دانشکده فنی و مهندسی
گروه مهندسی عمران
پایان نامه‌ی کارشناسی ارشد رشته مهندسی عمران گرایش سازه
مقاوم سازی اعضای آسیب پذیر گنبدهای فضاکار در برابر
خرابی پیشرونده
استاد راهنما:
دکتر علی علیپور
استاد مشاور:
دکتر عبدالرضا زارع
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول: مقدمه
1-1- تاریخچهی سازههای فضاکار ……………………………………………………………………….1
1-2- مروری بر تحقیقات انجام شده …………………………………………………………..3
1-3- اهداف تحقیق ……………………………………………………………………….4
فصل دوم: معرفی سازههای فضاکار
2-1- دستهبندی سازههای فضاکار از لحاظ شکل هندسی ………………………………………6
2-1-1- شبکهها …………………………………………………………………………………………7
2-1-2- چلیکها ……………………………………………………………………7
2-1-3- گنبدها ……………………………………………………………………………..8
2-1-4- سازههای چادری ……………………………………………………………………………….9
2-2- اجزای تشکیل دهندهی سازههای فضاکار مشبک ………………………….10
2-2-1- سیستم پیوندهای …………………………………………………………………10
2-2-1-1- سیستم پیوندهای گویسان …………………………………………………………………………………10
2-2-1-1-1- سیستم پیونده گویسان مرو ……………………………………………………………………………………………11
2-2-1-1-2- سیستم پیونده گویسان کراپ منتال ………………………………………………………………………………13
2-2-1-1-3- سیستم پیونده گویسان اوربا هیوب ………………………………………………………………………………..14
2-2-1-1-4- سیستم پیونده گویسان زوبلین ……………………………………………………………………………………….14
2-2-1-1-5- سیستم پیونده گویسان یونی تراس ………………………………………………………………………………..16
2-2-1-1-6- سیستم پیونده گویسان اورونا ………………………………………………………………………………………….18
2-2-1-1-7- سیستم پیونده گویسان کیتی تراس ……………………………………………………………………………..19
2-2-1-1-8- سیستم پیونده گویسان اسکن اسپیس …………………………………………………………………………..20
2-2-1-2- سیستم پیونده نیامی ……………………………………………………………………………………21
2-2-1-2-1- سیستم پیونده نیامی نیپون استیل …………………………………………………………………………………..21
2-2-1-2-2- سیستم پیونده نیامی اسفروبت …………………………………………………………………………………………22
2-2-1-2-3- سیستم پیونده نیامی تیوبال ……………………………………………………………………………………………..23
2-2-1-2-4- سیستم پیونده نیامی کاسان (آکام فلز) ……………………………………………………………………………24
2-2-1-3- سیستم پیونده صفحهای ……………………………………………………………………………….25
2-2-1-3-1- سیستم پیوندهی صفحهای کیای تراس …………………………………………………………………………..25
2-2-1-3-2- سیستم پیوندهی صفحهای پاور استرات …………………………………………………………………………..25
2-2-1-3-3- سیستم پیوندهی صفحهای یونی استرات ………………………………………………………………………….26
2-2-1-3-4- سیستم پیوندهی صفحهای تمکور …………………………………………………………………………………….26
2-2-1-3-5- سیستم پیوندهی صفحهای اُکتا تیوب ……………………………………………………………………………..27
2-2-1-3-6- سیستم پیوندهی صفحهای تری دیماتیک ………………………………………………………………………27
2-2-1-3-7- سیستم پیوندهی صفحهای توراس گِستو ………………………………………………………………………..28
2-2-1-3-8- سیستم پیوندهی صفحهای پراتو ……………………………………………………………………………………….29
2-2-1-4- سیستم پیوندهی شکافی ……………………………………………………………………………………………………………29
2-2-1-5- سیستم پیوندهی پوستهای ………………………………………………………………………………………………………..30
2-2-1-5-1- سیستم پیوندهی پوستهای اُکتا پلیت ……………………………………………………………………………….30
2-2-1-5-2- سیستم پیوندهی پوستهای نودوس …………………………………………………………………………………..31
2-2-1-5-3- سیستم پیوندهی پوستهای SDC ……………………………………………………………………………………31
