دانلود متن کامل پایان نامه درجه کارشناسی ارشد رشته عمران گرایش سازه
با عنوان:بررسی فروپاشی پیش رونده ی پل های خرپائی
پایان نامه
عنوان/موضوع : بررسی فروپاشی پیشروندهی پلهای خرپائی
استاد راهنما : پروفسور غلامرضا قدرتی امیری
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
چکیده
پلها اعضای جدا نشدنی میسرهای ارتباطی هستند و در شرایط اقتصادی و اجتماعی بسیار تاثیرگذار میباشند. گذر زمان و بارهای تصادفی از جمله مواردی هستند که سلامت پلها را تهدید میکنند. بارهای غیرعادی ناشی از حوادث طبیعی، خطاهای اجرا و برخی مسائل دیگر میتوانند باعث بهوجود آمدن فروپاشی پیشرونده در سازهها شوند، لذا تشخیص زود هنگام آسیب پلها می تواند از وقوع فجایع جلوگیری کند. از این رو، لزوم بررسی دقیق رفتار این سازهها در برابر فروپاشی پیشرونده احساس میگردد. در این پایان نامه روشی مبتنی بر بررسی فروپاشی یک پل خرپایی چند دهانه در برابر پدیده فروپاشی پیشرونده با سناریوهای تشخیص و حذف اعضای بحرانی و مقایسهی بین حالات مختلف حذف و همچنین تاثیر سناریوهای حذف اعضای بحرانی بر پایداری سازهی باقیمانده ارائه گردیدهاست. پس از شبیهسازی مدلهای المان محدود سه بعدی، به منظور ارزیابی پتانسیل وقوع فروپاشی پیشرونده تحت سناریوهای مختلف قرارگرفت. با مقایسه نتایج حاصل از تحلیل استاتیکیخطی، تحلیل استاتیکی غیرخطی و تحلیل دینامیکی غیرخطی طی زمانهای 5/0 ثانیه و 1 ثانیه به ارائه ضریب افزایش بار دینامیکی اعضای بحرانی در حالت میانگین تغییرات نیرویی برای اعضای یال بالایی و پایینی پرداخته شد. با مقایسه ضریب افزایش بار دینامیکی برای دو گروه اعضای کلیدی یال بالا و پایین و مقدار میانگین اعضای کلیدی در هر گروه نتیجه شد هرچه زمان ضربه اعمالی ناشی از حذف کوتاهتر باشد، ضریب افزایش بار بزرگتر خواهدبود، همچنین نتیجه شد که هرچه حذف عضو سریعتر انجام شود، ضریب افزایش بار افزایش مییابد.
كلمات كلیدی فارسی : فروپاشی پیشرونده ، ناحیه بحرانی ، پل خرپائی، ضریب افزایش بار
فهرست مطالب
2-3- تعریف فروپاشی پیشرونده.. 11
2-4-3- ضربهی ناشی از برخورد.. 15
2-5- مفاهیم اولیه در فروپاشی پیشرونده.. 16
2-6- تاریخچه پیدایش استانداردهای مربوط به فروپاشی پیشرونده 17
2-7- ترکیب بارهای فروپاشی پیش رونده در استانداردها 19
2-7-1- ترکیب بار شامل بارگذاریهای نامشخص.. 19
2-7-2- ترکیب بارهای اسمی با بهره گرفتن از تنش مجاز طراحی 20
2-7-2-1- ترکیب بارهای مبنا.. 20
2-7-3- ترکیبات بار برای حوادث فوقالعاده و استثنائی 20
2-7-3-3- شرایط ثبات و پایداری سازه.. 21
2-8-ترکیبات بارگذاری مورد نیاز درتحلیل فروپاشی پیشرونده 22
2-9- بررسی انواع فروپاشی پیشرونده در سازهها.. 23
2-9-5- فروپاشی ناشی از ناپایداری.. 27
2-10- فروپاشی پیشرونده پلها.. 29
