دانلود پروژه:مطالعه‌ی پارامتری رفتار سازه‌ای گنبدهای ديامتيک‌ فرازيده به منظور تعيين هندسه‌ی بهينه

فهرست مطالب

عنوان

صفحه

فصل اول : کلیات

1-1. مقدمه…………………………………… ..1

1-2. معرفی سازه‌های فضاکار……………………… ..2

1-3. انواع سازه‌های فضاکار……………………… ..2

1-3-1. سازه‌ی فضاكار تخت یک لایه ………………….. ..2

1-3-2. سازه‌ی فضاكار تخت دو لایه ………………….. ..3

1-3-3. سازه‌ی فضاكار چلیک……………………….. ..4

1-3-4. سازه‌ی فضاكار گنبد……………………….. ..4

1-4. اتصالات در گنبدها…………………………. . 5

1-5. اهداف و گستره……………………………. . 6

فصل دوم : مروری بر ادبیات تحقیق

2-1. مقدمه…………………………………… ..1

فصل سوم : تاشه‌پردازی گنبد‌های تک لایه‌ی ديامتيک فرازش‌يافته

3-1. مدل‌سازي و تاشه‌پردازي گنبدها………………… 14

3-1-1. کليات…………………………………. 14

3-1-2. تعريف تاشه‌پردازي ………………………. 14

3-1-3. يكانه، تژ، لاد و فرمكس……………………… 15

3-1-4. توابع فرمکسی…………………………… 15

3-1-5 . برماره‌ی گنبدها………………………… 16

3-2. تاشه‌پردازی گنبد ديامتيک…………………… 16

3-2-1. کليات…………………………………. 17

3-2-2. برماره‌ی ديامتيک ……………………….. 18

3-2-3. توابع استفاده شده در تاشه‌پردازی گنبد ديامتيک 19

3-2-4. بافتار ولايه‌بندی گنبدهای ديامتيک …………. 21

3-3‌. فرازش و بهینه‌سازی در سازه‌های فضاکار………… 22

3-3-1‌. کليات…………………………………. 22

3-3-2. تعریف فرازش……………………………. 22

3-3-3. تاشه‌پردازی فرازش……………………….. 23

3-3-4. توابع استفاده شده در تاشه‌پردازی گنبد ديامتيک فرازش‌يافته      23

 

عنوان

صفحه

فصل چهارم : مدل‌سازی و معرفی گنبدهای مورد مطالعه

4-1. کليات…………………………………… 25

4-2‌. گروه 1 : گنبدهای تک لایه‌ی دیامتیک ساده با نسبت‌های مختلف خیز به دهانه 25…………………………………………….

4-3. گروه 2 : گنبدهای تک لایه‌ی دیامتیک فرازش‌یافته با نسبت‌های مختلف هندسی در گنبد پایه …………………………………… 27

4-4. گروه 3 : گنبدهای دیامتیک تک لایه‌ی فرازش‌یافته با خیز ثابت و دهانه‌ی متغییر در فرازش چلیکی…………………………. 28

4-5 . گروه 4 : گنبدهای دیامتیک تک لایه‌ی فرازش‌یافته با دهانه‌ی ثابت و خیز متغییر در فرازش چلیکی ………………………… 29

