دانلود پایان نامه ارشد عمران سازه :بررسی فروپاشی پیش¬رونده¬ی پل¬های خرپائی

دانلود متن کامل پایان نامه درجه کارشناسی ارشد رشته عمران گرایش سازه

با عنوان:بررسی فروپاشی پیش¬رونده¬ی پل¬های خرپائی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

پایان­ نامه

 

مقطع­ کارشناسی­ ارشد

رشته: عمران

 

عنوان/موضوع :    بررسی فروپاشی پیش­رونده­ی پل­های خرپائی

استاد راهنما :  پروفسور غلامرضا قدرتی امیری

استاد مشاور : –

(زمستان 93)

 

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

چکیده

پل­ها اعضای جدا نشدنی میسرهای ارتباطی هستند و در شرایط اقتصادی و اجتماعی بسیار تاثیرگذار می­باشند. گذر زمان و بارهای تصادفی از جمله مواردی هستند که سلامت پل­ها را تهدید می‌کنند. بارهای غیرعادی ناشی از حوادث طبیعی، خطاهای اجرا و برخی مسائل دیگر می­توانند باعث به­وجود آمدن فروپاشی پیش­رونده در سازه­ها شوند، لذا تشخیص زود هنگام آسیب پل­ها می­تواند از وقوع فجایع جلوگیری کند. از این رو، لزوم بررسی دقیق رفتار این سازه­ها در برابر فروپاشی پیش­رونده احساس می­گردد. در این پایان نامه روشی مبتنی بر بررسی فروپاشی یک پل خرپایی چند دهانه در برابر پدیده­ی فروپاشی پیش­رونده با سناریوهای تشخیص و حذف اعضای بحرانی و مقایسه­­ی بین حالات مختلف حذف و همچنین تاثیر سناریوهای حذف اعضای بحرانی بر پایداری سازه­ی باقی­مانده ارائه گردیده­است. پس از شبیه­سازی مدل­های المان محدود سه بعدی، به منظور ارزیابی پتانسیل وقوع فروپاشی پیش­رونده تحت سناریوهای مختلف قرار­گرفت. با مقایسه­ی نتایج حاصل از تحلیل استاتیکی­خطی، تحلیل استاتیکی غیرخطی و تحلیل دینامیکی غیرخطی طی زمان­های 5/0 ثانیه و 1 ثانیه به ارائه­ی ضریب افزایش بار دینامیکی اعضای بحرانی در حالت میانگین تغییرات نیرویی برای اعضای یال بالایی و پایینی پرداخته شد. با مقایسه­ی ضریب افزایش بار دینامیکی برای دو گروه اعضای کلیدی یال بالا و پایین و مقدار میانگین اعضای کلیدی در هر گروه نتیجه شد هرچه زمان ضربه اعمالی ناشی از حذف کوتاه­تر باشد، ضریب افزایش بار بزرگتر خواهد­بود، همچنین نتیجه شد که هرچه حذف عضو سریع­تر انجام شود، ضریب افزایش بار افزایش می­یابد.

 

کلمات کلیدی فارسی : فروپاشی پیش­رونده ، ناحیه بحرانی ، پل خرپائی، ضریب افزایش بار

 

 

 

 

 

 

فهرست مطالب

فصل 1: 1

مقدمه و کلیات  1

1-1- مقدمه.. 2

1-2- ضرورت تحقیق.. 5

1-3- هدف تحقیق.. 6

1-4- شیوه تحقیق.. 7

1-5- ساختار پایان نامه .. 7

فصل 2: 10

ادبیات و پیشینه­ی تحقیق  10

2-1- مقدمه.. 11

2-2- تعریف آسیب سازهای.. 11

2-3- تعریف فروپاشی پیش­رونده.. 11

2-4- بارهای غیرعادی.. 12

2-4-1- انفجار گاز.. 13

2-4-2- انفجار بمب.. 14

2-4-3- ضربه­ی ناشی از برخورد.. 15

2-4-4- آتش سوزی.. 15

2-4-5- خطای ساخت.. 16

2-5- مفاهیم اولیه در فروپاشی پیش­رونده.. 16

2-6- تاریخچه پیدایش استانداردهای مربوط به فروپاشی پیش­رونده   17

2-7- ترکیب بارهای فروپاشی پیش رونده در استانداردها   19

2-7-1- ترکیب بار شامل بارگذاری­های نامشخص.. 19

2-7-2- ترکیب بارهای اسمی با استفاده از تنش مجاز طراحی   20

2-7-2-1- ترکیب بارهای مبنا.. 20

2-7-3- ترکیبات بار برای حوادث فوق­العاده و استثنائی   20

2-7-3-1- ظرفیت تحمل بار.. 21

2-7-3-2- ظرفیت باقیمانده.. 21

2-7-3-3- شرایط ثبات و پایداری سازه.. 21

2-8-ترکیبات بارگذاری مورد نیاز درتحلیل فروپاشی پیش­رونده   22

2-9- بررسی انواع فروپاشی پیش­رونده در سازه­ها.. 23

2-9-1- فروپاشی پنکیکی.. 23

2-9-2- فروپاشی دومینویی.. 25

2-9-3- فروپاشی زیپی.. 25

2-9-4- فروپاشی برشی.. 27

2-9-5- فروپاشی ناشی از ناپایداری.. 27

2-9-6- فروپاشی ترکیبی.. 28

2-10- فروپاشی پیش­رونده پل­ها.. 29

2-10-1- فروپاشی ناشی از گسیختگی تکیه­گاه.. 29

2-10-2- فروپاشی ناشی گسیختگی موضعی.. 32

2-11- روشهای تحلیل سازه­ها در مقابل فروپاشی پیش­رونده   34

2-11-1- تحلیل استاتیکی الاستیک خطی.. 34

2-11-2- تحلیل استاتیکی غیرخطی.. 35

2-11-3- تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی الاستیک خطی   36

2-11-4- تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی.. 37

2-12- روش­های مقابله با فروپاشی پیش­رونده در پل­ها   38

2-12-1- کنترل حادثه.. 39

2-12-2- طراحی غیرمستقیم.. 39

2-12-3- مقاومت موضعی مشخصه.. 40

2-12-4- مسیر بار جایگزین.. 40

2-12-5- جداسازی.. 40

2-13- تاریخچه­ی فروپاشی پیش­رونده.. 41

فصل 3: 44

روش تحقیق  44

3-1- مقدمه.. 45

3-2- مدل تحلیلی.. 47

3-2-1- کلیاتی پیرامون نمونه­ی آزمایشگاهی.. 47

3-2-1- صحت­سنجی مدل آزمایشگاهی.. 50

3-2-2- نحوه مدل­سازی.. 51

3-3- بارگذاری.. 55

3-4- تعیین اعضای کلیدی.. 57

3-5- نتیجه­گیری.. 62

فصل 4: 64

محاسبات و یافته­ها  64

4-1- مقدمه.. 65

4-2- معیار انتخاب سناریوی حذف اعضای کلیدی.. 65

4-3- تعیین روش تحلیل مناسب.. 71

4-3-1- اثر حذف اعضای B10 و B9. 71

4-3-2- اثر حذف اعضای T4 و T5. 74

4-4- ضریب افزایش دینامیکی.. 77

فصل 5: 80

نتیجه­گیری و پیشنهادات  80

5-1-مقدمه.. 81

5-2- نتیجه­گیری.. 81

5-3- ارائه پیشنهادات.. 82

منابع و مآخذ………………………………………………………………………………………………….  83

 

        

 

 

 

فهرست اشکال

شکل (1-1) فروپاشی پیش رونده پل [6] I-35W… 4

شکل (1-2) فروپاشی پیش رونده پل جیاندونگ جینگ جیانگ [7]   4

شکل (1-3) فروپاشی پیش رونده پل جیاندونگ جینگ جیانگ [8] 5

شکل (2-1) تاریخچه زمانی فشار ناشی از انفجار گاز [12]   13

شکل (2-2) تاریخچه زمانی فشار ناشی از انفجار : (a فاصله 1 متر، (b فاصله 5 متر، (c فاصله 10 متر[12].. 14

شکل (2-3) ساختمان آلفرد پ. مورا قبل از انفجار و بعد از انفجار[18].. 18

شکل (2-4) مراحل فروپاشی پیش رونده پنکیکی [27].. 24

شکل (2-5) فروپاشی برجهای دو قلو در اثر فروپاشی پیش رونده پنکیکی [28].. 24

شکل (2-6) مراحل فروپاشی پیش رونده دومینوئی[27].. 25

شکل (2-7) مراحل فروپاشی پیش رونده زیپی[27].. 26

شکل (2-8) فروپاشی پیش رونده زیپی پل کابلی[26].. 26

شکل (2-9) فروپاشی پیش رونده برشی اسلیپر پیش تنیده [29]   27

شکل (2-10) مراحل فروپاشی پیش رونده ناشی از ناپایداری[27]   28

شکل (2-11) فروپاشی پیش رونده ترکیبی ساختمان مورا [26]   28

شکل (2-12) فروپاشی پیشرونده پل کوآنگ دونگ در اثر آسیب دیدگی پایه میانی[7].. 30

شکل (2-13) فروپاشی پیشرونده پل هانگجو در اثر حذف ناگهانی ستون موقت[5].. 31

شکل (2-14) فروپاشی پیشرونده پل بآیهوا در اثر آسیب دیدگی ستونهای آن [7].. 31

شکل (2-15) فروپاشی پیشرونده پل کبک در اثر کمانش مهارهای جانبی آن[7].. 32

شکل (2-16) فروپاشی پیشرونده پل زایاوتانمن در اثر گسیختگی مهارهای آن[7].. 33

شکل (2-17) فروپاشی پیشرونده پل پرچم سرخ در اثر تخریب غیر اصولی[7].. 33

شکل (3-1) ابعاد هندسی نمونه آزمایشگاهی[35].. 48

شکل (3-2) نمونه آزمایشگاهی پل خرپائی [35].. 48

شکل (3-3) تکیه گاههای نمونه آزمایشگاهی (a) تکیه گاه غلتکی و (b) تکیه گاه مفصلی.. 50

شکل (3-4) شکل مدلسازی پل خرپایی در حالت نیمرخ پل.. 51

شکل (3-5) شکل مدلسازی شده در نمای 3 بعدی از پل خرپایی   52

شکل (3-6) مشخصات و جنس مصالح.. 52

شکل (3-7) نحوه تعریف سطح مقطع ( 2x25x50 ). 53

شکل (3-8) مشخصات مصالح سطح مقطع ( 3×30 ). 53

شکل (3-9) مشخصات سطح مصالح ( 6/1×20 ). 54

شکل (3-10) مشخصات مفصل پلاستیک محوری.. 55

شکل (3-11) بارگذاری غیرخطی با در نظر گرفتن اثر تغییر شکل­های بزرگ……………………………….56

شکل (3-12) سناریوهای حذف اعضای یال پائینی(گروه اول)    59

شکل (3-13) شاخص تغییرات گروه اول.. 59

شکل (3-14) سناریوهای حذف اعضای یال بالائی(گروه دوم).. 59

شکل (3-15) شاخص تغییرات گروه دوم.. 60

شکل (3-16) سناریوهای حذف اعضای قائم(گروه سوم).. 60

شکل (3-17) شاخص تغییرات گروه سوم.. 61

شکل (3-18) سناریوهای حذف اعضای مورب(گروه چهارم).. 61

شکل (3-19) شاخص تغییرات گروه چهارم.. 62

شکل (4-1) سناریوهای حذف اعضای یال پائینی.. 67

شکل (4-2) پارمترهای آماری  اعضای سازه در گروه اول سناریوی آسیب.. 67

شکل (4-3) سناریوهای حذف اعضای یال بالائی.. 68

شکل (4-4) پارمترهای آماری  اعضای سازه در گروه دوم سناریوی آسیب.. 68

شکل (4-5) سناریوهای حذف اعضای قائم.. 69

شکل (4-6) پارمترهای آماری  اعضای سازه در گروه سوم سناریوی آسیب.. 69

شکل (4-7) سناریوهای حذف اعضای مورب.. 70

شکل (4-8) پارمترهای آماری اعضای سازه در گروه چهارم سناریوی آسیب.. 70

شکل (4-9) بیشینه میزان تغییرات نیرویی در اعضای کلیدی یال پائینی   72

شکل (4-10) مفدار میانگین نیرویی اعضای کلیدی در اعضای یال پائینی   72

شکل (4-11) میزان واریانس نیروها در اعضای کلیدی یال پائینی   73

شکل (4-12) میزان انحراف معیار نیروها در اعضای کلیدی یال پائینی   73

شکل (4-13) بیشینه میزان تغییرات نیرویی در اعضای کلیدی یال بالائی   75

شکل (4-14) مفدار میانگین نیرویی اعضای کلیدی در اعضای کلیدی یال بالائی.. 75

شکل (4-15) بیشینه میزان تغییرات نیرویی در اعضای کلیدی یال بالائی   76

شکل (4-16) بیشینه میزان تغییرات نیرویی در اعضای یال بالائی   76
فهرست جداول

جدول (2-1) ترکیبات بارگذاری آئین نامه ها در ارزیابی پتانسیل فروپاشی پیش رونده سازه ها. 31

جدول (3-1) تاریخچه ی فروپاشی پیش رونده پل ها به همراه میزان تلفات و برآورد خسارت ناشی از آسیب وارده به پل. 53

جدول (3-2) مشخصات اجزای خرپا. 58

جدول (3-3) جدول مربوط به صحت سنجی فرکانسهای 3 مد اول  64

جدول (4-1) برنامه ریزی آزمایشهای انجام شده برای عضو ; 80

جدول (4-2) برنامه ریزی آزمایشهای انجام شده برای عضو شمارهی 49  81

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

مقدمه و کلیات

 


  • مقدمه

پس از جنگ جهانی دوم صنعت ساخت و ساز به شدت در سراسر جهان توسعه یافت. با این وجود، گذر زمان و وجود عوامل مختلف داخلی و خارجی باعث می­شود که اجزای سازه دچار آسیب شده و سازه تحت بارهای بهره برداری دچار مشکلات جدی و حتی انهدام شود. در نظر گرفتن تمامی جوانب در طراحی و کشف زود هنگام و اقدام مناسب در جهت رفع آسیب­های می­تواند از فروپاشی فاجعه بار سازه جلوگیری کند. از این رو، در دهه­های اخیر تحقیقات فراوانی در زمینه­ی شناسایی آسیب در سازه­ها صورت گرفته است.

خطوط ارتباطی و سازه­های زیر بنایی نقش اساسی در تمامی کشورها دارند و سالیانه هزینه­های فراوانی صرف ساخت و نگهداری آن­ها می­شود. در این میان، پل­ها نقش کلیدی در شرایط اقتصادی، اجتماعی و سیاسی یک کشور ایفا کنند. از این رو، در سال­های اخیر میزان توجه به پایش سلامتی پل­ها به شدت افزایش یافته است، زیرا نیاز اساسی به ارزیابی شرایط بسیاری از پل­ها در جهان احساس می­شود. مطالعات نشان می­دهد که بیش از 40 درصد از پل­های موجود در کانادا نیازمند ترمیم و مقاوم سازی هستند[1]. از میان 57000 پل بزرگراهی موجود در آمریکا در سال 1997، 187000 مورد از آن­ها معیوب گزارش شده و بیان شده که سالیانه به میزان 5000 پل دیگر به این تعداد اضافه می­شود[2]. در سال 2001 عنوان شد که ژاپن دارای 140000 پل می­باشد که زمان ساخت اکثر آن­ها به پیش از سال 1980 بر­می­گردد. بنابراین بسیاری از آن­ها به شدت به نگهداری نیاز دارند[3].

با توجه به قرار­گیری ایران در یک منطقه­ی لرزه ­خیز، وقوع زلزله­های متعدد می­تواند سبب بروز آسیب­های شدید در انواع مختلف سازه­ها شود. علاوه بر این ترافیک روزانه و افزایش آن می­تواند عاملی برای آسیب­دیدگی پل­ها باشد. همچنین طول عمر بسیاری از پل های موجود در کشور، به بیش از 30 سال می­رسد. از طرفی میزان ساخت انواع مختلف پل در ایران رو به افزایش است. در نتیجه نگهداری و کنترل پل­ها می­تواند نقش موثری در کشور ارائه کند[4].

یک پدیده نادر اما بسیار زیانبار در سازه­ها، پدیده فروپاشی پیش­رونده[1] است. این پدیده، اثر دینامیکی حاصل از گسترش و توسعه متوالی گسیختگی اولیه در یک سازه، که نشان دهنده عدم تطابق شدید بین عامل به وجود آورنده و فروپاشی شدید است، می­باشد. عامل به وجود آورنده فروپاشی پیش­رونده، یک عامل موضعی و متمرکز مانند عدم مقاومت موضعی است که سبب بروز یک پدیده فاجعه بار می­شود [5].

به علت وقوع حوادث غیر قابل پیش بینی از قبیل زلزله، انفجار، برخورد و تصادف و نیز کاهش احتمالی ظرفیت سازه در اثر گذر زمان و تاثیر این عوامل بر وقوع فروپاشی پیش­رونده در پل­ها، بررسی اثرات تقویت اجزای سازه­ای بر مقاومت در برابر فروپاشی پیش­رونده مورد توجه قرارگرفته است. مطالعات گذشته نشان می­دهد که مقاوم­سازی لرزه­ای سازه، می­تواند سبب مقاومت سازه در برابر فروپاشی پیش­رونده در مواجهه عوامل غیرعادی شود. در مقابل، افزایش شکل­پذیری، می­تواند سبب تسریع در مکانیسم فروپاشی پیش­رونده شود[4, 5].

یکی از حوادث معروف در زمینه فروپاشی، فروپاشی پل خرپایی فولادی I-35W بر روی رودخانه می­سی­سی­پی، واقع در ایالت مینه سوتا[2]، در ایالات متحده آمریکا می­باشد. همانطور که در شکل (1-1) مشهود است، این پل به طور ناگهانی، در یکم اوت سال 2007 دچار فروریزش شد و 13 کشته و بیش از 100 زخمی قربانی این حادثه شدند. گزارش بررسی عوامل فروریزش پلI-35W نشان می­دهد که بار مرده­ی عرشه چند بار به خاطر تعمیر و تقویت دال افزایش یافته بود و ضخامت گاست پلیت­های بکار رفته در پل نیز تنها نیمی از ضخامت مقدار طراحی شده بود. علاوه بر این، در روز سقوط، مصالح ساختمانی و ماشین آلات سنگین نیز بر روی پل جهت تعمیر و نگهداری وجود داشتند. این عوامل، سبب فروپاشی پل I-35W شده­اند[6].

  • فروپاشی پیش­رونده پل [6] I-35W

با توجه به شکل (1-2)، در سال 2007، در چین، برخورد یک کشتی باری با پایه پل جیاندونگ جینگ جیانگ[3]، سبب فروپاشی چهار دهانه مجاور پایه گردید. بررسی­های نشان می­دهد که نیروی برخورد کشتی، بیش از نیروی مجاز طراحی بوده و در نتیجه سبب آسیب دیدگی پایه پل شده است. در اثر این آسیب، نیروهای داخلی تغییر کرده و نیروهای باز توزیع شده بیش از ظرفیت پایه­های کناری بوده و در نتیجه آن، فروپاشی پیش­رونده رخ داده است[7].

  • فروپاشی پیش رونده پل جیاندونگ جینگ جیانگ [7]

نمونه­ای دیگر از فروپاشی پیش رونده در پل بای­هوآ[4] در شکل (1-3) در اثر زلزله ونچوآن[5] اتفاق افتاده است. در این پل در اثر آسیب تکیه­­گاه­ها، عرشه پل به همراه تغییر شکل­های پیچشی دچار فروریزش شده است[7, 8].

  • فروپاشی پیش رونده پل جیاندونگ جینگ جیانگ [8]
  • ضرورت تحقیق

تامین امنیت جانی انسان­ها و وسایل نقلیه­ی عبوری از روی پل­ها و همچنین حفظ سلامت سازه­ی پل و همچنین جلوگیری از بروز حوادث احتمالی همچون نشست در اثر وزن سازه، ایجاد ترک در سازها و یا فروپاشی قسمتی از سازه به علت پوسیدگی، فرسودگی، خوردگی، خطای ساخت، برخورد وسایل عبوری رو یا زیر پل و یا برخورد با پایه­ی پل، انفجار و یا حملات تروریستی و موارد مشابه، به یکی از مسائل حائز اهمیت در زمینه ساخت و نگهداری پل­ها، که شامل پل­های خرپایی و یا کابلی معلق تبدیل شده است. راهکارهای مختلفی برای حل اینگونه مشکلات توسط محققیق ارائه شده است. اما یکی از مسائل مهم در زمینه­ی پل­های خرپائی، حذف ناگهانی یک یا چند عضو از اعضای پل در اثر یک عامل خارجی می­باشد که سبب فروپاشی بخشی از پل شده و یا گاهی به صورت پدیده­ی فروپاشی پیش­رونده ظاهر گشته و منجر به فروریزش کل پل می­گردد. امروزه آیین­نامه­ها و به خصوص، آیین­نامه­ی طراحی پل­ها و سازه­های معلق در برابر فروپاشی پیش­رونده در سراسر دنیا با ارائه راهکارهای ویژه طراحی، در جهت کاهش احتمال فروپاشی پیش­رونده، این ضعف­ها را تا حدودی پوشش داده­اند. با این وجود، همواره طراحی با ضرایب اطمینان بالا مقرون به صرفه نمی­باشد. لذا در این پایان نامه تلاش شده است که به ارائه­ی روشی کاربردی در جهت شناخت اعضای بحرانی و تقویت آن­ها به منظور کاهش احتمال فروپاشی پیش­رونده­ی پل پرداخته شود.

[1] Progressive Collapse

[2] Minnesota

[3] Guangdong Jiujiang

[4] Biahua

[5] Wenchuan

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

تعداد صفحه :102

قیمت : چهارده هزار تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09124404335        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

شماره کارت :  6037997263131360 بانک ملی به نام محمد علی رودسرابی

11

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید

13 پاسخ

ترک بک و پینگ بک

  1. […] موجود در کانادا نیازمند ترمیم و مقاوم سازی هستند[۱]. از میان ۵۷۰۰۰ پل بزرگراهی موجود در آمریکا در سال […]

بخش دیدگاه ها غیر فعال است.