متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته : عمران

گرایش :سازه

عنوان : نحوه شکل­ گیری الگوی جریان و فرسایش در قوس رودخانه ­ها

تعداد صفحات:110

فصل اول

 مقدمه

1-1-­ کلیات

تاریخ آبرسانی از روزگاری آغاز می‌گردد که بشر زندگی گروهی را برگزید. لذا برای تأمین نیاز خود از آب، اولین شهرها را در کنار رودخانه‌هایی مانند نیل، دجله، فرات، سند ساخت. با رشد جمعیت و سکنی گزیدن در مکانهایی دور از رودخانه و همچنین نیاز به آب برای مقاصد کشاورزی، شرب و استفاده در صنعت و …، انسان به فکر جابجا کردن و انتقال آب افتاد. در کنار مسأله انتقال آب، همواره مشکل رسوبات وارده به کانال­ها و سیستم­های انتقال نیز وجود داشته است، زیرا سرعت جریان در محدوده­ی این سازه‌ها در مقایسه با رودخانه­ی اصلی کاهش می‌یابد و به منطقه­ی بسیار مناسبی برای ته‌نشینی رسوبات تبدیل می‌شود. با گذشت زمان کم‌کم دهانه آبگیر از رسوبات پر شده و باعث بروز مشکلات بهره‌برداری از این تأسیسات خواهد شد.

 در این راستا اولین ایده‌ای که به ذهن می‌رسد استفاده از سیستم لایروبی و تخلیه رسوبات از سیستم خواهد بود که هزینه‌های بالایی را در بر خواهد داشت و بهمین دلیل بهتر است رسوبات ورودی به آبگیر حداقل شود تا مشکلات و تبعات حاصل از آن نیز کاهش یابد. از این رو بشر از زمانهای قدیم و همزمان با استفاده از آب رودخانه، به دنبال راههای تقلیل ورود رسوبات به سیستم و نیز افزایش راندمان آبگیری بوده است. استفاده از سازه‌های انحراف و دفع رسوب، طراحی شکل آبگیر و جانمایی آن در قوس خارجی خم، نمونه بارزی از اینگونه اقدامات بشمار می‌آیند. آبگیری از قوس خارجی رودخانه‌ها بدلیل کاهش ورود رسوبات به آبگیر همواره مورد توجه محققین قرار داشته است. عدم کنترل رسوب ورودی به آبگیرها در مسیرهای مستقیم و قوسی باعث انتقال رسوبات به داخل کانال­های آبیاری و تاسیسات شده و مشکلاتی را برای قسمت­های مختلف بوجود می­آورد. ذرات معلق در آب در صورتی که سرعت زیادی داشته باشند، خسارات زیای را به تاسیسات بکار رفته مثل پمپ و توربین وارد می­کنند. نمونه­ای از این مشکلات را   می­توان در دهانه آبگیر واقع در رودخانه Ohio در شکل 1-1 مشاهده کرد که با تجمع رسوبات در   دهانه­ی آبگیر عرض دهانه کاهش یافته و منجر به کاهش دبی آبگیری می­شود.

به طور کلی قوس خارجی رودخانه محل مناسبی برای آبگیری انتخاب می­شود.  علت این امر، نقش جریان حلزونی در کنترل رسوب ورودی به آبگیر می­باشد که در ادامه مکانیسم تشکیل جریان حلزونی توضیح داده می­شود. در مطالعه روی آبگیری از قوس رودخانه­ها سه پارامتر موقعیت آبگیری، زاویه آبگیر نسبت به جهت جریان و نسبت دبی آبگیری از جمله پارامترهای مهم در کاهش رسوب ورودی به آبگیر حائز اهمیت است. برای بهره­برداری کامل از مزیت خم، موقعیت آبگیر باید در مقطعی که جریان حلزونی به توسعه یافتگی کامل می­رسد قرار گیرد. انتخاب زاویه مناسب آبگیر باعث می­گردد که جریان با کمترین اغتشاش و بدون پدیده جدائی وارد آبگیر شود. همچنین هر چه سرعت ورودی و به عبارت دیگر نسبت انحراف بیشتر شود، اغتشاشات ناشی از جریان باعث اتلاف بیشتر انرژی جریان ورودی و نیز انتقال رسوبات کف به آبگیر خواهد شد.