4-6‌. مقاطع استفاده شده در گنبدها……………….. 30

فصل پنجم : بهینه‌یابی گنبدهای تک لایه‌ی دیامتیک فرازش‌یافته تحت بارگذاری ثقلی

5-1. بارگذاری ثقلی……………………………. 32

5-1-1. کليات…………………………………. 32

5-1-2. بارهای مرده …………………………… 32

5-1-3. بارهای ناشی از برف و عوامل مؤثر بر آن…….. 32

5-2. بارگذاری ثقلی در گنبدهای دیامتیک تک لایه‌ی فرازش‌یافته 38

5-2-1. بارهای مرده……………………………. 38

5-2-2. بارهای ناشی از برف……………………… 38

5-3. بارگذاری حرارتی …………………………. 41

5-4. ترکیبات بارگذاری در آنالیز و طراحی گنبدها تحت بارهای ثقلی 45

5-5. تحلیل و طراحی گنبدها تحت بارهای ثقلی ………. 46

5-5-1. روش آنالیز و فرضیات…………………….. 47

5-5-2. بررسی رفتار وزنی گنبدها در گروه‌های تعریف شده. 47

5- 6 . نتیجه‌گیری……………………………… 50

فصل ششم: بررسی رفتار لرزه‌ای گنبدهای تک لایه‌ی دیامتیک فرازش‌یافته

• 6-1-1. کلیات…………………………………. 52

• 6-1-2. آنالیز غیر خطی تاریخچه‌ی زمانی …………… 52

• 6-1-3. مشخصات مفصل‌های پلاستیک ………………….. 53

• 6-2. پارامترهای انتخاب شتاب نگاشت………………. 53

• 6-2-1. مشخصات زمين‌شناسي، تكتونيكي و لرزه‎اي اصفهان… 54

• 6-2-2. انتخاب شتاب ‌نگاشت………………………. 55

• 6-2-3. مقياس كردن شتاب ‌نگاشت‎ها…………………. 59

عنوان

صفحه

• 6-2-4. طیف طرح استاندارد………………………. 60

• 6-3. بررسی زمان تناوب و شکل مدی گنبدها………….. 60

• 6-3-2.گنبدهای گروه 1 …………………………. 60

• 6-3-2.گنبدهای گروه 2 …………………………. 61

• 6-3-3.گنبدهای گروه 3………………………….. 63

• 6-3-4.گنبدهای گروه 4………………………….. 64

6-4. مد مؤثر…………………………………. 65

6-4-1. گنبدهای گروه 1…………………………. 65

6-4-2. گنبدهای گروه 2…………………………. 68

6-4-3. گنبدهای گروه 3…………………………. 71

6-4-4. گنبدهای گروه 4…………………………. 73

6-5. ناپایداری در گنبدها………………………. 76

6-5-1. بررسي ناپايداري در سازه‌هاي فضاكار به روش الاستيک و الاستوپلاستيک    76

6-5-2. تغییرمکان‌های جانبی گنبدها……………….. 78

6-‌6. بررسی رفتار وزنی گنبدها…………………… 82

6-7. نتیجه‌گیری……………………………….. 85

فصل هفتم : بررسی رفتار گنبدهای تک لایه‌ی دیامتیک فرازش‌یافته تحت بارباد

• 7-1.کلیات……………………………………. 87

• 7-2. تعاریف………………………………….. 87

• 7-3. روش‌های محاسبه‌ی بارهای باد…………………. 88

• 7-4. تعیین فشار باد…………………………….. 89

7-4-1. فشار متناظر با سرعت مبنا، q………………. 89

7-4-2. ضریب بادگیری، C_e ……………………….. 89

7-4-3. ضریب تندباد، C_g…………………………. 91

7-4-4. ضریب فشار بیرونی، C_p……………………… 91

• 7-5. فشار خالص ناشی از باد……………………….. 91

• 7-6. نیروی ناشی از باد بر اجزای گنبد……………. 91

• 7-7. بارگذاری گنبدهای مورد مطالعه………………. 91

7-7-1. گنبدهای گروه 1 (گنبدهای بدون فرازش) ……… 91

7-7-2. گنبدهای گروه 2 و3 و4 (گنبدهای فرازش‌یافته)….. 92

• 7-8. بررسی رفتار وزنی گنبدها تحت بارگذاری باد……. .99

عنوان

صفحه

• 7-9. نتیجه‌گیری……………………………….. 101

فصل هشتم : نتیجه‌گیری

• 8-1. کلیات…………………………………… ..103

8-2. نتایج…………………………………… 104

8-3. پیشنهادات……………………………….. 104

مراجع……………………………………….. 105

پیوست1………………………………………. 109

فهرست شكل‌ها

عنوان

صفحه

شکل 1- 1 نمونه‌هایی از شبکه‌های تخت تک لایه………… .3

شکل 1- 2 نمونه‌هایی از شبکه‌های تخت دو لایه………… .4

شکل 1- 3 نمونه‌هایی از چلیک‌…………………….. .4

شکل 1- 4 نمونه‌هایی از گنبد به ترتیب از راست گنبد لملا، گنبد اشودلر و گنبد دنده‌ای………………………………………. .5

شکل 1- 5 نمونه‌هایی از گنبد به ترتیب از راست گنبد پیازی، گنبد اسکالپ و گنبد دیامتیک……………………………………… .5

