دانشگاه آزاد اسلامی
واحد مهاباد
دانشکده فنی مهندسی-گروه عمران
پایان نامه برای دریافت درجهی کارشناسی ارشد
گرایش: عمران- سازه
عنوان:
بررسی رفتار سازه های فضایی در عرشه پل ها
استاد راهنما:
دکتـر علاء الدین بهروش
استاد مشاور:
دکتـر احمد اکبرلو
فهرست مطالب:
فصل اول : شناخت سازه های فضایی و مروری بر مطالعات انجام شده در مورد آنها
1-1- تعریف سازه های فضایی …………………………………………………………. 2
1-2- توسعه اولیه شبکه های فضایی …………………………………………………. 3
1-3- کاربرد کامپیوتر در سازه های فضایی …………………………………………….. 7
1-4- معادل های پیوسته ……………………………………………………………….. 10
1-5- تحلیل کمانش گنبدهای تک لایه مشبک ……………………………………… 10
1-6- تحلیل استاتیکی شبکه های دولایه و سه لایه فضایی……………………….. 11
1-7- اثر سفت شدگی اتصالات بر صلبیت شبکه دو لایه فضاکار ……………………. 12
1-7-1- آزمایش شبکه های دو لایه ……………………………………………………. 14
1-7-2- شرح آزمایش ……………………………………………………………………… 15
1-7-3- نتایج تجربی آزمایش ها …………………………………………………………. 17
1-7-4- نتیجه گیری …………………………………………………………………….. 20
1-8- اثر سفت شدگی اتصالات بر کمانش اعضای فشاری …………………………. 22
1-8-1- مدول های مورد آزمایش ………………………………………………………. 25
1-8-2- شرح انجام آزمایش …………………………………………………………….. 25
1-8-3- نتایج تجربی آزمایش ها ……………………………………………………….. 27
1-8-3-1- مدول های با اعضای لوله ای به قطر 3 اینچ………………………………… 27
1-8-3-2- مدول های با اعضای لوله ای به قطر 2 اینچ…………………………………. 28
1-8-3-3- مدول های با اعضای لوله ای به قطر 5/1 اینچ……………………………… 28
1-8-4- نتایج کلی آزمایش ها …………………………………………………………… 31
1-8-5- نتایج مطالعات تحلیلی …………………………………………………………. 32
1-8-6- نتیجه گیری ……………………………………………………………………….. 36
1-9- توسعه های آتی سازه های فضایی ………………………………………………. 38
1-9-1- ساختمان های بلند و ابرسازه ها ……………………………………………….. 38
1-9-2- سازه های تنسگریتی و شبکه های فضایی …………………………………… 42
1-9-3- هندسه شبیه کریستال (ترکیب میله ها و صفحه ها)………………………… 43
1-10- آینده سازه های فضایی ………………………………………………………… 43
فصل دوم : شناخت پل های مشبک فضایی و مروری بر آیین نامه بارگذاری پل ها
2-1- پل با عرشه مشبک فضایی ……………………………………………………… 46
2-2- بارگذاری پل ها بر اساس ضوابط آیین نامه ایران………………………………… 50
2-3- بارهای محاسباتی در طراحی پل ها ……………………………………………. 51
2-4- مشخصات هندسی ……………………………………………………………… 51
2-4-1- خط عبور …………………………………………………………………………. 51
2-4-2- ارتفاع مفید ………………………………………………………………………. 51
2-5- ترکیبات بارگذاری …………………………………………………………………. 52
2-5-1- بارهای دائمی ………………………………………………………………… 52
2-5-1-1- وزن اجزای باربر و غیر باربر ………………………………………………… 52
2-5-2- اثر خاک روی پل های زیر خاکی …………………………………………….. 52
2-5-2-1- روش محاسبه بارهای وارد بر پل های زیر خاکی………………………… 53
2-5-3- اثر نامساعد حذف قسمتی از بارهای دائمی ……………………………… 53
2-6- بارهای بهره برداری ……………………………………………………………… 53
2-6-1- بار نوع اول …………………………………………………………………….. 53