2-10-1- فروپاشی ناشی از گسیختگی تکیهگاه.. 29
2-10-2- فروپاشی ناشی گسیختگی موضعی.. 32
2-11- روش های تحلیل سازهها در مقابل فروپاشی پیشرونده 34
2-11-1- تحلیل استاتیکی الاستیک خطی.. 34
2-11-2- تحلیل استاتیکی غیرخطی.. 35
2-11-3- تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی الاستیک خطی 36
2-11-4- تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی.. 37
2-12- روشهای مقابله با فروپاشی پیشرونده در پلها 38
2-12-3- مقاومت موضعی مشخصه.. 40
2-13- تاریخچهی فروپاشی پیشرونده.. 41
3-2-1- کلیاتی پیرامون نمونه آزمایشگاهی.. 47
3-2-1- صحتسنجی مدل آزمایشگاهی.. 50
4-2- معیار انتخاب سناریوی حذف اعضای کلیدی.. 65
4-3- تعیین روش تحلیل مناسب.. 71
4-3-1- اثر حذف اعضای B10 و B9. 71
4-3-2- اثر حذف اعضای T4 و T5. 74
4-4- ضریب افزایش دینامیکی.. 77
منابع و مآخذ…………………………………………………………………………………………………. 83
فهرست اشکال
شکل (1-1) فروپاشی پیش رونده پل [6] I-35W… 4
شکل (1-2) فروپاشی پیش رونده پل جیاندونگ جینگ جیانگ [7] 4
شکل (1-3) فروپاشی پیش رونده پل جیاندونگ جینگ جیانگ [8] 5
شکل (2-1) تاریخچه زمانی فشار ناشی از انفجار گاز [12] 13
شکل (2-3) ساختمان آلفرد پ. مورا قبل از انفجار و بعد از انفجار[18].. 18
شکل (2-4) مراحل فروپاشی پیش رونده پنکیکی [27].. 24
شکل (2-5) فروپاشی برجهای دو قلو در اثر فروپاشی پیش رونده پنکیکی [28].. 24
شکل (2-6) مراحل فروپاشی پیش رونده دومینوئی[27].. 25
شکل (2-7) مراحل فروپاشی پیش رونده زیپی[27].. 26
شکل (2-8) فروپاشی پیش رونده زیپی پل کابلی[26].. 26
شکل (2-9) فروپاشی پیش رونده برشی اسلیپر پیش تنیده [29] 27
شکل (2-10) مراحل فروپاشی پیش رونده ناشی از ناپایداری[27] 28
شکل (2-11) فروپاشی پیش رونده ترکیبی ساختمان مورا [26] 28
شکل (2-12) فروپاشی پیشرونده پل کوآنگ دونگ در اثر آسیب دیدگی پایه میانی[7].. 30
شکل (2-13) فروپاشی پیشرونده پل هانگجو در اثر حذف ناگهانی ستون موقت[5].. 31
شکل (2-14) فروپاشی پیشرونده پل بآیهوا در اثر آسیب دیدگی ستونهای آن [7].. 31
شکل (2-15) فروپاشی پیشرونده پل کبک در اثر کمانش مهارهای جانبی آن[7].. 32
شکل (2-16) فروپاشی پیشرونده پل زایاوتانمن در اثر گسیختگی مهارهای آن[7].. 33
شکل (2-17) فروپاشی پیشرونده پل پرچم سرخ در اثر تخریب غیر اصولی[7].. 33
شکل (3-1) ابعاد هندسی نمونه آزمایشگاهی[35].. 48
شکل (3-2) نمونه آزمایشگاهی پل خرپائی [35].. 48
شکل (3-3) تکیه گاه های نمونه آزمایشگاهی (a) تکیه گاه غلتکی و (b) تکیه گاه مفصلی.. 50
شکل (3-4) شکل مدلسازی پل خرپایی در حالت نیمرخ پل.. 51
شکل (3-5) شکل مدلسازی شده در نمای 3 بعدی از پل خرپایی 52
شکل (3-6) مشخصات و جنس مصالح.. 52
