عنوان : تشخیص آسیب در پل های فولادی با بهره گیری از الگوریتم­های تکاملی

دانشگاه مازندران

پایان­ نامه دوره دکتری در رشته مهندسی عمران- سازه

موضوع:

تشخیص آسیب در پل های فولادی با بهره گیری از الگوریتم­های تکاملی

اساتید راهنما:

دکتر مرتضی حسینعلی بیگی

دکتر غلامرضا قدرتی امیری

استاد مشاور :

دکتر جواد واثقی امیری

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(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)
فهرست مطالب:
فصل اول- کلیات……………………………………………………………………………….. 13
1-1- مقدمه…………………………………………………………………………………….. 2
1-2- پایش سلامت سازه­ها………………………………………………………………….. 4
1-3-  آسیب در پل­ها……………………………………………………………………………. 4
1-4- هدف و گستره رساله حاضر…………………………………………………………….. 5
1-5- ابعاد رساله……………………………………………………………………………….. 8
فصل دوم- مرور ادبیات فنى و تاریخچه مطالعات پیشین…………………………………… 2
2-1- مقدمه…………………………………………………………………………………….. 10
2-2- شناسایی آسیب با بهره گیری از آنال‍یز تحل‍یل‍ی با فرایند معکوس…………………… 12
2-2-1- روش­های محاسبه سخت……………………………………………………………. 12
2-2-2- روش­های محاسبه نرم……………………………………………………………….. 13
2- 3- تغییر در خصوصیات مودى………………………………………………………………. 13
2- 3- 1- تغییر فرکانس…………………………………………………………………………. 14
2- 3-2- تغییر میرائى………………………………………………………………………… 16
2- 3-3- تغییر اشکال مودی……………………………………………………………………. 16
2-4- کنترل پاسخ……………………………………………………………………………… 17
2-5- تغییرات تابع پاسخ فرکانسى و تابع پاسخ ضربه…………………………………….. 17
2-6- روش­هاى احتمالاتی………………………………………………………………….. 17
2-6-1- مشخصه توابع چگالی احتمال…………………………………………………. 18
2-6- 2- آزمون همبستگى……………………………………………………………… 18
2-6-3- تابع وابستگى……………………………………………………………………. 19
2-7- مدل­هاى خانواده ARMA……………………………………………………………
2- 8- ماتریس نرمی………………………………………………………………… 19
2-9- اصلاح ماتریس­هاى مشخصه……………………………………………………. 20
2-10- تئورى انتشار امواج…………………………………………………………….. 20
2-11-  شناسای‍ی آسیب با بهره گیری از الگوریتم بهینهئ­یابی…………………….. 21
2-11-1- شناسایی آسیب با بهره گیری از الگوریتم ژنتیک………………………….. 21
2-11-2- تشخیص آسیب بر اساس سایر روش­های بهینه­ یابی…………………… 22
2- 12- تشخیص آسیب بر اساس پردازش سیگنال­ها……………………………. 23
2-12-1- پردازش در حوزه زمان…………………………………………………… 23
2- 12-2- پردازش در حوزه فرکانس………………………………………………… 25
2-12-2-1- تحلیل فوریه…………………………………………………………………. 26
2-12-2-2- تبدیل فوریه با زمان کوتاه…………………………………………………. 26
2-12-2-3- تحلیل ویولت (موجک)………………………………………………………. 27
2-12-2-4- بسته ویولتی (ویولت پکت)………………………………………………… 28
2-12-2-5- تحلیل کرولت ( منحنیک)………………………………………………….. 30
2- 12-3- پردازش در حوزه زمان- فرکانس……………………………………………… 30
2-12-3-1- ارائه ویگنر- ویل………………………………………………………………… 33
2-12-3-2- کلاس کوهن…………………………………………………………………. 34
2-13-تاریخچه مطالعات در زم‍ینه تشخ‍یص آسیب در سازه پل­ها……………………. 35
2-13-1- مقدمه……………………………………………………………………………. 35