1-2-­ نحوه شکل­گیری الگوی جریان و فرسایش در قوس رودخانه­ها

جریان در مجاری هیدرولیکی دارای طبیعت سه بعدی بوده و علاوه بر جهت غالب، که همان جهت اصلی[1]نامیده می­شود، در جهات دیگر نیز وجود دارد. این جریان­ها که در داخل مقطع عرضی رخ می­دهند به جریان­های ثانویه موسوم هستند. در منابع مختلف، محققین از این نوع جریان، علاوه بر جریان ثانویه، با نام­هایی چون حرکت ثانویه، چرخش ثانویه، جریان عرضی، چرخش عرضی، جریان مقطعی و … نام برده­اند.  

    سیرای در سال 1976 تعریفی نسبتا کاربردی برای جریان ثانویه ارائه داده است ]1[: اگر در یک جریان سه بعدی، اندازه یک بردار تشکیل شده از تعادل دو مولفه از بردار سرعت محلی، در مقایسه با مولفه سوم کوچک باشد، بردار سرعت اخیر (بردار سوم)، جریان اصلی در کانال را تشکیل می­دهد و دو مولفه قبلی جریان­های ثانویه را تشکیل می­دهند.

پرانتل جریان ثانویه را برحسب نوع نیروهای بوجود آورنده آن به دو دسته کلی تقسیم می­کند ]2[:

• جریان ثانویه ناشی از آشفتگی

• جریان ثانویه ناشی از فشار

وی جریان ثانویه ناشی از آشفتگی را به خاطر وجود اختلاف تنش­های آشفتگی در مجاری با مقاطع غیردایروی می­داند و قدرت آنها را در حدود 5 تا 10 درصد قدرت جریان طولی ذکر می­کند. ایشان عامل شکل­دهنده جریان ثانویه ناشی از فشار را نیز، نیروی گریز از مرکز معرفی می­کند که از طریق ایجاد شیب جانبی در سطح آب، باعث ایجاد اختلاف فشار بین دیواره داخلی و خارجی می­شود و قدرت این نوع جریان ثانویه را در حدود20 تا 30 درصد قدرت جریان طولی عنوان کرده­ است.

رزوفسکی ]3[ در سال 1957 توضیحی ریاضی برای نحوه شکل­گیری جریان ثانویه ناشی از فشار ارائه داده است. وی با درنظر گرفتن یک حجم کنترل در فاصله Z از بستر کانال که در امتداد مسیری به شعاع ثابت، حرکت می­کنند (شکل2-1)، نشان داد که با صرف نظرکردن از نیروی اصطکاک، با تعادل تمام نیروهای وارد بر حجم کنترل، رابطه زیر برای محاسبه شیب عرضی سطح آب به دست خواهد آمد:

شکل 1-2 طرحی از شیب عرضی سطح آب و جریان چرخشی شکل گرفته در بازه قوسی شکل کانال]3[

لذا این­گونه می­توان­ عنوان کرد که با ورود جریان به قوس، نیروی گریز از مرکز بر آن اثر می­کند که این نیرو در راستای شعاع قوس و نیز در جهت عمق بخاطر تغییرات سرعت، متغیر می­باشد. نیروی گریز از مرکز موجود در خم باعث ایجاد شیب عرضی در سطح آب می­شود که سطح آب را در قوس بیرونی بالا برده و در قوس داخلی باعث کاهش عمق می­شود. این پدیده باعث ایجاد گرادیان فشار جانبی در داخل مقطع خواهد شد. حال هرگاه گرادیان فشار مزبور بر نیروی گریز از مرکز غلبه کند، جریانی در جهت عرضی داخل مقطع شکل می­گیرد که همان جریان ثانویه می­باشد. در اثر این جریان، ذرات موجود در سطح آب بطرف دیواره بیرونی حرکت کرده و ذرات سیال در کف بطرف دیواره داخلی جابجا می­شوند. در شکل 1-3 الگوی جریان ثانویه نشان داده شده است علاوه براین در این شکل جریان ثانویه دیگری در نزدیک دیواره خارجی نیز وجود دارد. اگرچه این جریان ثانویه از قدرت چرخشی کمتری برخوردار می باشد اما عامل مهمی در فرسایش دیواره خارجی دارد.

