1-8-2- آنالیز طیف پاسخ و آنالیز استاتیكی برای ساختمان جداسازی شده و پایه فیكس . 38
فصل دوم:  كنترل سازه ها
2-1- كنترل سازه‌ها……………………………………………………………………… 41
2-1-1- كنترل غیرفعال ………………………………………………………………… 41
2-1-2- محدودیت‌های جدایشگرها ……………………………………………………. 41
2-1-3- مدل‌سازی جدایشگرها ………………………………………………………… 41
2-1-4- روش تقریبی مدل سازی سازه با جدایشگر ……………………………………. 42
2-2- میراگرها …………………………………………………………………………. 42
2-2-1- انواع میراگرها …………………………………………………………………. 43
2-2-1-1- میراگرویسكوز ……………………………………………………………… 43
2-2-1-2- میراگر پسماند ……………………………………………………………… 43
2-3- مفهوم جداساز ارتعاشی ………………………………………………………….. 44
2-3-1- تغییر در انعطاف پذیری، میرایی و زمان تناوب ………………………………… 44
2-3-2- مقایسه بین روش های متداول و سیستم جداگر ارتعاشی ………………………. 45
2-3-3- هدف اصلی از جداساز ارتعاشی ………………………………………………. 45
2-4- اجرا در یک سیستم جداگر ………………………………………………………. 45
2-5- کاربرد عملی مفهوم جداسازی ارتعاشی ………………………………………….. 46
2-6- مزایای کنترل فعال و نیمه فعال …………………………………………………… 47
2-7- سیستم مدار باز …………………………………………………………………… 47
2-8- سیستم مدار بسته …………………………………………………………………. 47
2-9- سیستم مدار باز- بسته ……………………………………………………………. 47
2-10- میراگر های هیسترسیس فولادی ………………………………………………… 47
2-10-1- خصوصیات میراگر های هیسترسیس فولادی …………………………………. 48
2-10-2- انواع میراگر های فولادی …………………………………………………….. 48
2-11- مفهوم کنترل ارتعاش در سازه ها………………………………………………… 50
2-11-1- طبقه بندی روش های کنترل بر اساس دینامیک سازه ها………………………. 51
2-11-2- طبقه بندی تکنیک کنترل بر اساس نحوه عملکرد سیستم ……………………… 51
2-11-2-1- روش کنترل غیر فعال……………………………………………………… 51
2-11-2-2- روش کنترل فعال………………………………………………………….. 52
2-11-2-3- روش کنترل ترکیبی یا مختلط……………………………………………… 53
2-11-2-4- روش کنترل نیمه فعال…………………………………………………….. 54
2-12- سیستم نوین جرم میراگر متوازن…………………………………………………. 54
2-13- نتیجه گیری کلی………………………………………………………………… 56
2-14- مزایای جرم میراگر متوازن………………………………………………………. 57

فصل سوم: طراحی سیستم‌های جداسازلرزه‌ای
3-1- كلیات…………………………………………………………………………….. 59
3-2- تحلیل سازة جداسازی شده ………………………………………………………. 59
3-2-1- عوامل مهم در انتخاب روش تحلیل سازه ……………………………………… 59
3-2-2- طراحی جداسازهای لاستیكی با هسته سربی …………………………………… 59
3-3- میراگرها و توصیه‌های طراحی ……………………………………………………. 68
فصل چهارم: ملاحظات اجرایی در طراحی سازه‌های جداسازی شده
4-1- كلیات ……………………………………………………………………………. 72
4-2- ملاحظات عمومی در زمان طراحی……………………………………………….. 72
4-3- مشخصات بستر…………………………………………………………………… 73
4-4- اثر نوع خاك …………………………………………………………………….. 73
4-5- آثار حوزة نزدیك ………………………………………………………………… 74
4-6- اثر مؤلفه‌ قائم زمین لرزه…………………………………………………………… 74
4-7- توجه به تأثیر مودهای بالاتر ………………………………………………………. 75
4-8- ارتفاع ساختمان ………………………………………………………………….. 75
4-9- رفتار روسازه …………………………………………………………………….. 75
4-10- انتخاب موقعیت تجهیزات جداسازی در ارتفاع …………………………………. 75
4-11- طراحی بر اساس شرایط محیطی ……………………………………………….. 77
4-12- مقاومت در برابر آتش ………………………………………………………….. 77
4-13- سختی جانبی جداسازها ………………………………………………………… 77
4-14- قراردهی جداسازها در پلان …………………………………………………….. 78
4-15- تعویض تجهیزات جداسازی ……………………………………………………. 79