2-6-1-1- مشخصات …………………………………………………………………… 53
2-6-1-2- نحوه استقرار بار عادی روی عرشه پل ……………………………………. 55
2-6-1-3- ضریب کاهش به مناسب همزمانی بارها ……………………………….. 55
2-6-2- بار نوع دوم ……………………………………………………………………… 56
2-6-3- بار نوع سوم ……………………………………………………………………. 56
2-6-4- بار تانک …………………………………………………………………………. 56
2-6-5- بار تریلی تانک بر …………………………………………………………….. 56
2-7- ضریب دینامیکی (ضربه) ………………………………………………………… 57
2-8- اثر ترمز …………………………………………………………………………. 58
2-9- نیروی گریز از مرکز ………………………………………………………………. 58
2-10- بارهای پیاده رو ………………………………………………………………… 58
2-10-1- پل های سواره رو ………………………………………………………….. 59
2-10-2- پل های عابر پیاده …………………………………………………………… 59
2-11- برخورد وسایل نقلیه و قطعات یخ به پایه ها …………………………………. 59
2-11-1- پل های روگذر ………………………………………………………………. 59
2-11-2- پل های واقع روی رودخانه و آبروها ………………………………………… 59
2-12- اثر باد، جریان آب و غوطه وری ………………………………………………… 60
2-12-1- اثر باد ………………………………………………………………………… 60
2-12-2- روش محاسبه ……………………………………………………………… 60
2-12-3- ملاحظات برای دوران ساخت ……………………………………………. 60
2-13- اثر جریان آب و غوطه وری …………………………………………………… 61
2-13-1- اثر جریان آب روی پایه ها …………………………………………………… 61
2-13-2- اثر غوطه وری ………………………………………………………………. 61
2-14- آثار دما و تغییرات آن، جمع شدگی و خزش بتن، نشست پایه ها ……… 61
2-14-1- اثر دما …………………………………………………………………….. 61
2-14-1-1- تغییر دما ………………………………………………………………… 62
2-14-1-2- اختلاف دما …………………………………………………………….. 62
2-15- اثر جمع شدگی و خزش بتن ……………………………………………. 62
2-16- اثر نشست یا کوتاه شدگی پایه ها ………………………………………. 62
2-17- تغییر شکل دستگاه های تکیه گاهی …………………………………….. 63
2-18- اثر زمین لرزه ………………………………………………………………….. 63
2-18-1- روش تحلیل استاتیکی معادل ……………………………………………. 63
2-18-1-1- وزن پل (W) …………………………………………………………….. 64
2-18-1-2- ضریب زلزله (C) ……………………………………………………….. 64
3-18-1-2-1- ضریب اهمیت پل (I) ……………………………………………….. 64
2-18-1-2-2- ضریب رفتار پل (R) ……………………………………………….. 65
2-18-1-2-3- تناوب اصلی نوسان پل (T) ……………………………………….. 66
2-19- نرده و جان پناه ………………………………………………………………. 66
2-19-1- نرده های ایمنی ……………………………………………………………. 66
2-19-2- جان پناه ……………………………………………………………………. 67
2-20- بارگذاری ………………………………………………………………………. 67
2-20-1- آزمایش بارگذاری …………………………………………………………. 67
2-20-3- بارها در آزمایش بارگذاری ……………………………………………… 68
2-20-4- بازدید و اندازه گیری ……………………………………………………….. 68
2-21- چگونگی کنترل تغییر شکل ها و ترک ها …………………………………. 69
2-21-1- تغییرشکل ها ……………………………………………………………. 69
2-21-2- ترک ها ……………………………………………………………………. 69
2-22- بارگذاری پل ها بر اساس ضوابط آیین نامه AASHTO (1989)…………
2-22-1- بار زنده …………………………………………………………………… 70
2-22-2- اثرات ضربه (ضریب بار) ………………………………………………….. 72
2-22-3- نیروهای طولی …………………………………………………………… 74