در اثر اندرکنش جریان ثانویه با پروفیل غیریکنواخت سرعت طولی، الگوی جریان خاصی به نام جریان حلزونی تشکیل می­شود که باعث تغییرات زیادی در الگوی جریان قوس نسبت به جریان در کانال مستقیم می­شود، همچنین سبب می‌گردد که قوس خارجی فرسایش یافته و رسوبات به قوس داخلی منتقل شود و در نتیجه خط‌القعر رودخانه بطرف قوس خارجی متمایل شود. بنابراین منطقی به نظر می‌رسد که آبگیری از ساحل خارجی خم رودخانه صورت پذیرد تا هم رسوبات کمتری به داخل دهانه آبگیر منحرف شود و هم به علت افزایش عمق آب در این قسمت بتوان آب را در ترازهای بالاتری که رسوبات کمتری را با خود حمل می‌کنند، برداشت نمود. در شکل 1-4 این جریان نشان داده شده است.

­

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته : مهندسی عمران

گرایش : سازه

عنوان : بررسی رفتار خمشی تیرهای بتنی سبک و مسلح شده با میلگردهای FRP

 تعداد صفحات :126

چکیده:

بتن مسلح به فولاد، مصالحی است که بنا به دلایلی همچون مقاومت فشاری مناسب، هزینه تهیه پایین و در دسترس بودن مصالح خام، بطور گسترده در سازه‌های مهندسی عمران بکار برده می‌شود. اما بتن مسلح تهیه شده از خمیر سیمان، سنگدانه‌های معمولی، و میلگرد‌های فولادی دارای نقاط ضعفی مانند وزن زیاد، خوردگی فولاد، و ترک‌های ناشی از جمع شدگی است که کاربرد آن را در مواردی محدود می‌کند. برای جبران این ایرادات، بتن‌های خاصی ابداع شده‌اند که در آنها از سنگدانه‌های سبک و تکه‌های مجزا و کوچک الیاف استفاده می‌شود و به جای میلگردهای فولادی، در جهت رفع مشکل خوردگی در مناطق ساحلی، از میلگردهای کامپوزیت پلیمری الیافی، استفاده می شود. از آن جا که استفاده از بتن‌های خاص با توجه به مزایای غیر قابل انکار آنها در حال گسترش بوده و نیز کاربرد آنها در کشوری مانند ایران در بسیاری از موارد توجیه و ضرورت دارد، لازم است مطالعات کافی در مورد جنبه‌های مختلف کاربردی آنها انجام گیرد.

در تحقیق حاضر با تهیه یک برنامه آزمایشگاهی، به بررسی رفتار خمشی تیرهای بتنی ساخته شده از بتن سبک الیافی، مسلح به میلگردهای طولی از جنس کامپوزیت پلیمری شیشه (GFRP) پرداخته شده است. برای این منظور، تعداد 9 تیر بتنی با مقطع مستطیل در سه گروه طراحی و ساخته شده است. گروه اول شامل سه تیر بتنی سنگدانه سبک، گروه دوم شامل سه تیر بتنی سنگدانه سبک بهمراه الیاف فولادی و گروه سوم شامل سه تیر بتنی سنگدانه سبک بهمراه الیاف پلی‌پرو‌پیلن می‌باشد. در هر گروه میلگردهای کامپوزیت به میزان صد در صد، دویست درصد، و سیصد درصد تقویت بالانس در هر تیر تعبیه گردید. تیرها بصورت گام به گام و تدریجی تحت بار افزایشی قرار گرفته و این عمل تا گام نهایی، یعنی تخریب تیرها ادامه یافت. در هر گام مقادیر جابجایی، کرنش، و عرض ترک در محل‌های مناسب برروی تیرها، به همراه نیروی اعمالی ثبت گردید. با پردازش داده‌های بدست آمده خصوصیاتی از تیرها مانند رفتار نیرو – تغییرمکان، ظرفیت خمشی، چگونگی ایجاد و گسترش ترک‌ها مورد مطالعه قرار گرفت.

