابنگاشت اعمالی به سازه می باشد. همچنین تاثیر شتاب نگاشت های حوزه نزدیک گسل در بررسی لرزه ای سازه ها بیشتر از شتاب نگاشت های حوزه دور گسل می باشد.

سازه های هایپربولیک نوعی از سازه های فضاکار شبکه ای می باشند. شکل این سازه ها مانند یک شکل مربعی می باشد که گوشه های آن خم شده است. وقتی وسط اضلاع مربع را در جهات x و y بهم وصل می کنیم، این اضلاع وسطی (که مانند علامت جمع + می باشد) با خم شدن گوشه ها ثابت در جای خود باقی می مانند و z آنها تغییر نمی کند. ولی بقیه نقاط، مختصات z آنها تغییر می کند و سازه ی هایپربولیک را تشکیل می دهد. از این نوع سازه ها برای پوشش دهانه های طولانی استفاده می شود. در این مقاله، سازه ی مورد نظر به طور همزمان از لحاظ شکل و اندازه بهینه سازی می شود. برای بهینه سازی سازه هایپربولیک از الگوریتم جستجوی ذرات باردار استفاده شده است. و نتایج حاصل از آن با نتایج حاصل از الگوریتم ژنتیک مقایسه شده است.

با توجه به زلزله های اخیر و خسارات وارده بر سازه ها و تغییرات آیین نامه ای نیاز به مقاوم سازی بیش از پیش ضروری به نظر می رسد. یکی از بهترین گزینه ها برای این منظور سیستم کامپوزیتی پلیمری الیافی مسلح (FRP) می باشد. اولین کاربرد این سیستم برای مقاوم سازی خمشی تیر بتن مسلح می باشد. در این مقاله به مطالعه تیر بتنی به عنوان مهم ترین عضو سازه ای در ساختمان بتن آرمه، در نرم افزار ABAQUS پرداخته شده است. ده نمونه تیر بتنی تحت بار پیچشی با اضافه کردن ورق FRP در اشکال و موقعیت های مختلف با مساحت یکسان در نظر گرفته شده، نهایتا مشخص گردید که با تقویت وسط تیر با ورق FRP نسبت به حالات دیگر رفتار بهتری حاصل شده و وجود ورق های FRP ایجاد ترک های برشی قطری در جداره های تیر بتنی را به تعویق انداخته و باعث افزایش مقدار لنگر پیچشی و کاهش مقدار تنش های برشی در جداره های تیر بتنی می شود.

در تحقیق حاضر روش نوینی جهت تشخیص ترک در سازه ها با استفاده از انرژی کرنشی مودال و فرکانس ارائه شده است. با توجه به اینکه تشکیل ترک در المان های سازه ای باعث تغییر در سختی عضو و همچنین انرژی کرنشی مودال و فرکانس سازه می گردد، بنابراین در تحقیق حاضر به عنوان شاخص جهت شناسایی ترک در سازه بکار رفته است. انرژی های کرنشی مودال سازه و فرکانس سه مود اول به عنوان ورودی و محل و عمق ترک در المانهای مختلف سازه ای به عنوان خروجی جهت آموزش ماشین حداقل مربعات بردار پشتیبان بکار می رود. برای نمایش کارایی روش ارائه شده از تیر کنسولی و دو سر مفصل و همچنین قاب پورتال، استفاده شده است. همچنین اثر وجود نوفه در اطلاعات مودال نیز مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده بیانگر کارایی روش ارائه شده در تشخیص محل و میزان ترک با استفاده از اطلاعات مربوط به انرژی های کرنشی مودال سازه و فرکانس و با استفاده از ماشین حداقل مربعات بردار پشتیبان است.

با توجه به مشکلات آبگیری که سدهای کشور در حال حاضر با آن مواجه هستند، و به منظور آگاهی کامل از تغییرات تنش در تراز های مختلف حین آبگیری سد ها، ارزیابی متد های موجود در محاسبات پایداری سدها و کسب نتایج تنش و تغییر مکان در ترازهای مختلف آبگیری دارای اهمیت ویژه گردیده است، لذا در اﯾﻦ تحقیق ارزﯾﺎﺑﯽ ﺗﻨﺶﻫﺎی وارده ﺑﺮﺳﺪ ﻗﺒﻞ از آﺑﮕﯿﺮی (ﻣﺨﺰن ﺧﺎﻟﯽ)، ﺣﯿﻦ آﺑﮕﯿﺮی (ﻣﺨﺰن ﻧﯿﻤﻪ ﭘﺮ) و ﭘﺲ از آﺑﮕﯿﺮی (ﺗﺮازﻧﺮﻣﺎل)، ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از روش ﮐﻼﺳﯿﮏ Method Simplified (ﭼﻮﯾﺮا) و روش ﻣﺪرن Finite Element، در ﻗﺎﻟﺐ نرم افزارهایCadam ، Abaqus انجام شده است. اﺻﻮل ﻃﺮاﺣﯽ و ﺗﺤﻠﯿﻞ لرزه ای ﺳﺪﻫﺎی ﺑﺘﻨﯽ وزﻧﯽﻣﺒﺘﻨﯽ ﺑﺮﺗﺤﻠﯿﻞ ﺧﻄﯽ و ﻏﯿﺮ ﺧﻄﯽ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ. با ارزﯾﺎﺑﯽ ﺳﺪ وزﻧﯽ ﺑﺘﻨﯽ ژاوه و ﺳﺪ pineflat ﺑﺮﭘﺎﯾﻪ ﺗﺤﻠﯿﻞﺧﻄﯽﺗﺎرﯾﺨﭽﻪ زﻣﺎﻧﯽ به ﻧﺘﺎﯾﺞﺗﻌﯿﯿﻦﮐﻨﻨﺪه در تراز های مختلف رسیده ایم. در ادامه بر اساس معیار شکست رانکین مسیر ترک های احتمالی و صحت سنجی بین روش های خطی و غیرخطی انجام شده است. در تحلیل دینامیکی پی ارتجاعی، و اثرات هیدرودینامیکی مخزن و مدل سازی با پی بدون جرم و پی جرمدار توسط Abaqus انجام شده است. در ﺗﺤﻠﯿل ﻏﯿﺮﺧﻄﯽ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﺷﺘﺎب نگاشت های Kobe، Koyena، Chi-Chi، ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ و ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه ﻣﻮرد ارزیابی قرار گرفته است.