2-22-4- نیروهای گریز از مرکز …………………………………………………….. 74
2-22-5- بارهای پیاده رو …………………………………………………………… 74
2-22-6- بار باد …………………………………………………………………….. 75
2-22-6-1- بار باد بر عبورگاه پل (عرشه پل) …………………………………. 75
2-22-6-2- بار باد بر پایه های پل ………………………………………………… 76
2-22-6-3- بار بالا برنده ناشی از فشار باد بر زیر عبورگاه پل …………………. 77
2-22-7- نیروی ناشی از حرارت …………………………………………………… 77
2-22-8- نیروی ناشی از جریان آب بر پایه ها …………………………………….. 78
2-22-9- بار زلزله ………………………………………………………………….. 78
فصل سوم : بررسی رفتار سازه های فضایی در عرشه پل ها
3-1-کلیات ……………………………………………………………………… 81
3-2- توپولوژی های مناسب جهت استفاده در عرشه پل ها …………….. 81
3-2-1- شبکه دو لایه با آرایش مربع روی مربع جابجا شده……………….. 81
3-2-2- شبکه دو لایه با آرایش مربع روی مربع قطری ……………………… 82
3-2-3- شبکه دو لایه با آرایش مربع مورب روی مربع مورب جابجا شده ……. 82
3-2-4- شبکه دو لایه خرپایی با آرایش مربع روی مربع ………………….. 83
3-2-5- شبکه دو لایه خرپایی با آرایش مربع مورب روی مربع مورب جابجا شده ….. 83
3-3- معرفی پل با عرشه فضای ………………………………………………….. 84
3-4- بررسی رفتار سازه های فضایی در عرشه پل ها با تغییرات توپولوژی….. 87
3-4-1- مدل اول: عرشه فضایی دو لایه با آرایش مربع روی مربع جابجا شده… 87
3-4-1-1- مشخصات سازه ……………………………………………………….. 87
3-4-1-2- بررسی خیز ناشی از بار مرده …………………………………………… 90
3-4-1-3- بررسی خیز ناشی از بار متحرک ……………………………………….. 91
3-4-1-4- بررسی خیز نهایی ………………………………………………………… 92
3-4-2- مدل دوم: عرشه فضایی دو لایه با آرایش مربع روی مربع قطری………….. 93
3-4-2-1- مشخصات سازه ……………………………………………………………. 93
3-4-2-2- بررسی خیز ناشی از بار مرده …………………………………………… 95
3-4-2-3- بررسی خیز ناشی از بار متحرک ………………………………………… 96
3-4-2-4- بررسی خیز نهایی ………………………………………………………… 98
3-4-3- مدل سوم: عرشه فضایی دو لایه با آرایش مربع مورب روی مربع مورب جابجا شده… 98
3-4-3-1- مشخصات سازه ……………………………………………………………. 98
3-4-3-2- بررسی خیز ناشی از بار مرده …………………………………………. 100
3-4-3-3- بررسی خیز ناشی از بار متحرک ……………………………………….. 101
3-4-3-4- بررسی خیز نهایی ……………………………………………………….. 102
3-4-4- مدل چهارم: عرشه فضایی دو لایه خرپایی با آرایش مربع روی مربع……. 105
3-4-4-1- مشخصات سازه ……………………………………………………. 105
3-4-4-2- بررسی خیز ناشی از بار مرده ……………………………………… 107
3-4-4-3- بررسی خیز ناشی از بار متحرک …………………………………… 108
3-4-4-4- بررسی خیز نهایی ……………………………………………………. 109
3-4-5- مدل پنجم: عرشه فضایی دو لایه خرپایی با آرایش مربع مورب روی مربع مورب جابجا شده…. 110
3-4-5-1- مشخصات سازه ………………………………………………………. 110
3-4-5-2- بررسی خیز ناشی از بار مرده …………………………………………. 112
3-4-5-3- بررسی خیز ناشی از بار متحرک ……………………………………… 113
3-4-5-4- بررسی خیز نهایی ………………………………………………………. 114
3-5- عوامل تاثیر گذار بر رفتار عرشه های مشبک فضایی…………………….. 115
