کلیه مطالب این سایت فاقد اعتبار و از رده خارج است. تعطیل کامل

شناسایی سیستم­های سازه­ای یکی از موضوعات پویا در محدوده­ مهندسی زلزله است [1]. روش­های شناسایی سازه به طور مشخص از تئوری در دو زمینه­ پردازش سیگنال و دینامیک سازه بهره می­گیرند که در این میان سیگنال نقش مهمی را ایفا می­ کند [1]. لذا در تحقیق پیش­رو تلاش داریم تا با بهره گرفتن از تبدیل هیلبرت در قیاس با دیگر تبدیلات ریاضی از جمله فوریه به بررسی و تحقیق درباره تعیین خسارت در تیرهای بتنی بپردازیم.

1-2 کلیات تحقیق

اخیراً با گسترش این روش، روش­های شناسایی سازه­ای نیز براساس آن پیشنهاد شده است [1]. تبدیل هیلبرت از دوبخش تجزیه تجربی مُودی و تحلیل طیفی هیلبرت تشکیل شده است.برای اِرتقاء عملکرد تبدیل هیلبرت تاکنون تحقیقات زیادی صورت پذیرفته امّا بیشتر تمرکز این تحقیقات بر روی قسمت تجزیه مودی بوده [3و4] و برروی قسمت تحلیل طیفی هیلبرت کار نسبتاً کمتری انجام شده است[5]. پاسخی که برای استفاده از روش مورد نظر این پروژه است،مقادیرجنبشی قابل اندازه ­گیری در تست ارتعاشی، داده های شتاب می باشد.

1-3 خلاصه ­ای بر پایش سلامتی سازه

پایش سلامتی سازه­ها در دهه­های اخیر به دلیل افزایش نیاز به پایش دایم سازه­های بزرگ به زمینه تحقیقاتی مناسب تبدیل شده است.شناسـایی آسیب در یک سازه از اهمیت زیادی برخوردار است. زیرا کشف زود هنگام آسیب می ­تواند از خرابی فاجعه­بار سازه جلوگیری کند. شناسایی آسیب بدون نیاز به تخریب سازه با بهره گرفتن از پاسخ­های فرکانسی توجه علاقمندان زیادی را در دهه­ اخیر به خود جلب کرده است.

تغییر در مشخصات فیزیکی سازه­ها مثل سختی ،جرم و میرایی به علت آسیب، پاسخ­های فرکانسی سازه را تغییر می­دهد. اصل اساسی بیشتر روش­های شناسایی آسیب این است که آسیب موجود در سازه­ها، خواص سختی، جرم و خواص استهلاك انرژی سیستم را که با بهره گرفتن از پاسخ دینامیکی اندازه ­گیری شده سیستم بدست می­آید،

خرید اینترنتی فایل کامل :

 تغییر خواهد داد.

این شناسایی می ­تواند برای درنظرگرفتن اقدامات احتیاطی انجام شود تا در صوررت لزوم برای کار تعمیر و نگهداری سازه برنامه­ ریزی کنیم. بطور سنتی برای شناسایی آسیب در سازه­های عمرانی از بازرسی­های چشمی استفاده می­ کنند.

تشخیص آسیب در سازه­های بزرگ به روش بصری محیطی امری هزینه­بَر و غیر مؤثر به حساب می­آید. لذا به این دلیل روشی که بتواند به صورت مؤثر رخداد آسیب را شناسایی و محل آن را معلوم کند مورد نیاز است.بنابراین، روش­های غیرمستقیمی که بتوانند به طور مداوم سازه را پیش از آنکه به وضعیت بحرانی برسد برای تشخیص مشکلات آن بازرسی کنند، ضرورت دارند.پایش سلامتی سازه،پاسخ سازه را تحت انواع بارگذاری کنترل شده و کنترل نشده تحلیل می­ کند.

1-4 کلمات کلیدی به کار برده شده در این پروژه

این فصل با تعریف اصطلاحات به کار رفته در این پروژه ادامه می­یابد.

