تقویت سازه های فولادی

تقویت سازه های فولادی

مقاوم سازي سازه هاي فولادي عمدتاً به بهسازي و تقویت رفتار مهاربندها،اتصالات،اعساي کششی،دیوارهایس برشی و ترکیب
رفتار بتن وفولاد بر می گردد که در این نوشتار به برخی از روشهاي تقویت اعضاي سازه هاي فولادي می پردازیم.
تقویت تیرهاي فولادي
.1تقویت با زره فولادي
تقویت براي خمش
تقویت براي برش
2 .تقویت با زره بتن آرمه
3 .پیش تنیدگی خارجی

تقویت ستونهاي فولادي
.1زره فولادي
.2زره بتن آرمه

تقویت اتصالات
1اتصالات صلب تیر به ستون
.2وصله ستونها
.3وصله تیرها

سازه فضاکار اشاره به سیستم هاي سازه اي داردکه هرسه بعدرا در بر می گیرد. این واژه در مقابل سازه هاي مسطح مانند
خرپاي مسطح است که بیش از دو بعد رادربر نمی گیرد.در سازه هاي مسطح،بار هاي مسطح همانند بارهاي داخلی همگی
دریک صفحه قرار دارندکه همان صفحه سازه مدل، چه درحالت بدون بار و چه درحالت با بار و تغییر شکل یافته است. در
مورد سازه هاي فضاکار، مجموعه سازه، بارخارجی، نیروهاي داخلی وجابه جایی هاي سازه به خارج از یک صفحه گسترش می
یابد. به سازه اي که اصولا رفتار سه بعدي داشته باشد ، به طوري که به هیچ ترتیبی نتوان رفتار کلی آن را با استفاده از یک یا
چند مجموعه مستقل دوبعدي تقریب زد ، سازه فضاکار نامیده می شود . با این تعریف طیف وسیعی از سازه ها یعنی حتی
برخی از قوس ها و گنبدهاي آجري گذشته نیز جزو سازه هاي فضاکار محسوب می شوند ، اما در اینجا منظور سازه هاي سه
بعدي خاص هستند که معمولا داراي اعضاي مستقیم با اتصالات صلب یا مفصلی می باشند
سازه هاي فضایی اشکال بسیار گوناگونی به انواع آن افزوده شده که داراي طبقه بندي جامع ذیل است:
-1 داربستهاي اسکلتی( Frameworks Skeleton
-2سیستمهاي پوسته تحت تنش( Systems Skin Stressed(
-3سازه هاي معلق( Structures Suspended(
-4 سازه هاي هواي فشردهPneumatic (
سازه هاي فضایی بعلت پخش نیرو در جهات مختلف از استحکام توام با سبکی استثنایی برخوردار می یاشد.به نحوي که وزن
آنها %35 از سازه هاي متداول کمتر است و بعلت استفاده حداکثر از سیستم پیش ساختگی از سرعت ساخت و نصب بیشتري
برخوردار می باشد و بعلت یکپارچگی میتوان کلیه سازه و تاسیسات مربوطه را در تراز زمین سوار کرده و سپس سقف را بالا برده
و نصب کرد.سازه فضایی با گسترش فضاي باز بدون ستونها مترادف است که این امر راندمان فضا را بسیار بالا می برد(تا %25)
و این گسترش در هر دو بعد براحتی میسر است شکل منتظم سازه هاي فضایی نماي خوش آیندي را عرضه می دارد که به
لحاظ معماري با ارزش می باشد و از این روست که بسیاري از معماران در سالنها و مراکز اجتماعات و غیره از سقف کاذب
استفاده نکرده و خود سازه را به نمایش می گذارند
مزایا ي سازه هاي فضاکار
-1تقسیم بار -2 نصب تأسیسات با استفاده از فضاي بین دو لایه براي عبور تأسیسات مکانیکی و برقی
-3مقاومت : فر وریختن برخی از اعضا و بخشی از سازه منجر به فرو ریختگی کلی نمی شود
-4اجزاي مدولار:برپایی اجزاي پیش ساخته سازه اي با ابعاد بسیار دقیق و با کیفیت مطبوب
-5آزادي در انتخاب محل تکیه گاهها: آزادي عمل معماري -6هندسه منظم
-7سهولت نصب -8 پوشش دهانه وسیع
معایب و محدویت هاي شبکه هاي فضاکار
-1 هزینه :هزینه در سازه هاي دهانه کوچک در مقایسه با سیستمهاي دیگر بالا است
-2 هندسه منظم -3 زمان نصب : تعداد و پیچیدگی گره ها منجر به طولانی شدن زمان نصب می گردد
-4 مقاومت در برابر آتش سوزي پایین -5 انتخاب نادرست قطعات مربوطه
بررسی سازه هاي فضا کار براساس
-شکل هندسی (تخت-چیلیکی-گنبدي) – نسبتهاي هندسی (خیز به دهانه و …)
– بافتار 2سویه و 3 سویه – تعداد لایه – نوع اتصال
– نوع اعضاي محوري و خمشی و خواص مقاومت کششی-فشاري –خمشی
– مقاومت پس کمانش ، شکل پذیري،کاهندگی و رفتار پسماند
– خصوصیات دینامیکی زیر سازه یا تکیه گاه و میرایی سازه
-خواص پس از کمانش سازه
انواع اجراي سازه فضایی
سازه هاي فضاکار شبکه اي
الف – شبکه هاي تخت تک لایه ب – شبکه هاي تخت دو و چندلایه
پ – چلیکهاي تک لایه، دولایه و چندلایه ت – گنبدهاي تک لایه، دولایه و چندلایه
ث – سایر شبکه هاي تک لایه و چندلایه باریختهاي گوناگون ج -برجها و دودکشهاي شبکهاي
چ -سازههاي کش بستی ح -سازههاي شبکهاي تاشو خ -سازههاي کابلی
سازه هاي فضاکار پیوسته
الف – سازههاي حجیم ب – تاوهها و پوسته ها پ – سازههاي پاشامی
سازه هاي فضاکار شبکه اي
شبکه، یک نظام سازه اي است که یک یا چند لایه مسطح از عناصر را در بر می گیرد. یک شبکه یک لایه یا شبکه تخت،
آرایشی از تیرهادریک صفحه است که به صورت صلب، به یکدیگر بسته شده اند. سیستم بارخارجی وارد بر شبکه تخت، شامل
نیروهاي عمود بر صفحه شبکه ویا لنگرهایی است که محورآنها در صفحه شبکه قرار می گیرد. دلیل طبقه بندي شبکه تخت
در زمره سازه هاي فضا کار این است که، بارها و جابه جائی ها درصفحه شبکه قرار نمی گیرند
اجزاي سیستم پیونده اي :
گوي : یک کره فولادي توپر می باشد که به روش کوبن کاري و از فولاد 45CK به صورت کره کامل یا چند وجهی تولید
شده و جهت ارتباط بین اعضاي سه بعدي استفاده می شود . در سازه فضایی ، گوي ها باعث می شوند که خود و اعضاي
مربوطه شان در یک موقعیت ثابت قرار بگیرند و باعث ایجاد تعاون بین نیروهاي اعضاي سازه می شوند .
گوي ها داراي سوراخ هایی می باشند که عضو هاي سازه بر روي این سوراخها ( که داراي سطح ماشین کاري شده می باشند
) قرار گرفته و پیچ می شوند . در گوي هاي ویژه سر ستون ، قسمتی از آن به صورت استوانه اي ( یا مخروطی ) و قسمتی به
صورت کروي (نیم کره) می باشند.
بشقابک : مخروطی که به روش کوبن کاري و از جنس 37ST یا 52ST تولید شده و در محل اتصال المان به گوي از این
قطعه مخروطی شکل فولادي استفاده می گردد . این قطعه مخروطی که به لوله جوش می شود داراي دو نوع رفتار (کششی و
فشاري) می باشد .
لوله : عضو دیگر سازه ، لوله می باشد که جهت تحمل نیروهاي محوري به کار رفته و دو انتهاي آن به وسیله دو قطعه
مخروطی که اتصال آن را با سایر قطعات امکان پذیر می سازد ، جوش می شود .
پیچ : پیچ ها همگی خشکه ، از کلاس 8,8 یا 10,9 می باشد و در سایزهاي متفاوتی استفاده می شوند . پیچ ها یک اتصال
جداشدنی بوده و جهت انتقال نیرو از آنها کمک گرفته می شود .
اسلیو : قطعه اي مشابه با شکل مهره است که جهت محکم نمودن پیچ ها در داخل گوي استفاده می شود . علاوه بر آن ،
اسلیوها در المانهاي فشاري ، رفتار سازه اي داشته و به همین لحاظ باید جنس آنها از گروه CK باشد ( پیوست 2 آیین نامه )