2-2-2- سیستمهای واحدی …………………………………………………………………………………………….32
2-2-2-1- سیستمهای واحدی اسپیس دِک ………………………………………………………………………………………………32
2-2-2-2- سیستمهای واحدی یونی بت …………………………………………………………………………………………………….33
2-2-2-3- سیستمهای واحدی کیوبیک ……………………………………………………………………………………………………..34
2-2-3- سیستم ترکیبی ………………………………………………………………………………………………..35
فصل سوم: بررسی اثر خرابی پیشرونده در سازهها
3-1- خرابی پیشرونده …………………………………………………………………………………………………………..38
3-1-1- تئوری خرابی پیشرونده ………………………………………………………………………………………………………………………39
3-1-1-1- تعیین درجه مقاومت سازه بر اساس سختی ………………………………………………………………………….39
3-1-1-2- تعیین درجه مقاومت سازه بر اساس میزان خرابی ایجاد شده ………………………………………………40
3-1-1-3- تعیین درجه مقاومت سازه بر اساس انرژی ……………………………………………………………………………41
3-1-2- انواع خرابی پیشرونده …………………………………………………………………………………………………………………………42
3-1-2-1- خرابی کلوچه مانند ……………………………………………………………………………………………………………………..42
3-1-2-2- خرابی زیپ مانند ……………………………………………………………………………………………………………………….43
3-1-2-3- خرابی دومینو مانند ……………………………………………………………………………………………………………………44
3-1-2-4- خرابی پیشرونده در سطح مقطع ……………………………………………………………………………………………….45
3-1-2-5- خرابی ناشی از ناپایداری ……………………………………………………………………………………………………………46
3-1-2-6- حالت ترکیبی خرابی پیشرونده ………………………………………………………………………………………………….47
3-1-3- عوامل موثر در ایجاد خرابی پیشرونده ………………………………………………………………………………………………..47
3-2- آسیبپذیری ساختمانها در برابر خرابی پیشرونده ……………………………………………………………………………………47
3-3- اشکال مختلف ناپایداری در سازههای فضاکار …………………………………………………………………………………………….50
3-3-1- ناپایداری موضعی در سطح مقطع اعضا ……………………………………………………………………………………………..50
3-3-2- ناپایداری عضوی …………………………………………………………………………………………………………………………………51
3-3-3- ناپایداری گرهی …………………………………………………………………………………………………………………………………..51
3-3-4- ناپایداری پیچشی گرهی …………………………………………………………………………………………………………………….52
3-3-5- ناپایداری کوپل ……………………………………………………………………………………………………………………………………52
3-3-6- ناپایداری مسیری ………………………………………………………………………………………………………………………………..53
3-3-7- ناپایداری عمومی …………………………………………………………………………………………………………………………………53
3-4- روشهای آنالیز خرابی پیشرونده …………………………………………………………………………………………………………………54
3-4-1- روش استاتیکی خطی …………………………………………………………………………………………………………………………54
3-4-2- روش استاتیکی غیرخطی …………………………………………………………………………………………………………………..55
3-4-3- روش دینامیکی خطی …………………………………………………………………………………………………………………………56
3-4-4- روش دینامیکی غیرخطی ……………………………………………………………………………………………………………………56
3-5- طراحی مقاوم در برابر خرابی پیشرونده ………………………………………………………………………………………………………57
3-5-1- آییننامهها و دستورالعملها ………………………………………………………………………………………………………………..57
3-5-2- دلایل نامناسب بودن آییننامههای طراحی موجود ……………………………………………………………………………58
3-5-3- روشهای طراحی در برابر خرابی پیشرونده ………………………………………………………………………………………..59
5-5-3-1- روش طراحی مستقیم …………………………………………………………………………………………………………………59
5-5-3-2- روش طراحی غیرمستقیم ……………………………………………………………………………………………………………60
