پایان نامه بررسی رفتار ستونهای تک پایه مربعی توخالی

فهرست مطالب

صفحه عنوان
۱ چکیده

فصل اول: کلیات‌
۲ ۱-۱ مقدمه
۵ ۱-۲ بیان مسئله
۶ ۱-۳ اهداف تحقیق
۷ ۱-۴ کلیاتی از دکل تک پایه

فصل دوم: تاریخچه تحقیقات
۹ ۲-۱ مقدمه
۹ ۲-۲دکل های فولادی و مرکب
۱۱ ۲-۳ اتصالات پیچ شده

فصل سوم: مدلسازی و تحلیل توسط نرم افزار ABAQUS
۱۷ ۳-۱ مقدمه
۱۸ ۳-۲ رفتار غیرخطی
۲۱
۲۲ ۳-۳ روش اجزاء محدود
۳-۴ نرم افزار ABAQUS
۲۳ ۳-۴-۱ المان بندی مدل
۲۳ ۳-۴-۱-۱ المان پوسته(شل)
۲۵ ۳-۴-۱-۲المان تیر
۲۵ ۳-۴-۲مصالح مورد استفاده
۲۶ ۳-۴-۳معیارهای گسیختگی مورد استفاده
۲۷ ۳-۴-۴نوع تحلیل های انجام شده
۲۷ ۳-۴-۵شرایط مرزی و المان بار
۲۷ ۳-۵مدل اجزاء محدود ستون فولادی

فصل چهارم: نتایج حاصل از آنالیز مدلها
۳۲ ۴-۱مقدمه
۳۲ ۴-۲ تعیین پارامترهای هندسی
۳۳ ۴-۳ تعیین مقادیر پارامتر هندسی
۳۴ ۴-۴تعیین محدودیتهای پارامتر هندسی
۷۷ ۴-۵ تعیین تابع هدف
۷۸ ۴-۶تعیین فرکانس واقعی سازه
۷۹ ۴-۷ آنالیز حساسیت نتایج

فصل پنجم: خلاصه نتایج و پیشنهادات
۸۴ ۵-۱ خلاصه نتایج
۸۵ ۵-۲ پیشنهادات و توصیه ها
۸۶ فهرست منابع و مراجع انگلیسی

فهرست اشکال

صفحه عنوان
۴
۴ شکل ۱-۱ نمای ساده شده از دکل‌های فولادی
شکل ۱-۲ نمای دکل تک‌پایه فولادی با مقطع هشت ضلعی منتظم توخالی
۶ شکل۱-۳ نمای اتصال صفحه پای ستون چهار پیچه
۸
۱۹
۲۴
۳۰
۷۸
۸۰
شکل۱-۴ نمای دکل تک‌پایه فولادی با مقطع هشت ضلعی منتظم توخالی
شکل ۳-۱ منحنی تنش- کرنش
شکل ۳-۲المان پوسته
شکل۳-۳ نحوه مش‌بندی مدل در نرم‌افزار آباکوس
شکل۴-۱ مقادیر فرکانس پیش‌بینی شده در ازای فرکانس واقعی حاصل از مدلسازی
شکل(۴-۲) نمودار تغییرات فرکانس واقعی برای صفحه پای ستون ۱۲
شکل (۴-۳) نمودار تغییرات فرکانس واقعی برای صفحه پای ستون ۱۵
شکل (۴-۴) نمودار تغییرات فرکانس واقعی برای صفحه پای ستون ۲۰
شکل (۴-۵) نمودار تغییرات فرکانس واقعی برای صفحه پای ستون ۳۰

فهرست جداول

صفحه عنوان
۲۸ جدول ۳-۱٫ مشخصات مصالح اجزای مختلف مدل
۳۴ جدول۴-۱محدوده تغییرات و مقادیر متغییرهای هندسی
۳۵ جدول ۴-۲ مقادیر فرکانس برای
۴۵ جدول ۴-۳ مقادیر فرکانس برای
۵۵ جدول ۴-۴ مقادیر فرکانس برای
۶۶ جدول ۴-۵ مقادیر فرکانس برای