اتصالات در سازه هاي فضاکار معرفی گردیده اند که عبارتند از:
 سیستم اتصال گوي سان
 سیستم سوکتی
 سیستم صفحه اي
انواع اتصالات سازه فضا کار
– اتصالات گرهی MERO – اتصالات گرهی استوانهاي ZK
– اتصالات گرهی صفحه-دیسک TK – اتصالات گرهی نیم کره توخالی NK
– اتصالات گرهی بلوك BK – اتصال گوي سان کشویی
– اتصال اصطکاکی و جوشی – سیستم Deck Space
Octa tube اتصال- Teriodetic اتصال –
– سیستم مدولار و واحدي – سیستم Nodus
اتصالات گرهی MERO
در سال هاي اخیر، MERO چهار ا تصال گرهی جدید معرفی کرده است که برا ي سازه هاي فضا یی تک لایه و پوسته گونه
منا سب است . این اتصالات عبا رتند از :
 ا تصال گرهی استوا نه اي ZK
 ا تصال گرهی صفحه – د یسک TK
 ا تصال گرهی نیمکره توخا لی NK
 ا تصال گرهی بلوك BK
اتصال سیستم مرو
مرو (MERO (از مجموعه گره هاي کروي توپر (KK (
سیستم مرو که زیر مجموعه سیستم پیونده گوي سان (systems Nodular( می باشد ، اولین بار توسط شرکت مرو
آلمان در سال 1942 طراحی و به صورت تجاري عرضه شده است .
این سیستم شامل کره فولادي از جنس 45CK است که نقش اصلی آن در سازه هاي فضاکار ، به هم پیوستن اعضا و انتقال
بین اعضا متصل شونده به آن پیونده (گوي) می باشد .
در این سیستم (و اکثر سیستم هاي گوي سان ) ، اعضاي به شکل لوله اي بوده و محورهاي مرکزي آنها از مرکز پیونده عبور
می نماید ، که این اعضا و پیونده ها به طور مجزا در کارخانه تولید شده و سپس در محل پروژه با اتصال اعضا به پیونده ها ،
شبکه سازه فضایی بر پا می شود
سیستم کاتروس
( CATRUS (سیستم کاتروس
سیستم کاتروس یکی از انواع سازه هاي فضایی است که از مجموعه گره هاي تک پیچ و مهره اي می باشد اولین بار در
اسکاتلند ابداع گردید.
درسیستم کاتروس همه اعضا از لوله یا پروفیل تشکیل شده و معمولا براي دهانه هاي بین 5 تا 12 متر استفاده می شود در
این سیستم به اعضا اتصالی کمتري در مقایسه با سیستم مرو نیاز است به همین لحاظ در شرایط مشابه از قیمت مناسب تر در
مقایسه با سایر سیستم ها برخوردار است.
در این سیستم ، اعضاي مهاري جان ، مقاطع لوله اي هستند که در هر انتها پانچ و خم شده و اعضاي اصلی در طول هاي
متناسب با ابعاد شبکه خرپاي فضایی تولید شده و در نقاط مناسب متصل می شوند . درسیستم کاتروس، برخی اعضا
(خصوصا اعضاي لایه میانی ) مرکز مقطع عضو بطور مستقیم از مرکز گره عبود ننموده و منجر به ایجاد ممان خمشی جزئی در
این عضوها می شود و لذا این سیستم براي دهانه هاي بزرگ توصیه نمیگردد .
سیستم یونی بت
سیستم یونی بت(UNIBAT (از مجموعه اتصالات منشوري (هرمی – تک واحدي)
سیستم یونی بتکه براي اولین بار در انگلستان ابداع شده از واحد هاي هرمی تکرار شونده تشکیل شده بطوریکه این هرم
هاي معکوس با قاب هاي صلب مدول هاي استاندارد، سیستم یونی بت را در لایه فوقانی و میانی تشکیل داده و در گوشه ها
با استفاده از پیچ هاي فولادي با مقاومت کششی بالا به یکدیگر متصل می شونداین هرم ها تشکیل دهنده شبکه براي
اطمینان از درستی ابعاد و کیفیت جوش جداگانه در کارخانه تولید شده و با اتصال آنها به یکدیگر در محل پروژه شبکه سازه
فضایی احداث می گردد هرواحد از چهار عنصر فوقانی (قاب مربعی در قاعده هرم) چهار عضو جان (مهاري) و پنج قطعه پیوند
ه اي (بصورت کوبن کاري) در چهار گوشه هرم و راس آن تشکیل شده که در آنها مقاطع قوي تر براي تطابق با نیروهاي برشی
بزرگ تري که در اطراف ستونهاي سازه فضاکار ظاهر می شود به کار می روند پس از مونتاژ با سیستم یونی بت یک شبکه
لوزي روي مربع ایجاد می شود
سیستم تریودتیک
سیستم تریودتیک (Triodetic (در سال 1953 توسط شرکت کانادایی توسعه داده شد.این سیستم در اصل از قطعات
آلومینیوم ساخته شده است و در سال 1966 اعضاي فولادي نیز شامل شد.
اجزا آن از اتصالات شکاف ، اعضاي لوله ،نگهدارنده واشر و پیچ ومهره تشکیل یافته است.اتصال با شکاف هاي شبکه به عنوان
یک بیرون آمدگی آلومینیومی تولید شده است. نمایه هاي اتصال تا آنجا مورد توجه است که انواع زیادي از پیکربندي ها در
سیستم وجود داردو همچنین موقعیت هاي شکاف هاي شبکه پیرامون هر اتصال می تواند بر طبق هندسه سازه ترتیب بندي
شود. به علاوه سایز در شکاف هاي شبکه ،روي سایز اعضا وجود دارد.
هر ازنوع مقطع اعضا می تواند با سیستم تریودتیک (Triodetic (جاي گیرد.
یک انتهاي تیرپی به وسیله عملیات پرسکاري آماده می شود.در یک ضربه تکی فرم هاي انتهاي سکه اي و برش هاي اعضا به
طول نیاز دارد.
در انتهاي عضویک نري دارد که در شکاف اتصال جاي می گیرد.
زمان نصب،انتهاي اعضا بوسیله ي چکش هاي سبک در داخل اتصالات جاي می گیرد.
پس از اتصال تمام اعضا،واشرهاي محافظ دو سمت اتصال قرار گرفته و بوسیله ي یک پیچ در مرکز سوراخ اتصال سفت می
شود تا از بیرون زدگی اعضا جلوگیري کند.
دو مزیت اصلی سیستم تریودتیک (Triodetic (عبارت است از:
-1هزینه نسبی کم اتصالات با امکان متصل شدن بسیاري از اعضا در فضا به آنها
-2هزینه هاي نصب و مونتاز کم یا در بسیاري موارد به داربست نیاز ندارد.
اعضاي سیستم تریودتیک (Triodetic (سبک هستند و می تواند در محل مونتاژ شود و سازه در بیشتر موارد خود نقش
داربست را نیز دارد.
محصولات سیستم تریودتیک (Triodetic (بر اساس ”عرضه تنها“ و ”عرضه ونصب“ فروخته می شوند .در عرضه تنها یک
سرپرست کار،کارگران محلی گرفته شده به وسیله ي کارفرما را جهت مونتاژ و نصب سازه هدایت می کند. جایی که هزینه
هاي کارگر بالااست بخش هاي مونتاژ شده شده سازه فضایی به جاي اجزاي مجزا به محل حمل می شوند. مونتاژ سیستم
تریودتیک (Triodetic (به مهارت بسیار کمی احتیاج دارد زیرا اتصال اعضا کاملا مکانیکی می باشد.
مود هاي ناپایداري در سازه فضاکار به صورت زیر می باشد:
:(Member Instability) عضوي ناپایداري 
:(Node Instability) گرهی ناپایداري 
 ناپایداري در امتداد محور (Instability Line(:
:(General Instability) عمومی ناپایداري 

