مطالعه‌ی پارامتری رفتار سازه‌ای گنبدهای دیامتیک‌ فرازیده به مقصود تعیین هندسه‌ی بهینه

 

 

 

استاد راهنما:

دکتر مریم داعی

 

 

استاد مشاور:

دکترسید امیرمهرداد-محمد حجازی

                                              اردیبهشت 1393


تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
چکیده
با پیشرفت علوم و تکنولوژی، نوآوری‌های بسیاری در زمینه‌ی مهندسی سازه و بهینه‌سازی آنها رخ نموده می باشد که نمونه‌ای از آن سازه‌های فضاکار می‌باشد. در مقایسه‌ی با سایر سیستم‌های سازه‌ای، سازه‌ی فضاکار دارای چندین مزیت اساسی می باشد که با در نظر داشتن زلزله خیز بودن کشور ایران، سبکی و صلبیت بالای این سازه‌ها بیش از هر چیز چشم‌گیر می‌باشد. از انواع سازه‌های فضاکار می‌توان به شبکه‌های تخت، چلیک‌ها و انواع گنبدها تصریح نمود. همچنین در حالت پیشرفته می‌توان فرم‌های تکمیل یافته‌ی سازه‌های فضاکار را بر اساس سازه‌های اولیه ایجاد نمود. بدین مفهوم که علاوه بر تکنیک‌های ساده برای تولید انواع تاشه‌های سازه‌های فضاکار تکنیک‌های دیگری نیز با اهداف مختلف تاشه‌پردازی وجود دارند که کاربرد‌یترین این تکنیک‌ها تحت توابعی زیرا فرازش تعریف می شوند. این توابع در حقیقت با ایجاد تغییراتی در مدل‌های ابتدایی، اهداف طراحی که مهمترین آنها در خصوص سازه‌های فضاکار کاهش هزینه‌ها و عملکرد مطلوب می‌باشد را برآورده می‌کنند. در این پژوهش گنبدهای تک لایه‌ی دیامتیک با اعمال فرازش در چهار گروه مختلف مورد مطالعه قرار گرفته می باشد. خاطر نشان می گردد که هر یک از فرم‌های سازه‌های فضاکار تحت کنش‌های مختلف که از انواع آن می‌توان به کنش‌های دینامیکی مانند زلزله و کنش‌های استاتیکی مانند وزن و برف تصریح نمود، رفتار خاصی دارند و پس هر یک از آنها نیازمند رفتارشناسی خاص خود با در نظر داشتن ویژگی‌های منحصر به فرد می‌باشند. در این بین فرم‌های تکمیل یافته‌ی سازه‌های فضاکار مانند گنبدهای فرازیده به دلیل تاشه‌پردازی خاص خود از جایگاه ویژه‌ای برخوردارند. در این پژوهش از تابع تکمیلی فرازش چلیکی که بهترین تطبیق را با گنبدهای دیامتیک دارد بهره گیری شده می باشد و مراحل تاشه‌پردازی گنبدها با بهره گیری از نرم افزار FORMIAN و تحلیل و طراحی آنها با بهره گیری از نرم‌افزار SAP2000 و بر اساس واکاوی استاتیکی خطی و همچنین واکاوی غیر خطی تاریخچه‌ی زمانی انجام شده می باشد.رفتارگنبدهای تک لایه‌ی دیامتیک تحت کنش‌های فوق‌الذکر با مطالعه نسبت‌های خیز به دهانه‌ در گنبدهای پایه و همچنین مطالعه ابعاد هندسی فرازش ایجاد شده مورد مطالعه قرار گرفته و نسبت‌های هندسی و ابعادی از فرازش که منجر به کمترین وزن در گنبدها می شوند، برای گروه‌های مختلف محاسبه شده می باشد. بطور کلی نتایج نشان می‌دهد که اعمال فرازش مناسب در گنبد دیامتیک می‌تواند منجر به بهبود عملکرد سازه گردد.
 
کلید واژه: سازه‌های فضاکار، گنبد تک لایه‌ی دیامتیک فرازیده، بهینه‌یابی سازه‌ای، تحلیل دینامیکی غیر خطی.
 
