انتخاب صفحه

مقدمه

عدم آسیب پذیری وحفظ کارایی پل ها درهنگام وقوع زلزله به منظور عدم ایجاد اختلال درشبکه راه ها از اهمیت بالایی برخوردار می باشد.ایجاد خسارت درسازه پل ها سبب مسدود شدن راه های دسترسی وایجاد اختلال درعملیات امداد رسانی ودرنتیجه افزایش تلفات جانبی ناشی اززلزله خواهدشد.همچنین تخریب پل ها سبب ایجاد اختلال وافزایش زمان بازسازی مناطق آسیب دیده میشود.ازطرفی تخریب پل ها سبب از دست رفتن سرمایه قابل توجهی خواهد شد.باتوجه به مطالب فوق اهمیت مقاوم سازی پل ها دربرابر زلزله مشخص میشود.به منظور مقاوم سازی پل ها روش های گوناگونی وجود دارد.درروش های رایج اعضای آسیب پذیر به روش هایی ازجمله استفاده از ژاکت فولادی ویا بتنی واستفاده ازفیبرهای مسلح کننده انجام میشود.راه حل دیگری که برای مقاوم سازی محدود دارد،کاهش انرژی حاصل از زلزله دراجرای سازه می باشد.بدین منظور ازسیستم های محافظ سازه استفاده میشود.

سیستم های جداساز لرزه ای وسیستم های استهلاک انرژی با کاربرد به منظور کاهش خسارات زلزله در بهساز لرزه ای ویا ساخت سازه ها درگروه سیستم های محافظ زلزله می باشند.سیستم های کنترل غیرفعال برای عملکرد نیاز به اعمال نیروهای داخلی ندارند ونیروهای کنترل حرکت رااز نیروهای حاصل از تماس باسیستم بدست می آورند.سیستم کنترل فعال برای عملکرد نیاز به اعمال نیروهای داخلی دارند.جهت وبزرگی نیروها براساس اطلاعات بدست آمده ازحسگرها والگوریتم کنترل توسط سیستم کنترل کننده اعمال میشود.دسته دیگری ازسیستم های کنترل،سیستم های کنترل نیمه فعال میباشند.این سیستم به سازه انرژی اضافه نمی نماید ولیکن برای تنظیم خواص مکانیکی خودبه مقدار کمی انرژی نیاز دارد.سیستم های کنترل غیرفعال ازحدود سی سال پیش مورد توجه قرار گرفته اند وشامل تکیه گاهی جداساز الاستومری،میراگرهای اصطکاکی،میراگرهای فلزی،میراگرهای سیال لزج،تکیه گاه های جداساز لاستیکی-سربی،تکیه گاه ها جداساز پاندول اصطکاکی،میراگرهای ویسکولااستیک،میراگرهای جرمی تنظیم شده ومیراگرهای مایع تنظیم شده می باشند.درادامه رفتار وعملکرد سیستم های کنترل غیرفعال درمقاوم سازی لرزه ای پل ها مورد بررسی قرار میگیرد.

4

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فهرست مطالب

چکیده     1

مقدمه   2

فصل اول: اصول پایه ومبانی تئوری

1-3-بررسی سیستم به روش انرژی

روش های رایج تحلیل وطراحی براساس تعیین تغییرمکانها،سرعتها،شتاب ها ونیروها می باشند.درحال حاضر باتوجه به طراحی های لرزه ای وکاربرد وسایل کنترل غیرفال وجداسازهای لرزه ای درسازه ها تحلیل وطراحی سازه ها براساس معیار انرژی وقابل فهم ترنسبت به روش های رایج به نظر میرسد.بادیدگاه تحلیل به روش انرژی،توجه مهندس طراح معطوف به مقاومت دربرابر نیروهای وراده به سازه نمی باشد بلکه به تلف نمودن انرژی ورودی دراثر تحریک های لرزه ای بیشتر احساس میشود.در ادامه روابط مورداستفاده درروش انرژی ارائه میشوند.