فصل چهارم: مقاوم سازی گنبدهای فضاکار در برابر خرابی پیشرونده
4-1- طراحی اولیهی سازهی گنبدها …………………………………………………………………………………62
4-1-1- مشخصات هندسی گنبدها …………………………………………………………………………………………………………………62
4-1-2- مشخصات مصالح و مقاطع مورد استفاده در طراحی اولیه ………………………………………………………………..62
4-1-3- مشخصات اتصالات و قیود تکیهگاهی …………………………………………………………………………………………………64
4-1-4- آییننامههای مورد استفاده در بارگذاری و طراحی سازه …………………………………………………………………..64
4-2- مقاومسازی سازهها در برابر خرابی پیشرونده ………………………………………………………………………………………………66
4-2-1- آنالیز خرابی پیشرونده ………………………………………………………………………………………………………………………..68
4-2-1-1- آنالیز استاتیکی خطی ………………………………………………………………………………………………………………..68
4-2-1-2- آنالیز استاتیکی غیرخطی …………………………………………………………………………………………………………..68
4-2-1-3- آنالیز دینامیکی خطی ………………………………………………………………………………………………………………..69
4-2-1-4- آنالیز دینامیکی غیرخطی ………………………………………………………………………………………………………….70
4-3- بررسی آسیبپذیری گنبدهای فضاکار در برابر خرابی پیشرونده ……………………………………………………………….71
4-3-1- گنبد دیاماتیک ……………………………………………………………………………………………………………………………………72
4-3-1-1- نتایج آنالیزهای استاتیکی خطی و دینامیکی خطی در گنبد دیاماتیک …………………………………..73
4-3-1-2- نتایج آنالیز استاتیکی غیرخطی در گنبد دیاماتیک …………………………………………………………………..74
4-3-1-3- نتایج آنالیز دینامیکی غیرخطی در گنبد دیاماتیک ………………………………………………………………….75
4-3-1-4- جمع بندی نتایج آنالیزهای مربوط به گنبد دیاماتیک ……………………………………………………………..77
4-3-2- گنبد لملا …………………………………………………………………………………………………………….78
4-3-2-1- نتایج آنالیزهای استاتیکی خطی و دینامیکی خطی در گنبد لملا …………………………………………..78
4-3-2-2- نتایج آنالیز استاتیکی غیرخطی در گنبد لملا …………………………………………………………………………..80
4-3-2-3- نتایج آنالیز دینامیکی غیرخطی در گنبد لملا …………………………………………………………………………..80
4-3-2-4- جمع بندی نتایج آنالیزهای مربوط به گنبد لملا ………………………………………………………………………82
4-3-3- گنبد دندهدار ………………………………………………………………………………………………………..82
4-3-3-1- نتایج آنالیزهای استاتیکی خطی و دینامیکی خطی در گنبد دندهدار ……………………………………..83
4-3-3-2- نتایج آنالیز استاتیکی غیرخطی در گنبد دندهدار ……………………………………………………………………..84
4-3-3-3- نتایج آنالیز دینامیکی غیرخطی در گنبد دندهدار ……………………………………………………………………..85
4-3-3-4- جمع بندی نتایج آنالیزهای مربوط به گنبد دندهدار …………………………………………………………………87
4-3-4- گنبد اشودلر ……………………………………………………………………………………………………….87
4-3-4-1- نتایج آنالیزهای استاتیکی خطی و دینامیکی خطی در گنبد اشودلر ……………………………………….88
4-3-4-2- نتایج آنالیز استاتیکی غیرخطی در گنبد اشودلر ……………………………………………………………………….90
4-3-4-3- نتایج آنالیز دینامیکی غیرخطی در گنبد اشودلر ………………………………………………………………………91
4-3-4-4- جمع بندی نتایج آنالیزهای مربوط به گنبد اشودلر ………………………………………………………………….93
4-3-5- مقایسه نتایج …………………………………………………………………………………………..93
4-4- مقاوم سازی اعضای آسیبپذیر گنبدهای فضاکار در برابر خرابی پیشرونده ……………………………………………..93
4-4-1- مقاوم سازی گنبد لملا ……………………………………………………………………………………………………………………….94