فهرست مطالب

عنوان            صفحه

 
فصل اول : کلیات
1-1. مقدمه…………………………………… ..1
1-2. معرفی سازه‌های فضاکار…………………….. ..2
1-3. انواع سازه‌های فضاکار…………………….. ..2
1-3-1. سازه‌ی فضاکار تخت یک لایه ………………… ..2
1-3-2. سازه‌ی فضاکار تخت دو لایه ………………… ..3
1-3-3. سازه‌ی فضاکار چلیک………………………. ..4
1-3-4. سازه‌ی فضاکار گنبد………………………. ..4
1-4. اتصالات در گنبدها………………………….. . 5
1-5. اهداف و گستره……………………………. . 6
فصل دوم : مروری بر ادبیات پژوهش
2-1. مقدمه…………………………………… ..1
فصل سوم : تاشه‌پردازی گنبد‌های تک لایه‌ی دیامتیک فرازش‌یافته
3-1. مدل‌سازی و تاشه‌پردازی گنبدها……………….. 14
3-1-1. کلیات………………………………… 14
3-1-2. تعریف تاشه‌پردازی ……………………… 14
3-1-3. یکانه، تژ، لاد و فرمکس…………………….. 15
3-1-4. توابع فرمکسی………………………….. 15
3-1-5 . برماره‌ی گنبدها……………………….. 16
3-2. تاشه‌پردازی گنبد دیامتیک………………….. 16
3-2-1. کلیات………………………………… 17
3-2-2. برماره‌ی دیامتیک ………………………. 18
3-2-3. توابع بهره گیری شده در تاشه‌پردازی گنبد دیامتیک     19
3-2-4. بافتار ولایه‌بندی گنبدهای دیامتیک ……….. 21
3-3‌. فرازش و بهینه‌سازی در سازه‌های فضاکار………. 22
3-3-1‌. کلیات………………………………… 22
3-3-2. تعریف فرازش…………………………… 22
3-3-3. تاشه‌پردازی فرازش………………………. 23
3-3-4. توابع بهره گیری شده در تاشه‌پردازی گنبد دیامتیک فرازش‌یافته   23
 

عنوان
 
           صفحه

فصل چهارم : مدل‌سازی و معرفی گنبدهای مورد مطالعه
4-1. کلیات…………………………………… 25
4-2‌. گروه 1 : گنبدهای تک لایه‌ی دیامتیک ساده با نسبت‌های مختلف خیز به دهانه……………………………………….. 25
4-3. گروه 2 : گنبدهای تک لایه‌ی دیامتیک فرازش‌یافته با نسبت‌های مختلف هندسی در گنبد پایه ………………………….. 27
4-4. گروه 3 : گنبدهای دیامتیک تک لایه‌ی فرازش‌یافته با خیز ثابت و دهانه‌ی متغییر در فرازش چلیکی………………….. 28
4-5 . گروه 4 : گنبدهای دیامتیک تک لایه‌ی فرازش‌یافته با دهانه‌ی ثابت و خیز متغییر در فرازش چلیکی ……………………. 29
4-6‌. مقاطع بهره گیری شده در گنبدها………………. 30
فصل پنجم : بهینه‌یابی گنبدهای تک لایه‌ی دیامتیک فرازش‌یافته تحت بارگذاری ثقلی
5-1. بارگذاری ثقلی…………………………… 32
5-1-1. کلیات………………………………… 32
5-1-2. بارهای مرده ………………………….. 32
5-1-3. بارهای ناشی از برف و عوامل مؤثر بر آن…… 32
5-2. بارگذاری ثقلی در گنبدهای دیامتیک تک لایه‌ی فرازش‌یافته    38
5-2-1. بارهای مرده…………………………… 38
5-2-2. بارهای ناشی از برف…………………….. 38
5-3. بارگذاری حرارتی ………………………… 41
5-4. ترکیبات بارگذاری در واکاوی و طراحی گنبدها تحت بارهای ثقلی   45
5-5. تحلیل و طراحی گنبدها تحت بارهای ثقلی …….. 46
5-5-1. روش واکاوی و فرضیات……………………. 47
5-5-2. مطالعه رفتار وزنی گنبدها در گروه‌های تعریف شده     47
5- 6 . نتیجه‌گیری…………………………….. 50
فصل ششم: مطالعه رفتار لرزه‌ای گنبدهای تک لایه‌ی دیامتیک فرازش‌یافته

  • 6-1-1. کلیات………………………………… 52
  • 6-1-2. واکاوی غیر خطی تاریخچه‌ی زمانی …………. 52
  • 6-1-3. مشخصات مفصل‌های پلاستیک …………………. 53
  • 6-2. پارامترهای انتخاب شتاب نگاشت……………… 53
  • 6-2-1. مشخصات زمین‌شناسی، تکتونیکی و لرزه‎ای اصفهان. 54
  • 6-2-2. انتخاب شتاب ‌نگاشت……………………… 55
  • 6-2-3. مقیاس کردن شتاب ‌نگاشت‎ها………………… 59

عنوان            صفحه
  • 6-2-4. طیف طرح استاندارد……………………… 60
  • 6-3. مطالعه زمان تناوب و شکل مدی گنبدها………… 60
  • 6-3-2.گنبدهای گروه 1 ………………………… 60
  • 6-3-2.گنبدهای گروه 2 ………………………… 61
  • 6-3-3.گنبدهای گروه 3…………………………. 63
  • 6-3-4.گنبدهای گروه 4…………………………. 64