الف) شبکه هاي تخت یا لایه اي (Layer (:
به ترکیب یک سیستم یک یا چند وجهی با لایه هاي واحد شبکه گفته می شود. شبکه مسطح ترکیبی از یک دو وجهی است
که به تیرهاي واحد متصل شده است. شبکه هاي تخت می توانند داراي یک، دو یا سه و حتی چند لایه باشند. شبکه هاي دو
لایه از دو صفحه موازي که بوسیله عناصري به هم متصل گردیده اند تشکیل می شوند. زمانی که اعضا در شبکه دو لایه طویل
شوند از شبکه هاي سه لایه استفاده می شود.
شبکه هاي دو لایه
یک شبکه دو لایه، شامل دولایه موازي ازاعضایی است که به وسیله اعضاي قطري (جانی) به یکدیگر وصل شده اند. گونه هاي
مختلف شبکه هاي دولایه که عمدتا به کار گرفته می شوند در این شبکه ها اعضاي لایه بالا باخطوط ضخیم و اعضاء لایه پایینی
به مانند اعضاي قطري باخطوط باریک می باشند. نوع دیگرشبکه دو لایه ، شامل یک لایه دو طرفه فوقانی ویک لایه دو طرفه
تحتانی است. شبکه هر دو لایه، الگوئی مورب دارند. همچنین تعداد بسیار زیادي شبکه دو لایه وجود داردکه با الگوئی دو طرفه
براي یک لایه و الگوئی مورب براي لایه دیگر ساخته می شود. یک نوع دیگر شبکه دو لایه متفاوت درآن هر دو لایه، مانند هم
هستند و چنان قرار گرفته اندکه تصاویر افقی آنها منطبق بر هم است. همچنین در این حالت عناصر قطري در صفحات قائم قرار
گرفته اند. نتیجه، شبکه ایی دو لایه است که شامل تعدادي ازخرپاهاي مسطح متقاطع می باشد. این نوع از شبکه ها (شبکه
خرپایی) نامیده می شوند این نوع شبکه را می توان یک شبکه تخت در نظر گرفت که اعضاي آن را خرپاها تشکیل می دهند.
در طراحی و پیکر بندي یک شبکه، بهترین الگوي مناسب براي کاربري خاص باید در نظر گرفته شود. سئوالی که طبیعتا پیش
می آید این است که، چند اصل کلی یا راهنما براي طبقه بندي رفتار سازه اي شبکه هاي گوناگون، می توان یافت که درانتخاب
شکل مناسب، براي هر حالت طراحی، به کارگرفته می شود؟ پاسخ این است که، هر الگوئی شبکه درحقیقت مشخصه هاي خاص
خودرا دارد. به هر حال هیچ شبکه ایی به ذاته خوب یا بد نیست و مناسب بودن هر شبکه براي یک حالت خاص باید با توجه به
شکل واندازه محدوده، موقعیت تکیه گاه ها، مشخصه هاي بارگذاري، مصالح و روش ساختی که به کار خواهد رفت تعیین شود.
این نکات در مورد تمام فرم هاي دیگر سازه فضا کار نیز صادق است. .بین رفتار سازه ایی شبکه هاي تخت با شبکه هاي دولایه

