پایان نامه بهسازی لرزه‌ای مخازن بتنی مرتفع ذخیره آب با استفاده از ورقه های FRP

پایان نامه بهسازی لرزه‌ای مخازن بتنی مرتفع ذخیره آب با استفاده از ورقه های FRP
پایان نامه کارشناسی ارشد
–

تعداد صفحه :134
چکیده

چکیده
بهسازی لرزه‌ای مخازن بتونی مرتفع ذخیره‌ی آب با استفاده از ورقه‌های FRP

به کوشش
آرمان تجرد

مخازن هوایی ذخیره مایعات، نه تنها برای ذخیره آب، بلکه برای ذخیره مواد شیمیایی و سمی، در اشکال مختلف بکار میروند. با در نظر گرفتن کاربرد این سازه¬ها در عمران و شهرسازی و شبکه¬های صنعتی، اهمیت آن ها، قبل و بعد از وقوع زلزله مشخص می¬گردد. اهمیت این سازه¬ها از آنجاست که وظیفه مهمی چون آبرسانی، به عهده این مخازن می¬باشد. همچنین در هنگام وقوع زلزله، اگر شکستی در مخازن ذخیره مواد شیمیایی و سمی رخ دهد، باعث ایجاد ضررهای محیطی و طبیعی می¬گردد.
در این پایان نامه در ابتدا با بررسی رفتار مخازن مرتفع بتنی ذخیره آب و با استفاده از نرم¬افزار المان محدود، ANSYS، مکانیزم شکست این سازه¬ها مشخص گردیده اند. سپس جهت مقاوم¬سازی لرزه¬ای این مخازن با استفاده از کامپوزیت FRP، با مدلسازی مجدد، تحت بارهای دینامیکی مورد کنترل و بررسی قرار گرفته اند. مکانیزم شکست این مخازن از نوع شکست خمشی بدست آمد. محل این شکست در ابتدای شفت نگهدارنده‌ی بتنی می باشد. پس از آن با انتخاب 9 مدل، آنالیز استاتیکی غیر خطی فشار افزون و آنالیز دینامیکی تاریخچه ی زمانی بر روی آنها انجام گردید. سپس با بدست آوردن ضرایب شکل پذیری و تنش های بیشینه به مقایسه‌ی نتایج پرداخته شده است. با توجه به نتایج، مشخص می شود که ورقه های FRP توانایی بهسازی مخازن مورد مطالعه را دارند. در انتها، مدلهای برتر جهت بهسازی معرفی شده است. همچنین مشخص گردید که در صورت وجود فاکتورهای دیگری در ارائه ی طرح بهسازی (از جمله موقعیت لوله های اتصالی و …) طول و ضخامت ورقه‌های FRP مصرفی تغییر می کند.

واژگان کلیدی: مخزن بتنی مایعات، آنالیز فشار افزون، نمودار مقاوم سازی لرزه ای، FRP

فهرست مطالب

عنوان صفحه

فصل اول: مقدمه 2

فصل دوم:مروری بر تحقیقات گذشته 5

فصل سوم: مبانی تئوری
3-1-مقدمه 9
3-1-1-تعریف مخزن بتنی 9
3-2- مثال‌های زوال مخازن مرتفع 10
3-2-1- گزارش زلزله منجیل درباره زوال و خسارت¬های مخازن مرتفع 10
3-2-1-1-مخزن شماره یک 10
3-2-1-2-مود زوال مخزن شماره یک 11
3-2-1-3-مخازن شماره دو و سه 11
3-2-1-4-مواد زوال مخزن شماره دو 12
3-2-1-5-مواد زوال مخزن شماره سه 12
3-2-2- زلزله BHUJ در سال 2001 13
3-2-3- زلزله بم در سال 2003 15
3-3- رفتار مخازن مرتفع در برابر زمین لرزه 17
3-3-1- خرابی‌های کلی در مخازن ذخیره مایعات و عوامل آن 18
3-4- محاسبه نیروها و بارگذاری 18
3-4-1- بارهای وارده بر مخازن هوایی 18
3-4-2- نحوه محاسبه بارها 19
3-4-2-1-بار مرده 19
عنوان صفحه