6-4. مد مؤثر………………………………… 65
6-4-1. گنبدهای گروه 1………………………… 65
6-4-2. گنبدهای گروه 2………………………… 68
6-4-3. گنبدهای گروه 3………………………… 71
6-4-4. گنبدهای گروه 4………………………… 73
6-5. ناپایداری در گنبدها……………………… 76
6-5-1. مطالعه ناپایداری در سازه‌های فضاکار به روش الاستیک و الاستوپلاستیک……………………………………………. 76
6-5-2. تغییرمکان‌های جانبی گنبدها………………. 78
6-‌6. مطالعه رفتار وزنی گنبدها………………….. 82
6-7. نتیجه‌گیری………………………………. 85
فصل هفتم : مطالعه رفتار گنبدهای تک لایه‌ی دیامتیک فرازش‌یافته تحت بارباد

  • 7-1.کلیات……………………………………. 87
  • 7-2. تعاریف………………………………….. 87
  • 7-3. روش‌های محاسبه‌ی بارهای باد………………… 88
  • 7-4. تعیین فشار باد……………………………. 89

7-4-1. فشار متناظر با سرعت مبنا، q…………….. 89
7-4-2. ضریب بادگیری، Ce ………………………. 89
7-4-3. ضریب تندباد، Cg………………………… 91
7-4-4. ضریب فشار بیرونی، Cp……………………. 91

  • 7-5. فشار خالص ناشی از باد………………………. 91
  • 7-6. نیروی ناشی از باد بر اجزای گنبد…………… 91
  • 7-7. بارگذاری گنبدهای مورد مطالعه……………… 91

7-7-1. گنبدهای گروه 1 (گنبدهای بدون فرازش) ……. 91
7-7-2. گنبدهای گروه 2 و3 و4 (گنبدهای فرازش‌یافته).. 92

  • 7-8. مطالعه رفتار وزنی گنبدها تحت بارگذاری باد….. .99

 
 

عنوان              صفحه
  • 7-9. نتیجه‌گیری………………………………. 101

فصل هشتم : نتیجه‌گیری

  • 8-1. کلیات…………………………………… ..103

8-2. نتایج…………………………………… 104
8-3. پیشنهادات………………………………. 104
مراجع……………………………………….. 105
پیوست1………………………………………. 109
 
فهرست شکل‌ها

عنوان           صفحه

 
شکل 1- 1 نمونه‌هایی از شبکه‌های تخت تک لایه………. .3
شکل 1- 2 نمونه‌هایی از شبکه‌های تخت دو لایه………. .4
شکل 1- 3 نمونه‌هایی از چلیک‌……………………. .4
شکل 1- 4 نمونه‌هایی از گنبد به ترتیب از راست گنبد لملا، گنبد اشودلر و گنبد دنده‌ای………………………………….. .5
شکل 1- 5 نمونه‌هایی از گنبد به ترتیب از راست گنبد پیازی، گنبد اسکالپ و گنبد دیامتیک………………………………. .5
شکل 1- 6 گنبد دیامتیک تک لایه‌ی فرازش‌یافته………. ..7
شکل3- 1 نمونه‌ای از یک عبارت فرمکسی…………….. 15
شکل3- 2 تاشه‌ی گنبد و یک مقطع عمودی از آن………. 16
شکل3- 3 مؤلفه‌های برماره‌ی کروی برای تاشه‌پردازی گنبد 17
شکل3- 4 نمونه‌ای از گنبد دیامتیک……………….. 17
شکل3- 5 ساختار قاچ گنبدها. (a) گنبد دیامتیک بدون مشکل تراکم اعضا در رأس و (b) گنبد لملا با داشتن مشکل تراکم اعضا در رأس 18
شکل3- 6 گنبدهای دنده‌ای (ردیف بالا) و اشودلر (ردیف پایین) که اعضای مجاور رأس آنها مورد قطع کلی و یا هرس قرار گرفته‌اند.     18
شکل3- 7 خطوط شبکه در برماره‌ی دیامتیک…………… 19
شکل3- 8 کاربرد توابع فرمکسی در تاشه‌پردازی گنبدهای دیامتیک   20
شکل3- 9 چند نمونه از توابع فرمکسی مورد بهره گیری در تاشه‌پردازی گنبدهای دیامتیک……………………………………… 20
شکل3- 10 کاربرد توابع فرمکسی در تاشه‌پردازی گنبدهای دیامتیک با بافت لانه زنبوری و تاشه‌ی ایجاد شده توسط آنها ……….. 21
شکل3- 11 نمونه‌ای از بافت مثلی در گنبد دیامتیک (به وجود آمدن خطوط مرزی در نواحی مرزی قاچ‌ها)‌…………………….. 22
شکل3- 12 نمونه‌هایی از انواع فرازش در شبکه‌های تخت.. 23
شکل3- 13 مراحل ابتدایی فرازش کروی……………… 23
شکل3- 14 تابع بهره گیری شده در فرازش چلیک‌گونه……. 24
شکل3- 15 مراحل اولیه‌ی فرازش چلیک‌گونه…………… 24
شکل4- 1 نسبت‌های هندسی در گنبدها……………….. 26
شکل4- 2 گنبدهای دیامتیک تک‌لایه بدون ایجاد فرازش با نسبت‌های خیز به دهانه به ترتیب از چپ 1/0 و2/0 و3/0 و 4/0 و 5/0…. 26
شکل4- 3 تاشه‌های مربوط به گنبدهای گروه 2……….. 27
شکل4- 4 تاشه‌های مربوط به گنبدهای گروه 3………. 28