1-4-1 آسیب

1-4-2کنترل سلامت سازه

در حقیقت و به سخن دیگر، فرایندSHM [1] یک سیستم سازه­ای عبارت است از: زیر نظر گرفتن سیستم با اسـتفاده از اندازه ­گیری پاسخ­های دینامیکی از طریق حس­گرها، و همچنین استخراج مُشخصه­های حساس به آسیب سازه با بهره گرفتن از نتایج اندازه ­گیری­ها، و آنالیزتَحلیلی این مشخصه­ها برای معین کردن وضعیت کنونی سلامت سیستم؛ هر چند به صورت کلی این امر تحلیل پیچیده­ای نیاز دارد[6].

1-4-3 آسیب خطی و غیر خطی

آسیب را می­توان به دو دسته خطی و غیرخطی تقسیم کرد.اگر سازه­ای پس از وقوع آسیب به صورت خطی رفتار کند آسیب را خطی واگر سازه بصورت خطی رفتار نکند آسیب را غیرخطی می­نامیم.بطور مثال ترک ناشی از خستگی در شفت دوار که تحت بارگذاری دایم قرار دارد نمونه ­ای از تَرک غیرخطی است.در بسیاری از روش­های تشخیص آسیب نوع آسیب از نوع خطی فرض می­ شود.

1-4-4 شیوه ­های تشخیص آسیب (محلی و جامع)

روش­های تشخیص کنونی آسیب را می­توان به دو نوع محلی وجامع تقسیم کرد.در روش­های تشخیص آسیب محلی، مکان تقریبی آسیب شناسایی شده و سازه را به صورت محلی تحلیل می­ کند. ناحیه­ی آسیب دیده جهت تشخیص مؤثر باید در دسترس باشد.روش­های استفاده از اَمواج صوتی از این دست هستند.

و ضرورت مطالعه

مخازن ذخیره سیال از اجزاء بسیار مهم و حیاتی در صنایع به حساب می آیند. از مخازن به صورت گسترده برای ذخیره سازی و نگهداری سیالات در صنایع پتروشیمی و همچنین نگهداری انواع سیالات در صنایع مختلف استفاده می شود و حتی این مخازن از تجهیزات اصلی تأمین آب شرب شهرها می باشند، لذا باید به این نکته توجه نمود که آسیب هایی که به مخازن ذخیره سیال وارد می شوند می توانند زیان هایی به مراتب وسیع تر از هزینه های مالی در بر داشته باشند. مانند آسیب های وارد شده به مخازن تأمین آب شرب در زلزله 1933Long beach  و زلزله 1971San Fernando  که آبرسانی عمومی شهر را با مشکلات جدی روبرو نمود، و یا خرابی های وارد شده به مخازن ذخیره سیالات قابل احتراق که قادر اند آتشسوزی های غیر قابل مهاری را پیش آورد مانند آنچه در زلزله 1964Niigata  و یا در زلزله 1964Alaska  رخ داد. لذا شناسایی رفتار مخازن و طراحی و ساخت مخازنی مقاوم تر همواره مد نظر محققان بوده است و تحقیقات گسترده ای چه به صورت تئوری و چه به صورت آزمایشگاهی در این زمینه صورت گرفته است.

عوامل مختلفی می توانند منشاء آسیب دیدگی مخازن ذخیره سیال باشند، در این بین باید به خطرات وارده از طرف زمین لرزه ها توجه ویژه ای نمود زیرا در سال های گذشته مخازن متعددی در کشورهای مختلف تحت تأثیرات زمین لرزه ها دچار آسیب های شدید شده اند. بنابر این بررسی لرزه ای  مخازن و طرح مخازن مقاومتر در برابر زمین لرزه ها ضروری است.

مخازن ذخیره سیال در طرح های گوناگونی یافت می شوند که می توان در یک نگاه کلی آنها را به مخازن ذخیره هوایی, مخازن ذخیره روزمینی و مخازن ذخیره زیر زمینی (مدفون یا نیمه مدفون) تقسیم بندی نمود. در این بین مخازن روزمینی به دلیل مزیت هایی (ظرفیت بالاتر , سهولت اجرا ,ایمنی بیشتر و …) که دارند متداولتر می باشند. مخازن هوایی بیشتر برای تأمین فشار مناسب آب و همچنین مخازن مدفون در غالب موارد برای نگهداری سوخت در مناطق شهری مانند پمپ بنزین ها استفاده می شوند. اما مخازن روزمینی در صنایع مختلف و با ابعاد و کارایی های متنوع از مخازنی با قطرهای چند متر تا چند صد متر مورد استفاده قرار می گیرند.