3-4-2-2-بار زنده 19
3-4-2-3-فشار استاتیکی سیال 19
3-4-2-4-نیروی ناشی از تغییرات دما 19
3-4-2-5-نیروهای دینامیکی وارده به مخزن 19
3-4-3- فشارهای هیدرودینامیکی در مخازن 20
3-5- عوامل مهمر دیگر 20
3-5-1- تاثیر انعطاف‌پذیری دیوارهای مخزن 20
3-5-1-1- بررسی تأثیر انعطاف‌پذیری بر فشارهای هیدرودینامیکی 20
3-5-1-2- استفاده از روش جرم افزوده با در نظر گرفتن
انعطاف‌پذیری دیوارها 22
3-5-2- تاثیر بر هم کنش خاک و مخزن 24
3-5-3- رفتار پیچشی ارتعاشی غیرارتجاعی مخازن مرتفع 29
3-6- بهسازی رفتار با استفاده FRP 29
3-6-1- تعریف FRP 29
3-6-2- الیاف مورد استفاده در کامپوزیت‌های FRP 30
3-6-2-1- الیاف شیشه 30
3-6-2-2- الیاف کربن 31
3-6-2-3- الیاف آرامید 31
3-6-3- رزین¬های موجود در ساخت FRP 31
3-6-4- پوشش¬های FRP 32
3-6-4-1- پوشش¬های دست ساز 32
3-6-4-2- ورقه¬ها یا صفحات پیش ساخته شده¬ی کامپوزیت 33
3-6-4-3- ورقه¬های ماشینی 34
3-6-5- استفاده از پوشش¬های FRP 34
3-6-5-1- استفاده از FRP در بهسازی سازه¬های بتنی 34
3-7- مبانی تئوریک تحلیل استاتیکی غیر خطی (فشار افزون) 36
3-7-1- مقدمه 36
3-7-2- مبانی تئوری تحلیل فشار افزون 39
3-7-3- جابجایی هدف 46
3-7-4- الگوهای بار جانبی 50
عنوان صفحه

3-5- انجام تحلیل فشار افزون 52
3-7-6- محدودیتهای تحلیل فشار افزون 54
3-7-7- نتیجه گیری 59
3-8- چگونگی محاسبه شکل پذیری و ضریب رفتار سازه ها 61
3-8-1- مقدمه 61
3-8-2- تعیین ضریب رفتار و پارامترهای موثر درآن 62
3-7-3- ایده آل سازی منحنی ظرفیت 71

فصل چهارم: مدل سازی و تحلیل اجزاء محدود اتصالات
4-1- مقدمه 74
4-2- تحلیل اجزاء محدود و مفهوم تحلیل غیر خطی 74
4-3- مدل سازی اجزاء محدود بتن آرمه در ANSYS 76
4-3-1- معیار شکست حاکم بر رفتار بتن در نرم افزار ANSYS 77
4-3-2- پارامترهای مورد نیاز برای مدل سازی اجزاء محدود بتن آرمه 79
4-3-3- المانهای مورد استفاده برای مدل سازی بتن و آرماتور در ANSYS 82
4-4- مدل سازی سیال در ANSYS 82
4-5- مدل سازی کامپوزیتهای FRP در ANSYS 82
4-5-1- معیار شکست حاکم بر رفتار کامپوزیتها 83
4-5-2- المانهای مورد استفاده در ANSYS برای مدل سازی FRP 84
4-6- مقایسه نتایج بدست آمده از ANSYS 86
4-7- تحلیل اجزاء محدود غیر خطی مخازن، تشخیص مکانیزم شکست آن ها
و تقویت آن‌ها با ورقهای FRP 86
4-7-1- ابعاد، مشخصات و مصالح مورد استفاده در ساخت نمونه های مورد نظر 87
4-7-2- مدل سازی مخازن با استفاده از ANSYS 88
4-7-2-1-ترسیم مدل 88
4-7-2-2- تعریف المان ها و معرفی ثابت های حقیقی آنها 90
4-7-2- 3-معرفی مواد مورد استفاده 91
4-7-2-4- اعمال شرایط مرزی 93
4-7-3- انجام آنالیز دینامیکی تاریخچه ی زمانی و فشار افزون 95
4-7-4- تشخیص مکانیزم شکست 97
عنوان صفحه

4-7-5- انتخاب ضخامت های FRP 98
4-7-6- نتایج حاصل از آنالیز فشار افزون مدلهای با FRP 99
4-7-7- انجام آنالیز دینامیکی تاریخچه ی زمانی بر روی مدلهای برگزیده 107
4-7-8- نتیجه گیری 107

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات
5-1- نتیجه گیری 110
5-2- پیشنهادات 111

فهرست منابع و مأخذ 112

توجه :

عناوین پروژه های موجود در سایت فقط به عنوان معرفی در سایت قرار گرفته اند و هیچ گونه فروش و یا لینک دانلودی ندارند