شکل 1- 6 گنبد دیامتیک تک لایه‌ی فرازش‌یافته………… ..7

شکل3- 1 نمونه‌اي از يک عبارت فرمکسي……………… 15

شکل3- 2 تاشه‌ی گنبد و يک مقطع عمودی از آن………… 16

شکل3- 3 مؤلفه‌های برماره‌ی کروی برای تاشه‌پردازی گنبد.. 17

شکل3- 4 نمونه‌ای از گنبد ديامتيک………………… 17

شکل3- 5 ساختار قاچ گنبدها. (a) گنبد ديامتيک بدون مشکل تراکم اعضا در رأس و (b) گنبد لملا با داشتن مشکل تراکم اعضا در رأس…….. 18

شکل3- 6 گنبدهای دنده‌ای (رديف بالا) و اشودلر (رديف پايين) که اعضای مجاور رأس آنها مورد قطع کلی و يا هرس قرار گرفته‌اند………… 18

شکل3- 7 خطوط شبکه در برماره‌ی ديامتيک……………. 19

شکل3- 8 کاربرد توابع فرمکسی در تاشه‌پردازی گنبدهای ديامتيک 20

شکل3- 9 چند نمونه از توابع فرمکسی مورد استفاده در تاشه‌پردازی گنبدهای ديامتيک……………………………………… 20

شکل3- 10 کاربرد توابع فرمکسی در تاشه‌پردازی گنبدهای ديامتيک با بافت لانه زنبوری و تاشه‌ی ايجاد شده توسط آنها …………….. 21

شکل3- 11 نمونه‌ای از بافت مثلی در گنبد دیامتیک (به وجود آمدن خطوط مرزی در نواحی مرزی قاچ‌ها)‌…………………………….. 22

شکل3- 12 نمونه‌هایی از انواع فرازش در شبکه‌های تخت…. 23

شکل3- 13 مراحل ابتدایی فرازش کروی………………. 23

شکل3- 14 تابع استفاده شده در فرازش چلیک‌گونه……… 24

شکل3- 15 مراحل اولیه‌ی فرازش چلیک‌گونه……………. 24

شکل4- 1 نسبت‌های هندسی در گنبدها………………… 26

شکل4- 2 گنبدهای دیامتیک تک‌لایه بدون ایجاد فرازش با نسبت‌های خیز به دهانه به ترتیب از چپ 1/0 و2/0 و3/0 و 4/0 و 5/0……………. 26

شکل4- 3 تاشه‌های مربوط به گنبدهای گروه 2…………. 27

شکل4- 4  تاشه‌های مربوط به گنبدهای گروه 3………… 28

عنوان

صفحه

شکل4- 5 تاشه‌های مربوط به گنبدهای گروه4………….. 30

شکل 5- 1 ضریب C_S برای سقف‌های گنبدی و دندانه‌ای شکل در بارگذاری متقارن و نامتقارن  …………………………………… 34

شکل 5- 2 مقادیر بارگذاری بار برف بصورت متقارن و نامتقارن درآیین‌نامه‌ی   AISC 7-05برای زوایای کمتر از^°‌30 در قوس‌ها  ……………… 35

شکل 5- 3 مقادیر بارگذاری بار برف بصورت متقارن و نامتقارن درآیین‌نامه‌ی   AISC 7-05برای زوایای بین ^°30 تا ^°‌70 در قوس‌ها  ……………. 35

شکل 5- 4 مقادیر بارگذاری بار برف بصورت متقارن و نامتقارن درآیین‌نامه‌ی   AISC 7-05برای زوایای بیشتر از ^°‌70 در قوس‌ها  ……………. 36

شکل 5- 5 نمودارهای مربوط به تعیین ضریب C_s  ………. 37

شکل 5- 6 جدول مربوط به تعیین ضریب C_e…………….. 37

شکل 5- 7 جدول مربوط به تعیین ضریب C_t…………….. 37

شکل 5- 8 جدول مربوط به تعیین ضریب I……………… 38

شکل 5- 9 تعیین زاویه‌ی α درگنبد SS.DD.003 ………….. 39

شکل 5- 10 بارگذاری بار برف برای گنبدSS.DD.003  بر اساس آیین‌نامه‌ی سازهای فضاکار ایران……………………………………….. 40

شکل 5- 11 بارگذاری بار برف برای گنبدSS.DD.003  بر اساس آیین‌نامه‌ی AISC 7-05.    41

