%34تخفیف

دانلود پروژه:تحلیل احتمالاتی سازه‌های بتنی در مقابل بار انفجار

تعداد103 صفحه در فایل word

کارشناسي ارشد در مهندسی عمران-گرایش سازه

 

تحلیل احتمالاتی سازه‌های بتنی در مقابل بار انفجار

چكيده:

 طراحی در مهندسی عمران از عدم قطعیت‌های گوناگونی یرخوردار است. بعضی از آنها واضح بوده و بعضی بعلت ناشناخته بودن پنهان باقی می مانند. عدم قطعیت‌ها را در مهندسی عمران می‌توان به دو گروه بزرگ تصادفی و عدم قطعیت در شناخت سیستم و اجزای آن تقسیم بندی نمود. گروه اول از ماهیت تصادفی برخوردار بوده در حالی که گروه دوم مربوط به میزان علم و دانش بشری از رفتار کل و اجزای سیستم   می‌باشد. از مهمترین منابع اصلی عدم قطعیت در مهندسی عمران می‌توان به محدودیت آماری، محدودیت در مدلسازی از یک سازه یا مساله پیچیده فیزیکی، ناشی از ماهیت ذاتا تصادفی آن پدیده، و در نهایت ناشی از خطای بشری دانست. در صورتی که عمده عدم قطعیت‌ها در مهندسی عمران را می‌توان ناشی از عواملی مانند بارگذاری، مقاومت، آنالیز و غیره و در نظر گرفت. پارامترهای مربوط به بارگذاری با توجه به ماهیت طبیعی تصادفی بارها می‌باشند. معمولا مقادیر پیشنهاد شده توسط آیین‌نامه ها جهت این نوع بارها از روشهای آماری به دست آمده است. مقاومت یک سیستم سازه‌ای نیز به عوامل گوناگونی از جمله ابعاد مقطع، سطح وممان اینرسی مقطع، مقاومت تسلیم اعضای سازه، مدول یانگ، و…. بستگی دارد که در هر کدام از موارد ذکر شده نیزعدم قطعیت‌هایی وجود دارد. روش‌های آنالیز یک سازه نیز همواره با فرضیات ساده کننده زیادی همراه بوده است. و در نهایت خطای انسانی در هر کدام از مراحل طراحی یا ساخت نیز جزء جدایی ناپذیر از علم مهندسی می‌باشد. در آیین‌نامه های فعلی معمولا با تعریف ضرایبی برای افزایش بارها وکاهش مقاومت سازه، این نوع عدم از عدم اطمینان ها را در طراحی در نظر می گیرند و در نهایت نسبت مقاومت به بار وارده را با یک ضریب بزرگتر از واحد بنام ضریب اطمینان تعریف می‌شود. از آنجایی که این ضریب به تنهایی نمی‌تواند عدم قطعیت موجود در بارها و مقاومت را منعکس نماید و در مورد میزان احتمال خرابی سازه هیچ گونه اطلاعاتی ارائه نمی‌دهد لذا در این پایان نامه سعی شده تا با مدل سازی یک سازه بتنی با سیستم قاب خمشی بتن مسلح به بررسی عدم قطعیت های موجود در روند تعیین پاسخ سازه پرداخته و با انجام آنالیز های احتمالاتی برروی متغیرهای بار و مقاومت، میزان بیشترین حساسیت پاسخ سازه نسبت به این پارامترها تعیین گردد. لازم به ذکر است که در این تحقیق برای آنالیز سازه مورد نظر از تحلیل دینامیکی غیر‌خطی استفاده شده است. نتایج تحقیق حاکی از این میباشد که بیشترین حساسیت سازه مربوط به بار انفجار می‌باشد. همچنین بررسی انجام شده نشان میدهد که حساسیت پاسخ سازه نسبت به بار مرده بیشتر از بار زنده می باشد. اما بررسی های میدانی محققین و نتایج حاصله آن نشان می دهد پارامتر تصادفی بار  زنده به مراتب ماهیت تصادفی تری نسبت به بار مرده دارا میباشد. لازم است این نکته بیان شودکه عدم قطعیت های موجود  در بار زنده به مراتب از بار مرده بیشتر میباشد. توجه شود که بار مرده وزن اجزای سازه ای و غیر سازه ای می باشد،مقادیری که میتوان در طول عمر سازه تا حدودی پیش بینی نمود، اما این مقدار برای بار زنده غیرقابل پیش بینی می باشد.