4-16- فاصله آزاد جانبی و قائم ……………………………………………………….. 79
4-17- طراحی اعضای سازه‌ای مجاور واحدهای جداساز……………………………….. 80
4-18- جزییات اجرایی معماری ……………………………………………………….. 81
4-19- جزییات اجرایی تجهیزات مكانیكی …………………………………………….. 86
4-20- آزمایش‌های مورد نیاز برای جداسازهای لرزه‌ای ………………………………… 89
4-21- مطالعه اقتصادی طرح‌های دارای جداساز لرزه‌ای ……………………………….. 90
4-22- كنترل نتایج طراحی …………………………………………………………….. 92
4-23- مدارك فنی طرح ……………………………………………………………….. 92
فصل پنجم: تحلیل قاب بتنی 5طبقه بر روی جداساز لرزه‌ای وپایه ثابت
5-1- مبنای طراحی……………………………………………………………………… 99
5-2- پایداری سامانه جداساز …………………………………………………………… 99
5-3- ضریب اهمیت …………………………………………………………………… 99
5-4- گروه‌بندی ساختمانها بر حسب شكل …………………………………………….. 99
5-5- انتخاب روش تحلیل پاسخ جانبی ……………………………………………….. 99
5-5-1- كلیات …………………………………………………………………………. 99
5-5-2- تحلیل استاتیكی ……………………………………………………………….. 99
5-6- پروژه مورد تحلیل ………………………………………………………………. 100
5-7- طراحی جداساز مورد نظر برای پروژه …………………………………………… 103
5-7-1- مشخصات مقدماتی مسأله ……………………………………………………. 103
5-7-2- تحلیل ………………………………………………………………………… 103
5-7-2-1- تغییر مكان طرح …………………………………………………………… 103
5-7-2-2- نیروی تسلیم اولیه …………………………………………………………. 103
5-7-2-3- سختی ثانویه ………………………………………………………………. 104
5-7-3- طراحی ……………………………………………………………………….. 104
5-7-3-1- طرح اولیه هسته سربی …………………………………………………….. 104
5-7-3-2- ابعاد جداساز ………………………………………………………………. 104
5-7-3-3- خصوصیات لاستیك ……………………………………………………….. 104
5-7-4- نتایج طراحی جداساز ………………………………………………………… 106
5-8- نتایج تحلیل …………………………………………………………………….. 107
5-8-1- مقایسه شتاب، دو ساختمان جداسازی شده و پایه ثابت ………………………. 107
5-8-2- مقایسه تغییر مکان جانبی، دو ساختمان جداسازی شده و پایه ثابت …………… 111
5-8-3- مقایسه برش طبقات، دو ساختمان جداسازی شده و پایه ثابت ………………… 113
5-8-4- مقایسه پریود، دو ساختمان جداسازی شده و پایه ثابت ……………………….. 114
5-8-5- مقایسه سختی، دو ساختمان جداسازی شده و پایه ثابت ………………………. 116
5-8-6- مقایسه جرم مشاركتی، دو ساختمان جداسازی شده و پایه ثابت ………………. 119
5-8-7- بررسی سازه برای طیف پاسخ شتاب از لحاظ نسبت میرایی…………………… 121
5-8-7-1- مقایسه سازه با میرایی 10%ومیرایی4% ……………………………………… 121
5-8-7-2- مقایسه سازه با میرایی 10%ومیرایی 9%……………………………………… 124
5-8-7-3- مقایسه سازه با میرایی 10%ومیرایی 11% ……………………………………. 125
5-8-7-4- مقایسه سازه با میرایی 10%و میرایی 20%……………………………………. 126
5-9- بررسی برش براساس میرایی…………………………………………………….. 127
5-9-1- مقایسه سازه برای برش براساس میرایی 10%ومیرایی 4%………………………. 127
5-9-2- مقایسه سازه برای برش بر اساس میرایی 10%و میرایی 9%…………………….. 128
5-9-3- مقایسه سازه برای برش بر اساس میرایی 10%و میرایی 11%……………………. 129
5-9-4- مقایسه سازه برای برش بر اساس میرایی10% و میرایی 20%……………………. 130
5-10- بررسی تغییر مکان………………………………………………………………. 131
5-10-1- مقایسه سازه برای تغییر مکان بر اساس میرایی 10%و میرایی 9%……………… 131
5-10-2- مقایسه سازه برای تغییر مکان بر اساس میرایی 10% و میرایی 11%………….. 134
5-10-3- مقایسه سازه برای تغییر مکان بر اساس میرایی 10%و میرایی 20%…………….. 135
5-11- بررسی شتاب طبقات…………………………………………………………… 136
5-11-1- مقایسه سازه برای شتاب طبقات براساس میرایی 10%و میرایی 20%………….. 136
5-11-2- مقایسه سازه برای شتاب طبقات براساس میرایی 10% و میرایی 11%………… 137
5-11-3- مقایسه سازه برای شتاب طبقات براساس میرایی 10% ومیرایی 4%……………. 138
5-11-4- مقایسه سازه برای شتاب طبقات براساس میرایی 10%و ومیرایی 9%………….. 139
5-12- حالت کلی بررسی براساس میرایی……………………………………………… 140
5-13- شکل شماتیک بررسی رفتار سازه با نصب جداگر………………………………. 141
5-14- حلقه های هیسترسیس برای تکیه گاه سربی – لاستیکی…………………………. 142
5-15- حلقه های هیسترسیس نیرو –تغییر مکان برای تاکیه گاه سربی- لاستیکی ………. 143
6-1- نتیجه گیری………………………………………………………………………. 144

این مطلب را هم بخوانید :

6-2- پیشنهادها ……………………………………………………………………….. 145
منابع …………………………………………………………………………………… 146
چکیده:
در سال‌های اخیر مبحث جداساز لرزه‌ای به طور خاص در طراحی لرزه‌ای ساختمان‌ها مورد توجه قرار گرفته است هدف اصلی از این كار جداسازی سازه از زمین بجای استفاده از روش‌های مرسوم مقاوم سازی می‌باشد. تجهیزاتی كه در ایزوله كردن پایة ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرند دارای دو مشخصه مهم می‌باشند:
انعطاف پذیری افقی و قابلیت جذب انرژی.
انعطاف پذیری سیستم جداگر سبب افزایش زمان تناوب اصلی سازه و خارج شدن آن از محدودة انرژی مخرّب زلزله می‌شود، از سوی دیگر خاصیت جذب انرژی سبب افزایش میرائی و در پی آن سبب كاهش تغییر مكان زیاد ناشی از انعطاف پذیری جانبی سیستم جداگر می‌شود.
در مطالعه اخیر جهت بررسی رفتار سازه‌ها با جداگر و با پایه ثابت پس از بر شمردن انواع جداسازهای لرزه‌ای و طراحی جداساز و تمهیدات آئین نامه در مورد سازه‌های جداسازی شده به تحلیل غیرخطی این نوع سازه‌ها پرداخته شده و رفتار هر كدام از سازه‌ها از لحاظ شتاب- پریود- برش و … مورد بررسی قرار گرفته شده است و در ادامه سازه جداسازی شده بر اساس نسبت میرایی مورد بررسی قرار گرفت و نسبت میرایی 4% و 9%و 10% و 11% و 20% باهم مقایسه گردیده و مورد ارزیابی قرار گرفت ونتایج نشان میدهد با افزایش زمان تناوب شتاب کاهش می یابد و افزایش میرایی باعث کاهش بیشتر شتاب در سازه می شود با افزایش زمان تناوب تغییر مکان کلی سازه افزایش می یابد ولی افزایش میرایی تا حدود زیادی آنرا کنترل میکند در حالت کلی در مقایسه سازه جداسازی شده با سازه بدون جدا ساز نتایج تحلیل حاكی از آن است كه شتاب طبقات و برش طبقات، در سازة جداسازی شده كمتر است و تغییر مكان جانبی در سازه جداسازی شده نسبتاً زیاد است و برای حل این مشكل باید از مستهلك كننده انرژی یا میراگر استفاده شود در سیستم جداساز با افزایش میرایی قابلیت جذب انرژی در سازه افزایش می یابد و كاهش شتاب منجر به كاهش نیروی وارده به سازه می‌گردد.
فصل اول: مفاهیم
1- مقدمه
خسارات وارد بر ساختمان‌های مختلف بر اثر زمین‌لرزه، به صورت كلی ناشی از دو عامل اساسی است كه عبارت‌اند از:
– رانش نسبی طبقات ساختمان نسبت به یكدیگر
– شتاب ایجادشده در کف‌های ساختمان
تغییر شكل طبقات ساختمان، در ارتفاعات مختلف، ایجاد رانش نسبی می‌كند. از آنجائیكه طبقات در یك زمان و با یك سرعت حركت نمی‌كنند، لذا در هنگام وقوع زلزله یك جابجایی نسبی افقی بین آن‌ها به وجود می‌آید. حتی گاهی بر اثر تغییر جهات نیروی وارده بر ساختمان، به علت همسان نبودن انتقال نیرو به تمامی طبقات، طبقات ساختمان در جهات مختلف حركت می‌كنند كه باعث تخریب دیوارهای جداساز داخلی، شكستن پنجره‌ها و انهدام تأسیسات خدماتی ساختمان شده، امكان بهره‌برداری از آن را سلب نموده، خسارات قابل‌توجهی وارد می‌سازد. همچنین شتاب ناشی از زلزله به کف‌های ساختمان كه محل تمركز جرم سازه می‌باشند منتقل می‌شود و در هر كف، شتابی متناسب با جرم آن به وجود می‌آید.
این شتاب طبقاتی به ساكنین ساختمان و دستگاه‌های حساس نصب‌شده آسیب رسانده و موجب ایجاد خسارت می‌گردد. در ساختمان‌های ویژه كه بهره‌برداری از تجهیزات نصب‌شده داخلی هدف اصلی از احداث آن‌ها را شامل می‌شود، خسارات وارده به تجهیزات فوق به مراتب بیشتر از خسارات وارده بر سازه اصلی است.
لذا مسئله اصلی به منظور تأمین مقاومت لرزه‌ای بالای یك ساختمان، چگونگی به حداقل رساندن تغییر مكان بین طبقه‌ای و شتاب‌های طبقات است.
تغییر مکان‌های طبقه‌ای زیاد سبب خسارت دیدن اجزای غیر سازه‌ای و تجهیزات متصل‌کننده طبقات می‌شود كه می‌توان آن را با افزایش سختی كاهش داد؛ اما این عمل سبب تقویت و تشدید حركت زمین می‌شود كه به نوبه خود سبب افزایش شتاب طبقات شده و منجر به خسارت دیدن تجهیزات حساس داخلی می‌شود. شتاب‌های طبقات را می‌توان با نرم‌تر كردن سیستم كاهش داد؛ اما انعطاف‌پذیری بیش از حد موجب تغییر مکان‌های قابل‌توجه در تراز طبقات و خرابی‌های وسیع ناشی از آن و عملكرد نامناسب سازه تحت اثر نیروی باد و زلزله‌های كم قدرت شده و از سوی دیگر مستلزم طراحی و هزینه اضافی جهت تعبیه نرمی مورد نظر در اعضاء و اتصالات سازه می‌گردد. محدودیت‌های فوق به خوبی نشان می‌دهد كه شیوه موجود طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله، طراحی مطلوب و ایده‌آل سازه‌ها را به دست نخواهد داد. مسئله فوق به خصوص در مورد سازه‌های ویژه كه انتظار بهره‌وری بالایی در شرایط پس از زلزله در مورد آن‌ها وجود دارد، صادق است. لذا روش دیگری كه از اوایل قرن حاضر مطرح بوده و در دهه‌های اخیر به علت در دسترس قرار گرفتن امكانات مختلف چه از نظر تكنولوژی ساخت و چه از نظر دانش مهندسی در خصوص تحلیل، طراحی و اجرا برای مقاوم ساختن سازه‌ها در برابر زلزله به عرصه عمل وارد شده است، جداسازی در برابر زلزله یا جداسازی لرزه‌ای است هدف اصلی در این روش جلوگیری از انتقال مستقیم نیروی زلزله از پی به سازه است. استفاده از جداساز، تنها راه عملی كاهش همزمان تغییر مكان بین طبقه‌ای و شتاب‌های طبقات است و با كمتر كردن تغییر مکان‌های حاصله در تراز جداساز، نرمی مورد نیاز سازه را فراهم می‌كند.
به عبارت دیگر جداسازی لرزه‌ای یك روش نوین برای طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله است كه مبنای آن كاهش نیروهای وارد به سازه در اثر زمین‌لرزه، به جای افزایش ظرفیت سازه برای تحمل بارهای جانبی است. اساس این روش كاهش پاسخ‌ها، به وسیله افزایش زمان تناوب و میرایی در سازهاست. همچنین كاربرد این روش موجب می‌شود كه تغییر شکل‌های سازه در محدوده الاستیك باقی بماند كه این مساله به سطح ایمنی سازه خواهد افزود.
در این روش تنها برای ایجاد صلبیت جانبی سازه در برابر بارهای جانبی مانند بار باد و بارهای بهره‌برداری، یكسری عناصر باربر جانبی در حداقل نیاز توصیه می‌شود.
در این روش چون سهم اندكی از نیروی زلزله به سازه وارد می‌شود، نتایج زیر را می‌توان انتظار داشت:
– تغییر مكان طبقات و تغییر مکان‌های نسبی طبقات كاهش می‌یابد.
– كاهش قابل‌ملاحظه‌ای در شتاب طبقات به وجود می‌اید.
– خسارات سازه‌ای و نیز خسارات غیر سازه‌ای به طور محسوسی كاهش می‌یابد.