نتایج حاصله حاکی از آنست که نمودار نیرو- تغییرمکان تیرهای مسلح با میلگردهای کامپوزیت تا مرحله نهایی تقریباً خطی بوده و در تمامی تیرها در یک کرنش ثابت، درصد میلگرد بیشتر باعث تحمل بار بزرگتری از تیرهای با درصد میلگرد کمتر شده است. همچنین مقایسه ظرفیت تجربی تیرها با روابط آیین نامه‌ای نشان می‌دهد که این روابط نتایج محافظه کارانه‌ای بدست می‌دهند. همچنین تیرهای دارای الیاف در بارهای کمتر شروع به ترک خوردگی نمودند، ولی مقاومت در برابر بار و ایجاد تغییر شکل های بیشتر در آن ها آشکارتر است.

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته : مهندسی عمران

عنوان : بررسی تعیین مقاومت نهایی و ضریب رفتار دیوار برشی بتنی سبک با قاب های فولادی سرد نورد شدهLSF با استفاده از نرم افزار ANSYS

تعداد صفحات :160

چکیده:

 مقابله با نیروهای جانبی ازجمله زلزله یکی از مهمترین رسالت های مهندسین عمران می باشد. که برای رسیدن به این مهم می توان سیستم قاب سبک فلزی که دارای مزایایی مانند امکان تولید صنعتی،پیش ساختگی وسبکی،فرم پذیری درساخت است را میتواند جایگزینی مناسب برای سیستم های سنتی دانست. پانلهای دیوار برشی متشکل از قاب فولادی سرد نورد شده و پوشش پیچ شده به آن از متداول ترین سیستم های باربر جانبی در این سازه هاست. عملکرد لرزه ای سازه ها نیاز مند روشی تحلیلی ست که یک روش المان محدود همراه با آنالیز غیر خطی می باشد البته در راستای این می بایست از دیواره های برشی مناسب برای مهار نیرو های جانی استفاده نمود. در این پایان نامه پانل های دیوار برشی قاب های ما به کمک بتن های سبک (لیکا وفوم بتن) به جای ورق های فولادی و یا بادندهای ورقه ای جا نمایی و به وسیله نرم افزار المان محدود Ansys تحلیل شدکه برروی نمونه های با مقیاس 120×240 سانتیمتر ارزیابی شد. ضخامت های مختلفی از دیواره­های برشی تحلیل شده وعملکرد جانبی آن­­­­­­ها به وسیله اعمال بارگذاری چرخه­ای روی شش دیوار مورد بررسی قرار گرفت. تمرکز اصلی این پایان نامه روی ظرفیت باربری جانبی حداکثر جانی و حداکثر مقاوت نهایی مورد تحمل دیوار ها و برآورد منطقی از ضریب رفتار (R) قاب ها با دیوار برشی (shear wall Bracing) و همچنین نحوه خرابی آنها می باشد. برای این منظور شش قاب CFS باضخامت ورق یک میلیمتربه صورت تک استاد کناری وتک استاد میانی وتک تراک بالاوپایین قاب ها ودر یک سری از نمونه ها با یک ناگین تک تسمه ای همراه با بتن سبک برای کلیه نمونه ها در نرم افزار مدل وقاب های مدل شده با بتن پر شده و تا لبه قاب ها به ضخامت یک سانتیمتر تسطیح شدند. نمونه ها تحت رژیم بار گذاری چرخه ای جانبی خاص که براساس روش B استاندارد (38)ASTM E2126-07  مورد بررسی قرار گرفت برای هر دیوار منحنی پوش اعمال شده رسم گردید. سپس پرامترهای  محاسبه شدند. ودر نهایت فاکتور R ارزیابی وهم چنین در پی آن نتایج آزمایشگاهی با نتایج نر م افزاری در حالت نمونه شده با بتن وهمچنین نتایج نرم افزاری دیوار ها با بتن با نتایج نرم افزاری دیواره ها با ورق مورد مقایسه قرار گرفت.