در مبحث ششم مقررات ملی ساختمان، مقدار اسمی بار مرده وارده بر سازه‌ها بیشتر از بار زنده وارد برآنها منظور می‌شود، (DL=600Kg/m2و (LL=200Kg/m2 علاوه بر این حضور بار مرده در ترکیبات بارهای وارده پیشنهادی به مراتب بیشتر از بار زنده می‌باشد و به عبارت دیگر درصد مشارکت بار مرده بیشتر از بار زنده می‌باشد. لذا خارج از انتظار نیست که حساسیت پاسخ سازه نسبت به بار مرده بیشتر از بار زنده باشد.

و در حالت کلی الویت حساسیت پاسخ سازه نسبت به متغیرها به ترتیب عبارت است بار انفجار، بار مرده، بار زنده، مدول الاستیسیته بتن ومدول الاستیسته فولاد

كلمات كليدي: بارگذاری انفجار، سازه بتنی، تحلیل دینامیکی غیرخطی، اصول عدم قطعیت‌ها، منابع عدم قطعیت‌ها، تحلیل احتمالاتی، آنالیز حساسیت.

فهرست مطالب

عنوان                                                            صفحه

 

فصل اول: مقدمه………………………………………………………………………………. 1

1-1 تاریخچه…………………………………………………………………………………………. 2

1-2- ضرورت انجام تحقیق………………………………………………………………… 3

1-3- بیان مسئله………………………………………………………………………………… 4

1-4- اهداف تحقیق……………………………………………………………………………… 5

1-5- فرضیات تحقیق……………………………………………………………………………. 5

1-6-روش انجام تحقیق……………………………………………………………………….. 6

1-7- ساختار  پایان نامه………………………………………………………………. 6

فصل دوم: بارگذاری انفجار وتاثیرات آن بر روی سازه ……………………………………………………………….8

مقدمه……………………………………………………………………………………………………… 9

2-2- مروری بر تحقیقات گذشته……………………………………………………… 9

2-3- پدیده انفجار………………………………………………………………………….. 11

2-3-1- انفجار سطحی………………………………………………………………………… 12

2-4- بمب‌ها و مواد منفجره……………………………………………………………. 15

2-5- بارهای انفجاری چگونه متفاوت از بارهای لرزه‌ای می‌باشند؟            16

2-6- بار انفجار………………………………………………………………………………. 17

2-6-1- قوانین مقیاس بندی موج انفجار………………………………….. 19

2-6-2- پیش‌بینی فشار انفجار………………………………………………………. 21

2-6- پاسخ سازه‌ای به بارگذاری انفجار………………………………….. 24

2-6-1- سیستم انعطاف پذیر…………………………………………………………… 24

2-6-2- سیستم SDOF الاستو- پلاستیک…………………………………………… 26

2-7- وضعیت مواد در نرخ کرنش بالا…………………………………………… 27

2-7-1- ویژگی‌های دینامیکی بتن درنسبت های کرنش بالا……… 28

2-7-2- ویژگی‌های دینامیکی فولاد تقویت کننده درنرخ های کرنش بالا        29

وضعیت رفتار سازه‌ای بتن مسلح در برابر بارگذاری انفجار 30

2-8-1- رفتار شکل پذیر اعضای بتنی همبندار……………………….. 30

2-8-2- رفتار شکل پذیر اعضای بتنی بدون همبند………………… 31

فصل سوم: بررسی عدم قطعیت ها ومدل های احتمالاتی ……………………………………………………..32

3-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………. 33

3-1-1- عدم قطعیت‌های موجود در سازه و تاريخچه آن…………………… 33

3-2- قابلیت اعتماد و لزوم بررسی آن…………………………………………… 35

3-3- عدم قطعیت در بارها………………………………………………………………… 36

3-3-1- بارهای ثقلی…………………………………………………………………………. 36

3-3-1-1- بار مرد………………………………………………………………………………. 37

3-3-1-2- بار زنده……………………………………………………………………………. 38

3-3-1-2-1- بار زنده ماندگار) متعارف(……………………………………….. 38

3-3-1-2-2 بار زنده گذرا )غیر متعارف(………………………………………….. 39