4-4-2- مقاوم سازی گنبد دندهدار ………………………………………………………………………………………………………………….95
4-4-3- مقاوم سازی گنبد اشودلر ……………………………………………………………………………………………………………………96
4-5- بررسی ضریب اثرات دینامیکی در ترکیب بار استاتیکی خطی ………………………………………………………………….97
4-5-1- گنبدهای دیاماتیک …………………………………………………………………………………………………………………………….98
4-5-1-1- گنبد دیاماتیک 6 عضوی …………………………………………………………………………………………………………..98
4-5-1-2- گنبد دیاماتیک 24 عضوی ………………………………………………………………………………………………………..98
4-5-1-3- گنبد دیاماتیک 66 عضوی …………………………………………………………………………………………………………99
4-5-1-4- گنبد دیاماتیک 126 عضوی ……………………………………………………………………………………………………100
4-5-2- گنبدهای لملا ………………………………………………………………………………………………………………..102
4-5-2-1- گنبد دیاماتیک 36 عضوی ……………………………………………………………………………………………………..102
4-5-2-2- گنبد دیاماتیک 60 عضوی ………………………………………………………………………………………………………103
4-5-2-3- گنبد دیاماتیک 84 عضوی ……………………………………………………………………………………………………..104
4-5-2-4- گنبد دیاماتیک 108 عضوی …………………………………………………………………………………………………..104
4-5-2-5- گنبد دیاماتیک 132 عضوی …………………………………………………………………………………………………..105
4-5-2-6- گنبد دیاماتیک 156 عضوی ……………………………………………………………………………………………………106
4-5-3- گنبدهای دندهدار ……………………………………………………………………………………………………………108
4-5-3-1- گنبد دندهدار 12 عضوی …………………………………………………………………………………………………………108
4-5-3-2- گنبد دندهدار 36 عضوی …………………………………………………………………………………………………………109
4-5-3-3- گنبد دندهدار 60 عضوی …………………………………………………………………………………………………………109
4-5-3-4- گنبد دندهدار 84 عضوی …………………………………………………………………………………………………………111
4-5-4- گنبدهای اشودلر ……………………………………………………………………………………………………….112
4-5-4-1- گنبد اشودلر 12 عضوی ………………………………………………………………………………………………………….112
4-5-4-2- گنبد اشودلر 48 عضوی ………………………………………………………………………………………………………….113
4-5-4-3- گنبد اشودلر 84 عضوی ………………………………………………………………………………………………………….113
4-5-4-4- گنبد اشودلر 120 عضوی ……………………………………………………………………………………………………….114
4-5-5- مقایسه نتایج ……………………………………………………………………………………………………………………………….
فصل پنجم: نتیجهگیری و پیشنهادات
5-1- نتیجهگیری …………………………………………………………………………………………………………….117
5-2- بررسی پیشنهادات …………………………………………………………………………………………………….119
تاریخچهی سازههای فضاکار:
سازههای فضاکار به سازههایی گفته میشود که عملکرد سه بعدی دارند و در فضای سه بعدی بررسی میشوند. این سیستم سازهای برای ایجاد فضاهای پوشیده وسیع بکار میرود. به عنوان مثال، از این سازهها میتوان برای پوشش فضاهایی مثل سقف استادیومها، ژیمنازیومها، سالنهای اجتماعات و استخرها و . . . استفاده کرد.
اولین بار تیموشینکو نام سازههای فضایی[1] را در مقابل سازههای صفحهای2 بکار برد و هدف از بکار بردن آن، تعریف سازههایی بود که عملکرد دوبعدی نداشته و امکان آنالیز صفحهای آنها وجود ندارد. در سازههای دوبعدی همانند خرپاهای مسطح، نیروهای خارجی، نیروهای داخلی و تغییرشکلها در یک صفحه قرار میگیرند، ولی در سازههای فضایی چنین نیست، و این موارد در صفحههای مختلفی قرار دارند.
در عمل، واژهی سازههای فضاکار به برخی از سازههای شناخته شده از قبیل شبکهها، چلیکها، گنبدها، دکلها، شبکه های کابلی، سیستمهای غشایی، سازههای تاشو و کشبستی اطلاق میشود.
