تحقیق برآورد مولفه هاي نيروهاي آئروالاستيك بر سازه هاي بلند 9 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل :  word (..doc) ( قابل ويرايش و آماده پرينت )
تعداد صفحه : 15 صفحه

 قسمتی از متن word (..doc) : 
 

‏1
‏2
‏برآورد مولفه هاي نيروهاي آئروالاستيك بر سازه هاي بلند
‏- چكيده
‏با كاهش وزن سازه ها ناشي از پيشرفت در ساخت مصالح سبك به تدريج اثرات جريان سيال باد ‏عامل تعيين كننده رفتار سازه اي مطرح گرديده اما متاسفانه تعداد محدودي فرمول بندي تحليل‏ بمنظور محاسبه مولفه هاي نيروهاي ناشي از باد وجود دارد. در نهايت آئين نامه هاي حاضر فقط به بررسي اثرات استاتيكي باد پرداخته اند كه با توجه به نيازهاي موجود كافي بنظر نمي رسد. از اين نيروها جهت آناليز استاتيكي احساس مي شود.
‏هنگامي كه پاسخ سازه اي باد القائي شامل مجموع اثرات استاتيكي و ديناميكي را بعنوان باد القائي كامل در نظر بگيريم قادر خواهيم بود اثر باد را بر حسب زمان بعنوان يك عملكرد استاتيكي بر سازه فرض نمود و بدين سان تركيبات عملكرد باد شامل ميانگين اثرات ديناميك رزونانس و ديناميك غيررزونانس را پيش بيني نمود. البته در اين فرآيند بايد به تفاوت توزيع فضائي نيروها بر سازه دقت نمود. به عبارتي با بررسي مدل آئروالاستيك مشاهده مي شود اهميت نيروهاي برا ‏و القائي در امتداد ارتفاع قابل ملاحظه است بطوريكه پاسخ ديناميكي بر اساس نيروهاي برا و كشش القائي تعيين مي شود نه نيروهاي موجود در امتداد محورهاي x‏ وy ‏ بعبارتي در واقع اجزاءديناميك غيررزونانسي و ميانگين تغييرات نيروي باد خارجي را دنبال مي كنند در حالي كه بخش ديناميك رزونانس توزيع نيروهاي داخلي كه در هر ناحيه سازه متناظر با جرم و شتاب محلي سازه است را پيگيري مي كنند . در اين روش حتماً مي بايست بارهاي استاتيكي مستقل مورد اصلاح و بهينه سازي قرار گيرند .در سازه هاي بلند اين مسئله منتج به توزيعات جداگانه از بارهاي جانبي
‏1
‏2
x ‏ و y‏ عمل كننده در حالت استاتيكي نيروي پيچشي در نقاط مختلف در ارتفاع سازه مي شود و به عبارتي براي اعضاء سازه اي با عملكردهاي ويژه كه متاثر از تركيبات نيروهاي باد در جهات مختلف مي باشد ورود ضرايب تركيب بار مختلف با توجه به عدم احتمال وقوع همزمان كل مقادير باد جزيي غيرضروري بنظر مي رسد.
‏- مقدمه
‏در برخورد با اثرات باد بر روي ساختمان ها و سازه هاي بلند مهندسي عمران همواره اين پرسش مطرح بوده كه آيا قادر خواهيم بود با استفاده از روشهاي آئين نامه اي و تحليل به بررسي اثرات و در نهايت پاسخ سازه برسيم . اين مسئله با تمايل مهندسان معماري به اشكال جديد و پلانهاي پيچيده ابعاد تازه اي يافته است . در هر صورت با عنايت به آنكه اطلاعات ايرديناميكي بيشتر در ارتباط با ساختمانهائي با اشكال قوطي شكل و عمدتاً منفرد بوده چنين اطلاعاتي نمي تواند براي ساختمانهاي ناهمگون و گاه هم جوار ساختمانهاي بلند ديگر مصداق داشته باشد. از اين رو استفاده از اطلاعات تونل باد تكيه گاه اصلي در مطالعه مهندسي باد محسوس مي شود.7
‏ در برخورد با اثرات باد مي توان به چندگونه با سازه برخورد نمود. در حالت اول برخورد استاتيكي با سازه است به اين مفهوم كه ميانگين معدل زمان از نيروهاي باد پيرامون را در نظر گرفت و در حالت دوم با توجه به جزء ديناميكي و اثر نوسانات آن كه خود ايجاد پديده تشديد مي نمايد ساختمان را مورد بررسي قرار داد . همچنين مي توان عملكرد باد را همچون يك روند رندوم ساكن محلي در نظر گرفت و با استفاده از تحليل شرطي و تئوري نوسانات اتفاقي به تخمين نيروهاي باد دست زد.