( چند لایه) یک اختلاف اساسی وجود دارد: در شبکه هاي تخت خمش حاکم است با عناصري که تحت لنگرهاي خمشی،
نیروهاي برشی و پیچش قرار می گیرند. در مقایسه، نیروهاي داخلی اصلی در اجزاء شبکه هاي دو لایه ( چند لایه) نیروهاي
محوري است.
لنگرهاي خمشی، نیروهاي برشی و لنگر پیچشی دراجزاء و شبکه هاي دولایه (چند لایه)، به نسبت هاي متفاوت حضور دارند
که این نسبتها به خصوصیات مقطع عرضی اعضاء و شیوه اتصال آنها بستگی دارد. با این حال نیروعاي غیر محوري در این موارد
معمولا در درجه دوم اهمیت می باشند.
ب) شبکه هاي چلیک (Barrel (:
به شبکه اي که در یک جهت داراي انحنا باشد، چلیک می گویند. این سازه بیشتر براي پوشش سطوح مستطیلی دالان مانند
استفاده می شود. اگر چلیک یک لایه باشد اتصالات به شکل صلب است. چلیک ها اغلب به شکل ترکیبی استفاده می شوند.
انواع چلیک ها عبارتند از : چلیک اریبی، چلیک لملا با مقاطع بیضی گون، سهمی گون، هذلولی گون و… .
ج) گنبدها (Dome (:
اگر شبکه اي در دو جهت داراي انحنا باشد، گنبد نامیده می شود. شاید رویه یک گنبد، بخشی از یک کره یا یک مخروط با
اتصال چندین رویه باشد. گنبدها سازه هایی با صلبیت بالا می باشند. از انواع گنبدها می توان به گنبد از نوع دنده اي، گنبد
اشفدلر و گنبد لملا اشاره کرد. گنبد لملا را می توان به نوعی ترکیبی از یک یا چند حلقه که با یکدیگر متقاطع هستند،
دانست. از نمونه دیگر گنبدها می توان به گنبدهاي دیامتیک و ژیودزیک اشاره کرد

تحلیل و طراحی سازه ها ي فضایی شا مل مرا حل متوا لی زیر ا ست:
الف) پیش پردازش :
انتخاب یک واحد ( مدول) مناسب
-1 انتخاب طرح هاي هندسی برا ي لایه ها ي مختلف -2 تعیین شرایط تکیه گاهی
-3 معرفی بارها و ترکیبات بار و تعیین بارهاي وارد شونده به گره ها
-4 انتخاب ابعاد عضوها به منظور پردازش اولیه -5تولید توپولوژي هر لایه و تعیین مختصات گره ها
-6شماره گذاري گره ها و عضوها
ب) تحلیل تنش و بهینه کردن :
انتخاب ابعاد عضوها برا ي هماهنگی با نیروهاي د اخلی- بهینه کردن طراحی براي رسیدن به حداقل وزن
ج) پس پردازش : نشان دادن نیروهاي داخلی و هندسه تغییر شکل یا فته به صورت گرا فیکی
فرضیات مورد استفاده در تحلیل ها:
-1 تمامی تکیه گاه هاي سازه بصورت مفصلی ثابت در نظر گرفته شده است ،
-2 تمامی اتصالات سازه به صورت صلب کامل در نظر گرفته شده اند ،
-3غیر خطی بودن مصالح بصورت الاستو – پلاستیک کامل در نظر گرفته شده است ،
–4 در انتخاب نوع مش بندي المان هاي تیرها و ستون ها از المان تیري ضخیم (تیر Timoshenko (استفاده شده
است
-5 نوع مش بندي اعضاي باد بندي هاي سازه ، المان Bar) خرپایی) می باشد

کنترل غیرفعال
جذب دینامیکی نوسانات و اتلاف انرژي در این نوع سیستمها بدون تحلیل تحریکات وارده به سازه صورت می گیرد و
حرکت نسبی خود مکانیزم، موجب تعیین دامنه و جهت نیروي کنترلی می شود) مثل
مهاربندیهاي ساده در ساختمانها
برخی از ویژگیهاي سیستم کنترل غیرفعال:
1.نیاز به اطلاعات ورودي ناشی از نوسانات وارده ندارند.
2.نگهداري آنها به دلیل عدم نیاز به حسگر و محرك 2 آسانتر است.
3.این سیستم ها نسبت به سیستمهاي کنترلی دیگر ارزانترند.
4.قابلیت سازگاري با نوسانات متفاوت را ندارند.
5.عملکرد آنها قابل کنترل نمی باشد
کنترل فعال
بر پایه توسعه تکنیکهاي دیجیتالی و حسگرها روشهاي کنترل فعال و نیمه فعال به وجود آمده و تعدادي ازآنها در
ساختمانها و پلها استفاده شده اند.اساس این روشها ثبت و تحلیل نوسانات وارد بر سازه و بعد از آن اعمال یک نیروي
کنترلی بر سازه اس. عملکرد این سیستم ها تا حدي کنترل شده و به طور فعال با وارد کردن نیرو به سازه، آن را در
تعامل با اختلالات نوسانی وارده بر آن قرار می دهند .یکی از معایب این سیستم ها تاخیر زمانی در هنگام وارد
کردننیروي کنترلی است که این مشکل ناشی از مشخص نبودن رفتار نوسانات زلزله، باد و غیره وارده بر سازه است که
قابل پیش بینی در الگوریتم کنترلی مورد استفاده نیست، بطوري که ممکن است این نیرو هم جهت با نیروي ناشی از
نوسان وارده شده، سازه را بی ثبات کرده و موجب خرابی بیشتر آن گردد.بعلاوه، این سیستم ها نیاز به منبع زیادي از
انرژي براي اعمال نیروي کنترلی بهسازه دارند.
کنترل ترکیبی
این روش، ترکیب هر دو حالت فعال و غیرفعال می باشد و فواید هر دو روش را دربرمیگیرد .یک مثال ازاین کنترل،
ترکیب ایزوله سازي سازه از کف به همراه کنترل فعال، به منظورمحدود کردن جابجایی اضافی است.
کنترل نیمه فعال
سیستم هاي کنترل نیمه فعال مزایاي هر دو روش غیرفعال و فعال را با هم دارا هستند.
نحوه عملکرد این سیستم ها کاملا کنترل شده است .ابزارکنترل نیمه فعال، از طریق سازگار کردن
خصوصیات مکانیکی خود با نوسانات وارده سازه را کنترل میکنند، ولی مستقیما انرژي اي به سازه وارد نمی کنند .در این
حالت برعکس حالت فعال، تجهیزات مورد استفاده منبع انرژي کمی لازم دارند و در زمان وقوع زلزله که منبع انرژي
اصلی قطع می شود می توانند به کار خود ادامه دهند.