این مخازن را در یک دسته بندی کلی دیگر می توان به مخازن مهار شده و مهار نشده در پی تقسیم نمود در حالت مهار نشده معمولا مخزن بر روی یک پی منعطف قرار می گیرد و اجرای آن نسبت به مخازن مهار شده ساده تر می باشد. اما بررسی های صورت گرفته در زمین لرزه های گذشته نشان داده اند که مخازن مهار نشده نسبت به مخازن مهار شده آسیب پذیر تر بوده اند. در حالت مهار شده مخزن بر روی پی مهار می شود و این موضوع کمک زیادی به جلوگیری از بلند شدگی مخزن می نماید اما مخاطرات و مشکلاتی را نیز به همراه دارد که می توان به احتمال پاره شدگی دیواره مخزن و یا بلند شدگی مخزن به همراه پی آن بر اثر شتاب های افقی و عمودی حرکت زمین  اشاره نمود. لذا داشتن شناخت بیشتر و کامل تر از رفتار پی مخازن و تأثیر رفتار پی بر رفتار مخازن در دو حالت مهار شده و مهار نشده ضروری است, خصوصا در کشور ما که با توجه به دارا بودن مقادیر بالای ذخایر نفت خام در صنایع نفت و پتروشیمی خود نیازمند به کارگیری مخازن در حجم گسترده ای می باشد.   

1-2-          آشنایی با مخازن ذخیره سیال

1-2-1-     تاریخچه ایجاد مخازن

اما موادی که بلافاصله نباید مصرف شوند باید برای مصرف در محل مناسبی ذخیره شوند. به این ترتیب مخازن ذخیره سیال شکل گرفتند، اولین مخزن در سال 1896 در

خرید اینترنتی فایل کامل :

 Hull و با قطر 23.7 متر و ارتفاع 9.14 متر ساخته شد. (البته این مخزن اولین مخزن بزرگ به حساب می آید و قبل از آن مخازن کوچک زیادی عمدتا از چوب ساخته شده اند) در سال 1892، Marcus Samuel  از شرکت SHELL  دستور گرفت 8 مخزن بزرگ ذخیره نفت با حجم هایی بین 5000 تا 14700 تن بسازد به این ترتیب فاز ایجاد و ساخت مخازن آغاز گردید. بعد از این بود که مالکان، تولید کنندگان وشرکت های بیمه کننده اولین گروه را برای نگارش آئین نامه های طراحی مخازن به وجود آوردند که منجر شد به ایجاد انستیتو مخازن فولادی در سال 1916STI))  Steel Tanks Institute، بعدها در سال 1919 American Petroleum Institute ( API ) که هم اکنون نیز از کدهای معتبر در زمینه طرح، ساخت و نگهداری مخازن فولادی ذخیره سیال است شکل گرفت.

اما همچنان کد API معتبرترین استاندارد در زمینه طراحی و اجرای مخازن به شمار می رود و کدهای مختلفی را برای مخازن متفاوت ایجاد نمود.

جدول1‑1 – استاندارد های مختلف API برای انواع مخازن

و نهایتا کدهای معروف و معتبر خود را ارائه داد :

API620:   Design and API 650:  Wellded Steel  Tank for Oil storage

Construction of Large welded  law pressur storage tank

استاندارد های دیگری نیز در این زمینه موجود است که بیشتر پوشش دهنده این استاندارد های معرفی شده اند، در ادامه این استاندارد ها معرفی می گردند .