1-1-بررسی پاسخ دینامیکی مدلهای ساده     4

1-1-1-معادله عمومی       4

1-1-2-ارتعاش آزاد       5

1-1-3-ارتعاش اجباری   6

1-1-4-پاسخ گذرا     9

1-1-5-بررسی پاسخ های مدل های دارای میراگر غیرفعال     11

1-2-تحلیل دینامیکی سیستم های سازه ای   15

1-2-1-فرمولاسیون عمومی   15

1-3-بررسی سیستم به روش انرژی     17

1-3-1-سازه هایSDOFا     17

ضربه گیر نامیرا وجرم اصلی تحت تحریک هارمونیک

ضربه گیر نامیرا وجرم اصلی تحت تحریک هارمونیک

فصل دوم:میراگرهای ویسکوالاستیک،اصطکاکی وجرم تنظیم شونده

2-2-میراگرهای اصطکاکی

دراین میراگرها ازمکانیسم اصطکاک موجود بین سطوح لغزشی به منظور استهلاک انرژی استفاده میشود.اتصالات پیچی شیاردار،میراگر پال ومیراگر سومیتومو ازجمله میراگرهای اصطکاکی می باشند که درطی سالها تکامل یافته ودربرخی پروژه ها به منظور مقاوم سازی لرزه ای سازه ها مورداستفاده قرارگرفته اند.سازه هشت طبقه فولادی درشهر مونترال درسال1992 وچند مدرسه درمنطقهEcole poly valante درنزدیکی شهر مونترال درسال1990 بااستفاده از میراگرهای اصطکاکی مقاوم سازی شده اند.

اطلاعاتی دررابطه با کاربرد این نوع میراگرها درپل ها موجود نمی باشد.

2-1-میراگرهای ویسکوالاستیک   22

2-2-میراگرهای اصطکاکی   24

2-3-میراگرهای جرمی تنظیم شونده   24

2-3-1-کاربرد میراگر جرمی تنظیم شونده درمقاوم سازی لرزه ای برج پل Funadeا     25

مدلSDOF

مدلSDOF

فصل سوم:مقاوم سازی لرزه ای پل ها بااستفاده ازمیراگرهای سیال ویسکوز

استفاده از میراگرهای سیال ویسکوز درسال های اخیر درسیستم های کنترل غیرفعال به کاررفته درانواع سازه ها وبویژه پل ها مورد توجه قرار گرفته است.پلVinecent Thomas suspension درکالیفرنیای جنوبی،پل Rion-Antirion دریونان غربی،پل Sanfransisco-okland Bay درمنطقهSan fransisco،پلCoranda در San Diago وپ روگذر بزرگراه5/91 درکالیفرنیای جنوبی نمونه هایی ازپل هایی هستند که به میراگرهای سیال ویسکوز مجهز شده ویا مجهز خواهنشد.پلGolden Gate در Sanfransisco بااستفاده از میراگرهای سیال ویسکوز مقاوم سازی لرزه ای شده است.دراین پروژه به منظور جذ انرژی وکاهش خسارات حاصل از برخورد خرپاهای تقویتی با برج های کنترل تغییرمکان ها درحد فاصل خرپاهای تقویتی وبرج ها ازمیراگرهای سیال ویسکوز استفاه شده است.وجود این میراگرها سبب کاهش شدت ضربات حاصل از برخورد خرپاها و برج پل میشود.برای این منظور میراگر مورداستفاده باید دارای حداکثر ضربه1250mm وقادر به تحمل حداکثر سرعتی برابر1880mm/s باشد.به منظور ایجاد چنین خصوصیاتی میراگر مورداستفاده باید قادر به ایجاد نیرویی حداکثری برابر2890KN باشد.در ادامه به بررسی نحوه عملکرد میراگرهای سیال ویسکوز،ارائه فرمول های لازم برای کاربرد این میراگرها درسازه های پل وارائه آزمایش انجام شده برای کاربرد این میراگرها در پل ها خواهیم پرداخت.

3-1-مشخصات ورفتار میراگر سیال ویکسوز     28

3-2-فرمولهای طراحی برای پل های دارای میراگر ویسکوز     33

3-2-1-فرمول های طراحی برای پل های دارای میراگرها ویسکوز خطی   33

3-2-2-فرمول های طراحی برای پل های دارای میراگرهای ویسکوز غیرخطی 38

3-3-مطالعات تجربی انجام شده به منظو بررسی اثر میراگرهای مایع ویسکوز دررفتار لرزه ای پل ها   40