تقویت وافزایش ظرفیت تاورنگهدارنده نوار نقاله ها

با افزایش و تغییر ظرفیت نوار از 1000 تن بر ساعت به 1500تن برساعت، افزایش وزن درایو یونیت و بارهاي دینامیکی
اعمال شده به سازه را به دنبال خواهد داشت همچنین تغییر قطر پولی درایو یونیت از 800 میلی متر به 1000 میلی متر، در
نظر گرفته شده است که طبق محاسبات منجر به افزایش سرعت از 1.8 متر بر ثانیه به 2.25 متر بر ثانیه می گردد. در اثر
اضافه بارهاي اعمالی به لحاظ پایداري و مقاومت سازه تاور محدوده قابل قبول می باشد و افزایش ظرفیت مشکل جدیدي
براي سازه ایجاد نمی کند . همچنین ابعاد فونداسیون سازه موجود با توجه به نقشه هاي موجود به لحاظ کنترل تنش زیر
فونداسیون بر اساس تنش مجاز خاك منطقه و مقاومت در برابر واژگونی کنترل گردید.
مشخصات نواربه شرح زیر است
Belt width: 1000mm
Capacity: 1000 t/h
Speed: 1.8 m/s
Belt weight: 16.4 kg/m
Material weight: 154 kg/m
Idler weight: 70 kg/m
Belt tenƟon: 10t
Drive Unit weight: 3615kg
شخصات نوار مورد نظر با درنظر گرفتن افزایش ظرفیت به قرار زیر می باشد:
Belt width: 1000mm
Capacity: 1500 t/h
Speed: 2.25 m/s
(با فرض اینکھ نوار عوض نشده است.)m/kg 16.4 :weight Belt
Material weight: 185 kg/m
Idler weight: 70 kg/m
Belt tenƟon: 10t
Drive Unit weight: 5615kg
آیین نامه هاي بارگذاري و طراحی از زمان طراحی سازه مذکور تا کنون و همچنین احتمال وجود مشکلات اولیه، در صورت
عدم پاسخگویی سازه براي شرایط فعلی، افزایش ظرفیت نوار موجود منطقی به نظر نمی رسد و به این ترتیب با دید مناسبی
امکان سنجش و تحلیل تنش ها براي وضعیت پس از افزایش ظرفیت فراهم خواهد شدبراساس نقشه هاي موجود با استفاده از
نرم افزار 2000SAP مدل شده و بارهاي موجود در شرایط فعلی به آن اعمال وسپس آنالیز شده است. پس از آن رفتار سازه
تحت بارگذاري جدیدمورد بررسی قرارمی گیرد
١ – مدلسازی:
در این بخش کلیه شرایط و فرضیات استفاده شده براي مدلسازي سازه و فونداسیون نوار شامل هندسه و ابعاد سازه،
مشخصات متریال مورد استفاده و بارگذاري سازه براساس نقشه ها و مدارك موجود و همچنین آیین نامه ها و معرفی نرم
افزار طراحی پرداخته شده است.
-٢ مشخصات ھندسی سازه
مدل شامل سه قاب فلزي مهاربندي با دهانه 5 متر و ارتفاع 18.7متر در راستا طولی می باشد که گالري به صورت
مفصلی به آن متصل شده است.
فونداسیونهاي موجود از نوع منفرد و با ابعاد 7.00×2.20 مترمربع و 7.50×7.10متر مربع می باشند.