توسعهی قابل توجه سازههای فضاکار از زمانی آغاز شد که فاپل3 اولین کتاب خود را در زمینه سازههای فضاکار، تحت عنوان تئوری سیستمهای مشبک در سال 1880 نوشت. کمتر کسی تئوریهای محاسباتی ایشان را مورد توجه قرار داد، که یکی از آنها مهندس ایفل بود که برج معروف
خود را برای نمایشگاه جهانی پاریس در سال 1889 ساخت. این برج اولین سازه فضاکار ساخته شده است که محاسبات آن بر اساس هندسه سه بعدی انجام گرفت. این برج قرار بود پس از نمایشگاه برچیده شود، ولی چنان با موفقیت روبرو شد که امروزه به عنوان سمبل شهر پاریس شناخته میشود.
طبق شواهد تاریخی، اولین سازههای فضاکار شناخته شده به شکل امروزی، گنبدهایی بود که توسط مهندسان آلمانی، اشودلر[2] و زیمرمن2 در قرن نوزدهم ساخته شد. گنبدی که توسط اشودلر، پس از جنگ جهانی دوم، برای پوشش مرکز مهندسی شارلوت در کارولینای شمالی آمریکا ساخته شد، دهانهای به طول 332 فوت داشت و دهانهی گنبد زیمرمن، 361 فوت بود که در سال 1894 برای پوشش نمایشگاه لیون ساخته شد. این ابعاد سازهای در زمان ساخت، بزرگ و قابل توجه بود.
الکساندرگراهام بل، مخترع معروف تلفن، در سال1907، آزمایشات وسیعی روی سیستمهای فضاکار چندلایه پیش ساخته انجام داد. او هواپیمای کوچک یک نفره و برجهای دیدهبانی را با بهره گرفتن از واحدهای پیش ساخته صنعتی چهاروجهی، مرکب از لوله و پوسته ساخت. گراهام بل اولین مهندسی بود که امکان استفاده از شبکه های چندلایه فضاکار را در سیستمهای ساختمانی، به شکل کنونی بررسی کرد.
این تجربههای آغازین، تقریباً تا سال 1937 هنگامی که دکتر منجرینگ هاوزن3، دوباره سازههای فضاکار را رواج داد به فراموشی سپرده شده بود. او معتقد بود برای رواج سازههای فضاکار در سطح جهانی، باید اجزای سازههای فضاکار به صورت کارخانهای ساخته شوند و مونتاژ آن در محل انجام شود. برای تحقق این هدف، لازم بود که تنوع عضوی کاهش یابد و عمل مونتاژ به سادگی قابل انجام باشد. از این رو او تحقیقات خود را به کاهش تنوع معطوف کرد و در نهایت با اختراع اتصال مرو4، توانست مشکل مونتاژ را حل کند و با موفقیت در سال 1942، سازههای فضاکار را به صورت تجاری درآورد.
از دیگر کسانی که در راه پیشرفت و توسعهی سازههای فضاکار اقدامات ارزشمندی انجام دادهاند، میتوان از دکتر مکوفسکی5، پروفسور نوشین و همکاران نام برد. پروفسور نوشین، استاد دانشگاه ساری انگلستان، به کمک همکاران خود، تحقیقات گستردهای درباره تحلیل، طراحی و ساخت سازههای فضاکار انجام دادهاند. یکی از کارهای ارزشمند ایشان، طراحی نرم افزار تاشهپردازی سازههای فضاکار، به نام فرمین6 میباشد که انجام عمل مدل سازی این نوع سازهها را بسیار راحت و سریع نموده است.
امروزه ویژگیهایی چون اقتصادی بودن، سبکی، ایمنی بالا، زیبایی، اجرای آسان و سریع و عملکرد مناسب در برابر بارهای وارده به دلیل صلبیت بالا، باعث گسترش کاربرد این نوع سازهها شده است. همچنین امکان ایجاد فضاهای پوشیده وسیع بدون ستونهای میانی، دست معماران را برای خلق طرحهای بدیع باز گذاشته است. از دیگر ویژگیهای برخی از این نوع سازهها، امکان جمعآوری و انتقال آن به محل دیگر و برپایی دوبارهی آن میباشد. این نوع سازهها به دلیل سبکی و سختی زیاد، عملکرد بسیار خوبی در برابر زلزله دارند و معمولاً در هنگام زلزله آسیب چندانی نمیبینند.