شکل 5- 12 نمونه‌ای از گنبدهای گروه 1 تحت بارگذاری متقارن   42

شکل 5- 13 نمونه‌ای از گنبدهای گروه 2 تحت بارگذاری متقارن   43

شکل 5- 14 نمونه‌ای از گنبدهای گروه 3 تحت بارگذاری متقارن   43

شکل 5- 15 نمونه‌ای از گنبدهای گروه 4 تحت بارگذاری متقارن   44

شکل 5- 16 نمونه‌ای از گنبدهای گروه 1 تحت بارگذاری نامتقارن 44

شکل 5- 17 نمونه‌ای از گنبدهای گروه 2 تحت بارگذاری نامتقارن 45

شکل 5- 18 نمونه‌ای از گنبدهای گروه 3 تحت بارگذاری نامتقارن 45

شکل 5- 19 نمونه‌ای از گنبدهای گروه 4 تحت بارگذاری نامتقارن 46

شکل 5- 20 رفتار وزنی گنبدهای گروه 1…………….. 48

شکل 5- 21 تغییرات وزنی گنبدها در نسبت‌های خیز به دهانه‌ی مختلف   48

شکل 5- 22 رفتار وزنی گنبد‌های گروه 2…………….. 49

شکل 5- 23 رفتار وزنی گنبدهای گروه 3…………….. 49

شکل 5- 24 رفتار وزنی گنبدهای گروه 4 ……………. 50

شکل 5- 25 رفتار وزنی گروه‌های مختلف گنبدها تحت بارگذاری بار برف 51

شکل 6- 1 منحنی نیرو-تغییرشکل (دوران)……………. 53

شکل 6- 2 گسل‌های شناخته شده تا شعاع 100 كيلومتري اصفهان… 54

عنوان

صفحه

• شکل 6- 3 زلزله‎هاي رخ داده تا شعاع 200 كيلومتري شهر اصفهان. 55

• شکل 6- 4 بزرگاي زمين لرزه‎ها نسبت به سال وقوع در گستره‌ی شهر اصفهان 55

شکل 6- 5 مؤلفه‌های افقی و قائم (به ترتیب از بالا) زلزله San Fernando 56

شکل 6- 6 مؤلفه‌های افقی و قائم (به ترتیب از بالا) زلزله Whittier Narrows    57

شکل 6- 7 مؤلفه‌های افقی و قائم (به ترتیب از بالا)  زلزله Northridge  57

شکل 6- 8  طیف ترکیبی پاسخ مؤلفه‌های افقی زلزله Northridge 58

شکل 6- 9 طیف ترکیبی پاسخ مؤلفه‌های افقی زلزله  San Fernando    58

شکل 6- 10 طیف ترکیبی پاسخ مؤلفه‌های افقی زلزله Whittier Narrows   59

شکل 6- 11 طيف طرح استاندارد……………………. 60

شکل 6- 12 مد اول مدل‌های گنبدی گروه 1……………. 61

شکل 6- 13  مد اول مدل‌های گنبدی گروه 2…………… 62

شکل 6- 14 مد اول مدل‌های گنبدی گروه 3…………….. 63

شکل 6- 15 مد اول مدل‌های گنبدی گروه 4……………. 64

شکل 6- 16 مقادیر مشارکت جرمی گنبد SS.DD.001………… 66

شکل 6- 17 مقادیر مشارکت جرمی گنبد SS.DD.002………… 66

شکل 6- 18 مقادیر مشارکت جرمی گنبد SS.DD.003………… 67

شکل 6- 19 مقادیر مشارکت جرمی گنبد SS.DD.004………… 67

شکل 6- 20 مقادیر مشارکت جرمی گنبد SS.DD.005………… 68

شکل 6- 21 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PP.DD.001………… 68

شکل 6- 22 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PP.DD.002………… 69

شکل 6- 23 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PP.DD.003………… 69

شکل 6- 24 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PP.DD.004………… 70

شکل 6- 25 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PP.DD.005………… 70

شکل 6- 26 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PS.DD.001………… 71

شکل 6- 27 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PS.DD.002………… 71

شکل 6- 28 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PS.DD.003………… 72

شکل 6- 29 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PS.DD.004………… 72

شکل 6- 30 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PS.DD.005………… 73

شکل 6- 31 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PH.DD.001………… 73