‏1
‏3
‏-بررسي و برآورد مولفه نيرو در امتدادهاي عمود بر سازه
‏به منظور ارائه سازه بعنوان يك سيستم ايروديناميكي با خواص جرم، سختي و ميراثي منوط به يك زمان و زمينه متغير فضائي نيروي باد خارجي در معادله مود بصورت زير خواهد بود:
‏
‏ كه در آن ‏مختصات كلي حركت مي باشد، همچنين‏ و‏ مشتقات اول ودوم آن در واحد زمان است و‏ و ‏و ‏و ‏به ترتيب نسبت ميراثي ، فركانس طبيعي ، جرم كلي و نيروي كلي در حالت مود j‏ مي باشد. در حالت عمومي نيروي وارده در مود j‏ در جريان آشفته خاص در زمان t‏ به عملكرد جمعي نيروهاي جريان بر روي سطوح خارجي ساختمان و مشقات زماني آن بستگي دارد و فرم عمومي آن بصورت ‏ خواهد بود. البته استفاده از اين روابط بدون ساده كردن فرضيات مشكل است از اينرو با فرض اينكه حركت ساختمان نيروي باد ايروديناميكي خارجي وارد بر بدنه را تغيير نمي دهد مي توان با اين نيرو همچون نيروهاي استاتيكي يا ساكن برخورد نمود. اين تخمين براي اغلب كاربردهاي مهندسي باد تخمين هاي خوبي را در بردارد اما در حالتي همچون ريزش هاي گردبادي بي ثباتي هاي ايروديناميكي ايجاد مي شود كه نياز به مطالعات ويژه اي دارد . در حالت شبه استاتيكي مي توان عمل نيروهاي ايروديناميكي را به گونه اي فرض نمود كه اثرات حركت بدنه در يك جريان حركتي توسط باز خوردهاي آيروديناميكي اضافي كه اثرات
‏1
‏4
‏ و ‏ و‏ را مهار مي كنند تخمين زده شوند .
‏از سوي ديگر با عنايت به عدد اسكروتن در حركت بدنه مي توان دريافت كه بازخوردهاي ائروالاستيك حركت بدنه به پارامتر ميرائي جرمي سازه وابسته است. درتعريف عدد اسكروتن‏ جرم ساختمان در واحد طول سازه و‏چگالي هوا و D‏ قطر يا عرض سازه را شامل و بصورت زير محاسبه مي شود:
‏ ‏
‏نيروهاي مربوط به تندي بدنه‏ از ميان ساير شرايط بازخوردهاي ائروالاستيك از اهميت بيشتري برخوردار بوده و اين پارامتر خود با مطرح كردن ميرائي ائروديناميكي قابل قبول مي باشد تاثير ساير باز خوردهاي آئروالاستيك اثرات به ‏ و ‏ مربوط مي شود كه بعنوان لختي و جرم آئروديناميكي مطرح مي گردد كوچك بوده و قابل صرف نظر كردن مي باشد. حال اگر ميرائي ائروديناميكي را با ‏در حالت مود j‏ به منظور مهار تاثيرات بازخوردهاي ائروالاستيكي در نظر بگيريم معادله حركت بصورت زير در خواهد آمد :
‏
‏در رابطه بالا‏ نيروي بار عمومي براي مود j‏ است كه جهت بررسي نيروهاي شبه ايروديناميكي ارزيابي شده است . اين نيرو وابسته به درجات آزادي در سازه هاي عمودي همچون برجهاي مخابراتي و دودكشها بوده و در تفسير آن مي بايست به تغييرات نوساني در جهت هاي x‏ و y‏ همچنين پيچش در امتداد‏ توجه نمود . حال اگر سازه را به عنوان يك سيستم پارامتر توده اي با جرمهاي توده اي