3-5-1- عرشه فضایی دو لایه با آرایش مربع روی مربع جابجا شده ( با اتصالات مفصلی)…… 115
3-5-1-1- بررسی نیروهای محوری ناشی از بار مرده…………………………… 115
3-5-1-2- بررسی نیروهای محوری ناشی از بار متحرک…………………………. 118
3-5-1-3- بررسی نیروهای محوری نهایی ……………………………………… 120
3-5-2- عرشه فضایی دو لایه با آرایش مربع روی مربع جابجا شده (با اتصالات گیردار…. 122
3-5-2-1- مشخصات سازه ………………………………………………………… 122
3-5-2-2- خیز ناشی از بار مرده …………………………………………………… 123
3-5-2-3- خیز ناشی از بار متحرک …………………………………………………. 124
3-5-2-4- بررسی نیروهای محوری ناشی از بارهای مرده………………………. 124
3-5-2-5- بررسی نیروهای محوری ناشی از بار متحرک ……………………….. 126
3-5-2-6- بررسی نیروهای محوری نهایی ………………………………………. 128
3-5-2-7- بررسی لنگرهای خمشی ناشی از بار مرده حول محور ضعیف اعضا….. 129
3-5-2-8- بررسی لنگرهای خمشی ناشی از بار مرده حول محور قوی اعضا…….. 131
3-5-2-9- بررسی لنگرهای خمشی ناشی از بار متحرک حول محور ضعیف اعضا… 132
3-5-2-10- بررسی لنگرهای خمشی ناشی از بار متحرک حول محور قوی اعضا… 133
3-5-3- انتخاب بهترین توپولوژی ………………………………………………….. 135
3-5-4- عرشه به صورت قوسی …………………………………………………… 135
3-5-4-1- مشخصات سازه …………………………………………………………… 135
3-5-4-2- بررسی خیز ناشی از بار مرده …………………………………………. 137
3-5-4-3- بررسی خیز ناشی از بار متحرک ……………………………………….. 138
3-5-5- افزایش تعداد لایه های عرشه مشبک فضایی……………………………… 139
3-5-5-1- مشخصات سازه ……………………………………………………………. 140
3-5-5-2- بررسی خیز ناشی از بار مرده …………………………………………….. 141
3-5-5-3- بررسی خیز ناشی از بار متحرک ………………………………………… 142
3-5-6- عدم وجود تکیه گاه های لایه فوقانی ……………………………………… 143
3-5-6-1- مشخصات سازه ………………………………………………………….. 143
3-5-6-2- بررسی خیز ناشی از بار مرده ………………………………………….. 144
3-5-6-3- بررسی خیز ناشی از بار متحرک ……………………………………….. 145
3-5-6-4- بررسی نیروهای محوری ناشی از بار مرده…………………………….. 145
3-5-6-5- بررسی نیروهای محوری ناشی از بار متحرک………………………….. 150
3-5-7- عدم وجود تکیه گاه های لایه تحتانی ……………………………………… 151
3-5-7-1- مشخصات سازه ………………………………………………………… 151
3-5-7-2- بررسی خیز ناشی از بار مرده ……………………………………………. 151
3-5-7-3- بررسی خیز ناشی از بار متحرک …………………………………………… 152
3-5-7-4- بررسی نیروهای محوری ناشی از بار مرده…………………………………. 153
3-5-7-5- بررسی نیروهای محوری ناشی از بار متحرک……………………………… 156
3-5-8- افزایش عمق عرشه ……………………………………………………………. 157
3-5-8-1- مشخصات سازه …………………………………………………………….. 157
3-5-8-2- بررسی خیز ناشی از بار مرده…………………………………………….. 158
3-5-8-3- بررسی خیز ناشی از بار متحرک ………………………………………….. 159
3-5-8-4- بررسی نیروهای محوری ناشی از بار مرده…………………………………. 160
3-5-8-5- بررسی نیروهای محوری ناشی از بار متحرک……………………………… 161
3-5-9- کاهش عمق عرشه ……………………………………………………….. 162
3-5-9-1- مشخصات سازه …………………………………………………………… 162
3-5-9-2- بررسی خیز ناشی از بار مرده …………………………………………….. 162