از آنجا که سازههای فضاکار، درجه نامعینی بالایی دارند، این مسئله باعث شده است تا چنین تصور شود که این سازهها با خرابی یک یا چند عضو یا بخشی از سازه، کماکان بتوانند به تحمل بارهای وارده ادامه دهند و خراب نشوند. اما مشاهدات عملی در مورد خرابی این نوع سازهها، و همچنین نتایج آزمایشهای فراوانی که در این زمینه انجام شده است، صحت این ادعا را مورد تردید قرار داده است. این تحقیقات نشان دادهاند که در پارهای از موارد، حتی خرابی یک عضو سازه می تواند باعث خرابی کل سازه شود. به عنوان مثال، میتوان به خرابی سقف ورزشگاه هارتفورد در سال 1978 در آمریکا اشاره کرد. سقف این ورزشگاه 6 ساعت بعد از انجام یک مسابقهی بسکتبال، بر اثر بارش سنگین برف و تجمع نامتقارن برف روی سازه و ایجاد خرابی موضعی، به کلی تخریب شد. خوشبختانه در هنگام وقوع حادثه کسی در ورزشگاه حضور نداشت.
هنگامی که در سازه خرابی موضعی ایجاد شود، بدون اینکه افزایشی در بارهای خارجی وارده پدید آید، بازتوزیعی در نیروهای داخلی سازه انجام میگیرد و سایر اعضای سازه بار بیشتری نسبت به حالت قبل از ایجاد خرابی در سازه تحمل خواهند نمود. در نتیجه ممکن است که اعضای بیشتری دچار خرابی شوند و خرابی در کل سازه گسترش یافته و در نهایت به خرابی کل سازه منجر شود. این پدیده خرابی پیشرونده نامیده میشود. در اکثر موارد، سازههای خراب شده بر اثر خرابی پیشرونده، بر اساس ضوابط متداول طراحی سازهها، طراحی شده بودند. این امر نشاندهندهی نیاز به بررسی آسیبپذیری سازهها در برابر خرابی پیشرونده و در صورت نیاز، ارایهی بازنگری در طراحی و یا مقاومسازی سازه میباشد.
1-2- مروری بر تحقیقات انجام شده:
معمولاً تحقیقات انجام شده در مورد خرابی پیشرونده، پس از وقوع آن بوده است و بیشتر به چگونگی وقوع خرابی پیشرونده پرداخته است. اما سازههایی وجود دارند که در هنگام طراحی، از نظر میزان آسیب پذیری در برابر خرابی پیشرونده مورد بررسی قرار گرفتهاند. از جمله این سازهها، ساختمان سفارت آمریکا در روسیه بود. طرح ارائه شده برای این سازه، توسط یوکِل[3] در سال 1989، مورد بررسی قرار گرفت و برای کاهش خطر وقوع خرابی پیشرونده، توصیههایی ارائه شد که مورد استفاده قرار گرفت.
نمونهی دیگر، پل 9/12 کیلومتری کانفِدریشن2 در کانادا بود که پس از بررسیهای انجام گرفته و تعیین میزان خطر وقوع خرابی پیشرونده، برای کاهش خطراتی که امکان وقوع آنها با این بررسیها تایید شده بود، در بسیاری از دهانههای این پل، اقداماتی در جهت تقویت پل، صورت گرفت[5].
به هر حال، از آنجا که ویژگیها و عوامل بوجود آورندهی خرابی پیشرونده در هر پروژه، خاص و مخصوص آن پروژه است، ایجاد یک تئوری واحد و جامع برای طراحی در برابر خرابی پیشرونده، بسیار دشوار است. به همین دلیل، در هر پروژه، بررسیها باید بر اساس شرایط خاص آن سازه صورت گیرد. به عنوان مثال در مقالهای تحت عنوان ارزیابی مقاومت سازهی شبکه دولایه فضاکار در برابر خرابی پیشرونده]22[، به ارزیابی واکنش خرابی سازه با در نظر گرفتن اثرات دینامیکی ناشی از ایجاد ناگهانی خرابی موضعی در سازه، پرداخته شده است. در این تحقیق، روش خاصی تحت عنوان روش مسیر جایگزین دینامیکی غیرخطی بسط داده شده است.