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته : مهندسی عمران

گرایش : عمران سازه

عنوان : بررسی عددی کاهش پاسخ لرزه­ای مخازن ذخیره مایع در اثر به کارگیری جداساز­های لرزه ­ای

تعداد صفحات :115

چکیده:

هدف اصلی در تحقیق حاضر، بررسی نحوه تاثیر وجود جداسازهای لرزه‌ای بر روی عملکرد دینامیکی  مخازن ذخیره مایع در هنگام زلزله است. در این راستا لازم است ابتدا رفتار دینامیکی مخازن در هنگام وقوع زلزله­های واقعی شناخته شده و انواع خرابی­های لرزه‌ای ممکن‌الوقوع در مخازن ذخیره مایع معرفی گردد. این خرابی‌ها سرمنشا تحقیقات زیادی در خصوص تحلیل دینامیکی مخازن می‌باشد که چکیده این تحقیقات در قالب دستورالعملهای کاربردی، در آیین‌نامه‌های معتبر منعکس شده‌اند. لذا در قسمت پایانی فصل، فلسفه بکار گرفته شده در برخی از آیین‌نامه‌های معتبر در رابطه با نحوه اعمال اثرات دینامیکی رفتار مخازن مرور می‌شود و مقررات آنها پیرامون مسائل کلی و مهم در حوزه تحلیل دینامیکی مخازن، مورد بررسی و مقایسه قرار می‌گیرد.

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته : مهندسی عمران

گرایش : مکانیک خاک و پی

عنوان : بررسی تغییرات مدول الاستیسته، ضریب عکس‌العمل بستر و میزان ظرفیت باربری در ‏خاک‌ بهسازی شده توسط آهک و آهک،سیمان،‏ ژئوگرید با استفاده از آزمایش بارگذاری صفحه 

تعداد صفحات :93

از گذشته تا به حال یکی از روش‌های بسیار اقتصادی جهت بهبود خواص مکانیکی خاک‌های رسی، تثبیت ‏به وسیله‌ی مواد افزودنی همچون آهک و سیمان در پروژه های عمرانی همچون راه سازی و تحکیم بستر ‏ساختمان‌ها بوده است. همچنین با گذشت زمان و به وجود آمدن مصالح مصنوعی و پلیمری همچون ‏ژئوسنتتیک ها و ترکیب آنها با سیمان و آهک در چند دهه اخیر این‌گونه مصالح نیز به کمک آمده و موجب بهبود هرچه بیشتر پارامترهای مقاومتی خاک ‏شده اند و دلیل آن این است که افزودن آهک به خاک رس، رفتار خاک از حالت انعطاف ‏پذیر‏‎(ductile) ‎به ترد و شکننده‎ (brittle) ‎تغییرخواهد کرد و این در حالی است که با افزودن درصدی ‏سیمان و استفاده از ژئوسنتتیک ها در بین لایه های خاک تثبیت شده می‌توان رفتار خاک را انعطاف پذیر ‏در نظر گرفت. همچنین با توجه به تحقیقات صورت گرفته، استفاده از ژئوسنتتیک ها موجب افزایش ‏ظرفیت باربری لایه ی تثبیت یافته در شالوده های با ابعاد مختلف خواهد شد. در این شرایط ‏با انجام آزمایش بارگذاری صفحه که با استفاده از یک صفحه کوچک و تعمیم نتایج می توان ویژگیهای ‏مورد نظر را به دست آورد. با توجه به مطالعات اولیه ای که انجام شده است ‏ابعاد صفحه ی بارگذاری و همچنین ضخامت لایه ی تثبیت یافته در نتایج به دست آمده موثر خواهند بود. ‏

اما در این پژوهش به بررسی تاثیر افزودنی: آهک، سیمان و ژئوسنتتیک هایی همچون ژئوگرید و ترکیب ‏آنها بر ویژگی‌هایی همچون رفتار تنش-کرنش، مقاومت فشاری، مدول الاستیسیته، ضریب عکس‌العمل و ‏میزان نشست پذیری خاک رسی با استفاده از آزمون‌های مختلف آزمایشگاهی و درجا (با تکیه بر آزمایش ‏بارگذاری صفحه) خواهیم پرداخت.

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته : مهندسی علوم آب

گرایش : سازه‌های آبی

عنوان : بررسی تأثیر پارامترهای هندسی آبشکن و عمق کارگذاری ریپ رپ جهت محافظت از آبشکن در قوس 90 درجه

تعداد صفحات : 64

تعریف مسأله، فرضیه ها و اهداف:

یکی از بالاترین خسارات ناشی از حوادث غیر مترقبه،  پدیده فرسایش سواحل می باشد. یکی از وظایف دولتها کاهش اثرات بلایای طبیعی بوده است . همین امر به روشنی لزوم یافتن راه حل اصولی برای کنترل و پیشگیری وکاهش خسارت ناشی از آنها را به اثبات می رساند.

مکانیزم رودخانه­ها به گونه­ای است که مقطع یک رودخانه به مرور زمان دچار تغییرات شدید می­گردد. این تغییرات بویژه در قوس رودخانه­ها مشهودتر است. فرآیندهای فرسایش ساحل به طور مستقیم به مهاجرت جانبی آبراهه­های آبرفتی مربوط می­شود. اندرکنش نیروهای فعال حاصل از جریان آب و نیروهای مقاوم به جریان ناشی از مواد بستر باعث فرسایش ساحل می­شود.

در قوس رودخانه، نیروهای هیدرودینامیکی جریانهای ثانوی را بوجود می­آورند که خطوط جریان سطحی را به سمت ساحل بیرونی و خطوط جریان نزدیک به بستر را به سمت ساحل داخلی منحرف می­سازند. در مقطع جریان درامتداد قائم، خطوط جریان مجاور ساحل بیرونی بطرف پایین و خطوط جریان پشته متمرکز داخلی به طرف بالا هستند در نتیجه پایداری ذره در نزدیکی ساحل خارجی بهم می­خورد و بستر رودخانه گود می­شود و از طرف دیگر در مجاورت پشته متمرکز داخلی به پایداری ذره اضلافه می­شود و تراز بستر افزایش پدا می­کند. آبشستگی در پنجه ساحل خارجی، خط­القعر را به سمت ساحل بیرونی قوس جابجا می­کند و شیب ساحل را افزایش می­دهد که در نهایت به شکست ساحل منتهی می­شود.

با توجه به مطالب بیان شده در خصوص هیدرولیک جریان در خم رودخانه­ها، قوس خارجی همواره تحت تاثیر بردارهای شدید سرعت بوده و دچار فرسایش می­گردد و در قوس داخلی رسوبگذاری ایجاد می­گردد همچنین از آنجا که تخریب ساحل در قوس خارجی می­تواند ضررهای زیادی را به همراه داشته باشد، حفاظت از این قسمت از ساحل بخش مهمی از مهندسی رودخانه را تشکیل می­دهد. جهت محافظت ساحل در قوس بیرونی روشهای متعددی وجود دارد که از آن جمله می­توان به موارد زیر اشاره نمود:

1- حفاظت ساحل بوسیله احداث آبشکن

2- حفاظت ساحل بوسیله احداث Bendway  

3-حفاظت ساحل بوسیله احداث دایک

4- حفاظت ساحل بوسیله پوشش گیاهی

5- حفاظت ساحل بوسیله پوشش سنگ چین (Riprap)

6- حفاظت ساحل بوسیله پوشش خاک و سیمان

7- حفاظت ساحل بوسیله پوشش توری سنگ ها و روکش ها

8- حفاظت ساحل بوسیله پوشش با کیسه های مخصوص مخلوط سیمان و خاک

9- حفاظت ساحل با استفاده از مصنوعات ژئوسنتتیک

10- حفاظت ساحل بوسیله اجرای دیوار حائل

استفاده از آبشکن یا اپی از جمله بهترین و اقتصادی­ترین روش جهت محافظت سواحل در اغلب شرایط بوده و در اکثر نقاط دنیا مورد استفاده قرار می­ گیرد.

 « Bankheed ،Groin ،Groyne» کلمه ­ای فرانسوی است. معادل آن در زبان انگلیسی «Epi» است.