چکیده
سازه‌های فولادی با هدف مقاومت در برابر بارهای دینامیکی به نحو گسترده‌ای در سرتاسر جهان مورد استفاده قرار می‌گیرند. شباهت بین رفتار پیش بینی شده و حقیقی این سازه‌ها به صحت فرضهای طراحی و دتایل اجزای سازه‌ای طراحی شده وابسته است. یکی از مهمترین اجزای سازه‌های فولادی اتصالات می‌باشند. چراکه بیشترین نقش را در تعیین رفتار کلی سازه دارند و همچنین در زلزله‌های اخیر، بیشترین آسیب‌های سازه‌ای در این نواحی اتفاق افتاده است و البته این موضوع در حوزه بارگذاری لرزه ای اهمیت دو چندانی می یابد.در سال‌های اخیر استفاده از دکل‌های فولادی افزایش قابل توجهی داشته است.یکی از موارد کاربردی از دکل‌های فولادی استفاده از دکل‌های تو خالی برای دوربین‌های مدار بسته برای نصب در بزرگراهها و پل‌هامی‌باشد،بدین منظور برای نصب چنین دوربین‌هایی در این بخش‌ها می‌باید دکل‌هایی طراحی شود که ارتعاش و لغزش را به حداقل برساند که سختی و مقاومت آن یکی از مهمترین پارامترهای مدنظر می‌باشدودر این راستا تاثیر هندسه اتصال پای ستون بر رفتار ارتعاشی دکل با اهمیت می‌باشد لذا بررسی فرکانس‌های طبیعی ستون فولادی تک پایه مربعی توخالی با صفحه پای ستون چهار پیچه در این پایان نامه مورد توجه قرار گرفته است. در این پایان نامه با استفاده از نرم افزار آباکوس سعی شده است تا با بررسی فرکانس‌های دکل‌های فولادی، با اتصالات چهار پیچه بدون سخت کننده برای انواع ممکن اتصال با تغییر در پارامترهای هندسی اصلی اتصال مشتمل بر ضخامت صفحه پای ستون، قطر پیچ و طول پیچ مورد بررسی وکاووش قرار گیرد. همچنین بر اساس نتایج حاصله آنالیز حساسیت بین فرکانس سازه و پارامترهای هندسی فوق الذکر انجام شده است که منتج به ارائه روابطی جهت پیش‌بینی فرکانس واقعی دکل‌ها با در نظر گرفتن رفتار نیمه صلب اتصال پای ستون گردیده است.