3-5-9-2- بررسی خیز ناشی از بار متحرک ………………………………………….. 163
3-5-9-3- بررسی نیروهای محوری ناشی از بار مرده……………………………….. 164
3-5-9-4- بررسی نیروهای محوری ناشی از بار متحرک……………………………… 165
3-5-10- افزایش فاصله گره ها ……………………………………………………….. 166
3-5-10-1- مشخصات سازه ………………………………………………………….. 166
3-5-10-2- بررسی خیز ناشی از بار مرده …………………………………………… 166
3-5-10-3- بررسی خیز ناشی از بار متحرک ………………………………………. 167
3-5-10-4- بررسی نیروهای محوری ناشی از بار مرده……………………………… 168
3-5-10-5- بررسی نیروهای محوری ناشی از بار متحرک……………………………. 169
3-5-11- کاهش فاصله گره ها …………………………………………………………. 170
3-5-11-1- مشخصات سازه ……………………………………………………………. 170
3-5-11-2- بررسی خیز ناشی از بار مرده ………………………………………….. 171
3-5-11-3- بررسی خیز ناشی از بار متحرک …………………………………….. 172
3-5-11-4- بررسی نیروهای محوری ناشی از بار مرده……………………………… 173
3-5-11-5- بررسی نیروهای محوری ناشی از بار متحرک……………………………. 174
3-5-12- افزایش قطر اعضا ………………………………………………………………. 175
3-5-12-1- مشخصات سازه ……………………………………………………………… 175
3-5-12-2- بررسی خیز ناشی از بار مرده ………………………………………………. 176
3-5-12-3- بررسی خیز ناشی از بار متحرک ………………………………………….. 176
3-5-12-4- بررسی نیروهای محوری ناشی از بار مرده………………………………. 177
3-5-12-5- بررسی نیروهای محوری ناشی از بار متحرک……………………………… 178
3-5-13- کاهش قطر اعضا ………………………………………………………………. 179
3-5-13-1- مشخصات سازه …………………………………………………………… 179
3-5-13-2- بررسی خیز ناشی از بار مرده ………………………………………….. 180
3-5-13-3- بررسی خیز ناشی از بار متحرک ………………………………………. 182
3-5-13-4- بررسی نیروهای محوری ناشی از بار مرده……………………………… 183
4-5-13-5- بررسی نیروهای محوری ناشی از بار متحرک…………………………… 184
3-6- طراحی عرشه پل با سازه های فضایی …………………………………………. 185
3-6-1- مشخصات سازه ……………………………………………………………….. 185
3-6-2- توزیع تنش ها در عرشه فضایی ……………………………………………… 185
3-6-3- بررسی تنش های ناشی از مجموع بارهای مرده و متحرک…………….. 187
3-7- کمانش در اعضا …………………………………………………………….. 188
3-7-1- بررسی کمانش اعضای فشاری در عرشه فضایی دو لایه با آرایش مربع روی مربع جابجا شده…189
3-7-2- بررسی کمانش در عضوهای فشاری با افزایش طول آنها …………….. 190
3-7-3- بررسی کمانش در عضوهای فشاری با کاهش قطر و ضخامت آنها….. 192
فصل چهارم : نتیجه گیری
4-1- تفسیر نتایج ………………………………………………………………… 196
4-2- مزایای عرشه های مشبک فضایی ……………………………………….. 201
4-3- معایب عرشه های مشبک فضایی ………………………………………… 203
4-4- جمع بندی و پیشنهادات ………………………………………………………. 204
4-5- پیشنهادات برای تحقیقات آتی ………………………………………………… 206
منابع
منابع فارسی …………………………………………………………………………. 207
منابع لاتین …………………………………………………………………………….
براي دانلود متن کامل پايان نامه کليک کنيد
لینک بالا اشتباه است
:: بازدید از این مطلب : 821
|
امتیاز مطلب : 3
|
تعداد امتیازدهندگان : 1
|
مجموع امتیاز : 1
عضو شوید
عضویت سریع
آمار مطالب
آمار بازدید