شکل (3-7) نحوه تعریف سطح مقطع ( 2x25x50 ). 53
شکل (3-8) مشخصات مصالح سطح مقطع ( 3×30 ). 53
شکل (3-9) مشخصات سطح مصالح ( 6/1×20 ). 54
شکل (3-10) مشخصات مفصل پلاستیک محوری.. 55
شکل (3-11) بارگذاری غیرخطی با در نظر گرفتن اثر تغییر شکلهای بزرگ……………………………….56
شکل (3-12) سناریوهای حذف اعضای یال پائینی(گروه اول) 59
شکل (3-13) شاخص تغییرات گروه اول.. 59
شکل (3-14) سناریوهای حذف اعضای یال بالائی(گروه دوم).. 59
شکل (3-15) شاخص تغییرات گروه دوم.. 60
شکل (3-16) سناریوهای حذف اعضای قائم(گروه سوم).. 60
شکل (3-17) شاخص تغییرات گروه سوم.. 61
شکل (3-18) سناریوهای حذف اعضای مورب(گروه چهارم).. 61
شکل (3-19) شاخص تغییرات گروه چهارم.. 62
شکل (4-1) سناریوهای حذف اعضای یال پائینی.. 67
شکل (4-2) پارمترهای آماری اعضای سازه در گروه اول سناریوی آسیب.. 67
شکل (4-3) سناریوهای حذف اعضای یال بالائی.. 68
شکل (4-4) پارمترهای آماری اعضای سازه در گروه دوم سناریوی آسیب.. 68
شکل (4-5) سناریوهای حذف اعضای قائم.. 69
شکل (4-6) پارمترهای آماری اعضای سازه در گروه سوم سناریوی آسیب.. 69
شکل (4-7) سناریوهای حذف اعضای مورب.. 70
شکل (4-8) پارمترهای آماری اعضای سازه در گروه چهارم سناریوی آسیب.. 70
شکل (4-9) بیشینه میزان تغییرات نیرویی در اعضای کلیدی یال پائینی 72
شکل (4-10) مفدار میانگین نیرویی اعضای کلیدی در اعضای یال پائینی 72
شکل (4-11) میزان واریانس نیروها در اعضای کلیدی یال پائینی 73
شکل (4-12) میزان انحراف معیار نیروها در اعضای کلیدی یال پائینی 73
شکل (4-13) بیشینه میزان تغییرات نیرویی در اعضای کلیدی یال بالائی 75
شکل (4-14) مفدار میانگین نیرویی اعضای کلیدی در اعضای کلیدی یال بالائی.. 75
شکل (4-15) بیشینه میزان تغییرات نیرویی در اعضای کلیدی یال بالائی 76
شکل (4-16) بیشینه میزان تغییرات نیرویی در اعضای یال بالائی 76
فهرست جداول
جدول (2-1) ترکیبات بارگذاری آئین نامه ها در ارزیابی پتانسیل فروپاشی پیش رونده سازه ها. 31
جدول (3-2) مشخصات اجزای خرپا. 58
جدول (3-3) جدول مربوط به صحت سنجی فرکانسهای 3 مد اول 64
جدول (4-1) برنامه ریزی آزمایشهای انجام شده برای عضو ; 80
جدول (4-2) برنامه ریزی آزمایشهای انجام شده برای عضو شماره 49 81
پس از جنگ جهانی دوم صنعت ساخت و ساز به شدت در سراسر جهان توسعه یافت. با این وجود، گذر زمان و وجود عوامل مختلف داخلی و خارجی باعث می شود که اجزای سازه دچار آسیب شده و سازه تحت بارهای بهره برداری دچار مشکلات جدی و حتی انهدام شود. در نظر گرفتن تمامی جوانب در طراحی و کشف زود هنگام و اقدام مناسب در جهت رفع آسیبهای می تواند از فروپاشی فاجعه بار سازه جلوگیری کند. از این رو، در دهههای اخیر تحقیقات فراوانی در زمینه شناسایی آسیب در سازهها صورت گرفته است.