3-3-1-شرح مدل پل استفاده شده درآزمایش میز لرزان 40

3-3-2-نتایج آزمایش شبیه سازی زلزله برروی پل مجهز به میراگرهای ویسکوز   42

فصل چهارم:مقاوم سازی لرزه ای پل ها بااستفاده ازمیراگرهای فلزی

4-1-معرفی

یکی از روش های استهلاک انرژی استفاده ازتغییر شکل های غیرالاستیک فلزات میباشد.میراگرهای فلزی وسایلی هستند که تحت بارگذاری های تناوبی ازخود رفتار هیستریک نشان میدهند وسبب استهلاک انرژی به سبب تغییرشکل های غیرالاستیک میشوند.Skinner etal(1975),Kelly at al(1972) اولین کسانی بودند که به بررسی های آزمایشگاهی به منظور کاربرد میراگرهای فلزی درسازه ها پرداختند.برخی از تجهیزات استفاده شده توسط این دو پژوهشگر درشکل 4-1- مشاهده میوشد.طی سالهای بعد پیشرتف های قابل ملاحظه ای درساخت وکاربرد میراگرهای فلزی روی داد ونمونه های جدید میراگرهای فلزی شامل میراگرهای ورق مثلثی و X شکل مطابق شکل4-2 ساخته شدند.این میراگرهای ازصفحات فلزی تشکیل میشوند که باقرار گرفتن المان های صلب دردوانتهای صفحات تغییر شکل های پلاستیک دراین صفحات روی میدهد.این میراگرها درانتهای باد بند(Kمعکوس) قرار میگیرند وسبب افزایش سختی ومیرایی سیستم به طور همزمان میشوند به همین دلیل این میراگرهاADAS نامیده میشوند که مخففAdded Damping And Stiffness می باشد.نحوه عملکرد این میراگرها در شکل4-3 مشاهده میشود.

به منظور بهره بردن ازرفتار هیستریک فلزات درپل ها بواسطه روشی که درادامه ارائه میگردد میتوان از رفتار هیسترتیک گلمیخ های برشی درپل های بتن فولادی بهره برد.

4-1-معرفی 47

4-2-استهلاک انرژی به وسیله اتصالات برشی درپل ها     49

4-2-1-طراحی گلمیخ ها های محصور شده دربتن   50

4-2-2-مدل تحلیلی اجزای محدود استفاده شده دربررسی اثر گلمیخ ها دررفتار لرزه ای پل     51

فصل پنجم:مقاوم سازی لرزه ای پل ها بااستفاده ازروش کنترل غیرفعال جداسازی لرزه ای

یکی ازسیستم های کنترل غیرفعال جداسازهای لرزه ای می باشند.باکاربرد این سیستم ها زمان تناوب سازه افزایش یافته ودرنتیجه شتاب پاسخ سازه نسبت به ارتعاش ناشی اززمین لرزه کاهش می یابد.همچنین باکاربرد این وسایل میرایی سازه نیز افزایش می یابد.دراثر عوامل فوق خسارات ناشی از زلزله برسازه به نحو چشمگیری کاهش می یابد.

5-1-جداسازهای الاستومری   60

5-2-جداسازهای لغزشی   64

5-3-کاربردهای عملی به منظور مقاوم سازی       67

5-3-1-مقاوم سازی لرزه ای پل واقع درمسیر24 دراستانJohnson ایالت Ilinoisا     67

5-3-2-مقاوم سازی لرزه ای پل واقع دراستانJakson ایالت Ilinoisا           72

فصل ششم:بحث ونتیجه گیری

پیشنهادات

باتوجه به لرزه خیز بودن کشور ایران ولزوم مقاوم سازی لرزه ای پل های موجود درکشور به عنوان جزء مهمی ازشریان های حیاتی،لزوم تحقیقات بیشتر درزمینه روش های نوین مقاوم سازی لرزه ای پل ها ازجمله مقاوم سازی بااستفاده ازسیستم های محافظ سازه ای ازجمله روش های کنترل غیرفعال به دلیل ساده تر بودن این شیوه نسبت به سایر سیستم های محافظ سازه ای(کنترل نیمه فعال وفعال) لازم به نظر میرسد.

6-1-نتیجه گیری            76

6-2-پیشنهادات       77

منابع و ماخذ   78

فهرست شکل ها

1-1-مدلSDOFا           5

1-2-پاسخ ارتعاش آزاد   6

1-3-ضریب بزرگنمایی دربارگذاری هارمونیک     8

1-4-پاسخ نیرو وتغییرمکان برای بارگذاری هارمونیک       9

1-5-شتاب نگاشت مولفهSOOE زلزلهElentro 1940ا      10

1-6-پاسخ تاریخچه زمانیSDOF به زلزلهElcentro 1940ا           10

1-7-پاسخ طیفی زلزلهElcentro 1940ا       11

1-8-مدلSDOF باالمن میراگر غیرفعال       12

1-9-مدل نیرو-تغییرمکان برای عضو الاستو-پلاستیک غیرفعال     12

1-10-ضرایب بزرگنمایی برای سیستم مجهز به عضو غیرفعال تحت بارهارمونیک       13

1-11-پاسخ نیرو-جابجایی برای سیستم مجهز به عضو غیرفعال تحت بارهارمونیک     14

1-12-پاسخ تاریخچه زمانی سیستمSDOF مجهز به عضو غیرفعال تحت زلزلهElcentroا         14