                                                                                                       105

5-2- نتایج نرم افزارهای CADAM و  RSDAM                                                                     106

5-3- نتایج نرم افزار ABAQUS                                                                                       121

5-4- پیشنهاداتی برای تحقیقات آینده                                                                               126

مراجع                                                        127

پیشگفتار

با توجه به اهمیت آب برای حیات موجودات زنده بشر از همان ابتدا به دنبال مهار کردن جنبه های مفید منابع آبی مثل تامین آب شرب و همچنین مقابله با اثرات مخرب آن مانند مهار سیلاب ها بوده است. شواهد تاریخی وجود دارد که نشان می دهد سدسازی قدمتی در حدود 4000 سال پیش از میلاد دارد. همانطور که می دانیم اهداف گوناگونی سبب ساخت سدها می شوند که از آن جمله می توان مهار سیلاب ها، تامین آب شرب، کسب برق، تامین آب برای کشاورزی و صنعت، ایجاد مکان های تفریحی، جلوگیری از افت کردن تراز آب زیر زمینی و … را نام برد. سدها دارای طبقه بندی های مختلفی هستند به طور مثال بر حسب وظیفه به کار گرفته شده به صورت: سدهای مخزنی[1]، سدهای نگهداری[2]، سدهای انحرافی[3]، سدهای باطله[4] و سدهای موقت[5] تقسیم بندی می شوند. بر حسب نوع مصالح نیز سدها به سدهای خاکی، سنگ ریزه ای، بتنی و    بتن غلتکی[6] تقسیم می شوند]1[. خود سدهای بتنی بر حسب عملکرد سازه ای به دو دسته وزنی و قوسی تقسیم می گردند. در سدهای قوسی بارهای وارده از طریق دو مکانیزم عملکرد طره ای و عملکرد قوسی به پی و تکیه گاه ها منتقل می شوند. ولی در سدهای وزنی همانطور که از اسم آن ها هویدا است عامل مقاوم در برابر نیروهای وارده وزن خود مصالح سد است. سدهای بتنی وزنی )که در این تحقیق بررسی می شوند( مقاومت و پایداری خود در برابر نیروهای وارده را از طریق وزن خود کسب می کنند. شکل مقطع این نوع سدها به صورت مثلثی است و طبیعی است که هر چه قاعده این مثلث بزرگتر باشد سد پایدار تر است.

   1-2- ایمنی در سدها

خرید اینترنتی فایل کامل :

بهره برداری همراه با کنترل ایمنی دو فرایند جدانشدنی و مستمر در دوره عمر سدها می باشند. با ساخت و شروع بهره برداری از ابر سازه ای چون سد در واقع برای جامعه پایین دست شرایط بالقوه مخاطره ای آمیزی می تواند ایجاد گردد و شکست سد پدیده ی نابهنجاری است که با ایجاد سیل در پایین دست همراه بوده و  می تواند موجب خسارات مالی و جانی قابل ملاحظه ای گردد. دامنه این خسارت ها چه در بعد زمان و چه در بعد مکان بسیار گسترده بوده و حتی موجب کاهش اعتبار ملی یک کشور نیز می گردد]2[.

 با توجه به مطالب ذکر شده در بالا موضوع ایمنی در سدها اهمیت بسیار بالایی دارد خصوصا در کشور ما که بسیاری از نقاط سد سازی در مکان هایی با لرزه خیزی بالا قرار دارند. در واقع با توجه به هزینه بالای       سد سازی، عدم توجه کافی به ایمنی سدها می تواند موجب از بین رفتن سرمایه های ملی کشور نیز بشود.

   1-3- پایداری سدهای بتنی وزنی

پایداری سدهای بتنی به وسیله سه معیار مختلف تعریف می شود، یعنی سدی که بتواند این سه معیار را که در ادامه تعریف می شوند را شامل شود پایدار محسوب می شود. پایداری در برابر لغزش اولین معیار پایداری سدها است، لغزش هنگامی ایجاد می شود که نیروهای برشی ایجاد شده بر روی سطح لغزش، بیشتر از نیروی برشی مقاوم بر روی این سطح که ناشی از چسبندگی و اصطکاک است، شوند. سطح لغزش می تواند در داخل بدنه سد، سطح تماس سد و پی و یا در داخل پی قرار داشته باشد. ولی با توجه به اینکه معمولا سطح تماس پی و سد دارای مقاومت برشی کمتری نسبت به سایر نقاط است یک سطح بحرانی محسوب می شود.  در این تحقیق نیز سطح لغزش بحرانی در محل تماس سد و پی در نظر گرفته می شود.