٣ مشخصات مصالح :
مشخصات متریال موجود و خاك منطقه بر اساس اسناد و نقشه هاي موجود و یا قضاوت مهندسی به صورت زیر در نظر
گرفته شده است:
فولاد:
فولاد مصرفی از نوع فولاد37ST با چگالی 7850 کیلوگرم بر متر مکعب، مدول الاستیسیتهي 200 گیگاپاسکال و
نسبت پواسون 0.3 در نظر گرفته شده است. همچنین تنش تسلیم فولاد37ST برابر با 2400 کیلوگرم بر سانتیمتر
مربع ، تنش گسیختگی برابر با 3600 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع و ضریب حرارتی فولاد برابر با 6^10×1.17 می باشد.
بتن :
مقاومت 28 روزهي نمونهي استوانهاي بتن مصرفی فونداسیون برابر با 250 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع در نظر گرفته شده
است. همچنین آرماتور مصرفی از نوع AIII با تنش تسلیم 4000 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع در نظر گرفته شده است.
مشخصات خاک:
با توجه به عدم دسترسی به گزارش مکانیک خاك ، تنش مجاز خاك بر اساس اطلاعات قبلی برابر با 2.5گیلو گرم بر
سانتیمتر مربع و وزن واحد حجم خاك به طور میانگین برابر با 2000 گیلو گرم بر مترمربع فرض شده است. همچنین
مدول بسترخاك نیز 1.2 برابر تنش مجاز و 3 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع در نظر گرفته شده است.
-۴ بارھای وارد بر سازه :
بارهاي اعمال شده به سازه شامل وزن تمامی تجهیزات ثابت و متحرك موجود،بار زنده و بار برف، بار باد و زلزله براي منطقه
مورد نظر وتنش هاي حرارات می باشد که جزییات مربوط به بارگذاري در بخش هاي بعدي این گزارش شرح داده شده است.
4-1) Dead Load:
4-1-1) Self-Supporting Structure Alignment:
This load applied on construction spot of Self-supporting structure to the frame.
Total weight: 8620 kg
Applied load on this structure: 8620/2=4310kg
For one side: 4310*0.5=2155kg
4-1-2) Covering:
This load applied on up truss frame.
Total weight: 6960 kg
For one side: 6960*0.5=3480kg
4-1-3) Walk Way Tower, Handrail and …:
This load applied on up truss frame.
Total weight: 7100 kg
The length is 33m: 7100/33=216kg/m
For one side: 216*0.5=108kg/m
4-1-4) walk Ways, Handrail and …:
This load applied on up truss frame.
Total weight: 1060 kg
For one construcƟon spot: 1060*0.5=530kg
4-1-5) Floor and Runway:
This load applied on up truss frame.
Total weight: 5280 kg
The length is 33m: 5280/33=2160kg/m
For one side: 160*0.5=80kg/m
4-1-6) Floor at elevaƟon +1801.56:
This load applied on up truss frame at elevaƟon +1801.56.
Total weight: 2695 kg
The total area is 61m^2: 2695/61=45kg/m^2
4-1-7) Hoist Girders:
This load applied on construction spot of hoist girder to the frame.
4-1-7-1) Total weight≈ 4000 kg
4-1-7-2) Total weight≈ 1500 kg
4-1-8) Conveyor Hood Cover:
This load applied on construction spot of Self-supporting structure to the frame.
Total weight: 32kg/m
The length is 23.25m: 32*23.25=744kg
For one side: 744*0.5=372kg
Applied load on this structure: 372/2=186kg
4-1-9) Hanging Special Frame Work:
This load applied on up truss frame.
Total weight: 1250kg
The length is 12.81m: 1250/12.81=98kg/m
For one side: 98*0.5=49kg/m
4-1-10) Special Skirt Boards:
This load applied on up truss frame.
Total weight: 760kg
The length is 5.5m: 760/5.5=138kg/m
For one side: 138*0.5=69kg/m
4-1-11) Mobile Head Winch…:
This load applied on construction spot to the frame.
Total weight: 640 kg
4-1-12) Mobile Head Winch (outside…):
This load applied on construction spot to the frame.
Total weight: 531kg
4-1-13) Discharge Chute:
This load applied on up truss frame.
Total weight: 3350kg
The length is 1.35m: 3350/1.35=2485kg/m
For one side: 2485*0.5=1243kg/m
4-1-14) Discharge Chute:
This load applied on up truss frame.
Total weight: 3630kg
The length is 1.35m: 3630/1.35=2689kg/m
For one side: 2689*0.5=1344kg/m
4-1-15) Drive and Tail Pulleys Supports:
This load applied on up truss frame.
Total weight: 480kg
For one side: 480*0.5=240kg/m
4-1-16) Drive Unit:
This load applied on up truss frame.
Total weight: 5615kg
The length is 2.975m: 5615/2.975=1888kg/m
4-1-17) stais:
This load applied on up truss frame.
Total weight: 4070kg
4-2) Live Load:
4-2-1) Material Load:
Material weight: 185 kg/m
Total weight: 1.2*185=222kg/m
4-2-1-1) This load applied on construcƟon spot of Self-supporting structure to the frame.
The length is 23.25m: 222*23.25=5161kg
Applied load on this structure: 5161/2=2581kg
For one side: 2581*0.5=1290kg
4-2-1-2) This load applied on up truss frame.
For one side: 222*0.5=111kg/m
4-2-2) Belt Weight:
Material weight: 16.4 kg/m
Total weight: 1.2*16.4=19.68kg/m
4-2-2-1) This load applied on construcƟon spot of Self-supporting structure to the frame.
The length is 23.25m: 19.68*23.25=458kg
Applied load on this structure: 458/2=229kg
For one side: 229*0.5=115kg
4-2-2-2) This load applied on up truss frame.
For one side: 19.68*0.5=10kg/m
4-2-3) walk Way Tower:
This load applied on up truss frame.
Total weight: 125kg/m^2
The width of walkway is 0.7m: 125*0.7=90kg/m
4-2-4) Self-Supporting Structure Alignment:
This load applied on construction spot of Self-supporting structure to the frame.
Total weight: 125kg/m^2
The width of runway is (1.35+2*.7=) 2.75m: 125*2.75=344kg/m
The length is 23.25m: 344*23.25=7998kg
For one side: 7998*0.5=3999kg
Applied load on this structure:3999/2=2000kg
4-2-5) Walk Ways:
This load applied on up truss frame.
Total weight: 125kg/m^2
The width of walkway is 0.7m: 125*0.7=90kg/m
The length is 2.81: 90*2.81=246kg
4-2-6) Floor and Runway:
This load applied on up truss frame.
Total weight: 125kg/m^2
The width of walkway is 2.1m: 125*2.1=263kg/m
4-2-7) Mobile Head and Walk Way,…:
This load applied on up truss frame.
Mobile head weight: 7400 kg
Total weight: 1.2*7400=8880kg
4-2-7) Casing:
This load applied on up truss frame.
Casing weight: 1535kg
Total weight: 1.2*1535=1842kg
4-2-8) Belt TenƟon:
Belt tenƟon load on DWG. No. 3400456MTG501 is 10ton.
4-2-9) Idler weight:
Idler weight: 70kg/m
Total weight: 1.2*70=84kg
4-2-9-1) This load applied on construction spot of Self-supporting structure to the frame.
The length is 23.25m: 84*23.25=1953kg
Applied load on this structure: 1953/2=977kg
For one side: 977*0.5=488kg
4-2-9-2) This load applied on up truss frame.
For one side: 84*0.5=42kg/m
4-2-10) stairs:
This load applied on up truss frame.
Total weight: 500kg/m^2
4-3) Snow Load:
Snow load calculate as below:
P୰ = 0.7 ∗ Iୗ ∗ C୲ ∗ Cୣ ∗ Cୱ ∗ P୥
Iୗ = 1, Cୣ = 1.1, C୲ = 1.2, Cୱ = 1, P୥ = 100kg/m^2
P୰ ≈ 95kg/m^2
4-4) Wind Load:
Wind load calculate as below:
P = C୯ ∗ Cୣ ∗ q
C୯ = 4e
ଶ − 5.9e + 4, q = 60.5kg/m^2
4-5) Seismic Load:
Seismic load calculate as below:
C=ABI/R
(Soil type = II, T଴ = 0.1, Tୱ = 0.5, S = 1.5,H = 19m → T = 0.45)
A=0.3,B=2.5,I=1,R=6
C =0.125
4-6) Temperature Load:
To apply temperature Load, the average temperature ±25°C was applied to all members of frame.

تحلیل فونداسیون :
فونداسیون باید بتواند به روش مطمئنی بارهاي اعمال شده از جانب سازه را به زمین منتقل نماید؛ به این ترتیب با مقایسه
تنش اعمال شده در سطح فونداسیون پس از افزایش ظرفیت نوار مورد نظر، با تنش مجاز خاك زیر آن و همچنین بررسی
فونداسیون از لحاظ مقاومت در برابر واژگونی، ابعاد فنداسیون موجود کنترل گردید که نتایج حاصل در جداول 1 الی 4 ارائه
می گردد.
جدول -٣ کنترل واژگونی در فنداسیون شماره١
Lx total 2.2
Ly total 7
H fon. 1.7
H soil 0.8
weight of structure 49104
Mo 172199.3
Mr 389329.5
Mo / Mr
Must be <1.75 0.442297
جدول -۴ کنترل واژگونی در فنداسیون شماره٢
Lx total 7.1
Ly total 7.5
H fon. 1.7
H soil 0.8
weight of structure 49104
Mo 225359.9
Mr 1321129
Mo / Mr
Must be <1.75 0.170581