1-13-پاسخ نیرو-تغییرمکان میراگر لزج وعضو غیرفعال تحت زلزلهElcentroا     15

1-14-پاسخ های انرژی سازه متداول شش طبقه فولادی مهاربندی     20

1-15-پاسخ انرژی سازه مورد آزمایش(lobo t al.1993)ا     21

2-1-ساختار میراگر ویسکوالاستیک       22

2-2-حلقه های هیسترزیس میراگر ویسکوالاستیک       23

2-3-ضربه گیرنامبرا وجرم اصلی تحت تحریک هارمونیک     25

2-4-سیستم کنترل غیرفعال قرارگرفته برروی پلFunadeا       26

2-5-ارتعاش آزاد میرا یاوبدونTMDا         26

3-1-میراگرهای سیال ویسکوز   28

3-2-نحوه قرارگیری روزنه های برروی کلاهک پیستون   29

3-3-پاسخ نیرو-تغییرمکان میراگر سیال روزنه ای     31

3-4-پاسخ نیرو-تغییرمکان ثبت شده دردمای23C وفرکانس بارگذاری20Hzا       32

3-5-ابعاد میراگر ویسکوز 32

3-6-مدل پل شامل میراگر ویسکوز     33

3-7-مشخصات مدل پل مورد آزمایش   41

3-8-معادلسازی پل دو دهانه بااستفاده از مدل پل یک دهانه   41

3-9-مقایسه مقادیر پاسخ حداکثر درحالات مختلف     44

3-10-مقایسه اصلاح پاسخ پل مورد آزمایش تحت زلزله های با محتوای فرکانسی متفاوت     45

4-1-چندنمونه ازاولین میراگرهای فلزی 47

4-2-میراگرهای ADASا     48

4-3-نحوه عملکرد المانADAS درهنگام بارگذاری جانبی 48

4-4-سیستم استهلاک انرژی گلمیخ های محصور شده دربتن     50

4-5-مدل اجزاء محدود     52

4-6-منحنی بار-لغزش گلمیخ ها       52

4-7-طیف پاسخ حرکات زمین   53

4-8-حداکثر تغییرمکان عرضه پل برحسب طول دهانه 55

4-9-حداکثر تغیی مکن گلمیخ ها برحسب طول دهانه پل   56

4-10-حداکثر عکس العمل تکه گاهی برحسب طول دهانه پل     57

4-11-حداکثر عکس العمل تکیه گاه ها درجهت طولی پل   59

5-1-ساختار تکیه گاه الاستومری     62

5-2-منحنی رفتار هیسترزیس تگیه گاه الاستومری   64

5-3-ساختار تکیه گاه پاندول لغزشی   65

5-4-اصول پایه عملکرد تکیه گاهFPIا     66

5-5-پلان،نما وبرش عرشه     67

5-6-پایه ها و کوله های پل     68

5-7-جزئیات پل     73

فهرست جداول

3-1-مشخصات ابعادی میراگرهای سیال ویسکوز       5

4-1-خصوصیات سیستم گلمیخ ها         6

4-2-خلاصه طراحی     8

نتیجه گیری:

باتوجه به مطالب بیان شده مشاهده میشود که شیوه های کنترل غیرفعال به نحو موثری سبب بهبود رفتار لرزه ای پل ودرنتیجه کاهش چشمگیر خسارات حاصل از زلزله می شوند.یکی ازمزایای مقاوم سازی پل ها بااستفاده از شیوه های کنترل غیرفعال کاهش درهزینه های ومدت زمان عملیات اجرایی مقاوم سازی نسبت به شیوه های رایج مقاوم سازی(همانند استفاده از ژاکت بتنی یافولادی ویاتقویت مقاطع موجود) می باشد.کاهش درمدت زمان عملیات اجرایی سبب کاهش در هزینه های جانبی ناشی از انحراف مسیرهای عبوری ازپل وایجاد اختلال کمتر درترافیک عبوری می باشد.ازدیگر مزایای استفاده از شیوه های کنترل غیرفعال عدم ایجاد تغییرات چشمگیر درمعماری پل میباشد.

دربررسی های انجام شده مشاهده شد که سیستم های کنترل غیرفعال جداساز لرزه ای ومیراگرهای ویسکوز درماقوم سازی ویا ساخت بسیاری از پل ها درسراسر جهان مورد استفاده قرار گرفته اند درحالیکه برخی سیستم های کنترل غیرفعال ازجمله سیستم کنترل غیرفعال میراگر اصطکاکی درمقاوم سازی پل ها استفاده نشده است.



مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصاله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

[purchase_link id=”26447″ text=”اضافه‌کردن به سبدخرید” style=”button” color=”red”]

قیمت45000تومان

[purchase_link id=”26449″ text=”اضافه‌کردن به سبدخرید” style=”button” color=”red”]