شکل1-1. ناپایداری لغزشی

دومین عامل ناپایداری در سدها واژگونی است. ناپایداری در برابر واژگونی نیز هنگامی به وقوع می پیوندد که مجموع لنگرهای واژگون کننده بیشتر از مجموع لنگر های مقاوم یا پایدار کننده حول نقطه چرخش سد گردند. همچنین ثابت می شود تا زمانی که برایند نیروها در داخل مقطع قرار داشته باشد می توان اطمینان داشت که مشکلی از لحاظ واژگونی وجود ندارد.

شکل1-2. ناپایداری در برابر واژگونی

رودخانه ها شریان های اصلی حیات کلیه سازه های آبی محسوب می شوند و حفاظت و بهره برداری بهینه از آنها و همچنین حراست از بستر و حریم آنها از مهم ترین مسئولیت های وزارت نیرو می باشد. استفاده بهینه از رودخانه ها به لحاظ اهمیتی که این منابع طبیعی در برآورد نیازهای بشری، از دیرباز تاکنون داشته اند، از انگیزه های مهم به وجود آمدن شاخه دیگری از مهندسی آب به نام مهندسی رودخانه بوده است. به علت نزدیکی سازه های تغذیه کننده از آب رودخانه و زمین های کشاورزی اطراف رودخانه، نیاز به یک برنامه ریزی علمی جهت حفظ و حراست از این سازه ها، اجتناب ناپذیر می باشد. علمی که در مورد کلیه مراحل مطالعه و برنامه ریزی، طراحی، اجراءء و بهره برداری جهت بهبود و یا تغییر وضعیت موجود یک رودخانه به منظور برآورد نیازهای عمرانی بحث می کند، مهندسی رودخانه نامیده می شود. کلیه رودخانه ها در معرض تغییر و تحول قرار دارند و کارهای مهندسی رودخانه برای تغییر دبی، مطالعه بده رسوبی، مسیر رودخانه، عمق آبراهه، پهنه سیل گیر و کیفیت آب مورد نیاز می باشد. روش های معمول در راه رسیدن به این اهداف استفاده از سازه های مختلف به تنهایی یا ترکیبی از آنها مثل سد، سیل بند خاکی یا بتنی، پوشش بدنه، آبشکن یا به کار گرفتن راه حل های قدیمی مثل لایروبی می باشد. از جمله مباحث مهم در مهندسی رودخانه شناخت شکل رودخانه (مرفولوژی)، تثبیت سواحل و بستر رودخانه، کانالیزه کردن و کنترل سیلاب می باشد.
1-2) مرفولوژی رودخانه

شناختن شکل و ساختمان رودخانه، مرفولوژی رودخانه نامیده می شود. به عبارتی به کمک مرفولوژی رودخانه، می توان اطلاعاتی از شکل هندسی آبراهه، شکل بستر و پروفیل طولی رودخانه به دست آورد. مرفولوژی یک رودخانه تحت تاثیر عوامل متفاوتی مثل سرعت جریان فرسایش و نحوه رسوب گذاری قرار دارد.

از نظر مرفولوژی، رودخانه ها به دو طریق زمین شناسی و نوع مسیر تقسیم می شوند:

– از نظر زمین شناسی: در این تقسیم بندی با رودخانه های جوان، کامل و مسن مواجه می شویم.

• رودخانه های جوان: رودخانه هایی هستند که در شیب های تند جریان دارند. فرسایش دره این رودخانه ها تا هنگامی که بستر به حالت تعادل نسبی برسد ادامه دارد.
• رودخانه های کامل: این نوع رودخانه ها در دره های پهن تری جریان داشته و از شیب نسبتاً ملایمی برخوردارند. فرسایش دیواره ها در این نوع رودخانه ها جایگزین فرسایش بستر می گردد، چرا که بستر قبلاً به یک حالت تعادل نسبی رسیده است.
• رودخانه های مسن: این رودخانه ها در دره های بسیار پهن جریان داشته، بسترشان دارای شیب ملایمی است و در مسیر آنها آبشاری وجود ندارد. مسیرهای نعل اسبی در حاشیه رودخانه حاکی از تغییر مسیر پیچ های رودخانه در طول زمان می باشد. رود کارون در ایران مثال خوبی از این نوع رودخانه هاست.