ترکیبات بارگذاری :
۶-١) ترکیبات بارگذاری استفاده شده برای آنالیز سازه :
ترکیبات بارگذاری در نظر گرفتھ شده برای آنالیز سازه با توجھ بھ روش طراحی تنش مجاز بھ صورت زیر می باشد.
(علائم بھ کار رفتھ در این بخش عبارتند از:
D: dead load
L: live load
S: snow load
Wx: wind load in X direction
Wy: wind load in Y direction
Ex: seismic load in X direction
(Ey: seismic load in Y direction
ترکیب بارھا :
1) D
2) D+L
3) D+S
4) D+0.75S+0.75L
5) D±0.84Wx
6) D±0.84Wy
7) D±0.7Ex
8) D±0.7Ey
9) D+0.75L+0.75S±0.63Wx
10) D+0.75L+0.75S±0.63Wy
11) D+0.75L+0.75S±0.53Ex
12) D+0.75L+0.75S±0.53Ey
13) 0.6D±0.83Wx
14) 0.6D±0.83Wy
15) 0.6D±0.7Ex
16) 0.6D±0.7Ey
17) D±T
18) D±0.75T+0.75L+0.75S
۶-٢) ترکیبات بارگذاری استفاده شده برای کنترل تنش زیر پی :
تنش زیر پی بر اساس نیروهاي ایجاد شده در فونداسیون تحت بارهاي مرده، زنده، باد وزلزله محاسبه شده است. ترکیبات بار
استفاده شده در این مرحله عبارتند از
1) D
2) D+L+S
3) 0.75D±0.75Ex
4) 0.75D±0.75Ey
5) 0.75D+0.75S+0.75L±0.75Ey
6) 0.75D+0.75S+0.75L±0.75Ex
3) 0.75D±0.75Wx
4) 0.75D±0.75Wy
5) 0.75D+0.75S+0.75L±0.75Wy
6) 0.75D+0.75S+0.75L±0.75Wx

تقویت سازه هاي فلزي تحت بارهاي نوسانی بایستی طبق استانداردهاي بین المللی انجام پذیرد. یکی از مناسب ترین روش
جهت تقویت سازه هاي فلزي، استفاده از روش المان محدود یا element-Finite می باشد. در این روش، سازه ابتدا توسط
نرم افزاري ترسیم و سپس با استفاده از روش مزبور (اعمال شرایط جانبی و نیروها و…) نقاط حاوي تمرکز تنش حاصل می
گردند روش مزبور، براي متریال ایده آل یا آیزوتروپیک جوابگو بوده و براي متریالی که چندین سال تحت بارهاي نوسانی
انجام وظیفه نموده قابل قبول نمی باشد. اینجاست که یک استاندارد بین المللی پا به میان گذاشته و جوابهاي حاصله از روش
المان محدود را با ضرائب اطمینانی که از طرق آزمایشگاهی و تجربه حاصل گردیده اند مورد بررسی و مطالعه قرار می دهند.
جدول زیر، از روش استاندارد 3EURO برگزیده شده که ضرائب مورد نظر را در نایج حاصله از روش المان محدود بکار می
گیرد.در روش المان محدود، ابتدا سازه کلی مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته تا نقاط حاوي تمرکز تنش حاصل گردند سپس
جهت تسریع در محاسبات عددي، منطقه مزبور را مش بندي نموده (model Sub (و تنشهاي وارده را بدست می آورند. پس
از این مرحله، ضرائب فوق در نتایج حاصله بکار گرفته می شوند. تقویت سازه هاي فلزي، معمولاً با استفاده از روش هاي زیر
صورت می پذیرد.
-1 روش جوشکاري
-2 روش پیچ و مهره

جوشکاري روشی است که انجام آن مستلزم زمان کوتاهتري در مقایسه با استفاده از پیچ و مهره می باشد. ولی، جوشکاري
قطعات فلزي مهارت و دانش فنی خاصی را می طلبد. قطعات قابل جوشکاري، بایستی طبق استاندارد Welding-STP-ASTM
با استفاده از تعیین کربن معادل یا Carbon Equivalent مورد بررسی قرار گیرند. با استفاده از روش فوق، انجام یا رد حالت
پیش گرم در سازه مشخص می گردد.
مرحله بعدي، انتخاب صحیح الکترود با ولتاژ مناسب جهت جوشکاري می باشد. پس از انجام مراحل جوشکاري، قسمت مزبور
بایستی توسط روش NDT تست گردیده تا از وجود میکروترکها در منطقه◌ٔ HAZ اطمینان حاصل گردد.روش جوشکاري، در
مقایسه با روش پیچ و مهره از نقطه نظر اقتصادي گرانتر بوده ولی مدت زمان کوتاهتري عملیات تقویت و ترمیم صورت می
گیرند.
ترمیم سازه ھای فولادی
پیچ و مھره
برای اتصال قطعات
بھمدیگر بسیار آسان
است
این روش بھ مراتب
ارزانتر از روش
جوشکاری است
کلیھ سوراخھا بایستی با
روش دریل کردن تعبیھ
شوند.( دریل ھوایی)
جوشکاری
عملیات سوراخکاری را
حذف می نماید
جوشکاری، احتیاج بھ
مھارت ویژه ای دارد
این روش بھ مراتب
گرانتر از روش پیچ
ومھره می باشد
بعد از جوشکاری
عملیات NDT بایستی
اعمال گردد کھ بسیار
گران است
در روش پیچ ومهره، قطعات فلزي به آسانی بهمدیگر متصل گردیده و جهت تسریع در انجام کار، از وسایل پنوماتیکی جهت
بستن پیچها استفاده می گردد.روش پیچ ومهره یا پرچ، در سازه هاي فلزي تحت بارهاي نوسانی در مقایسه با روش جوشکاري
از طول عمر خستگی بالاتري برخوردار می باشد.
روش جوشکاري مستلزم دانش فنی پیشرفته اي در مقایسه با روش استفاده از پیچ و مهره می باشد. در کشورما ، پیشنهاد می
شود کلیه تقویت سازه ها تا آنجایی که مقدور است از پیچ و مهره و در جاهایی که پیچ و مهره کارایی نداشته روش جوشکاري
جایگذین گردد. روش پیچ و مهره ، به مراتب ارزانتر ، مقاوم تر در مقابل نیروهاي دینامیکی و…. در مقایسه با روش جوشکاري
می باشد.
بنابراین ، توصیه می شود در تقویت سازه هاي فولاد مبارکه روش پیچ و مهره بکار گرفته شود.
جرثقیلهاي واحد فولادسازي ، دهانه اي وسیع داشته تا جایی که ماکزیمم دهانه به 35 متر می رسد .یکی ازنکاتی که
بایستی بدقت مورد بررسی قرار گیرد وضعیت ارتعاشی سازه هاي جرثقیل هاي فولادسازي می باشد.در زیر، بطور شماتیک
نحوة مدهاي ارتعاشی آورده شده است.