خطوط ارتباطی و سازههای زیر بنایی نقش اساسی در تمامی کشورها دارند و سالیانه هزینه های فراوانی صرف ساخت و نگهداری آنها می شود. در این میان، پلها نقش کلیدی در شرایط اقتصادی، اجتماعی و سیاسی یک کشور ایفا کنند. از این رو، در سالهای اخیر میزان توجه به پایش سلامتی پلها به شدت افزایش یافته است، زیرا نیاز اساسی به ارزیابی شرایط بسیاری از پلها در جهان احساس می شود. مطالعات نشان میدهد که بیش از 40 درصد از پلهای موجود در کانادا نیازمند ترمیم و مقاوم سازی هستند[1]. از میان 57000 پل بزرگراهی موجود در آمریکا در سال 1997، 187000 مورد از آنها معیوب گزارش شده و بیان شده که سالیانه به میزان 5000 پل دیگر به این تعداد اضافه می شود[2]. در سال 2001 عنوان شد که ژاپن دارای 147000 پل میباشد که زمان ساخت اکثر آنها به پیش از سال 1980 برمیگردد. بنابراین بسیاری از آنها به شدت به نگهداری نیاز دارند[3].
با توجه به قرارگیری ایران در یک منطقه لرزه خیز، وقوع زلزلههای متعدد می تواند سبب بروز آسیبهای شدید در انواع مختلف سازهها شود. علاوه بر این ترافیک روزانه و افزایش آن می تواند عاملی برای آسیبدیدگی پلها باشد. همچنین طول عمر بسیاری از پل های موجود در کشور، به بیش از 30 سال میرسد. از طرفی میزان ساخت انواع مختلف پل در ایران رو به افزایش است. در نتیجه نگهداری و کنترل پلها می تواند نقش موثری در کشور ارائه کند[4].
یک پدیده نادر اما بسیار زیانبار در سازهها، پدیده فروپاشی پیشرونده[1] است. این پدیده، اثر دینامیکی حاصل از گسترش و توسعه متوالی گسیختگی اولیه در یک سازه، که نشان دهنده عدم تطابق شدید بین عامل به وجود آورنده و فروپاشی شدید است، میباشد. عامل به وجود آورنده فروپاشی پیشرونده، یک عامل موضعی و متمرکز مانند عدم مقاومت موضعی است که سبب بروز یک پدیده فاجعه بار می شود [5].
به علت وقوع حوادث غیر قابل پیش بینی از قبیل زلزله، انفجار، برخورد و تصادف و نیز کاهش احتمالی ظرفیت سازه در اثر گذر زمان و تاثیر این عوامل بر وقوع فروپاشی پیشرونده در پلها، بررسی اثرات تقویت اجزای سازهای بر مقاومت در برابر فروپاشی پیشرونده مورد توجه قرارگرفته است. مطالعات گذشته نشان میدهد که مقاومسازی لرزهای سازه، می تواند سبب مقاومت سازه در برابر فروپاشی پیشرونده در مواجهه عوامل غیرعادی شود. در مقابل، افزایش شکلپذیری، می تواند سبب تسریع در مکانیسم فروپاشی پیشرونده شود[4, 5].