3-3-2-1-3- ماکزيمم بار زنده……………………………………………………….. 40

3-4- عدم قطعیت در مقاومت………………………………………………………………. 42

3-5- راههای کاهش عدم قطعیت‌ در مهندسی عمران………………….. 43

3-6- شبیه‌سازی مونت کارلو…………………………………………………………….. 43

3-7- تولید اعداد متغیرهای تصادفی…………………………………………….. 44

3-7-1- تولید اعداد متغیر تصادفی نرمال…………………………………… 44

3-7-2- تولید اعداد متغیر تصادفی لوگ نرمال……………………………. 46

فصل چهارم: روند انجام مدل سازی سازه مورد مطالعه ومطالعات انجام شده………………47

4-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………. 48

4-2-نمونه مورد مطالعه…………………………………………………………………. 48

4-2-1- مشخصات هندسی ومصالح سیستم مورد تحلیل………………… 48

4-2-2- بارگذاری چرخه ای مطابق الگوی ATC-24…………………….. 50

4-2-3- منحنی های هیسترزیس………………………………………………………… 50

4-2-4- نتایج مدل سازی…………………………………………………………………. 51

4-2-5- نتیجه حاصل از صحت سنجی……………………………………………….. 52

4-3- مدل سازه و شیوه مدل‌سازی آن:………………………………………… 53

4-3-1- مقدمه:…………………………………………………………………………………… 53

4-4- فرضیات مطالعه……………………………………………………………………….. 54

4-5- ویژگی ها و خواص مصالح……………………………………………………… 55

4-6 – بارگذاری انفجاری………………………………………………………………. 57

4-7- انتخاب فاصله مقیاس شده برای انفجار…………………………. 58

4-8- بررسی پاسخ سازه به بار انفجار 200کیلوگرم TNT در فاصله 10متری از سازه 58

4-8-1- جابجایی سازه دراثر انفجار 200کیلوگرم TNT در فاصله 10متری از سازه       58

4-8- 2- بررسی تنش اصلی در سازه مورد نظر…………………………. 59

5-9-3- بررسی برش پایه ناشی از از انفجار بر سازه در فاصله 10متری 60

فصل پنجم: نتایج بررسی احتمالاتی سازه نسبت به بار انفجار……………………………………………..61

5-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………. 62

5-2- پارامترهای به کار گرفته شده در مدلسازی بارهای وارده     62

5-2-1- بارمرده…………………………………………………………………………………. 62

5-2-2- بار زنده………………………………………………………………………………. 63

5-3- پارامترهای به کار گرفته در مدلسازی مقاومت…………. 64

5-3-1- بتن و فولاد………………………………………………………………………….. 65

5-4- بررسی احتمالاتی پاسخ سازه……………………………………………….. 65

5-5- پارامتر تصادفی بار…………………………………………………………….. 66

5-5-1- پارامترهای تصادفی بار مرده………………………………………. 66

5-5-2- متغیر تصادفی بار زنده………………………………………………….. 67

5-5-3- پارامتر تصادفی بار انفجار…………………………………………. 69

5-6- پارامتر تصادفی مقاومت……………………………………………………… 70

5-6-1- متغیر تصادفی مدل الاستیسیته بتن……………………………… 71

5-6-2- متغیر تصادفی مدل الاستیسیته فولاد……………………………. 72

5-7- بررسی ضریب تغییرات پارامترهای تصادفی…………………….. 74

فصل ششم: نتیجه گیری وپیشنهادات…………………………………………………………………………………………….75

6-1- نتیجه‌گیری………………………………………………………………………………… 76

6-2- پیشنهادات برای مطالعات آتی…………………………………………… 77

مراجع:………………………………………………………………………………………………… 79

فهرست جدول ها

عنوان جدول                                             صفحه

جدول 2-1- فهرستی از مواد منفجره با ضرایب معادل TNT… 16

جدول2-2- اوج فشار افزایش یافته ی منعکس شده Pr برحسب مگاپاسگال باترکیبات W-R متفاوت…………………………………………………………………………………………………. 23