2-13-2- تشخ‍یص آسیب در سازه پل­ها با بهره گیری از شبکه­ های عصب‍ی………….. 35
2-13-3- تشخ‍یص آسیب در سازه پل­ها با بهره گیری از الگوریتم ژنتیک………………. 38
2-13-4- تشخ‍یص آسیب در سازه پل­ها با بهره گیری از روش­های پردازش سیگنال……… 40
2-13-5- تشخیص آسیب در سازه پل با بهره گیری از داده­های ناقص…………………. 42
2-14- تاریخچه مطالعات در زمینه تشخیص آسیب با بهره گیری از داده­های استاتیکی…. 42
2-15- جمع­بندی…………………………………………………………………………… 44
فصل سوم- روش­ها و الگوریتم­های بیهنه ­یابی……………………………………………. 46
3-1- مقدمه………………………………………………………………………………… 47
3-2- انواع روشهای بهینه­یابی……………………………………………………………. 47
3-2-1- روش­های شمارشی……………………………………………………………….. 47
3-2-2- روش­های محاسباتی- عددی………………………………………………….. 48
3-2-3- روش­های تکاملی………………………………………………………………. 48
3-3- الگوریتم ژنتیک……………………………………………………………………… 48
3-3-1- مقدمه……………………………………………………………………………. 48
3-3-2-ساختار الگوریتم ژنتیک……………………………………………………. 50
3-3-3-اجزای الگوریتم ژنتیک………………………………………………………… 51
3-3-3-1- متغیرهای طراحی……………………………………………………………. 51
3-3-3-1-1- متغیرهای طراحی گسسته…………………………………………… 51
3-3-3-1-2- متغیرهای طراحی پیوسته………………………………………………. 52
3-3-3-2- تابع صلاحیت…………………………………………………………….. 52
3-3-3-2-1- درجه­بندی تابع صلاحیت………………………………………………. 53
3-3-4- عملگرهای ژنتیک……………………………………………………………. 55
3-3-4-1- عملگرتکث‍یر………………………………………………………………….. 56
3-3-4-2- عملگر پ‍یوند……………………………………………………………………. 57
3-3-4-3- عملگرجهش…………………………………………………………………… 59
3-3-5- شکاف نسل………………………………………………………………………… 60
3-3-6- مزایای الگوریتم ژنتیک…………………………………………………………… 61
3-4- الگوریتم بهینه یابی گروه ذرات (PSO)………………………………………………. 61
3-4-1- مقدمه…………………………………………………………………………….. 61
3-4-2- چگونگی ارتباط بین اجزاء در فرآیند رسیدن به هدف……………………………….. 63
3-4-2-1- همسایگی جغرافیایی…………………………………………………………. 63
3-4-2-2- همسایگی به شیوه شبکه های اجتماعی……………………………. 63
3-4-3- تشریح روش گروه ذرات…………………………………………………………. 64
3-4-3-1- همگرایی الگوریتم PSO………………………………………………….
3-4-3-2- بهبودهای الگوریتم………………………………………………………….. 67
3-4-3-3- روبرو شدن با محدودیت­ها………………………………………………………. 68
3-4-4- الگوریتم گروه ذرات با گروه منفعل (PSOPC)……………………………………. 69
3-5- الگوریتم……………………………………………………………………………….. 70
3-5-1- مقدمه……………………………………………………………………………… 70
3-5-2- تشریح روش BB-BC…………………………………………………………..
3-6- الگوریتم جستجوی سیستم باردارشده (CSS)………………………………… 75
3-6-1- مقدمه…………………………………………………………………………….. 75
3-6-1-1- قوانین الکتریکی……………………………………………………………. 75
3-6-1-2- قوانین مکانیک نیوتنی……………………………………………………. 76
3-6-2- روش جستجوی سیستم ذرات باردار با متغیرهای پیوسته………………. 77
3-6-3- راندمان قوانین CSS…………………………………………………………..
3-7- سایر الگوریتم­ها……………………………………………………………………. 86
3-8- جمع­بندی………………………………………………………………………….. 86
فصل چهارم- روشهای پیشنهادی تشخیص آسیب در سازه با الگوریتم­های تکاملی….87
4-1- مقدمه………………………………………………………………………………. 88