عنوان              صفحه

 
شکل4- 5 تاشه‌های مربوط به گنبدهای گروه4………… 30
شکل 5- 1 ضریب CS برای سقف‌های گنبدی و دندانه‌ای شکل در بارگذاری متقارن و نامتقارن ………………………………… 34
شکل 5- 2 مقادیر بارگذاری بار برف بصورت متقارن و نامتقارن درآیین‌نامه‌ی  AISC 7-05برای زوایای کمتر از°‌30 در قوس‌ها 35
شکل 5- 3 مقادیر بارگذاری بار برف بصورت متقارن و نامتقارن درآیین‌نامه‌ی  AISC 7-05برای زوایای بین °30 تا °‌70 در قوس‌ها   35
شکل 5- 4 مقادیر بارگذاری بار برف بصورت متقارن و نامتقارن درآیین‌نامه‌ی  AISC 7-05برای زوایای بیشتر از °‌70 در قوس‌ها    36
شکل 5- 5 نمودارهای مربوط به تعیین ضریب Cs …….. 37
شکل 5- 6 جدول مربوط به تعیین ضریب Ce…………… 37
شکل 5- 7 جدول مربوط به تعیین ضریب Ct…………… 37
شکل 5- 8 جدول مربوط به تعیین ضریب I……………. 38
شکل 5- 9 تعیین زاویه‌ی α درگنبد SS.DD.003 …………. 39
شکل 5- 10 بارگذاری بار برف برای گنبدSS.DD.003 بر اساس آیین‌نامه‌ی سازهای فضاکار ایران………………………………… 40
شکل 5- 11 بارگذاری بار برف برای گنبدSS.DD.003 بر اساس آیین‌نامه‌ی AISC 7-05. ……………………………………………. 41
شکل 5- 12 نمونه‌ای از گنبدهای گروه 1 تحت بارگذاری متقارن 42
شکل 5- 13 نمونه‌ای از گنبدهای گروه 2 تحت بارگذاری متقارن 43
شکل 5- 14 نمونه‌ای از گنبدهای گروه 3 تحت بارگذاری متقارن 43
شکل 5- 15 نمونه‌ای از گنبدهای گروه 4 تحت بارگذاری متقارن 44
شکل 5- 16 نمونه‌ای از گنبدهای گروه 1 تحت بارگذاری نامتقارن   44
شکل 5- 17 نمونه‌ای از گنبدهای گروه 2 تحت بارگذاری نامتقارن   45
شکل 5- 18 نمونه‌ای از گنبدهای گروه 3 تحت بارگذاری نامتقارن   45
شکل 5- 19 نمونه‌ای از گنبدهای گروه 4 تحت بارگذاری نامتقارن   46
شکل 5- 20 رفتار وزنی گنبدهای گروه 1……………. 48
شکل 5- 21 تغییرات وزنی گنبدها در نسبت‌های خیز به دهانه‌ی مختلف     48
شکل 5- 22 رفتار وزنی گنبد‌های گروه 2……………. 49
شکل 5- 23 رفتار وزنی گنبدهای گروه 3……………. 49
شکل 5- 24 رفتار وزنی گنبدهای گروه 4 …………… 50
شکل 5- 25 رفتار وزنی گروه‌های مختلف گنبدها تحت بارگذاری بار برف   51
شکل 6- 1 منحنی نیرو-تغییرشکل (دوران)…………… 53
شکل 6- 2 گسل‌های شناخته شده تا شعاع 100 کیلومتری اصفهان. 54

عنوان              صفحه

 

  • شکل 6- 3 زلزله‎های رخ داده تا شعاع 200 کیلومتری شهر اصفهان 55
  • شکل 6- 4 بزرگای زمین لرزه‎ها نسبت به سال وقوع در گستره‌ی شهر اصفهان 55