– از لحاظ نوع مسیر: در این نوع تقسیم بندی، رودخانه ها با مسیر مستقیم، پیچان و شریانی، از یکدیگر مشخص می شوند.

• رودخانه ها با مسیر مستقیم: این نوع رودخانه ها، بیشتر دربازه های کوتاه، این شکل را پیدا می کنند که خود یک حالت ناپایدار و انتقالی است و پس از برخورد ب

• خرید اینترنتی فایل کامل :

   

   

• ا مانع در مسیر رودخانه، این حالت از بین می رود.
• رودخانه ها با مسیر پیچان: نمای بالای این رودخانه ها شامل یک رشته پیچ های پی در پی می باشد که با مسیرهای مستقیم به یکدیگر وصل شده اند. رودخانه های پیچان دارای شیب ملایم می باشند و غالباً ناپایداری در مسیر آنها دیده می شود. در ساحل بیرونی پیچ، سرعت جریان زیاد شده که همین امر باعث ایجاد فرسایش در این سمت و در نتیجه رسوبگذاری در ساحل مقابل می گردد. این فعل و انفعالات به مرور زمان باعث پیش روی پیچ به سمت ساحل بیرونی و هم زمان با آن به طرف پایین دست رودخانه می گردد.
• رودخانه ها با مسیر شریانی: این رودخانه ها شامل یک تعداد آبراهه می باشند که در طول مسیر از هم جدا شده و دوباره به یکدیگر می پیوندند.

1-2-1) تثبیت بستر رودخانه ها

این نوع فرسایش بیشتر در رودخانه های جوان که بستر آنها به حالت تعادل نرسیده، دیده می شود و بستر رودخانه به علت شیب تند و سرعت زیاد جریان، فرسایش یافته و مواد شسته شده به پایین دست رودخانه منتقل می گردد. راه حل معمولی برای تثبیت بستر رودخانه احداث شیب شکن در طول بازه مورد نظر می باشد. این شیب شکن ها می توانند از جنس بتنی یا گابیونی ساخته شوند. ارتفاع متوسط شیب شکن ها و فاصله آنها از یکدیگر، پس از انجام مطالعات هیدرولیکی دقیق و با توجه به شرایط و جنس خاک قابل طراحی می باشد. شیب شکن ها را با توجه به شرایط جریان بر روی بستر رودخانه و یا در زیر بستر رودخانه می توان احداث کرد که با مرور زمان رسوبات بین این سدهای کوتاه، ته نشین می شود و در نتیجه یک شیب ملایم در کف رودخانه ایجاد می گردد.
1-2-2) تثبیت دیواره رودخانه ها

فرسایش دیواره رودخانه ها که در رودهای مسن با آنها مواجه هستیم، باعث بروز خسارات زیادی در زمین های اطراف رودخانه و سازه ها شده و حریم کاذبی برای رودخانه ها به وجود می آورد که به این ترتیب از پتانسیل زمین های قابل استفاده اطراف رودخانه ها می کاهد.

1-2-3) علل فرسایش دیواره ها

اگر جنس مصالح دیواره ها ریزدانه رسی و یا چسبنده باشد، به علت نفوذپذیری کم، در زمان فروکش سیلاب، سطح آب سریع پایین آمده، امکان زهکش سریع موجود نبوده و کاهش نیروی برشی بین ذرات سبب فرو ریختن دیواره ها خواهد شد. اگر جنس مصالح دیواره ها ریزدانه غیرچسبنده باشد، در اثر برخورد امواج با دیواره ها فرسایش سطحی به وقوع می پیوندد. در حالتی که مصالح دیواره ها انواعی از مصالح فوق باشند، بالا آمدن سطح آب زیرزمینی و زهکشی آب از دیواره ها به سمت رودخانه، ذرات ریز را شسته، باعث ریزش ذرات درشت بالایی می شود.