جدول 3-1- ضريب تغييرات پيشنهادی برای متغير تصادفی بار مرده در مراجع مختلف  39

جدول3-2- ضريب تغييرات پيشنهادی برای متغير تصادفی بار زنده در مراجع مختلف    41

جدول 3-3- ضريب تغييرات ماكزيم بار زنده در مد ت بهره‌برداری 51 سال.           42

جدول3-4- نمونه ای از پارامترهای آماری بار زنده برای كاربری های مختلف  43

جدول 4-1- مشخصات مصالح نمونه…………………………………………………. 50

جدول 4-2- پارامتر خرابی بتن در فشار………………………………….. 57

جدول4-3- پارامتر خرابی بتن در کشش………………………………………. 57

جدول 4-4- ویژگی های الاستیک فولاد…………………………………………… 58

جدول 4-5- ویژگی های پلاستیک فولاد(مگا پاسکال)………………… 58

جدول 4-6- میزان بار فشاری ناشی از 200کیلوگرم TNT…………. 59

جدول 4-7- مقدار مقیاس یافته ناشی از انفجار در فاصله10متری از سازه         60

جدول1-5- ضریب تغییرات ماکزیمم بار زنده درمدت بهره برداری 50 سال  65

جدول 5-2- پارامترهای آماری بتن وفولاد مورد استفاده…… 66

جدول 5-3- احتمال و پارامترهای پاسخ سازه برای متغیر تصادفی بار مرده    68

جدول5-4- احتمال وپارامترهای پاسخ سازه برای متغیر تصادفی بار زنده         69

جدول5-7-  احتمال و پارامترهای پاسخ سازه برای متغیر تصادفی بار انفجار           72

جدول5-5-  احتمال و پارامترهای پاسخ سازه برای متغیر تصادفی مدول  الاستیسیته بتن………………………………………………………………………………………………………… 72

جدول5-6-  احتمال و پارامترهای پاسخ سازه برای متغیر تصادفی مدول  الاستیسیته فولاد……………………………………………………………………………………………………… 74

فهرست اشکال

عنوان شکل                                                        صفحه

شکل 2-1- الگوی انتشار موج سطحی…………………………………………….. 12

شکل 2-2- جبهه شوک در موج شوک…………………………………………………. 13

شکل2-3- تغییرات افزایش فشاربا افزایش فاصله ازمرکزانفجار درزمانهای گوناگون………………………………………………………………………………………………………………. 13