4-2- روش پیشنهادی اول- بهره گیری از اطلاعات استاتیکی برای تشخیص آسیب….. 89
4-2-1- فرضیات در بهره گیری از داده­های استاتیکی………………………………… 89
4-2-2- تشخیص آسیب در سازه بر اساس پاسخ­های استاتیکی………………… 90
4-2-3- اعمال اثرات نوفه در تشخیص آسیب استاتیکی………………………….. 92
4-3- روش پیشنهادی دوم- بهره گیری از اطلاعات دینامیکی برای تشخیص آسیب…93
4-3-1-فرضیات در بهره گیری از دادههای دینامیکی…………………………………… 93
4-3-2- تشخیص آسیب در سازه بر اساس پاسخهای دینامیکی…………………. 93
4-3-2-1- روش اول تشخیص آسیب در سازه………………………………………… 93
4-3-2-2- روش دوم تشخیص آسیب در سازه………………………………………. 95
4-3- 3- اعمال اثرات نوفه در تشخیص آسیب دینامیکی…………………………….. 97
4-4- عدم قطعیت­ها در تشخیص آسیب……………………………………………………. 97
4-5- شیوه انجام تشخیص آسیب……………………………………………………….. 98
فصل پنجم- تجزیه وتحلیل نتایج پژوهش………………………………………………. 101
5-1- مقدمه……………………………………………………………………………….. 102
5-2- سازههای مورد مطالعه برای تشخیص آسیب……………………………………. 102
5-2-1-مقدمه………………………………………………………………………… 102
5-2-2- تیر فولادی………………………………………………………………………… 104
5-2-3- پل خرپایی فولادی……………………………………………………………….. 104
5-2-3-1-پل خرپایی 1……………………………………………………………………. 104
5-2-3-2- پل خرپایی ( Belgian) شماره 2…………………………………………. 105
5-2-3-3- پل خرپایی ( Belgian) شماره 3………………………………………….. 106
5-2-4- پل قوسی فلزی…………………………………………………………………… 106
5-3- تشخیص آسیب با بهره گیری از داده­های استاتیکی……………………………….. 108
5-3-1- پل قوسی فولای دو بعدی……………………………………………………………. 109
5-3-2- پل خرپایی فولای دو بعدی……………………………………………………….. 112
5-3-3- مطالعه مدل آزمایشگاهی……………………………………………………… 115
5-4- تشخیص آسیب با بهره گیری از داده­های دینامیکی………………………………….. 122
5-4-1- پل خرپایی فولای دو بعدی…………………………………………………………… 123
5-4-2- پل تیر شکل فولای دو بعدی………………………………………………………. 126
5-4-3- پل خرپایی فولای دو بعدی( Belgian)…………………………………………… 129
5-4-4- پل خرپایی فولای دو بعدی(Bowstring)………………………………………….. 133
5-4-5- پل خرپایی فولای……………………………………………………………………….. 136
5-4-6- مطالعه مدل آزمایشگاهی…………………………………………………………. 139
فصل ششم- نتیجه­گیری و پیشنهادات………………………………………………………. 145
6-1- نتیجه­گیری……………………………………………………………………………….. 145
6-2- پیشنهادات…………………………………………………………………………………… 149
مراجع………………………………………………………………………………………… 150
پیوست 1- واژه نامه ( فارسی- انگلیسی)………………………………………………… 160
چکیده:
دوره بهره برداری از سازه­های ساخته شده به دست بشر محدود بوده و تحت ه‍یچ شرایط‍ی ابدی نیست. وجود عوامل مختلف داخل‍ی و خارج‍ی باعث م‍ی­شوند که اجزای سازه دچار آس‍یب شده و سازه تحت بارهای بهره­برداری دچار مشکل جدی و حت‍ی به گونه کامل منهدم گردد. شناسایی آسیب در یک سازه در دهه­های اخ‍یر توجه محققان زیادی را به خود جلب کرده می باشد، زیرا کشف زود هنگام آسیب م‍ی­تواند از خراب‍ی فاجعه بار سازه­ها جلوگیری کند. همچن‍ین در صورت تشخ‍یص و رفع به موقع ع‍یوب و آسیب م‍ی­توان به عمر مف‍ید سازه­ها افزود و باعث بهره گیری به‍ینه از سرمایه مل‍ی و صرفه جویی در مصرف منابع گردید.