در مواردی، تعریفی کلی از پدیده خرابی پیشرونده و همچنین قواعدی کلی جهت طراحی و بررسی سازهها در برابر خرابی پیشرونده، پیشنهاد شده است. نمونه ای از این پیشنهادات، توسط اِلینگوود[4] و لِیندِکر2 ارائه شده است. ایشان توصیه کردهاند، به منظور جلوگیری از گسترش خرابی اولیه، مسیر جایگزین نیرو ایجاد شود و یا مقاومت داخلی سازه با افزایش مقاومت اعضای کلیدی سازه، افزایش یابد. همچنین، مک گایِر3 و گراس4، روشهای مختلف طراحی در برابر خرابی پیشرونده را با هم مقایسه کردهاند و بر اساس نتایجی که بدست آوردهاند، توصیه می کنند، جهت مدلسازی خرابی پیشرونده، اعضای منتخبی از مدل سازه حذف شوند و وجود مسیر جایگزین نیرو در سازهی باقیمانده بررسی شود[10].
تحقیقات مشابه دیگری نیز صورت گرفته و نتایج کم و بیش یکسانی ارائه گردیده است. اما اشکال عمدهی راهحلهای ارائه شده، بیتوجهی آنها به اثرات دینامیکی ایجاد شده در سازه، بر اثر خرابی اعضای باربر، میباشد.
1-3- اهداف و روش انجام تحقیق:
هدف از انجام این تحقیق، بررسی آسیبپذیری گنبدهای فضاکار در برابر خرابی پیشرونده و تعیین میزان تقویت مورد نیاز، به منظور مقاومسازی آنها میباشد. برای دستیابی به این هدف، نمونههای مختلفی از گنبدهای فضاکار، با بهره گرفتن از روشهای مختلف آنالیز سازهای، تحلیل میشوند. نتایج بدست آمده از آنالیزها، با معیارهای دستورالعملی که در آمریکا، توسط اداره کل خدمات عمومی5 ارائه شده است، سنجیده میشود و امکان وقوع خرابی در سازه تعیین میشود.
در این تحقیق، پس از مقدمه و تاریخچهای که در فصل اول بیان شد، در فصل دوم به معرفی انواع سازههای فضاکار و اجزای آنها، شامل اتصالات و نحوهی ساخت و نصب برخی از این گونه سازهها پرداخته شده است. در فصل سوم به بررسی پدیده خرابی در سازههای مختلف پرداخته شده است. همچنین، انواع مختلف خرابی پیشرونده و خرابیهای رخ داده در گذشته، شرح داده شده است. در انتها در مورد اشکال و مودهای خرابی در سازههای فضاکار، توضیحاتی ارائه شده است. همچنین مطالبی در مورد تئوریهای موجود دربارهی خرابی پیشرونده و روشهای آنالیز خرابی پیشرونده در فصل چهارم بیان شده است. در فصل پنجم روشهای مختلف موجود برای مقاوم سازی و طراحی سازهها در برابر خرابی پیشرونده شرح داده شده است. در نهایت در فصل ششم، روشهای آنالیز ارائه شده، در آنالیز چند نمونه از گنبدهای فضاکار، استفاده شده است و نتایج بدست آمده به همراه پیشنهادات، در فصل هفتم ارائه گردیده است. در بررسیهای انجام گرفته از نرمافزارهای ANSYS و SAP2000 استفاده شده است. پس از مقایسه نتایج حاصل از دو نرمافزار، معلوم گردید که دقت نتایج حاصل از نرمافزار ANSYS کمتر از دقت نتایج نرمافزار SAP2000 است؛ چرا که با افزایش تعداد تقسیمات المان در نظر گرفته شده در نرمافزار ANSYS، نتایج حاصل از این نرمافزار به نتایج به دست آمده از SAP2000، نزدیکتر میشد. این اختلاف پس از تقسیم هر عضو گنبد به 11 المان، به زیر 7 درصد رسید. به همین دلیل، به منظور انجام آنالیزها، از SAP2000 استفاده گردید. همچنین ماکروی مدلسازی و بارگذاری تمامی گنبدها در ANSYS، در پیوست (1) آورده شده است.
قیمت :14700 تومان