یکی از حوادث معروف در زمینه فروپاشی، فروپاشی پل خرپایی فولادی I-35W بر روی رودخانه میسیسیپی، واقع در ایالت مینه سوتا[2]، در ایالات متحده آمریکا میباشد. همانطور که در شکل (1-1) مشهود است، این پل به طور ناگهانی، در یکم اوت سال 2007 دچار فروریزش شد و 13 کشته و بیش از 100 زخمی قربانی این حادثه شدند. گزارش بررسی عوامل فروریزش پلI-35W نشان میدهد که بار مردهی عرشه چند بار به خاطر تعمیر و تقویت دال افزایش یافته بود و ضخامت گاست پلیتهای بکار رفته در پل نیز تنها نیمی از ضخامت مقدار طراحی شده بود. علاوه بر این، در روز سقوط، مصالح ساختمانی و ماشین آلات سنگین نیز بر روی پل جهت تعمیر و نگهداری وجود داشتند. این عوامل، سبب فروپاشی پل I-35W شده اند[6].
- فروپاشی پیشرونده پل [6] I-35W
با توجه به شکل (1-2)، در سال 2007، در چین، برخورد یک کشتی باری با پایه پل جیاندونگ جینگ جیانگ[3]، سبب فروپاشی چهار دهانه مجاور پایه گردید. بررسیهای نشان میدهد که نیروی برخورد کشتی، بیش از نیروی مجاز طراحی بوده و در نتیجه سبب آسیب دیدگی پایه پل شده است. در اثر این آسیب، نیروهای داخلی تغییر کرده و نیروهای باز توزیع شده بیش از ظرفیت پایه های کناری بوده و در نتیجه آن، فروپاشی پیشرونده رخ داده است[7].
- فروپاشی پیش رونده پل جیاندونگ جینگ جیانگ [7]
نمونه ای دیگر از فروپاشی پیش رونده در پل بایهوآ[4] در شکل (1-3) در اثر زلزله ونچوآن[5] اتفاق افتاده است. در این پل در اثر آسیب تکیهگاهها، عرشه پل به همراه تغییر شکلهای پیچشی دچار فروریزش شده است[7, 8].
- فروپاشی پیش رونده پل جیاندونگ جینگ جیانگ [8]
تامین امنیت جانی انسانها و وسایل نقلیهی عبوری از روی پلها و همچنین حفظ سلامت سازهی پل و همچنین جلوگیری از بروز حوادث احتمالی همچون نشست در اثر وزن سازه، ایجاد ترک در سازها و یا فروپاشی قسمتی از سازه به علت پوسیدگی، فرسودگی، خوردگی، خطای ساخت، برخورد وسایل عبوری رو یا زیر پل و یا برخورد با پایه پل، انفجار و یا حملات تروریستی و موارد مشابه، به یکی از مسائل حائز اهمیت در زمینه ساخت و نگهداری پلها، که شامل پلهای خرپایی و یا کابلی معلق تبدیل شده است. راهکارهای مختلفی برای حل اینگونه مشکلات توسط محققیق ارائه شده است. اما یکی از مسائل مهم در زمینه پلهای خرپائی، حذف ناگهانی یک یا چند عضو از اعضای پل در اثر یک عامل خارجی میباشد که سبب فروپاشی بخشی از پل شده و یا گاهی به صورت پدیده فروپاشی پیشرونده ظاهر گشته و منجر به فروریزش کل پل میگردد. امروزه آییننامه ها و به خصوص، آییننامهی طراحی پلها و سازههای معلق در برابر فروپاشی پیشرونده در سراسر دنیا با ارائه راهکارهای ویژه طراحی، در جهت کاهش احتمال فروپاشی پیشرونده، این ضعفها را تا حدودی پوشش دادهاند. با این وجود، همواره طراحی با ضرایب اطمینان بالا مقرون به صرفه نمی باشد. لذا در این پایان نامه تلاش شده است که به ارائه روشی کاربردی در جهت شناخت اعضای بحرانی و تقویت آنها به منظور کاهش احتمال فروپاشی پیشروندهی پل پرداخته شود.
[1] Progressive Collapse
[2] Minnesota
[3] Guangdong Jiujiang
[4] Biahua
[5] Wenchuan
(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)
تعداد صفحه :102
قیمت : 14700 تومان
بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد
و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.
پشتیبانی سایت :
* serderehi@gmail.com
14,700 تومانافزودن به سبد خرید