که در زیان فارسی آب شکن ترجمه شده است. نقش آن این است که جریان آب کناره رودخانه را به طرف وسط رودخانه هدایت میکند و سرعت آب درکناره ها را کاهش میدهد و نیز قسمتی از آب رودخانه را بین اپی­ها به حالت سکون باقی میگذارد. در نتیجه، مواد محموله آب ته نشین می­شود و رودخانه حالت پس رفتگی پیدا می­کند و کناره بتدریج تثبیت می­شود.

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :مهندسی عمران

گرایش :مهندسی زلزله

عنوان : شناسایی ماتریس های مشخصه سیستم با استفاده از حل معکوس معادلات حرکت در حوزه فرکانس در سازه ها با   نامنظمی در توزیع جرم، سختی و میرایی در ارتفاع

تعداد صفحات :177

چکیده

هدف این مطالعه، بررسی کارامدی روش شناسایی مستقیم ماتریس­های مشخصه سیستم­ها (ماتریس­های جرم، سختی و میرایی) با استفاده از حل معکوس معادلات حرکت در حوزه فرکانس در سازه­های منظم و نامنظم دو و سه بعدی است. این روش شناسایی توسط آشتیانی و قاسمی ارائه شده و در مورد قاب­های دو بعدی مورد برررسی قرار گرفته است. این روش شناسایی  بر پایه حل معکوس معادلات حرکت در حوزه فرکانس است و با اعمال تحریک اجباری به درجات آزادی محدودی از سازه و اندازه­گیری پاسخ­های سازه در تمام یا بخشی از درجات آزادی در نظر گرفته شده، فرایند شناسایی مستقیم انجام می­گیرد. در حالت عدم نوفه، این روش قادر به شناسایی دقیق تمامی خصوصیات سازه است و نتایج به پارامتر میرایی وابستگی ندارند. در حالت وجود نوفه در پاسخ­ها و نیروی ورودی، با تعریف پارامتر نیروی ماندگار و با استفاده از روش بهینه سازی حداقل مربعات و کمینه نمودن تابع هدف (مجموع مربعات نیروی ماندگار معادلات حرکت در همه­ی نقاط فرکانسی منتخب)، بهینه­ترین مقادیر برای ماتریس­های مشخصه تعیین می­شود .

برای این هدف سازه­های دو و سه بعدی غیر برشی مدل­سازی و با متمرکز کردن جرم طبقات در تراز سقف و فرض صلب بودن سقف­ها، درجات آزادی در تراز سقف طبقات محدود شده و با در نظرگیری درجات آزادی در محل مرکز جرم طبقات، ماتریس جرم به صورت ماتریس قطری در نظر گرفته شده است. ماتریس سختی و میرایی با استفاده از مفهوم نرمی محاسبه شده­اند، بگونه­ای که از جایگزینی ماتریس سختی سازه ثانویه­ای با هندسه مشابه و مقاطع متفاوت نسبت به سازه مورد نظر، ماتریس میرایی نامتناسب ویسکوز تشکیل شده است. نامنظمی­های در نظر گرفته شده در حالت 2 بعدی و افزایش درجات آزادی موجب افزایش خطای پارامترهای شناسایی شده است. این در حالی است که روش مورد نظر به نامنظمی پیچشی حساسیت نشان نداده است

افزایش میزان میرایی دقت نتایج شناسایی ماتریس­های مشخصه را کاهش داده و ماتریس میرایی بیشترین حساسیت را به افزایش میرایی از خود بروز داده است. با تغییر محل بارگذاری از طبقه اول، دقت شناسایی درایه­های ماتریس­های مشخصه متعلق به طبقات پایین­تر از طبقه بارگذاری در حالت استفاده از شبه پاسخ­های فرکانسی سرعت و جابجایی کاهش یافته است. همچنین درایه­های پیچشی ماتریس­های مشخصه سازه­های سه بعدی با خطای بیشتری نسبت به سایر درایه­ها شناسایی شده­اند.