 در این بین سنجش سلامتی پل­ها و اطمینان از سطح ایمنی آنها از اهمیت بسیار زیادی برخوردار می باشد. رخداد آسیب­های کوچک، گرچه کارایی پل­ها را مختل نمی­سازد، اما می­تواند رفتار سازه را در برابر بارهای ضربه­ای و ناگهانی تحت الشعاع قرار دهد و به انهدام ناگهانی ستون­ها یا عرشه­ی پل منجر گردد. در این پایان­نامه، روش­هایی جدید، برای تشخیص آسیب در سازه پل­های فولادی با بهره گیری از اطلاعات استاتیکی و دینامیکی پیشنهاد گردیده می باشد. برای این مقصود، مسأله­ی تشخیص آسیب در پل­ها، بصورت یک مسأله­ی معکوس تعریف و توابع هدف مختلفی پیشنهاد شده می باشد. سپس با کمک روش­های بهینه­یابی تکاملی به حل مسأله­ و یافتن پاسخ­های بهینه این توابع هدف پرداخته شده می باشد. روش­های بهینه­یابی تکاملی، بر مبنای پدیده­های طبیعی استوار بوده و قابلیت جستجوی فضای پاسخ را با رویکردی آماری-احتمالاتی دارا می­باشد و پس قادرند مسائل پیچیده را با سرعت بسیار بالایی مورد تجزیه و تحلیل قرار دهند. پس از الگوریتم­های متعددی نظیر ژنتیک، اجتماع ذرات، انفجار بزرگ و گروه ذرات باردار در بهینه­یابی بهره گیری شده می باشد. برای یافتن پاسخ مناسب، کوشش و خطای بسیار صورت پذیرفته می باشد. در ادامه به مقصود مطالعه کارایی روش­های ارائه شده، از مثال­های عددی مختلفی نظیر تیر، چهار نوع خرپا و پل قوسی شکل بهره گیری شده و تحت سناریوهای آسیب مختلفی مورد مطالعه قرار گرفته می باشد. همچنین تاثیرات عواملی زیرا نوفه­ها، تعداد مودهای محدود، مطالعه شده می باشد. همچنین در مثالی نیز برای کاهش اثرات انتخاب نوع الگوریتم بر پاسخ­ها، سازه بزرگی با الگوریتم­های مختلف مطالعه و مورد تشخیص آسیب قرار گرفته می باشد. نتایج در مورد تمام سازه­های مطالعه شده نشان دهنده کارایی و صحت روش­های پیشنهادی با حضور نوفه در سطح­های بالاست. برای حصول اطمینان از درستی روش پیشنهادی برای تشخیص آسیب در سازه­های واقعی، از نتایج آزمایشگاهی یا مثال­های شاهد موجود در این زمینه با هر دو روش پیشنهادی بهره گیری گردیده می باشد. در نهایت ملاحظه گردید در تشخیص آسیب توسط روش پیشنهادی دوم در سازه­های با تعداد اعضای بیشتر و پیچیده­تر، الگوریتم گروه ذرات باردار در مقایسه با سه الگوریتم دیگر جواب­های دقیق­تری نتیجه داده می باشد. همچنین این الگوریتم با جمعیت اندک و تعداد تکرار کمتر قادر به شناسایی مکان و مقدار آسیب در المان­های آسیب دیده با دقت بالایی بوده می باشد. در مورد سازه­های با تعداد اعضا متوسط و تعداد آسیب­های کمتر، الگوریتمPSOPC  جواب­های بهتری ارائه داده می باشد. همچنین خاطر نشان می گردد در سازه­های با تعداد متوسط اعضا و تعداد آسیب­های بیشتر، الگوریتمBB-BC دارای همخوانی بیشتری با روش پیشنهادی و در نتیجه دقت بالاتری بوده می باشد. در انتها می­توان گفت نتایج بدست آمده، مؤید کارایی و دقت مناسب روش­های پیشنهادی در تشخیص آسیب در پل­ها با وجود نوفه بالا می­باشد.
فصل اول: کلیات
1-1- مقدمه
وقوع بارگذارى­هاى ناگهانى و ویژه نظیر باد و زلزله، آسیب­هاى مختلفى را در سازه­ها ایجاد مى­نماید و رخداد چنین خسارات و نواقصى در سازه سبب تغییر مشخصات و رفتار سازه مى­گردد. همچنین گذشت زمان و شرایط محیطى نیز سبب فرسایش و زوال مصالح سازه­ها و در نتیجه تغییر مشخصات آنها مى­گردد. موردها مذکور سبب شده می باشد تا شناسایى خصوصیات سیستم، تشخیص آسیب موجود در آن (شدت، نوع، زمان و محل آسیب) و پایش سلامت سازه[1] به یکى از مسائل مهم در علوم مهندسى، مانند مهندسى عمران بدل گردد.
به اظهار دیگر مطالعه رفتار ساز­ه­های مهم نظیر پلها، سدها تحت بارهای عادی و یا بارهای خاص مانند زلزله برای مهندسین ممکن گردیده که موجب تشخیص آسیب در سازه­ها به عنوان زیر مجموعه­ای در این بحث شده می باشد. در این راستا با در اختیار داشتن پاسخهای سازه قبل و پس از آسیب می­توان شدت، نوع و محل آسیب را بدست آورد.
از آنجا که آسیب ایجاد شده در سازه تاثیر مستقیمى بر خصوصیات و مشخصات سازه مى­گذارد، سلامت سازه به نوع، شدت و محل آسیب ایجاد شده در آن وابسته بوده و به همین سبب توانایى تشخیص آسیب ایجاد شده در سیستم­هاى مختلف سازه­ای مانند ساختمانها یکى از موضوعات مهم و قابل در نظر داشتن شمار مى­رود. مقصود از آسیب، ایجاد هرگونه تغییر در خصوصات سیستم بوده به گونه­اى که رفتار آن نسبت به وضعیت اولیه تغییر نماید. این تعریف در سازه­ها، به تغییرات خصوصیات مصالح یا هندسه سازه که کارایی سازه در حال و آینده را مختل مى­سازد، محدود می­گردد. با نظر به آن چیز که که تصریح گردید، موضوعات شناسایی خصوصیات سیستم، تشخیص آسیب ایجاد شده و پایش سلامت سازه­ها بصورت وابسته بوده و گاهی بطور همزمان مورد توجه قرار می­گیرند.
از آن جا که کشور ما در یکى از مناطق لرزه­خیز جهان قرارگرفته می باشد، علاوه بر سایر آسیب­ها بیشترین آسیبی که در سازه­ها رخ می­دهد در اثر زلزله مى­باشد. اگرچه این آسیب­ها ممکن می باشد چندان واضح نباشد که قابلیت شناسایی توسط بازدیدهاى میدانى را داشته باشد، اما مى­تواند تغییراتى در خصوصیات سازه ایجاد نماید که سبب کاهش سطح عملکردى سازه موجود در زلزله­هاى بعدى گردیده و حتى اسباب تخریب کلى سازه در زلزله­هاى آینده را فراهم آورد. خاطر نشان می گردد که عدم شناسایی به موقع آسیب موجب از حیز انتفاع افتادن سازه و تحمیل هزینه اقتصادی به لحاظ ساخت مجدد سازه خواهد گردید. در خصوص سازه­های خاص و شریانهای حیاتی علاوه بر معضلات اقتصادی، معضلات اجتماعی و یا حتی سیاسی را نیز می­تواند در بر داشته باشد. برای روشن شدن اهمیت پایش سلامت سازه می­توان آن را با آزمایشات تشخیصی پزشکی برای حصول اطمینان از سلامت بشر قیاس نمود.
در گذشته از روشهاى گوناگونى به مقصود بررسى سلامت سازه­ها بهره گیری شده می باشد که عموماً شامل مشاهدات میدانى و آزمایشهای محدود شامل آزمایش­هاى مخرب و غیرمخرب بوده­اند. اما پیش شرط لازم براى انجام چنین آزمایشهایی حدس محدوده آسیب ایجاد شده سازه­ها و در دسترس بودن آن مى­باشد که پس نتایج ناشى از آنها کاملاً وابسته به حدس درست محل احتمالی آسیب هستند. به علاوه، انجام این آزمایشها نیاز به ابزارهایى دارد که این امر سبب افزایش هزینه­هاى انجام آنها مى­گردد. پس تعداد آزمایشهاى انجام شده جهت بررسى سازه مى­بایست به حداقل مقدار لازم کاهش داده شوند. از سوى دیگر، مهارت کاربر نیز در دقت نتایج بدست آمده، تأثیر مستقیم داشته و سبب اشکال بیشتر این آزمایشها در تشخیص آسیب و شناسایی مشخصات سازه مى­گردد. همچنین به دلیل کیفى بودن نتایج بدست آمده، این آزمایشها نمى­توانند تخمینى از تغییرات به وقوع پیوسته در خصوصات دینامیکى سازه آسیب دیده، بدست دهند.
با پیشرفت علم، با بهره­گیری از اطلاعات استاتیکی ثبت شده در سازه­ها و تغییرات آن به تعیین خواص سازه با اینگونه ثبت­ها قدم برداشته گردید. همچنین پس از آنکه دانشمندان به سمت بهره گیری از داده­هاى ارتعاشى براى پیداکردن خواص دینامیکى سازه­ها پیش رفتند، با انجام آزمایشهاى ارتعاشات محیطى و یا تحریکات اجبارى تا حدود زیادى موفق به دست آوردن خواص دینامیکى سازه­ها گردیدند و بدین ترتیب پس از وقوع پدیده­های طبیعی همچون زلزله با این روشها خواص دینامیکى سازه را محاسبه کرده و از مقایسه نتایج آنها با نتایج بدست آمده از آزمایش­هاى صورت گرفته قبل از زلزله به اندازه آسیبى که در سازه اتفاق افتاده بود، پى مى­بردند. البته با بهره گیری از این روش­ها تنها تا حدودى امکان مطالعه وضعیت سازه قبل و بعد از یک حادثه، مثلأ زلزله، قابل اندازه گیرى بود و هنوز امکان دستیابى به چگونگى تغییرات خواص سازه در طول رخداد زلزله ممکن نبود، امرى که جهت حفظ سلامت سازه در حین زلزله بسیار حیاتى می باشد. همچنین بهره گیری از آزمایشهای ارتعاشات اجبارى و محیطى هزینه­هاى زیادى را نیز طلب مى­کردند که با این تفاصیل از آن جا که تحریک اعمال شده در این آزمایش­ها در مقایسه با تحریکات زلزله بسیار کوچک مى­باشند، پس تصویر واضحى از تغییرات ایجاد شده در مشخصات سازه پس از زلزله بدست نخواهند داد.
پس هدف از این پژوهش آن می باشد که با پیشنهاد رویکردی جهت شناسایى خصوصیات سازه، با بکارگیری الگوریتمهای تکاملی روشی برای تشخیص محل و شدت آسیب­هاى رخداده بر پایه اطلاعات (داده­های) استاتیکی یا دینامیکی ارائه گردد.
پس دو روش پیشنهادی با بهره گیری از داده­های استاتیکی و دینامیکی سازه­هایی به شکل پلهای با قدمت بیشتر موجود انتخاب گردید. اشکال انتخابی شامل پل تیر شکل، چهار شکل متفاوت پل خرپایی و پل قوسی می­باشند. در نهایت طریقه تشخیص آسیب با تشکیل تابع هدف و بهینه سازی آن توسط چهار الگوریتم متفاوت( برای اطمینان به تابع هدف انتخابی و کاهش اثرات نوع الگوریتم) انجام گردید.
2-1- پایش سلامت سازه ها
اگر مراحل ثبت داده­ها به صورت دائم و یا دوره ای صحیح صورت گیرد نشانگر عملکرد سازه می باشد. پایش سلامت سازه به سه حالت زیر صورت می پذیرد.
1- کوتاه مدت
2- میان مدت
3- بلند مدت
البته تمام این موردها می­تواند در کل سازه و یا به صورت محلی صورت پذیرد.
مهندسان سازه مدت طولانى می باشد که کوشش کرده­اند تا با بهره گیری از داده­هاى موجود و ابزارهای مناسب، آسیب را در سازه­ها شناسایى کنند.
پایش سلامت در سازه ها با جواب به سوالات زیر توص‍یف م‍ی گردد:  
1ـ آیا آسیب در سازه هست؟
2ـ موقع‍یت آسیب در سازه کجاست؟
3ـ نوع آسیب موجود چ‍یست ؟
4ـ شدت آس‍یب چقدر می باشد؟
بعد از شناسایی آسیب، سازه بایستی با درنظر گرفتن وضع‍یت موجود مورد تحل‍یل قرار گ‍یرد و م‍یزان کارایی سازه سنج‍یده گردد و در صورت لزوم نسبت به تعم‍یر و تقویت سازه اقدام گردد.
3-1- آسیب در پل ها