2-4- تغییرات افزایش فشار با افزایش فاصله در یک زمان مشخص از مرکزانفجار      14

2-5- تغییرات افزایش فشار با افزایش فاصله در یک زمان از انفجار     14

2-6- تغییرات فشار دینامیک با افزایش فاصله در یک زمان از انفجار  15

شکل2-7- مقایسه بین بارلرزه‌ای و بار انفجاری………………….. 18

شکل2-8- بارهای انفجاری بر یک ساختمان……………………………….. 19

شکل 2-9. پارامترهای انفجار روی سطح زمین با تی ان تی. 21

شکل 2-10- (الف) سیستم SODF و (ب) بارگذاری انفجار…….. 26

شکل 2-11- نمودار ایده آل مقاومت سیستم یک درجه آزادی الاستو-پلاستیک          27

شکل 2-12- حداکثر پاسخ سیستم یک درجه آزاد الاستو- پلاستیک به بار مثلثی  28

شکل2-13- میزان کرنش در ارتباط با انواع مختلف بارگذاری 29

شکل 2-14- ضریب بزرگنمایی دینامیکی برای تنش اوج بتن…. 30

شکل 2-15- فولاد همبندی…………………………………………………………………. 32

شکل 2-16- دوران تکیه گاهی………………………………………………………… 33

شک -1-3 تغييرات بار مرده در طی عمر مفيد سازه……………………………. 39

شکل 3-2- تغييرات بار زنده ماند گار در طی عمر مفيد سازه…….. 40

شکل 3-2- تغييرات بار زنده گذرا در طی عمر مفيد سازه…………… 41

شکل 4-1- مشخصات هندسی ومقاطع به کار رفته در نمونه…… 50

شکل 4-2- مدل اجزای محدود و نحوه بارگذاری و شرایط مرزی نمونه          50

شکل 4-3- بارگذاری اعمال شده بر نمونه مطابق الگوی ATC-24         51

شکل 4-4- منحنی هیسترزیس آزمایشگاهی نمونه………………………. 51

شکل 4-5- منحنی هیسترزیس نمونه مدل‌سازی شده…………………….. 52

شکل 4-6- کانتورهای تنش فون میزس برای نمونه مورد نظر. 53

شکل4-7- پلان سازه در نظر گرفته شده………………………………………. 54

شکل4-8- مقطع ستون های50*50 ……………………………………………………………………………………………………………….54

شکل 4-9- مقطع تیرهای 40*40……………………………………………………….. 54

شکل4-.10-  مدل Shell  جهت مدل‌سازی آرماتورها…………………………………………………………………………………….55

شکل 4-11- جهت مدل‌سازی بتن solid……………………………………………….. 55

شکل4-12- سازه سه بعدی مدل شده درنرم‌افزار……………………….. 55

شکل 4-13- چگونگی اعمال بار به سازه و شرایط تکیه گاهی آن        59

شکل 4-14- کنتور جابجایی سازه ناشی از انفجار200 کیلوگرمTNT در فاصله 10 متری از سازه……………………………………………………………………………………………….. 61

شکل 4-15- کنتور تنش ماکزیمم ناشی از انفجار 200 کیلوگرم TNT ودر فاصله 10 متری از سازه……………………………………………………………………………………………….. 61

شکل 4-16- کنتور برش پایه ناشی از انفجار 200 کیلوگرم TNT ودر فاصله 10 متری از سازه……………………………………………………………………………………………………… 62

شکل 5-1-  الف) تابع  چگالی احتمال تنش اصلی ماکزیمم و ب) تابع چگالی احتمال جابجایی کلی نسبت به بار مرده………………………………………………… 69

شکل 5-2- تابع  چگالی احتمال برش پایه نسبت  به بارمرده 69

شکل5-3-. الف) تابع  چگالی احتمال تنش اصلی ماکزیمم وب) تابع چگالی احتمال جابجایی کلی  نسبت  به بار زنده……………………………………………. 70

شکل 5-4- تابع  چگالی احتمال برش پایه نسبت  به بار زنده          71

شکل5-5-  الف) تابع  چگالی احتمال تنش اصلی ماکزیمم و ب) تابع چگالی احتمال جابجایی کلی نسبت به مدول الاستیسیته بتن………………………….. 73

شکل 5-6- تابع  چگالی احتمال  احتمال برش نسبت به مدول الاستیسیته بتن    74

شکل 5-7- الف) تابع چگالی احتمال تنش اصلی ماکزیمم و ب) تابع چگالی احتمال جابجایی کلی نسبت به مدول الاستیسیته فولاد………………………… 75

شکل 5-8- تابع چگالی احتمال وتابع تجمعی احتمال برش پایه نسبت به مدول الاستیسته فولاد………………………………………………………………………………….. 75

فهرست علائم

علامت                                     نشانه

ماکزیمم فشار

فشار اتمسفر

فشار فاز منفی

مدت زمان فاز مثبت

مدت زمان فاز منفی

فشار دینامیکی

چگالی هوا

سرعت ذرات هوا

فشار دینامیکی اوج

              DLF

ضریب بزرگنمایی دینامیکی

ضربه منعکس

تنش فشاری بتن

فرکانس طبیعی دورانی

                   T

دوره طبیعی لرزش

نرخ کرنش

نرخ کرنش شبه استاتیکی

                  W

وزن بمب

                   R

فاصله از مرکز انفجار

                   Z

فاصله مقیاس بندی شده

مقدار میانگین

انحراف معیار استاندارد

                    μ

ضریب شکل پذیری

ماکزیمم تغییر مکان تسلیم

تغییر مکان تسلیم

 

نقد و بررسی‌ها

هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.

اولین کسی باشید که دیدگاهی می نویسد “دانلود پروژه:تحلیل احتمالاتی سازه‌های بتنی در مقابل بار انفجار”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo