علی باقرخانی

Derivation of Trilinear Spring Models for Typical Regular and Irregular Multi-Story Reinforced Concrete Structures

   چکیده: عمارت بیگلربیگی، ازجمله بناهای تاریخی ارزشمند دوره قاجار‌است،که درسال 1276 ه.ق در‌محله فیض‌آباد در‌کرمانشاه احداث گردید. این عمارت، که درسال های 1311 تا 1315 ه.ق با الحاق شدن تکیه به بنا، توسعه‌یافته و درسال 1326 ه.ق باتزیئنات گچبری و آینه‌کاری مزین شد. این عمارت امروزه به‌عنوان موزه‌خط و پارینه‌سنگی زاگرس مورد استفاده‌قرار می‌گیرد. وقوع زلزله‌های اخیر‌دراستان کرمانشاه، به‌ویژوه زلزله 21 آبان 1396 سرپل‌ذهاب، ضرورت ارزیابی‌دقیق اثرات لرزه‌ای بر‌این بنای تاریخی را آشکار ساخته‌است. دراین پژوهش با هدف ارزیابی‌رفتار‌لرزه‌ای عمارت و تکیه بیگلربیگی، تحت تاثیر زلزله طرح، سازه به روش اجزای محدود در نرم افزارABAQUS مدلسازی‌شده‌است. مشخصات مکانیکی مصالح و ویژگی های هندسی مدل، از طریق تحلیل های فرکانسی ومقایسه با داده های مستند گذشته، مورد بررسی‌قرار‌گرفته است. نتایج این تحلیل نشان دهنده مطابقت قابل قبول مدل باشرایط موجود است. یافته‌ها حاکی‌ازآن است که با وجود برخی ضعف‌های باربری درجرزها واجزای آجری، سازه پایداری کلی خود را دربرابر بارهای ثقلی‌حفظ کرده است. درادامه، با انجام تحلیل های‌ دینامیکی تاریخچه زمانی تحت رکورد زلزله ناشی از زلزله 21 آبان 1396 سرپل‌ذهاب در کرمانشاه خرابیهای تحلیلی با واقعیت رخداده در سازه مقایسه شده‌است و در نهایت رفتارلرزه‌ای سازه تحت یک زوج شنابنگاشت منطقه، مقیاس شده به زلزله طرح، بررسی شده‌است. نتایج نشان داد که بنا دربرابر بارهای‌لرزه ای‌درنواحی اضلاع غربی‌و‌شمالی حساس وآسیب‌پذیراست‌که بیشینه‌جابه‌جایی‌دراین نواحی‌به mm 70 می‌رسد. که این آسیب‌ها باعث تمرکز خرابی‌های آینده‌دراین ناحیه‌ها خواهد شد. درنهایت براساس یافته‌های این پژوهش، رفتارلرزه‌ای و نقاط آسیب پذیر عمارت و تکیه   شناسایی‌شده‌است. واژه‌های‌کلیدی:‌عمارت‌وتکیه‌بیگلربیگی،بناهای‌تاریخی،تحلیل‌تاریخچه‌زمانی،آسیب‌پذیری‌لرزه‌ای،کرمانشاه.

تصادف یکی از مهمترین علل مرگ و میر در جهان بوده که همواره قربانیان زیادی را به کام مرگ می‌کشاند.در واقع در حین تصادف،‌در اثر برخورد خودروها با یکدیگر انرژی زیادی ازاد شده که با انتقال این انرژی به سرنشینان خودرو موجب اسیب و صدمه به ان‌ها‌ می‌شود به طوری که اگر سرعت برخورد نیز بیشتر باشد، تبعات حاصل از ان نیز کشنده‌تر خواهد بود. از این رو اهمیت ایمنی خودروها در حوزه تصادف برکسی پوشیده نیست و به همین دلیل لازم می‌یابدکه مهندسان و محققان در این حوزه توجهات خود را نسبت به این موضوع معطوف نموده و سعی در حل این مشکل داشته باشند.کارهای پژوهشی و تجربی زیادی در این زمینه انجام شده‌که نهایتا به معرفی سازه های جاذب انرژی منجر شده است.‌جاذب های انرژی سازه‌هایی هستندکه در جلوی خودروها تعبیه شده و در هنگام تصادف، انرژی جنبشی ناشی از برخورد را با تغییر شکل پلاستیک خود جذب نموده و مانع از انتقال ان به سرنشینان می‌شود.کاریرد این نوع سازه های محدود به حوزه خودروها نبوده و در جاهایی که نیاز به جذب انرژی برگشت ناپذیر باشد می‌توان از این سازه‌ها استفاده نمود.در این پایان نامه سازه ساندویچ پانل به عنوان جاذب انرژی مورد بررسی قرارگرفت. در واقع سازه ساندویچ پانل متشکل از دو پوسته کامپوزیتی با الیاف کربن در7   لایه استوانه ای و هسته های موجدار الومینیومی تشکیل شده است.در این پژوهش از هسته های موجدار در هشت حالت، که سطح مقطع ان‌ها تابعی از یک رابطه سینوسی بوده و برحسب دامنه و تعداد موج های ایجاد شده،تغییر می‌کند، استفاده شد.پوسته های کامپوزیتی و هسته های موجدار در نرم افزار اجزاء محدود اباکوس شبیه سازی شده و بعد از مونتاژ ان‌ها با یکدیگر و تشکیل ساندویچ پانل، بین دو صفحه صلب قرار گرفته که یکی از انها ثابت و دیگری با جرم 100 کیلوگرم و با سرعت 20 متر بر ثانیه به ساندویچ پانل برخورد می‌کند و باعث فروریزش محوری ساندویچ پانل می‌شود.با بدست اوردن نمودار نیرو-تغییرمکان حاصل شده ازفروریزش ساندویچ پانل به ازای هر هشت حالت هسته ذکر شده،میزا‌‌‌ن‌ انرژی جذب شده و دیگر شاخص های ارزیابی قابلیت ضربه پذیری ساندویچ پانل، از جمله نیروی اوج اولیه لهیدگی(IPCF)، انرژی جذب شده(EA)،میانگین نیروی لهیدگی(MCF)، بازدهی نیروی لهیدگی(CFE) و همچنین جذب انرژی ویژه(SEA) را محاسبه می‌کنیم.جهت صحت سنجی مواد و شبیه سازی انجام شده در این تحقیق، از پژوهش های تجربی و عددی موجود در این زمینه   استفاده شد. با توجه به نتایج بدست امده از فرایند شبیه سازی ضربه سرعت پایین بر ساندویچ پانل به ازای هسته های موجدار مختلف(هشت حالت) گفته شده، می‌توان نتیجه گرفت که با افزایش تعداد موج ها و دامنه تابع سطح مقطع هسته های موجدار،میزان انرژی جذب شده و شاخص های ارزیابی قابلیت ضربه پذیری نیز افزایش پیدا می‌کنند به طوریکه در بین هشت حالت هسته موجدار الومینیومی، هسته با دامنه A=2.5 میلی‌متر و تعداد موج N=10 بیشترین انرژی جذب شده و بالاترین مقادیر شاخص های ارزیابی قابلیت ضربه پذیری را نسبت به دیگر هسته های موجدار به خود اختصاص داده است.

در این مطالعه به صورت عددی به بررسی انتقال حرارت و جریان سیال در میکروکانال‌های دایروی در حضور زائده‌های متخلخل و جامد پرداخته شده است. کلیه مراحل شبیه‌سازی از قبیل رسم هندسه، شبکه‌بندی و محاسبات در نرم افزار Comsol multyiphysics انجام شده است. از آب به عنوان سیال خنک‌کننده استفاده شده است.23 زائده‌ دایروی در 8 نمونه متخلخل و 6 نمونه جامد در میکروکانال مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. حجم زائده‌ها در تمامی نمونه‌ها ثابت است و در هر نمونه با افزایش قطر داخلی به ضخامت آن اضافه می‌شود. به علت ریز بودن کانال، برای جلوگیری از افت فشار زیاد،جریان سیال آرام است و بازه عدد رینولدز بین 100 تا 800 است. از معادلات دارسی-برینکمن-فورچهایمر برای شبیه‌سازی ناحیه متخلخل استفاده شده است. عدد ناسلت، افت فشار و ضریب عملکرد تمامی نمونه‌ها محاسبه شده و با یکدیگر مقایسه شده است. در قطر داخلی یکسان موانع جامد، افت فشار بیشتری دارند. انتقال حرارت نمونه اول جامد از بقیه نمونه‌ها بیشتر است. در قطر داخلی یکسان نمونه‌های متخلخل ضریب عملکرد بهتری دارند. همچنین نمونه اول متخلخل بهترین ضریب عملکرد را دارد. به‌عبارتی این نمونه علاوه بر اینکه انتقال حرارت مطلوبی دارد، افت فشار زیادی به سیستم تحمیل نمی‌کند. پس این نمونه به عنوان نمونه بهینه انتخاب می‌شود و تاثیر تخلخل، نفوذپذیری و غلظت نانوسیال ‌Al203 را در این نمونه بررسی می‌کنیم. استفاده از زائده‌های جامد و متخلخل ضریب عملکرد بهتری به نسبت کانال بدون زائده دارد. در سیستم‌هایی که هم انتقال حرارت و هم افت فشار اهمیت دارد استفاده از زائده‌های متخلخل گزینه مناسبی است. و در سیستم‌هایی که افت فشار اهمیت بیشتری دارد   زائده‌های متخلخل گزینه مناسب‌تری است. استفاده از از نمونه‌های سوم، چهارم و پنجم جامد و نمونه‌های ششم، هفتم و هشتم متخلخل در سیستم‌هایی که انتقال حرارت اهمیت دارد، پیشنهاد می‌شود.