شکل 6- 5 مؤلفه‌های افقی و قائم (به ترتیب از بالا) زلزله San Fernando    56
شکل 6- 6 مؤلفه‌های افقی و قائم (به ترتیب از بالا) زلزله Whittier Narrows  57
شکل 6- 7 مؤلفه‌های افقی و قائم (به ترتیب از بالا) زلزله Northridge    57
شکل 6- 8 طیف ترکیبی پاسخ مؤلفه‌های افقی زلزله Northridge    58
شکل 6- 9 طیف ترکیبی پاسخ مؤلفه‌های افقی زلزله San Fernando  58
شکل 6- 10 طیف ترکیبی پاسخ مؤلفه‌های افقی زلزله Whittier Narrows 59
شکل 6- 11 طیف طرح استاندارد…………………… 60
شکل 6- 12 مد اول مدل‌های گنبدی گروه 1…………… 61
شکل 6- 13 مد اول مدل‌های گنبدی گروه 2…………. 62
شکل 6- 14 مد اول مدل‌های گنبدی گروه 3…………….. 63
شکل 6- 15 مد اول مدل‌های گنبدی گروه 4…………… 64
شکل 6- 16 مقادیر مشارکت جرمی گنبد SS.DD.001……….. 66
شکل 6- 17 مقادیر مشارکت جرمی گنبد SS.DD.002……….. 66
شکل 6- 18 مقادیر مشارکت جرمی گنبد SS.DD.003……….. 67
شکل 6- 19 مقادیر مشارکت جرمی گنبد SS.DD.004……….. 67
شکل 6- 20 مقادیر مشارکت جرمی گنبد SS.DD.005……….. 68
شکل 6- 21 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PP.DD.001……….. 68
شکل 6- 22 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PP.DD.002……….. 69
شکل 6- 23 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PP.DD.003……….. 69
شکل 6- 24 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PP.DD.004……….. 70
شکل 6- 25 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PP.DD.005……….. 70
شکل 6- 26 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PS.DD.001……….. 71
شکل 6- 27 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PS.DD.002……….. 71
شکل 6- 28 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PS.DD.003……….. 72
شکل 6- 29 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PS.DD.004……….. 72
شکل 6- 30 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PS.DD.005……….. 73
شکل 6- 31 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PH.DD.001………. 73
شکل 6- 32 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PH.DD.002………. 74
شکل 6- 33 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PH.DD.003………. 74

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   سمینار کارشناسی ارشد رشته عمران : نقش سیستم های اطلاعات مکانی در مدیریت تعمیر و نگهداری خطوط راه آهن

عنوان              صفحه

 
شکل 6- 34 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PH.DD.004………. 75
شکل 6- 35 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PH.DD.005………. 75
شکل 6- 36 مودهای ناپایداری در سازه‌های فضاکار……. 76
شکل 6- 37 فروجهش محلی و کلی در سازه‌های گنبدی…… 77
شکل 6- 38 محل قرارگیری نقاط در ارتفاع گنبدها قبل از ایجاد فرازش  78
شکل 6- 39 محل قرارگیری نقاط در ارتفاع گنبدهای فرازش‌یافته   79
شکل 6- 40 تغییرمکان‌های گنبدهای گروه 1…………. 79
شکل 6- 41 تغییرمکان‌های گنبدهای گروه 2…………. 80
شکل 6- 42 تغییرمکان‌های گنبدهای گروه 3…………. 81
شکل 6- 43 تغییرمکان‌های گنبدهای گروه 4………… 81
شکل 6- 44 تغییرات وزن گنبدهای گروه 1 تحت بارگذاری‌های مختلف  82
شکل 6- 45 تغییرات وزن گنبدهای گروه 2 تحت بارگذاری‌های مختلف  83
شکل 6- 46 تغییرات وزن گنبدهای گروه 3 تحت بارگذاری‌های‌مختلف   84
شکل 6- 47 تغییرات وزن گنبدهای گروه 4 تحت بارگذاری‌های مختلف  85
شکل 6- 48 رفتار گروه‌های مختلف گنبدها تحت بارگذاری زلزله 86
شکل 7- 1. مقادیر Cp، ضریب فشار خارجی و گنبد دیامتیک تک لایه تحت کنش‌های ناشی از باد…………………………… 90
شکل 7- 2 نمونه‌ای از سطح مؤثر باد در نقاط مختلف…. 91
شکل 7- 3 نقاط مختلف بارگذاری گنبدهای گروه 1……. 92
شکل 7- 4 گنبدهای گروه 2………………………. 93
شکل 7- 5 گنبدهای گروه 3………………………. 93
شکل 7- 6 گنبدهای گروه 4………………………. 93
شکل 7- 7 حداکثر ضریب خارجی CpCg در دیوار‌های تک…… 93
شکل 7- 8 حداکثر ضریب خارجی CpCg در سقف‌های با شیب کمتر از°‌7    94
شکل 7- 9 حداکثر ضریب خارجی CpCg در سقف‌های با شیب°‌7 و بیشتر از°‌7     95
شکل 7- 10 حداکثر ضریب خارجی CpCg در سقف‌های پله‌ای…. 95
شکل 7- 11 حداکثر ضریب خارجی CpCg در سقف‌های دندانه‌ای. 96
شکل 7- 12 حداکثر ضریب خارجی CpCg در گنبدهای فرازش‌یافته   97
شکل 7- 13 مشخصه‌های مکانی گنبد PP.DD.03…………… 98
شکل 7- 14 رفتار وزنی گنبدهای گروه 1 تحت بارگذاری‌های مختلف   99
شکل 7- 15 رفتار وزنی گنبدهای گروه 2 تحت بارگذاری‌های مختلف   100
شکل 7- 16 رفتار وزنی گنبدهای گروه 3 تحت بارگذاری‌های مختلف   100