آسیب یکى از لغات بحث برانگیز در زمینه پایش سلامت سازه­ها مى­باشد. به گونه کلى «آسیب»؛ ایجاد تغییر دائم در مشخصات سازه مانند سختى، مقاومت، خصوصیات دینامیکى و یا کاهش سطح عملکرد سازه نسبت به حالت اولیه آن مى­باشد.
براى پل­ها آسیب می تواند مربوط به جابجایى نسبى بین عرشه و کوله و تغییر رفتار اعضاى سازه­اى مى­باشد. براى تشخیص آسیب روشهاى مختلفى ارائه شده می باشد که از بین آنها تغییرات در خصوصیات مودى نظیر فرکانس­های مودى و اشکال مودى و همچنین به روز­­­رسانی ماتریس­هاى مشخصه سازه (ماتریس جرم، سختى و میرایی) و تغییرات در خصوصیات ماتریس سختی را مى­توان نام برد. در تمامى روش­هاى تشخیص آسیب نیاز می باشد که آغاز خصوصیات سازه (فضاى فیزیکى، فضاى مودی، فضاى پاسخ) پیش از آسیب شناخته گردد، سپس در گام بعدى با بهره گیری از داده­هاى بدست آمده از پاسخ سازه، مشخصات جدید شناسایى شده و با بررسى تغییرات این مشخصات تشخیص آسیب انجام گردد.
پاسخ لرزه­اى سازه وابسته به مشخصات دینامیکى سازه و تحریک زلزله مى­باشد، پس پاسخ سازه با تغییر در مشخصات دینامیکى سازه، تغییر خواهد نمود. از آنجا که تغییر در مشخصات دینامیکى سازه نتیجه تغییر در سختى، میرایی و سایر ویژگى­هاى سازه (که در صورت ماندگار بودن این تغییرات از آنها به عنوان آسیب  یاد مى­گردد) مى­باشد، پس مى­توان نتیجه گرفت که ایجاد تغییر در پاسخ لرزه­اى سازه مى­تواند به دلیل رخداد آسیب در سازه باشد. البته نباید فراموش نمود که تغییرات ایجاد شده در پاسخ لرزه­اى سازه ممکن می باشد علاوه بر رخداد آسیب­هاى ماندگار در سازه، مربوط به رفتار غیرخطى خاک و یا غیرخطى شدن سازه باشد، که بایستی به طریقى اثرات این عوامل درنظر گرفته شده و تغییراتى که در پاسخ به سبب این آسیب­­ها ایجاد مى­گردد از این عوامل مجزا گردد.
از آن جا که رخداد آسیب در سازه سبب ایجاد تغییر ماندگار در فرکانس سازه مى­گردد، پس بررسى فرکانس­هاى طبیعى و سایر خواص مودى سازه در حین ارتعاشات محیطی ابزار مفیدى براى تشخیص آسیب مى­باشد. حال با در نظر داشتن اینکه در بسیارى از مناطق لرزه­خیز جهان زلزله از اصلی­ترین چالش­ها در طراحى سازه­ها مى­باشد و عمده خسارات وارد بر سازه­ها علاوه بر سایر عوامل محیطی ناشى از این پدیده طبیعى می باشد، بهره­گیری از این موضوع می­تواند مفید باشد. با بررسى فرکانس­ها و سایر مشخصات مودى سازه در حین زلزله، تعیین مکان و مقدار آسیب در سازه ممکن خواهد گردید.
خاطر نشان می گردد در روش­های مبتنی بر داده­های استاتیکی با اطلاعات بسیار کمی می­توان آسیب را در سازه با دقت قابل قبولی تشخیص داد پس اینگونه روشها مورد توجه مهندسان قرار گرفته می باشد. به گونه مثال در روش­های استاتیکی با داشتن تغییرمکان یا کرنش، شناسایی آسیب در سازه میسر می باشد. در تحلیل استاتیکی تغییرات در ماتریس سختی می­تواند نشان دهنده رخداد آسیب در سازه باشد.
[1] Structural Health Monitoring(SHM)
تعداد صفحه : 179
قیمت : 14700 تومان

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   پایان نامه کارشناسی ارشد رشته عمران : بهینه سازی مقطع سدهای وزنی بتنی با یک روش ابتکاری پارامتری

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

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می گردد.

دسته‌ها: عمران