2-1-4-4   لرزه خیزی منطقه………………………………….13
2-1-5  بهسازی لرزه ای……………………………………… 14
2-1-6  مطالعات بهسازی لرزه ای………………………….. 16
2-1-6-1  ارزیابی آسیب پذیری……………………………… 16
2-1-6-2   تهیه طرح بهسازی………………………………. 18
2-1-6-3   اجرای طرح بهسازی لرزه ای……………………. 19
2-1-7  تدوین الگوهای جدید در مقاومسازی مدارس ایران..19
2-1-7-1   بهسازی نسبی مدارس کشور توسط دیوار برشی….21
2-1-7-2   بهسازی نسبی مدارس کشور به روش شاتکریت پیرامونی….21
2-1-7-3   بهسازی نسبی مدارس کشور به روش ایجاد کلاس ایمن….22
2-1-7-4   روشهای بهسازی مدارس کشور –روش تسلیح مغزه…..22
2-1-8  جمع بندی مطالب…………………………………. 23
2-2  ادبیات تحقیق…………………………………………. 23
2-2-1  مقدمه………………………………………………. 23
2-2-1-1   تاریخچه انجام مطالعات مقاومسازی (بهسازی لرزه ای)درجهان…24
2-2-1-2   تاریخچه انجام مطالعات مقاومسازی (بهسازی لرزه ای) درایران…24
2-2-2  خلاصه تحقیقات انجام شده……………………… 25
2-3  جمع بندی…………………………………………….. 34
3 فصل سوم:روش شناسی تحقیق ……………………..37
3-1 مقدمه………………………………………………….. 38
3-2 روش تحقیق………………………………………….. 38
3-3 جامعه آماری…………………………………………. 41
3-4 حجم نمونه وروش اندازه گیری…………………….. 41
3-5 ابزارگردآوری داده ها…………………………………..42
3-6 روایی وپایایی ابزارپژوهش…………………………. 43
3-6-1  روایی…………………………………………….. 43
3-6-2  پایایی…………………………………………….. 43
3-7 روشهای آماری……………………………………… 44
4 فصل چهارم:نتایج وبحث………………………………. 45
4-1  مقدمه………………………………………………. 46
4-2 نحوه اجرای پروژه ها ی مقاومسازی در سازمان نوسازی مدارس…46
4-2-1 تصویب پروژه وتخصیص اعتبار……………………. 46
4-2-2  طراحی پروژه وتهیه براوردهای مالی………….. 47
4-2-3  انتخاب پیمانکار وانعقاد قرارداد…………………. 47
4-2-4  اجرای پروژه………………………………………. 47
4-2-5  اتمام قراردادوتحویل پروژه……………………….. 48
4-3 استخراج  چالش ها وراهکارهابا توجه به نظرات خبرگان و مطالعه ادبیات موضوع…48
4-4 تحلیل وبررسی چالشهای شناسایی شده ……..48
4-4-1  بررسی متغیرهای جمعیت شناختی………… 49
4-4-1-1   مشخصات جامعه آماری از نظر سطح تحصیلات….49
4-4-1-2   مشخصات جامعه آماری از نظر رشته تحصیلی….51

4-4-1-3   مشخصات جامعه آماری از نظر سابقه همکاری با نوسازی مدارس….53

4-5 آمار توصیفی مربوط به هر یک از چالش ها…….55
4-5-1  فراوانی هریک از چالش ها…………………. 57
4-5-2  میانگین اولویتهای استان یزد………………. 66
4-5-3  فراوانی چالشهای کارشناسان مقاومسازی سایر استانها…68
4-5-4  میانگین اولویتهای کشوری………………… 74
4-6 بررسی پایایی پرسشنامه……………………. 76
4-6-1  آزمون نسبت برای بررسی وضعیت هر چالش…..76
5 فصل پنجم:نتیجه گیری و پیشنهادات…………… 82
5-1 مقدمه……………………………………………. 83
5-2 چالش های شناسایی شده و راهکارهای پیشنهادی….83
5-2-1  عدم وجود فهرست بهای تخصصی………… 83
5-2-2  عدم انجام آموزش پیمانکاران وناظران جهت اجرای مقاومسازی….84
5-2-3  عدم  تسلط کارشناسان بر مسایل فنی….84
5-2-4  عدم هماهنگی اولیه با آموزش وپرورش…..84
5-2-5  نبود سیستم مناسب ارزیابی وانتخاب پیمانکاران….85
5-2-6  تخصیص نامناسب اعتبارات عمرانی………85
5-3  جمع بندی……………………………………. 86
5-4 پیشنهاداتی برای تحقیقات آتی……………. 86
6 منابع وماخذ……………………………………… 87
7 پیوست………………………………………….. 90
چکیده:

اجرای بهسازی لرزه ای ساختمانهای آموزشی یکی از اولویتهای اصلی دولت بعد از وقوع زلزله بم به شمار می رود. این واقعه توجه دولتمردان را به این نکته جلب کرد که بهسازی ساختمانهای آموزشی در كشور ایران یك ضرورت تاریخی است كه اگر پاسخ مناسب به آن داده نشود درمقابل نسلهای آتی كشور كه متاثر از این حادثه میگردند مسئول خواهند بود. لذا این امر منجربه تخصیص اعتبارات دربخشهای مختلف كشور به منظوربهسازی شریانهای اساسی وساختمانهای عمومی كشورازجمله طرح تخریب وبازسازی وبهسازی مدارس فرسوده كشورگردید. درراستای تحقق این امر سازمان نوسازی مدارس کشوربعنوان متولی امر مقدس مدرسه سازی ؛ مقاوم‌سازی مدارس 

این مطلب را هم بخوانید :

موجود وهمچنین ارتقاء ضریب ایمنی مدارس در دست اجرا را در دستور کار خود قرار داده است.

این پژوهش به منظور شناسایی چالش های پیش روی این سازمان در رابطه با اجرای مقاومسازی ساختمانهای آموزشی و ارائه راهکارهایی جهت رفع آنها، انجام گرفته است. در ابتدا با مطالعه ادبیات موضوع و تحقیقات انجام شده پیرامون موانع و مشکلات پروژه ها و نیز عوامل موفقیت و شکست سازمان ها در دستیابی به اهداف کیفی و همچنین با توجه به نظر تعدادی از کارشناسان و خبرگان، چندعامل به عنوان چالش های اصلی در سازمان نوسازی مدارس شناسایی گردید. پس از آن، از طریق پرسشنامه نظرات تعدادی از دست اندرکاران پروژه های مقاومسازی ادارات  نوسازی مدارس یزد وسایر استانها  جمع آوری و مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار گرفت. سپس مشکلات اولویت بندی شده و چندین راهکاربا توجه به نظر خبرگان جهت برطرف نمودن اولویتهای اولیه  این چالش ها پیشنهاد  و ارایه گردید.
فصل اول: کلیات پژوهش
1-1- مقدمه
زلزله یک پدیده طبیعی است که تأثیرات گسترده‌ای بر زندگی بشری دارد.  متأسفانه کشور ایران در حال حاضر درصدر کشورهایی است که وقوع زمین‌لرزه در آن با تلفات بالایی همراه است. زلزله خیز

2-1-9- روش های مقاوم سازی ……………………………………………………..16
2-1-10- ملاحظات اجرایی ……………………………………………………………..19
2-1-11- اصلاح شکل مقطع …………………………………………………………….20
2-1-12- ضوابط طراحی و بهسازی ستون ها با FRP ………………………………..
فصل سوم: روش های مدل سازی و تحلیل لرزه ای پل ها
3-1- مقدمه ………………………………………………………………………………29
3-2- روش بدست آوردن تغییر مکان هدف در FEMA-356 ………………………..
3-3- روش بدست آوردن جابجایی تقاضا در ATC-40 ……………………………..
3-3-1- روش طیف ظرفیت برای بدست آوردن نقطه عملکرد سازه بر اساس آیین نامه ی ATC-40
3-4- رفتار اعضای سازه ………………………………………………………………..50
3-5- مقاومت مصالح ……………………………………………………………………51
3-5-1- روش بدست آوردن کرانه ی پایین مقاومت مصالح و مقاومت مورد انتظار مصالح در طراحی..52
3-6- ضریب آگاهی …………………………………………………………………….54
3-7- کاربرد ضریب آگاهی در بهسازی و طراحی بر اساس عملکرد………………..56
3-8- معیارهای پذیرش برای روش های غیر خطی …………………………………56
3-9- معیارهای پذیرش برای سازه های بتن آرمه بر اساس دستورالعمل بهسازی و FEMA-356…….
3-9-1- مقاومت مورد انتظار در اعضای بتن مسلح بر اساس FEMA-356………..
3-9-2- مقاومت مورد انتظار در اعضای بتن مسلح بر اساس دستورالعمل بهسازی….58
فصل چهارم: معرفی سازه مورد مطالعه و تحلیل آن
4-1- مقدمه ……………………………………………………………………………64
4-2- معرفی سازه مورد مطالعه ……………………………………………………..64
4-2-1- مشخصات مصالح و پل مورد مطالعه ……………………………………….64
4-3- بارگذاری ………………………………………………………………………….70
4-3-1- بار زنده ………………………………………………………………………….70
4-3-2- اثر جریان آب ……………………………………………………………………72
4-3-3- فشار جانبی خاک ……………………………………………………………..72
4-3-4- اثر باد ……………………………………………………………………………72
4-3-5- اهداف عملکردی …………………………………………………………….73
4-3-6- بارهای جانبی …………………………………………………………………75
4-3-7- اثر P-∆  ………………………………………………………………………
4-4- روش تحلیل دینامیکی پل ها ………………………………………………..81
4-4-1- روش تحلیل دینامیکی طیفی (با استفاده از تحلیل مدها)………………82
4-4-2- روش تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی ……………………………………84
فصل پنجم: آنالیز مدل و بررسی نتایج
5-1- مقدمه …………………………………………………………………………..93
5-2- مدل سازی در نرم افزار اجزای محدود ABAQUS…………………………….
5-2-1- مدل سازی بتن در نرم افزار ABAQUS ……………………………………
5-2-2- مدل سازی FRP در ABAQUS …………………………………………….
5-2-3- مدل سازی آرماتور در ABAQUS ………………………………………….
5-3- ارزیابی صحت مدل تحلیلی ………………………………………………….100
5-4- تحلیل دینامیکی غیر خطی …………………………………………………..102
5-4-1- اثر CFRP بر جابجایی و برش پایه ………………………………………..102
5-4-2- نمودارهای تاریخچه زمانی جابجایی پایه ها ……………………………108
5-4-3- اثر CFRP بر انرژی ………………………………………………………………138
5-5-  نتایج حاصل از اثر باد بر روی پل ها …………………………………………..155
فصل ششم: جمع بندی و نتیجه گیری
6-1- کلیات …………………………………………………………………………157
6-2- خلاصه تحقیق و نتیجه گیری ……………………………………………..157
6-3- پیشنهادات برای تحقیقات آینده ……………………………………………158
مراجع …………………………………………………………………………………159

چکیده:

امروزه بسیاری از سازه های بتن آرمه که در حال بهره برداری هستند، عمری بیش از 75 سال دارند و به دلیل حوادث طبیعی از قبیل زلزله و باد و یا بر اثر خستگی مصالح و یا عوامل خورنده آسیب دیده اند. نگهداری از سازه ها به دلیل هزینه ساخت و تعمیر بسیار حائز اهمیت می باشد. با مطالعه رفتار سازه های بتنی مشخص می شود عوامل متعددی مانند: اشتباهات طراحی و محاسبه، عدم اجرای مناسب، تغییر كاربری سازه ها از دوام آنها می كاهد ضمنا تغییر آیین نامه های ساختمانی ) باعث تغییر در بارگذاری و ضرایب اطمینان می شود) نیز سبب ارزیابی و بازنگری مجدد طرح و سازه می گردد تا در صورت لزوم بهسازی و تقویت شود.
روش های متنوعی برای تعمیر و تقویت سازه های بتن آرمه استفاده می شود. از آن جمله می توان تقویت با پوشش فلزی و بتنی را نام برد، که در مقایسه، پوشش فولاد نسبت به بتن از نظر وزن مزیت دارد اما فولاد نیز دارای نقصان های متعددی از جمله هزینه سنگین و سختی در اجرا و همچنین آسیب پذیری در محیط های خورنده می باشد. ماده جدید FRP سال هاست که به سبب ویژگی های منحصر به فرد از جمله تقویت و مقاوم سازی سازه های موجود در موارد خمشی و برشی و دور گیری و مقاومت بالا در برابر خوردگی و . . . در مقاوم سازی و بهسازی سازه ها به کار می روند.
ستون های بتن مسلح، اعضای اصلی مقاوم در برابر بارهای افقی و قائم در سازه های بتنی به شمار می آید لذا مقاوم كردن ستون ها در برابر نیروهای زلزله می تواند نقش مهمی را در مقاوم سازی كل سازه ایفا كند. در نتیجه استفاده از كامپوزیت های  FRPجهت مقاوم سازی ستون های بتنی مسلح در دنیا گسترش یافته است و مطالعه در این زمینه از طرف محققین زیادی صورت می گیرد.
در این تحقیق یک پل با ابعاد واقعی انتخاب و قاب های آن با نرم افزار اجزای محدود ABAQUS تحت بارهای ثقلی، باد، آب و زلزله قرار گرفته و با سه شتاب نگاشت زلزله، منجیل، Northridge و Chi Chi تایوان، تحت تحلیل استاتیکی ودینامیکی غیر خطی قرار گرفته و با چسباندن لایه های CFRP بر حسب نیاز هر پایه، تغییر در میزان حداکثرجابجایی، میزان برش و اتلاف انرژی پایه آنها  بررسی شده  و اختلاف در نتایج دو روش استاتیکی و دینامیکی محاسبه شده است.
فصل اول: کلیات
1-1- مقدمه
زمین لرزه پدیده ای طبیعی و غیر قابل اجتناب است که به خودی خود سبب تلفات جانی و مالی نمی باشد، بلکه در کنش حرکات زمین با محیط های ساخته ی دست بشر است که عدم توانایی در مقاومت ساخته ها باعث خسارت جدی می شود. در پی زمین لرزه ها علاوه بر تلفات جانی، ثروت ملی نیز به هدر رفته و بار مالی زیادی بر اقتصاد کشورها بوجود می آید که این امر در مورد کشور هایی با اقتصاد زودشکن اثرات جدی و دراز مدت به جا می گذارد (ناطق الهی،1390).
كشور ایران از نظر لرزه خیزی در یكی از فعال ترین مناطق جهان قرار گرفته است. در سالهای اخیر به طور متوسط در هر پنج سال یك زمین لرزه شدید در نقطه ای ازكشور اتفاق افتاده كه باعث خسارات جانی و مالی بسیاری شده است (حمره، 1387)، پل ها به عنوان سازه های استراتژیک ومهم و به واسطه آن که یکی از عناصر مهم در شریان های حیاتی هستند، باید به گونه ای طراحی شوند که در مدت زلزله و بعد از آن هم بتواند عملکرد خود را داشته باشد، عدم تخریب پل و خارج نشدن از بهره برداری پس ازیک زمین لرزه شدید ازبسیاری تلفات جانی و اقتصادی پس از حادثه خواهد کاست (زارع برزشی، 1391).
در چند دهه گذشته بموازات توسعه راه های کشور حجم قابل توجهی از بودجه های مربوطه جهت پل ها اختصاص یافته است. متاسفانه علی رغم پیشرفت های فن آوری در مهندسی مواد هنوز این سازه ها با گذشت زمان به دلایل  مختلف از جمله شرایط محیطی نامناسب و ترافیک سنگین و حوادث طبیعی دچار خرابی های متعددی می شوند. این خرابی ها در صورت عدم توجه به موقع علاوه بر کاهش سطح بهره برداری و عمر مفید سازه هزینه های تعمیر و نگهداری را شدیدا افزایش خواهد داد. که اهمیت بکارگیری روشهای منطقی  و سینماتیک در مدیریت نگهداری پل ها به منظور حفظ ایمنی استفاده کنندگان از پل و جلوگیری از هدر رفتن سرمایه های کشور را نمایان می سازد (رهگذر،1387). بنابراین دست یابی به روش یا روش هایی جهت بهسازی لرزه ای پل هایی که در برابر زلزله به اندازه کافی مقاوم نیستند می تواند بسیار مهم باشد (مرادی، 1390).

برای بهسازی، روش های مختلفی مانند مرمت موضعی، استفاده از پوشش بتنی، استفاده از پوشش فولادی و غیره تحت عنوان “ روش های کلاسیک ” وجود دارد. یکی از روش های نوینی که در سال های اخیر مورد توجه صنعتگران قرار گرفته است، مقاوم سازی یا بهسازی ساختمان های موجود با استفاده از کامپوزیت ها می باشد. در این زمینه تحقیقات زیادی صورت گرفته و آیین نامه هایی مقدماتی نیز برای استفاده از آنها تهیه شده است (ناطق الهی، 1385). این مواد به دلیل داشتن مقاومت كششی بالا، ابزار مناسبی جهت افزایش ظرفیت اعضای بتنی و بنایی به شمار می آیند. امروزه دركشورهای پیشرفته حجم بالایی از بهسازی و تقویت سازه های بتنی و بنایی با استفاده از این مواد انجام می پذیرد (حمره، 1387).

این مطلب را هم بخوانید :

2-1- بیان مسأله
در این پایان نامه به مقاوم سازی پایه پل های بتنی با ورقFRP  تحت بار دینامیکی زلزله پرداخته خواهد شد،  پایه های پل با ابعاد واقعی ومحصور شده با FRR درنرم افزار ABAQUS مدل سازی می شود، برای تحلیل پایه تحت بار زلزله از تحلیل دینامیکی غیر خطی استفاده شده است تا اثرFRP بر روی پایه های پلی که تحت شتاب نگاشت هستند مورد بررسی قرار گیرد.
3-1- پیشینه تحقیق
تكنولوژی استفاده از ورق هایFRP در مهندسی عمران اولین بار در سال 1984در سوئیس توسط پروفسورMeier  مطرح و مورد آزمایش قرار گرفت كه در آن ورق های Carbon FRP (CFRP) جهت مقاوم سازی تیرهای بتنی آزمایش شدند. بزرگ ترین مزیت  FRPنسبت به فولاد داشتن نسبت مقاومت به وزن بالای آن می باشد. كاتسوماتا و همكارانش در سال1987 و 1988 روش استفاده ازFRP  را جهت مقاوم سازی ستون های بتنی مسلح ارائه دادند.
یکی از روش های معمول جهت مقاوم سازی و افزایش ظرفیت باربری ستون های بتن آرمه، ایجاد روپوش پیرامونی، جهت محدود نمودن انبساط عرضی ستون بارگذاری شده است. این شیوه علاوه بر جلوگیری ازکمانش آرماتورهای طولی ستون، با به تعویق انداختن جداشدگی پوسته بتنی، انهدام ستون را نیز به تاخیر می اندازد.
مطالعات پیرامون روش مقاوم سازی ستون های بتن آرمه در ابتدای قرن بیستم و در مورد ستون های مقاوم شده با روپوش فولادی صورت پذیرفت. این مطالعات نشان داد که وجود دورپیچ پیرامون ستون، سبب افزایش مشخصه های باربری آن می گردد اثر نامطلوب شرایط محیطی بر روپوش های فولادی و مراحل دشوار و زمان بر ایجاد این روپوش ها، سبب گردید که صفحات کامپوزیتی از جنس پلیمرهای مسلح شده با الیاف موسوم به ورقه هایFRP از بدو پیدایش به تدریج به عنوان جایگزین روکش های فولادی مورد استفاده قرار گیرند.

خاکی بزرگراه‌ها، آسفالت پیاده‌روها، بزرگراه‌ها و سازه‌های هیدرولیکی استفاده می‌شود. تورم خاک‌‌های رسی از موضوعات مهمی است که مورد توجه بسیاری از محققین قرار دارد. تورم در خاک رس می‌تواند به علل مختلف رخ دهد، یکی از این موارد، اثر مخرب وجود سولفات در خاک تثبیت شده با آهک است. جایگزینی آهک با سرباره سبب کاهش مقدار آهک آزاد و کاهش مقدار pH می‌شود. بنابراین با افزایش نسبت سرباره به آهک حتی در غلظت‌های زیاد سولفات، تورم کاهش می‌یابد. درنواحی سردسیر، خاک‌ها در معرض سیکل یخ زدن و آب شدن هستند. این سیکل یخ زدن و آب شدن، تغییرات مهمی بر خواص ژئوتکنیکی ایجاد می‌کند. خاک‌های ریزدانه تحت تأثیر سیکل یخ زدن و آب شدن دچار تغییراتی در حجم، مقاومت و فشردگی‌پذیری، چگالی، میزان آب یخ نزده و ظرفیت باربری در ریز ساختار می‌شوند. صدمات ناشی از یخ زدن و آب شدن یکی از مشکلات اساسی برای خاک‌های ریزدانه محسوب می‌شود. مقاومت و دوام توسط سیکل‌های یخ زدن و آب شدن کاهش می‌یابد. ترک‌ها و شکاف‌های ایجاد شده رایج‌ترین صدمات ناشی از یخ زدن و آب شدن محسوب می‌شود. لذا تورم ناشی از یخبندان و تورم ناشی از حضور سولفات در خاک‌های ریزدانه تثبیت شده با آهک امر مهمی در پروژه‌های عمرانی محسوب می‌شود که لزوم تحقیقات بیشتر در این زمینه در پروژه‌های عمرانی احساس می‌شود.
2-1- اهداف پایان نامه
خاک‌های ریزدانه رس‌دار همواره باعث ایجاد مشکل در پروژه‌های عمرانی شده‌اند، یکی از روش‌های بهبود خواص خاک‌های مسأله‌دار، استفاده از آهک به‌منظور تثبیت خاک است، در صورتی که خاک حاوی یون سولفات باشد یا خاک تثبیت شده در معرض آب سولفاته قرار گیرد، حضور آهک نه‌تنها باعث کاهش تورم لایه تثبیت شده نمی‌شود، بلکه نتیجه عکس داده و سبب افزایش تورم می‌گردد. این پدیده به علت انجام واکنش‌های شیمیایی بین کانی‌های رس، آهک و سولفات است که منجر به تشکیل کانی‌های اترینگایت و تاماسایت شده و این کانی‌ها با جذب آب به‌شدت متورم می‌شوند. اخیراً ترکیبات شیمیایی جدیدی برای تثبیت خاک‌های رسی مورد استفاده قرار گرفته است که در این میان استفاده از سرباره فولادسازی ( [1](BOSدر افزایش مقاومت خاک رس، روش جدیدی محسوب می‌شود، از آنجا که خاک‌ها‌‌‌‌ از دانه‌‌‌‌‌‌‌ها و کانی‌‌های رس تشکیل شده‌اند، در مقابل پدیده یخ زدن و آب شدن و تر و خشک شدن‌های متوالی دچار مشکل می‌شوند و در مناطق سردسیر، عمق یخ‌بندان ممکن است به خاک لایه بستر راه‌ها نیز برسد که در نهایت منجر به کاهش مقاومت و ظرفیت باربری خاک به علت افزایش رطوبت ناشی از آب شدن یخ می‌شود، در این تحقیق تاثیر سرباره فولاد ‌ذوب آهن اصفهان بر دوام خاک رس، در دو حالت بدون آلودگی و آلوده به مواد شیمیایی (سولفات سدیم و منیزیم) به کمک آزمایش تک‌محوری مورد بررسی قرار گرفته است. به‌طور کلی درزمینه استفاده از (BOS) در تثبیت خاک‌های رسی تحقیقات کمی انجام شده است، از آنجا که سرباره ماده زائدی در طبیعت به‌حساب می‌آید استفاده از این مواد زائد (­در بهبود خواص خاک­) از نظر اقتصادی و جنبه‌های زیست‌محیطی می‌تواند از اهمیت خاصی برخوردار باشد. این پایان‌نامه در ادامه تحقیقات پایان‌نامه‌های قبلی دانشکده مهندسی دانشگاه بوعلی­سینا توسط اکرمی (1385)، نادری (1388)، نجاتی (1389) و صفا (1392) انجام شده‌است.
3-1- معرفی فصل های پایان نامه
فصل‌های موجود در این پایان‌نامه به شرح زیر است:
فصل اول: مقدمه
فصل دوم: تثبیت خاک رس با آهک و سرباره فولادسازی و اثر سولفات بر خاک رس تثبیت شده با آهک
در این فصل پس از معرفی کلی خاک رس، تاثیر آهک و سرباره در تثبیت خاک بررسی شده است. سپس تأثیر سولفات بر مقاومت و دوام خاک رس مورد بررسی قرار گرفته است. .
فصل سوم: دوام خاک در برابر یخ زدن و آب شدن و تر و خشک شدگی
دراین فصل تأثیر سیکل‌های یخ زدن و آب شدن و تر و خشک شدگی بر مقاومت و دوام خاک بررسی شده‌است.
فصل چهارم: مصالح و روش‌های آزمایش
در این فصل از پایان­نامه، مراحل و روند نمونه سازی و آزمایش‌های مربوطه شرح داده شده است..
فصل پنجم: نتایج آزمایش‌ها و تحلیل نتایج
در این فصل ابتدا نمودارهای بدست آمده از نتایج آزمایش‌ها ارائه شده است سپس نتایج مورد تحلیل قرار گرفته است.

فصل ششم: نتیجه­گیری و پیشنهاد­ها

در فصل ششم، نتایج کلی به صورت خلاصه جمع‌بندی شده است و همچنین پیشنهادهای لازم جهت ادامه دادن مسیر این تحقیق و کار در زمینه­های بعدی آمده است.
فهرست مراجع
در انتها فهرست مراجع مورد استفاده در این پایان­نامه اراﺋﻪ شده است.
فصل دوم: تثبیت خاک رس با آهک و سرباره فولادسازی و اثر سولفات بر خاک رس تثبیت شده با آهک
1-2- مقدمه
استفاده از خاک به‌عنوان اصلی‌ترین مصالح در اکثر پرو‌ژه‌های عمرانی غیر قابل انکار است. توسعه چشمگیر در ایجاد فرودگاه‌ها، تونل‌ها و فضاهای زیرزمینی، احداث اسکله‌های عظیم، بزرگراه‌ها، احداث سدها و سازه‌های مربوط به آن‌ها، شبکه‌های عظیم آبیاری و زهکشی و غیره، نیاز به مصالح ساختمانی را افزایش داده است. بر این اساس امروزه استفاده از مصالح جایگزین که از نظر مهندسی کیفیتی بالاتر از مصالح مورد استفاده در گذشته را داشته و همچنین از نظر اقتصادی نیز مقرون به‌صرفه باشد، مورد توجه زیادی قرار گرفته است. از جمله مهمترین و پرهزینه‌ترین مصالحی که در پروژه‌های مختلف عمرانی مورد استفاده قرار می‌گیرد، خاک است. توجه به این نکته که خاک نمی‌تواند تمام خصوصیات ژئوتکنیکی مورد نیاز برای پروژه‌ها را در بر داشته باشد، اهمیت استفاده از روش‌های گوناگون برای بهبود و تثبیت خاک را روشن می‌سازد [14].
خاک را می‌توان تجمعی از ذرات جامد تولید شده به‌وسیله تجزیه مکانیکی و شیمیایی سنگ‌ها معرفی کرد. آگاهی از مشخصات فیزیکی ترکیبات خاک، برای درک عملکرد آن در حین عملیات ساختمانی ضروری است [2].
خاک‌ها توده‌هایی از ذرات کانی هستند که همراه با هوا یا آب موجود در فضاهای خالی، سیستم‌های سه‌فازی را تشکیل می‌دهد. خاک‌ها بخش وسیعی از سطح زمین را پوشانده‌اند و به گستردگی و فراوانی به‌صورت مصالح ساختمانی و زیرسازی مورد استفاده قرار می‌گیرند [11].

خاک‌های رسی، دامنه وسیعی از کانی‌های گوناگون را شامل می‌شود. این خاک‌ها شامل نسبت‌های متفاوتی از انواع کانی‌های رسی، عمدتاً شامل کائولینیت، ایلیت، 

این مطلب را هم بخوانید :

کانی‌های چند‌گانه و مونت‌موریلونیت است. کانی‌های غیر رسی موجود در این خاک‌ها عمدتاً کوارتز، مواد آلی و اکسیدهای کلوئیدی است. مقدار کمی از کانی رسی معین، شاید بتواند تغییرات فیزیکی-شیمیایی زیادی در خاک ایجاد کند [95].

خاک‌های رسی از هوازدگی شیمیایی سنگ‌ها تشکیل می­شوند. نظر به تفاوت نحوه­ تشکیل خاک رس با دیگر انواع خاک‌ها از قبیل شن و ماسه و لای، که از هوازدگی فیزیکی سنگ مادر تشکیل شده‌اند،

فصل چهارم: رشد ترک در ماده‌ی مرکب………… 23
4-1- پیش‌گفتار…………………………………….. 23
4-2- معیار رشد ترک در ماده‌ی مرکب…………… 23
4-3- یافتن مقدار رهایی کارمایه‌ی کرنشی……. 24
4-3-1- نگره‌ی تیر…………………………………. 25
4-3-2- روش مساحت……………………………. 27
4-3-3- راه‌کار گسترش مجازی ترک…………….. 28
4-3-4- فن تابع اولیه‌ی مستقل از مسیر ……… 29
4-3-5- روش بسته شدن مجازی ترک…………. 32
فصل پنجم: جزء تماس چسبنده…………………35
5-1- پیش‌گفتار………………………………….. 35
5-2-  جزء چسبنده………………………………. 35
5-3- رابطه‎سازی الگو‎ی ترک چسبنده………… 38
5-3-1- رابطه‎سازی الگو‎ی چسبنده‌ی دو خطی…40
5-4- رابطه‌سازی تابع چسبنده …………………42
5-4-1- بررسی نمودار تنش- بازشدگی………..42
5-4-2- رابطه‌سازی تابع کشسان……………… 44
5-4-3- تابع کشسان خطی……………………… 45
5-4-4- تابع کشسان سهمی درجه دو………… 46
5-4-5- تابع کشسان توانی……………………. 46
5-4-6- تابع کشسان لگاریتمی……………….. 47
5-4-7- مقایسه‌ی تابع‌های کشسان پیشنهادی…47
5-5- روش جزء‌های محدود ناحیه‌ی چسبنده….49
فصل ششم: آزمایش‌های شکست میان لایه‌ای….51
6-1- پیش‌گفتار…………………………………… 51
6-2-  شیوه‌ی بسته شدن مجازی ترک…………51
6-3- شبیه‌سازی به روش جزء چسبنده………..52
6-4- نمونه‌های عددی…………………………… 53
6-4-1- تیر طره‌ی دوتایی………………………… 54
6-4-2- نمونه‌ی خمشی یک بخشی………….. 62
6-4-3- نمونه‌ی تیر خمشی ترک‌دار……………. 66
فصل هفتم: پایان سخن………………………… 76
1-1- پیش گفتار …………………………………..76
7-2- گزیده‌ی پایان‌نامه………………………….. 76
7-2- نتیجه‌گیری…………………………………. 77
7-3- پژوهش‌های آیندگان………………………. 77
دستمایه‌ها ……………………………………….78
واژه‌نامه‌ی فارسی به انگلیسی……………….. 84
نام‌نامه……………………………………………. 86
چکیده:

در سال‌های‌‌کنونی، بهره‌جویی از ماده‌ی مرکب در ساخت و تقویت سازه‌ها بسیار گسترش یافته است. ساختار این ماده به گونه‌ای می‌باشد که امکان شکل‌گیری ترک در میان لایه‌ها وجود دارد. بر اثر افزایش بار، این ترک‌ها رشد می‌نمایند و سبب افت شدید در استحکام و سختی سازه می‌شوند. به‌کارگیری شیوه‌های عددی در این زمینه 

و دستیابی به پاسخ‌ها، درتخمین رفتار ترک، نقش مهمی دارد. شروع و گسترش شکست میان ‌لایه‌ای در ماده‌ی مرکب را با فن‌های عددی انجام می‌دهند. در این روش، جزء‎های چسبنده را به همراه نمودار رفتاری ویژگی‎های ماده به کار می‌برند و رشد ترک را بررسی می‌کنند. خاطر نشان می‌سازد، یک نمودار رفتاری ماده‌ی مناسب در بهبود پاسخ‎ها اثرگذار است. ازاین رو، یک جزء پیشنهاد می‌گردد و در نمونه‌های عددی به کار می‌رود و ویژگی‌های آن ارزیابی می‌شود. درستی پاسخ‌ها در شکست میان لایه‌ای ماده‌ی مرکب با شیوه‌ی عددی راست آزمایی خواهد شد. نمونه‌های عددی آشکار می‌کنند که جزء‌ چسبنده‌ی پیشنهادی با شمار تحلیل کم، پاسخ‌های با دقت خوب را به دست می‌دهد.

فصل یکم: آغاز سخن
1-1- پیشگفتار
یکی از دلیل‌های مهم شکست و فروپاشی سازه‌ها، وجود ترک‌های نخستین و گسترش آن‌‌ها است. این ترک‌ها، بیشتر ناشی از عامل‌های گوناگون، و از آن میان، خطا در فرآیند ساخت سازه، بارهای بهره‌برداری و مانند این‌ها می‌باشند. وجود ترک‌ها در شکل‌ و اندازه‌های گوناگون، رفتارهای متفاوتی را در سازه پدید می‌آورد. پاره‌ای از این ترك‌ها بر کارکرد سازه اثر نمی‌گذارند، در حالی که برخی دیگر گسترش پیدا  می‌کنند و به شکست ناگهانی آن  می‌انجامند. تاکنون هزینه‌های بسیاری به دلیل شکست‌های ناشی از ترک پرداخت شده است. با انتخاب راه‌کار مناسب می‌توان هزینه‌ها را به مقدار زیاد کاهش داد. از سوی دیگر،  برآورد دقیق میزان خرابی و عمر سازه، در سازه‌ها با قابلیت اعتماد زیاد مورد نیاز است. بر پایه‌ی اهمیت هدف‌های ساخت، حساسیت خطرها و آسیب‌‌های ناشی از خرابی سازه‌، پیش‌بینی محل رخداد ترک و راستای گسترش آن از نکته‌های مهم در طرح و تحلیل سازه‌ها به شمار می‌رود.
در سال‌های اخیر، بهره‌جویی از مصالح نوین در ساخت و تقویت سازه‌ها بسیار چشم‌گیر بوده است. شناخت دقیق رفتار ماده‌ی مرکب، به یک طرح بهینه رهنمون می‌شود. افزون بر برتری‌های بسیار، برخی کاستی‌ها نیز در الگوسازی رفتار این ماده وجود دارد. از آن میان، می‌توان چگونگی شکست و گسترش ترک را نام برد. باید دانست، تحلیل شکست‌ سازه‌ها تنها در موردهای اندکی به صورت صریح امکان‌پذیر می‌باشد. از این رو، روش‌های عددی جایگاه ویژه‌ای در بررسی زمینه‌های ترک و شکست پیدا کرده‌اند. تاكنون دامنه‌ی گسترده‌ای از روش‌های عددی برای حل مساله‌ی شکست به‌کارگرفته شده‌اند.  در این پژوهش، به بررسی عددی شکست میان لایه‌ای در ماده‌ی مرکب پرداخته می‌شود.
2-1- الگوهای رشد ترک
در بررسی پدیده‌ی شکست و گسترش ترک، تحلیلگر با فرآیند‌های پیچیده‌ی رفتاری ماده روبرو است. این فرآیندها را می‌توان در سه گام رفتاری تقسیم بندی کرد: نخست ایجاد سوراخ‌ها و ترک‌های مویین در چندین نقطه از جسم، سپس رشد سوراخ‌ها و سر انجام، اندرکنش و به هم پیوستن آن‌ها. این کارها به شکل‌گیری ترک‌های درشت می‌انجامد. سپس، رشد و گسترش ترک‌ها سازه را خراب می‌کنند[G1].

با کمک یك روش عددی كارآمد، همراه با یک الگوی رفتاری مناسب که اثر ترک را در ماده شبیه‌سازی می‌کند، می‌توان پدیده شکست در ماده را بررسی کرد. ساده‌ترین الگوی مورد استفاده در تحلیل شکست، الگوی کشسان خطی می‌باشد. بر این پایه، رفتار ماده در لبه‌ی ترک را کشسان و خطی می‌پندارند. هر چند این پنداشت به نتیجه‌های غیرواقعی، همچون تنش بی‌پایان در لبه‌ی ترک می‌انجامد، ولی در بسیاری از پژوهش‌ها کاربرد زیادی داشته است[s1]. باوجود این، برای واقعی‌تر کردن پیش‌بینی رفتار شکست، الگوهای گوناگونی نیز در دسترسند. از میان آن‌ها، دو الگوی رفتاری چسبنده و خرابی توجه بیشتری را به خود جلب کرده‌اند. در راه‌کار 

این مطلب را هم بخوانید :

چسبنده، اثر ترک تنها در یک منطقه‌ی مشخص شبیه‌سازی می‌شود. این فن به دلیل سادگی کاربرد در برنامه‌های روش جزء‌های محدود‌، بسیار مورد توجه است[B2]. در روش خرابی با معرفی عامل خرابی در یک محیط پیوسته، اثر ترک بر بخشی از دامنه وارد می‌شود.  اثر رویارویی میزان خرابی و تاثیر رفتار ماده، بخش اصلی این شیوه خرابی می‌باشد[K1].

3-1- ترک در ماده مرکب
ماده‌ی مرکب از دو یا چند ماده شکل می‌گیرند. هدف آن است که کارایی و ویژگی‌های ماده‌ی مرکب، از ویژگی‌های هر یک از آن‌ها به تنهایی، برتر باشد. با انتخاب شمار دلخواه و جهت‌گیری مناسب  تارها در زمینه، امکان پخش تنش و تغییر مسیر بار فراهم می‌شود. از سویی، ساختار لایه‌ای ماده‌ی مرکب به گونه‌ای است که شکل‌گیری ترک در بین لایه‌ها قرار می‌گیرد. این ترک‌ها می‌توانند بر اثر بار رشد کنند و سبب افت شدید در استحکام و سختی سازه شوند. پیدایش ترک‌های میان لایه‌ای می‌تواند ناشی از کاستی نخستین ماده، تنش‌های لبه‌ی آزاد، ضربه و مانند این‌ها باشد. تخمین پیدایش ترک و چگونگی گسترش آن با بهره‌جویی از شیوه‌های عددی و آزمایشگاهی فراهم است. با توجه به صرف هزینه و زمان بسیار برای انجام آزمایش‌های پیچیده، تحلیل‌های عددی برتری دارند.
در شبیه‌سازی عددی، در بخشی از ماده جدایی لایه را به شکل ترک می‌پندارند. برای گره‌ها در آن بخش معیار رشد ترک بررسی می‌شود. درگره‌هایی که در آن‌ها معیار رشد ترک برقرار گردد، ترک قدری