عنوان              صفحه

 
شکل 7- 17 رفتار وزنی گنبدهای گروه 4 تحت بارگذاری‌های مختلف   101
شکل 7- 18 رفتار گروه‌های مختلف گنبدها تحت بارگذاری باد 102
 
 
 
 
 
 
 
فهرست جداول

عنوان              صفحه

 
جدول4- 1 نامگذاری و مشخصات هندسی گنبدهای گروه 1… 27
جدول4- 2 نامگذاری و مشخصات هندسی گنبدهای پایه و فرازش ایجاد شده در گنبدهای گروه 2………………………………. 28
جدول4- 3 نامگذاری و مشخصات هندسی گنبدهای پایه و فرازش ایجاد شده در گنبدهای گروه 3………………………………. 29
جدول4- 4 نامگذاری و مشخصات هندسی گنبدهای پایه و فرازش ایجاد شده در گنبدهای گروه 4………………………………. 29

  • جدول4-5 مقاطع و مشخصات هندسی پروفیل‌های بهره گیری شده در گنبدها 30
  • جدول 6-1 مشخصات زلزله‎های انتخاب شده……………. 56
  • جدول 6-2 تناوب پایه‌ی گنبدهای گروه 1……………. 61

جدول 6-3 تناوب پایه‌ی گنبدهای گروه 2……………. 62

  • جدول 6-4 تناوب پایه‌ی گنبدهای گروه 3…………… 64
  • جدول 6-5 تناوب پایه‌ی گنبدهای گروه 4…………… 65

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 
فصل اول
کلیات
 
 
 
 
 
 
 

  • . مقدمه
 

علم مهندسی سازه که بر مبنای تحلیل و طراحی، به ساخت انواع سازه‌ها براساس ملزومات خود می‌پردازد همواره در پی توسعه و گسترش حیطه‌ی کاری خود بوده و هست که پیشرفت روز افزون طراحی و ساخت انواع سازه‌ها گواهی عیان بر این موضوع می‌باشد و همچنین پر واضح می باشد که در اغلب موردها در هر ساخت و سازی بهره گیری از حداقل مصالح و نیز افزایش سرعت و کاهش هزینه‌های اجرا مهمترین مسئله‌ای می باشد که کارفرمایان و طراحان با آن مواجه هستند که با افزایش ابعاد و اهمیت سازه مطالعه این پارامترها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار می شوند. در نتیجه مطالعه‌ی کلیه‌ی پارامترهای مؤثر بر این موضوع که اصطلاحاً به آن بهینه‌یابی گفته می گردد از اهمیت و جایگاه ویژه‌ای برخوردار می باشد. مرحله‌ی اول از هر اقدام بهینه‌ کردن، طرح یک ایده‌ی اولیه می‌باشد. یافتن یک ایده‌ی بهینه‌سازی مستلزم مطالعه و مطالعه شرایط حاکم بر مسئله و یافتن راهکارهایی جهت رسیدن به اهداف بهینه‌سازی می‌باشد. بهره گیری از سازه‌های فضاکار[1] از نوع تخت به جای بهره گیری از ستون‌های میانی بسیار قوی در پوشش دهانه‌های بزرگ یک ایده‌ی بهینه‌سازی جهت کاهش هزینه‌ها بوده می باشد. در مرحله‌ی بعد تبدیل این شبکه‌ها[2] به انواع چلیک‌ها[3] و مجدداً تبدیل چلیک‌ها به انواع گنبدها[4] از دیگر ایده‌های بهینه‌سازی در این زمینه بوده می باشد. در این پژوهش در راستای ادامه‌ی این طریقه بهینه‌سازی از اقدام فرازش[5] در گنبدها بهره گیری شده می باشد.
 
 
 

  • . معرفی سازه‌های فضاکار

به سازه‌ای که اصولاً رفتار سه بعدی داشته باشد، به طوری که به هیچ ترتیبی نتوان رفتار کلی آن را با بهره گیری از یک یا چند مجموعه‌ی مستقل دو بعدی تقریب زد، سازه‌ی فضا‌کار گفته می گردد. این تعریف یک تعریف کلی می باشد اما در اقدام این واژه به گروه خاصی از سازه‌ها که شامل انواع شبکه‌ها، چلیک‌ها، گنبدها، برج‌ها[6]و… اتلاق می گردد. سازه‌های فضاکار اکثراً دارای فرم بدیع مستوی یا منحنی در فضا بوده و با واحدهای حتی‌المقدور یکسان در الگویی تکرار شونده احداث می شوند [1]. از مهمترین ویژگی‌های این سازه‌ها می‌توان به موردها زیر تصریح نمود:

  • دهانه: سیستم سازه‌ی فضاکار قادر به پوشاندن دهانه‌های بزرگ با حداقل مواد مصرفی می‌باشد )فولاد مصرفی در سازه‌ی فضاکار دو سوم سازه‌های متداول دیگر می‌باشد(.
  • سرعت نصب: به علت پیش‌ساخته بودن قطعات، سرعت عملیات مونتاژ و نصب بسیار بالا و اقتصادی می‌باشد.
  • وزن کم و قابلیت جابجایی: سازه‌ی فضاکار دارای وزن کم بوده و قابلیت جابجایی با دست را دارا می‌باشد.
  • انعطاف‌پذیری در طراحی: سازه‌ی فضاکار قابلیت افزایش و کاهش سطح را دارا بوده و امکان جابجایی ستون‌ها بدون اینکه خطری برای سازه‌ی فضاکار ایجاد گردد میسر می‌باشد.
  • مقاومت در برابر نیروهای دینامیکی: سازه‌ی فضاکار مقاومت بالاتری در برابر بارهای دینامیکی همچون زلزله، انفجار و بار باد در مقایسه با سازه‌های متداول دیگر از خود نشان می‌دهد.
  • ظاهر زیبا: سازه‌ی فضاکار از نظر نمای ظاهری بسیار زیبا بوده و نیازی به بهره گیری از سقف کاذب در این سازه نیست.
  • ایمنی سازه: سختی زیاد سازه تغییر شکل سازه را پایین می‌آورد.
  • جدایی‌ناپذیر بودن فرم سازه از معماری.
  • ایجاد فصل مشترکی برای بهره‌گیری معماران پیشرو از قابلیت‌های مهندسان سازه مسلح به دانش جدید.
  • امکان احداث سازه‌ها با کاربرد چند منظوره.
  • اجزا و زیرمجموعه‌های ساده اغلب در خور پیش‌سازی و تولید انبوه می‌باشند و در ابعاد و اشکال استاندارد اختیار می‌گردند.
  • با بهره گیری ازقابلیت باربری در سه بعد، امکان کاهش وزن فراهم می‌آید. از این‌رو سازه‌های فضاکار مشبک، اسکلتی معمولاً سبک و صلب می‌باشند.
  • سازه‌های فضاکار قابلیت‌ها و امکانات عمده‌ای را در اختیار مهندسان و معماران برای تلفیق اصول زیباشناختی و نوآوری‌ها با جنبه‌های رفتاری، عملکردی، کاربری و سرویس‌دهی سازه قرار می‌دهند.
  • اتصالات تیپ و کاملاً یکسان در این سازه‌ها به نوبه‌ی خود کمک شایانی به افزایش سرعت نصب و اجرا می کند.

 

  • . انواع سازه‌های فضاکار

       1-3-1. سازه‌ی فضاکار تخت یک لایه[7]
شبکه‌ی تک لایه از مجموعه‌ای از اعضایی تشکیل شده که محورهایشان در یک صفحه قرار دارند و به صورت صلب به هم متصل شده‌اند. نمونه‌هایی از این شبکه‌ها در شکل 1-1 نشان داده شده می باشد.
شکل 1- 1 نمونه‌هایی از شبکه‌های تخت تک لایه[2]
 
1-3-2. سازه‌ی فضاکار تخت دو لایه[8]
شبکه‌ی دولایه از زیر مجموعه‌های ذیل تشکیل شده می باشد:

  • یک لایه‌ی بالایی با اعضای متصل به هم.
  • یک لایه‌ی پایینی با اعضای متصل به هم .
  • اعضای جان که لایه‌ی بالایی و پایینی را به هم متصل می‌‌کنند.

شبکه‌های دولایه اغلب در حالت افقی طرح و اجرا می شوند اما می‌توان آنها را با هر درجه‌ی تمایلی نسبت به سطح افقی نیز طرح و اجرا نمود. نمونه‌هایی از شبکه‌های تخت دولایه در شکل 1-2 نشان داده شده می باشد.
شکل 1- 2 نمونه‌هایی از شبکه‌های تخت دو لایه[2]
 
همچنین از دیگر شبکه‌ها می‌توان به شبکه‌های چند لایه تصریح نمود. شبکه‌های چندلایه دارای بیش از دولایه می‌باشند. این شبکه‌ها از نظر ساختاری مانند شبکه‌های دولایه می‌باشند و لایه‌های این شبکه‌ها نیز توسط اعضای جان به یکدیگر متصل شده‌اند. همچنین ممکن می باشد شبکه‌ای در قسمت‌هایی دارای دولایه بوده و در قسمت‌های دیگر از بیش از دولایه تشکیل شده باشد.
 