شکل 6- 32 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PH.DD.002………… 74

شکل 6- 33 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PH.DD.003………… 74

عنوان

صفحه

شکل 6- 34 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PH.DD.004………… 75

شکل 6- 35 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PH.DD.005………… 75

شکل 6- 36  مودهاي ناپايداري در سازه‌هاي فضاکار……… 76

شکل 6- 37 فروجهش محلي و کلي در سازه‌هاي گنبدي…….. 77

شکل 6- 38 محل قرارگیری نقاط در ارتفاع گنبدها قبل از ایجاد فرازش     78

شکل 6- 39  محل قرارگیری نقاط در ارتفاع گنبدهای فرازش‌یافته 79

شکل 6- 40 تغییرمکان‌های گنبدهای گروه 1…………… 79

شکل 6- 41 تغییرمکان‌های گنبدهای گروه 2…………… 80

شکل 6- 42 تغییرمکان‌های گنبدهای گروه 3…………… 81

شکل 6- 43  تغییرمکان‌های گنبدهای گروه 4………….. 81

شکل 6- 44 تغییرات وزن گنبدهای گروه 1 تحت بارگذاری‌های مختلف     82

شکل 6- 45 تغییرات وزن گنبدهای گروه 2 تحت بارگذاری‌های مختلف     83

شکل 6- 46 تغییرات وزن گنبدهای گروه 3 تحت بارگذاری‌های‌مختلف 84

شکل 6- 47 تغییرات وزن گنبدهای گروه 4 تحت بارگذاری‌های مختلف     85

شکل 6- 48 رفتار گروه‌های مختلف گنبدها تحت بارگذاری زلزله   86

شکل 7- 1. مقادیر  C_p، ضریب فشار خارجی و گنبد دیامتیک تک لایه تحت کنش‌های ناشی از باد………………………………………. 90

شکل 7- 2 نمونه‌ای از سطح مؤثر باد در نقاط مختلف…… 91

شکل 7- 3 نقاط مختلف بارگذاری گنبدهای گروه 1……… 92

شکل 7- 4 گنبدهای گروه 2……………………….. 93

شکل 7- 5 گنبدهای گروه 3……………………….. 93

شکل 7- 6 گنبدهای گروه 4……………………….. 93

شکل 7- 7 حداکثر ضریب خارجی C_pC_g در دیوار‌های تک…….. 93

شکل 7- 8 حداکثر ضریب خارجی C_pC_g در سقف‌های با شیب کمتر از^°‌7  94

شکل 7- 9 حداکثر ضریب خارجی C_pC_g در سقف‌های با شیب^°‌7 و بیشتر از^°‌7   95

شکل 7- 10 حداکثر ضریب خارجی C_pC_g در سقف‌های پله‌ای…… 95

شکل 7- 11 حداکثر ضریب خارجی C_pC_g در سقف‌های دندانه‌ای… 96

شکل 7- 12 حداکثر ضریب خارجی C_pC_g در گنبدهای فرازش‌یافته 97

شکل 7- 13  مشخصه‌های مکانی گنبد PP.DD.03……………. 98

شکل 7- 14 رفتار وزنی گنبدهای گروه 1 تحت بارگذاری‌های مختلف 99

شکل 7- 15 رفتار وزنی گنبدهای گروه 2 تحت بارگذاری‌های مختلف 100

شکل 7- 16 رفتار وزنی گنبدهای گروه 3 تحت بارگذاری‌های مختلف 100

عنوان

صفحه

شکل 7- 17 رفتار وزنی گنبدهای گروه 4 تحت بارگذاری‌های مختلف 101

شکل 7- 18 رفتار گروه‌های مختلف گنبدها تحت بارگذاری باد     102

 

فهرست جداول

عنوان

صفحه

جدول4- 1 نامگذاری و مشخصات هندسی گنبدهای گروه 1….. 27

جدول4- 2 نامگذاری و مشخصات هندسی گنبدهای پایه و فرازش ایجاد شده در گنبدهای گروه 2………………………………………. 28

جدول4- 3 نامگذاری و مشخصات هندسی گنبدهای پایه و فرازش ایجاد شده در گنبدهای گروه 3………………………………………. 29

جدول4- 4 نامگذاری و مشخصات هندسی گنبدهای پایه و فرازش ایجاد شده در گنبدهای گروه 4………………………………………. 29

• جدول4-5 مقاطع و مشخصات هندسی پروفیل‌های استفاده شده در گنبدها 30

• جدول 6-1 مشخصات زلزله‎هاي انتخاب شده…………….. 56

• جدول 6-2 تناوب پایه‌ی گنبدهای گروه 1…………….. 61

جدول 6-3 تناوب پایه‌ی گنبدهای گروه 2…………….. 62

• جدول 6-4 تناوب پایه‌ی گنبدهای گروه 3……………. 64

• جدول 6-5 تناوب پایه‌ی گنبدهای گروه 4……………. 65