حالت استفاده از شبه پاسخ­های فرکانسی سرعت و جابجایی، با افزایش خطا در تخمین پاسخ­های سرعت و جابجایی در فرکانس­های خارج از فرکانس بارگذاری و همچنین فرکانس­های کمتر از یک هرتز مواجه بوده است. در سازه­هایی که فرکانس­های مودی آن خارج از فرکانس بارگذاری و یا محدوده فرکانسی مورد استفاده جهت بهینه یابی قرار داشته است، افزایش خطا در شناسایی فرکانس­های مودی مورد نظر ایجاد شده است. همچنین شکل­های مودی به افزایش میزان میرایی حساسیت نشان داده­اند. در سازه­های سه بعدی نیز خطای شناسایی مؤلفه­های انتقالی شکل­های مودی با افزایش نسبت میرایی، افزایش داشته است.

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :مهندسی عمران

گرایش :سازه

عنوان : بهینه سازی دیوار برشی در ساختمان های بتنی 7 تا 15 طبقه نامنظم در پلان واقع در منطقه با خطر خیلی زیاد و مستقر بر خاک نوع III93

تعداد صفحات:205

چکیده

گاهی شرایط محیطی و منطقه ای سازه ای را مجبور به داشتن پلانی نامتقارن میکند. در سالهای اخیر تلاشهای زیادی برای ارزیابی پاسخ لرزه ای سازه های نامتقارن و خصوصا پاسخ پیچشی آنها انجام شده است. سازه های نامتقارن ویژگی های خاصی در محدوده غیرخطی دارند که سبب شده است پیش بینی رفتار آنها در زمان زلزله پیچیده باشد. همچنین بررسی عملکرد ساختمانها در زلزله های گذشته نشان میدهد که معمولا ساختمان های نامتقارن نسبت به ساختمان های متقارن در برابر زلزله آسیب پذیرترند.

سیستم دیوار بررشی یکی از متداول ترین سیستم های مقاوم جانبی در ساختمان های بلند مرتبه و با ارتفاع متوسط است.اشکال مختلف دیوارهای برشی و نوع مناسب جانمایی آنها، میتواند به مقابله با نیروی زلزله و کمک به پخش منظم سختی در این گونه سازه ها، و همچنین به روند پاسخگویی منطقی و قابل پیش بینی سازه کمک شایانی کند. مطالعات بسیاری در رابطه با طراحی و آنالیز دیوارهای برشی پیش از این انجام شده است، با این وجود تصمیم گیری در مورد محل دیوار برشی در سازه های با ارتفاع متوسط بخصوص در ساختمان هایی با پلان های نامنظم چندان مورد بحث قرار نگرفته است.

در این پایان نامه سعی برآن شده است تا با 8 مدل چینش دیوارهای برشی در پلان نامتقارن ذوزنقه ای شکل در 4 ارتفاع متفاوت 7و 10و 12و 15 طبقه که شامل دیوارهای مستطیلی رایج ودیوارهای اصطلاحا L شکل و Tشکل و Uشکل و Zشکل می باشد، بهترین پاسخ را در جهت بهبود عملکرد سازه های نامتقارن در پلان نامنظم بدست آورد. نتایج این پژوهش از تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی با استفاده از 4 رکورد زلزله در نرم افزار SAP2000 بدست آمده است. دیوارهایی که بتوانند هسته مرکزی ساختمان را به شرط قرار گیری در محل مناسب آن، مهار کنند توانایی بالایی در افزایش مقاومت سازه در برابر نیروهای جانبی همچون زلزله خواهند داشت ،اصطلاحا دیوارهای Uشکل نامیده می شوند و همچنین دیوار Z  شکل هم در بالا بردن سختی و کاهش شتاب از دیگر چیدمان های موثر میباشد. در این پژوهش پارامترهای سازه ای همچون میزان شتاب بام و جابجایی طبقه آخر و همچنین میزان جابجایی نسبی طبقات و رفتار مفاصل پلاستیک در تیر و ستون ها و میزان دوره تناوب سازه ها مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است.

کلید واژه: پلان نامتقارن، تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی، دیوار برشی

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :عمران

گرایش :سازه 

عنوان :  مقاوم سازی اعضای آسیب ­پذیر گنبدهای فضاکار در برابر   خرابی پیشرونده

تعداد صفحات :205

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 را در مقابل سازه­های صفحه­ ای 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 شبکه ­ها، چلیک­ها، گنبدها، دکل­ها، شبکه­های 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 ­ی سازه­ه ای 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.