1-3-3. سازه‌ی فضاکار چلیک
به شبکه‌ای یک یا چند لایه که در یک جهت دارای انحنا باشد، چلیک اتلاق می گردد. این سازه برای پوشش سطوح مستطیلی دالان مانند بهره گیری شده و بعضاً فاقد ستون می‌باشد و روی لبه‌های چلیک که به تکیه گاه متصل می باشد، قرار می‌‌گیرد. بعضی از نمونه‌های چلیک در شکل 1-3 نشان داده شده می باشد.
 
شکل 1- 3 نمونه‌هایی از چلیک‌[2]
 
1-3-4. سازه‌ی فضاکار گنبد
گنبد شبکه‌ای یک یا چند لایه می باشد که در چند جهت دارای انحنا می‌باشد. سطح یک گنبد می‌تواند بخشی از یک سطح منفرد کروی یا سهموی بوده یا وصله‌ای از چندین سطح متفاوت باشد. بعضی از انواع گنبدهای معمول یک ‌لایه شامل گنبدهای لملا[9]، اشودلر[10] و دنده‌ای[11] در شکل 1-4 و گنبدهای پیازی[12]، اسکالپ[13] و دیامتیک[14] در شکل 1-5 نشان داده شده می باشد. در این پژوهش از گنبدها‌ی دیامتیک تک لایه بهره گیری شده می باشد.
شکل 1- 4 نمونه‌هایی از گنبد به ترتیب از راست گنبد لملا‌، گنبد اشودلر و گنبد دنده‌ای [2]
شکل 1- 5 نمونه‌هایی از گنبد به ترتیب از راست گنبد پیازی‌، گنبد اسکالپ و گنبد دیامتیک [2]
 

  • . اتصالات در گنبدها

سازه‌های فضاکار از نظر نوع ساختار و اتصالات به دسته‌های زیادی تقسیم می شوند که در زیر به بعضی از آنها تصریح شده می باشد:

  • سیستم انگلیسی Space Deck
  • سیستم آلمانی Mero Deck
  • سیستم لوزی شکل Diamond Deck
  • سیستم اس دی سی SDC Deck
  • سیستم تک پیچ Single Bolts
  • سیستم هشت نقطه‌ای Octatube Nodes
  • Unibat Unitrust

در این پژوهش تمامی اتصالات صلب انتخاب شده‌اند و برای چنین اتصالی از سیستم SDC Deck که نمونه‌هایی از آن در شکل 1-7 نشان داده شده می باشد بهره گیری می گردد.
شکل 1- 6 نمونه‌هایی از اتصال SDC [1]
 

  • . اهداف و گستره

از آنجا که هر یک از فرم‌های سازه‌های فضاکار تحت کنش‌های مختلف که از انواع آن می‌توان به کنش‌های دینامیکی زیرا زلزله و باد و همچنین کنش‌های استاتیکی مانند وزن سازه و بار برف تصریح نمود رفتار خاصی دارند و هیچیک از فرم‌ها رفتار مشابهی با سایر فرم‌ها ندارند، هر یک از آنها نیازمند رفتارشناسی خاص خود با در نظر داشتن ویژگی‌های منحصر به خود می‌باشند. در این بین فرم‌های تکمیل یافته‌ی سازه‌های فضاکار مانند گنبدهای فرازش‌یافته از جایگاه ویژه‌ای برخوردارند. فرازش در حقیقت تابعی می باشد که انواع سازه‌های فضاکار را در جهت اهداف مختلف که در این پژوهش بهینه‌کردن وزن سازه می باشد ترکیب می کند و سازه‌ای به وجود می‌آورد که ترکیبی از سازه‌های پیشین خود با رفتاری کاملاً متفاوت می‌باشد. گنبدهای فرازش‌یافته گنبدهای شبکه‌ای معمولی هستند که اقدام فرازش در آنها باعث تغییر رفتار سازه ای آنها شده می باشد.
هدف اصلی در این پژوهش رفتارشناسی چهار گروه از گنبدهای تک لایه‌ی دیامتیک با بهره گیری از آیین‌نامه‌های سازه‌های فضاکار ایران ‌[1]، AISC-7‌ [3]، آیین‌نامه‌ی طراحی ساختمان در برابر زلزله، استاندارد 2800‌ [4] و FEMA- 356‌[5] و همچنین مبحث ششم مقررات ملی ساختمان [6] به مقصود تعیین هندسه بهینه می باشد. نمونه‌ای از این گنبدها در شکل 1-7 ترسیم شده می باشد.
[1] Spaceframe Structure
[2] Grids
[3] Barrel Vaults
[4] Domes
[5] Pellevation
[6] Towers
[7] Single layer grids
[8] Double layer grids
[9] Lamella
[10] Schwedler
[11] Ribbed
[12] Onion
[13] Scallop
[14] Diamatic
(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)
تعداد صفحه :139

قیمت : 14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

دسته‌ها: عمران