فصل اول
۱ کلیات
۱-۱ مقدمه
دکل‌ها و ستون‌های فولادی تک‌پایه معمولاً در سراسر کشور در مناطق مختلف در انواع مختلف چوبی، بتنی، خرپای فلزی و مقاطع توخالی برای سیستم زیر ساخت‌های حمل و نقل همچون تابلو اعلانات و تبلیغات، دوربین‌های مدار بسته و چراغ‌های راهنمایی استفاده می‌شوند، البته عمومی‌ترین و کاربردیترین آنها دکل‌های تک‌پایه فولادی می‌باشد که در شکل ۱-۱ به نمایش در آمده‌اند برخی از مزایای ستونهای فولادی عبارتند از:انعطاف پذیری طراحی؛ مقاومت بالا؛ عمر طولانی؛ سوراخ کاری و مته کاری اولیه کارخانه؛ هزینه‌های نگهداری کاهش یافته؛ بدون آسیب ناشی از دارکوب، پوسیدگی ستون و یا آتش سوزی؛ زیبایی مناسب و سازگار با محیط زیست،می‌تواند ازفولاد بازیافتی استفاده مجدد نمود.همچنین برخی از مزیت‌های زیست محیطی مهم مربوط به ستونهای فولادی وجود دارند که قابل بازیافت بودن و بدون خطر دفع زباله یا هزینه‌های اصلاح خاک مهمترین‌ها هستند.علی رغم این مورد غالباً استفاده از ستون‌های تک‌پایه با مقطع توخالی فولادی اقتصادی‌ترین و اجرایی‌ترین گزینه موجود می‌باشد در شکل ۱-۲ نمونه‌ای از دکل تک‌پایه با مقطع منتظم توخالی فولادی به نمایش در آمده است. در این دکل‌هاهمچنانکه وزن ستون‌های فولادی افزایش می‌یابد موضوعات ایمنی بردیگر مزیت‌ها برجسته‌تر می‌شود. در سال های اخیر در کالیفرنیا مرکزی دو رویداد فروپاشی ستون فولادی به علت باد قوی وجود دارد.پیش‌بینی عمر خستگی در دکل تحت ارتعاش آیرودینامیک یک مشکل پیچیده است.به دلیل صلبیت و نسبت میرایی نسبتاً پایین این ساختارها، باد ملایم می‌تواند سبب لرزش قابل توجه عناصر کنسولی شود، که باعث توسعه تنش‌های دامنه متغییر در دکل می‌شود. لرزش رخ داده در سرعت‌های باد نسبتاً پایین باعث می‌شود دوران‌های زیادی دردامنه‌های تنش متوسط در دوره کوتاهی اززمان توسعه یابد.مطالعات تحقیقاتی انجام شده توسط مک دونالد وهمکارانش (۱۹۹۵)[۱]نشان می‌دهد که عامل اولیه به ارتعاشات دکل در حین سرعت‌های باد در محدوده ۱۰-۳۰ مایل در ساعت می‌باشد. تاختن یک پدیده آیرودینامیکی است که باعث جابجایی عمودی نوک ستون می‌شود. دکل‌های فولادی عمدتاً مستعد لرزش درحالت اولیه هستند همچنانکه یک درجه واحد آزادی ساختار با حداکثر جابه جایی در نوک کنسول رخ می‌دهد.
همچنین امروزه استفاده از مواد مرکب پلیمری تقویت شده با فیبر در زیرساخت‌های عمرانی به عنوان یک راه‌حل بالقوه در بسیاری از مشکلات مهندسی عمران تلقی می‌شود.عوامل دیگر برای استفاده ازستون‌های مربعی همچون ستون FRP شامل استحکام بالای ذاتی مواد در نسبت وزن می‌شود.طبق بررسی انجام شده برنامه کاربردی اداره بزرگراه فدرال آمریکا این مواد پتانسیل حل بسیاری از مشکلاتی را دارند که مهندس راه و ساختمان را برای مدت طولانی گرفتار کرده‌اند.مولفه‌های ساختمانی ساخته شده از مواد کامپوزیت پیشرفته مزایای متعددی را به ارمغان می‌آورد که آنها را به عنوان جایگزین جالبی بردیگر مواد سنتی می‌سازد. با مطالعه در کامپوزیت‌ها به این نتیجه رسیدند که مواد کامپوزیت را می‌توان برای بهینه سازی طراحی سازه‌های فراتر از عملکرد به شدت مکانیکی درست کرد. برخی از مزایای استفاده از ستون کامپوزیت FRP به شرح زیر است:سبک وزن؛ نسبت استحکام بالا به وزن؛ کاهش در هزینه حمل و نقل و ساخت و ساز؛ ضد زنگ و خوردگی؛ می‌تواند از سفتی مناسبی ساخته شده باشد؛ سهولت در نصب و راه اندازی؛ بدون مسائل زیست محیطی؛ زیبا و دل انگیز؛ بدون هزینه‌های تعمیر و نگهداری و سهولت در فنداسیون و پی. کامپوزیت‌ها دامنه وسیعی ازمواد را درجایی دربر می‌گیرد که دویا بیشتر از دو مولفه، که به لحاظ فیزیکی متفاوت و به لحاظ مکانیکی قابل تفکیک هستند، با یکدیگر ترکیب می‌شوند تا ماده جدیدی را تشکیل دهندکه خواصی را دارا باشد که به طور قابل توجهی ازآن اجزای اولیه‌اش متفاوت هستند. به طور کلی کامپوزیت‌ها به کامپوزیت‌های ذرات ریز و کامپوزیت‌های فیبری (رشته‌ای) طبقه‌بندی می‌شوند. مشاهده می‌شود کامپوزیت‌های فیبری که در طبیعت استفاده می‌شدند از زمان به وجود آمدن حیات درزمین شکل گرفت و توسط انسان از ابتدا استفاده می‌شدند همچون آجرهای گلی تقویت شده با پوشال اولیه که برای ساخت و سازها استفاده می‌شدند.
………………………………………..

تعداد صفحات

94+48

حجم فایل

2 مگابایت

فرمت فایل

word قابل ویرایش (شامل: فهرست-منایع-جداول- پاورپوینت)

سال دفاع

1393