با استفاده از نرم افزار SAP ، مکانیزم هاي مربوطه را مورد بررسی و تحلیل قرارداده تا نقاط حساس حاوي ماکزیمم تنش را
مشخص نماید .سپس هر کدام از این نقاط ( Spot Hot ( را با استفاده از نرم افزار ABAQUS ، مورد بررسی و تحلیل
قرار داده است

روش مزبور ، تا قبل از طراحی مکانیزهاي مهندسی بسیار مهم و حائز اهمیت است .قبل از
طراحی ، شخص با تغییر شکل هندسی و … آنقدر با مکانیزم مربوطه کار نموده تا مکانیزم ایده
آل یا Optimum را حاصل نماید .سپس این محاسبات را در اختیار سازنده و … قرار می دهد.
ولی پس از ساخت مکانیزم و انجام عملیات جوشکاري و تعبیه سوراخ جهت مونتاژ پیچها و…
دیگر مکانیزم با مکانیزم اولیه طراحی که توسط کامپیوتر تدوین یافته متغیر است.
در اینجا، شخص می تواند مکانیزم ساخته شده را که چندین سال در معرض کار بوده را با
کامپیوتر مِش بندي نموده و پس از اعمال شرایط جانبی و نیروها و …پارامترهاي لازم را بدست
آورد .ولی ، جواب ها دقیق نبوده و صرفاً یک محاسبات را پشت سر نهاده چونکه ساختار مکانیزم
طی سالهاي کاري تغییر نموده که با مش بندي و فرض سالم بودن متریال متفاوت خواهد بود.
یکی ار بهترین روشها ، نصب gauge Strain در مکان مناسب جهت تعیین نقاط تمرکز تنش
دار بوده که جواب هاي معقولی را در اختیار پژوهشگر قرار می دهد . در تحلیل هاي شرکت
ایتسن ، فاکتور دینامیکی بارگزاري که حرکت رفت و برگشتی جرثقیل ها بوده اعمال نشده و از
طرف دیگر اثر تنشهاي پسماند یا Stresses –Residual نیز در محاسبات دیده نمی شود.
وضعیت طول عمر قطعات تحت بارهاي
خستگی یا نوسانی می باشد . هر قطعه اي که تقویت گردیده بایستی اثر آن در طول عمر خستگی
مکانیزم مشخص گردد.
در اینجا، شخص قادر به 2 روش جهت تقویت قطعات بوده:
-1پس از تقویت قطعه مورد نظر ، طول عمر باقی مانده آن توسط استاندارد مربوطه بایستی در
اختیار کارفرما قرار دهد Life-Finite
-2روش دیگر ، ثابت نگه داشتن تنش در مکانیزم و یا پایین آوردن بارگزاري جهت افزایش طول
عمر یا Life-Infinite می باشد.

استفاده از المان محدود یا elements-Finite جهت تحلیل تنش ها در سازه ها قبل از استفاده از روش المان محدود در سازه ها
جهت تعیین تنش هاي بحرانی، بهتر است با روش تعیین طول عمر باقیمانده قطعات تحت بارهاي نوسانی مروري داشته باشیم.
براي تعیین طول عمر باقیمانده قطعات تحت بارهاي نوسانی، ابتدا مکانیزم مورد نظر را با استفاده از روش المان محدود یا -Finite
elements) با اعمال شرایط جانبی و بارگزاري مناسب) مورد بررسی قرار داده تا نقاط بحرانی حاوي تمرکز تنش در سازه
حاصل گردند.
با انجام محاسبات عددي جهت تعیین نقاط تمرکز تنش دار در سازه، با انجام محاسبات عددي (elements-Finite(، نقاط
حاوي تمرکز تنش در سازه مشخص می گردند.
در اینجا ، ما یک ستون از واحد فولاد سازي را جهت روشن شدن مطلب فوق بکار گرفته ایم. پس از اعمال شرایط جانبی و
نیروهاي وارده بر آن، قطعات حاوي ماکزیمم تنش در آن مشخص می شوند. حال براي تعیین دقیقی مقادیر مربوطه ، از روش هاي
زیر می شود بهره گیري نمود.
-1روش h در المان محدود (version-h (
-2روش مدل سازي جزئی (model-Sub (
امروزه ، بیشتر نرم افزارهاي موجود در علم مهندسی، از روش h جهت تعیین مقادیر نسبتاًدقیق قطعات حاوي تمرکز تنش دار
استفاده می کنند. با انجام روش فوق ، مقدار تنش اعمالی بر روي قطعات در دسترس قرار می گیرد.روش دیگر، ایجاد منطقه
بحرانی یا model-Sub بوده که ابتدا کل سازه را با اعمال شرایط جانبی و نیروها مورد بررسی قرار داده تا نقاط تمرکز تنش دار
حاصل گردند. سپس، منطقه حاوي تنش ماکزیمم را با اعمال شرایط جانبی (تغییر مکانها در قسمت هاي بریده شده) و نیروهاي
اعمالی مورد بررسی قرار می دهند تا نتایج حاصله که حاوي مقادیر دقیقتر تنش در سازه می باشد حاصل گردد.
انجام محاسبات نرم افزاري ستون مورد نظر ، قطعه حاوي ماکزیمم تنش مشخص گردید . در اینجا، فوراً برمی گردیم به جداول
استاندارد و در می یابیم که قطعه مزبور که داراي پرچ (riveted (بوده در استاندارد (class Detail (در فایل 3EURO ، داراي
تنش مساوي MPa 71 براي مقدار دو میلیون سیکل باري می باشد. حال، مقدار تنش حاصله از انجام محاسبات عددي، براي
KN1 بار اعمالی،حدود Pa +5e2.18 گردید. با در نظر گرفتن بار جرثقیل که در اینجا حدود T 20 برآورد شده، تنش حاصله
حدود MPa 21.8 گردید.
تنش مزبور، از نقطه نظر استاتیکی برآورد شده است.
از طرفی، قطعه مزبور تحت بارهاي دینامیکی ، حرارتی، و … قرار داشته که بایستی طبق استاندارد 3EURO، براي حالت مطمئن با
اعمال ضرایب اطمینان مناسب، ضریب اعمالی مناسب اتخاذ گردد.
براي اطمینان حاصل از عملکرد قطعه تحت بارهاي مزبور فاکتور 1.4 با در نظر گرفتن 75% آمار احتمالات و 95% ضریب
اطمینان (پوشش دهنده بارهاي دینامیکی-حرارتی (پسماند)و…) در کلیه محاسبات نرم افزاري اعمال می گردد. با توجه به مطالب
فوق ، مقدار تنش اعمال بر قطعه مزبور چنین خواهد بود.
ܲܽܯ 30.52 = 1.4 × 21.8 = ௟௟௔ߪ
از طرفی، استاندارد 3EURO تنش اعمالی (از 36 تا 160 مگا پاسکال) منحنی هاي N-S MPa71 پاسگال گردید. اگر ضرایب
ایمنی استاندارد را بکار گیریم مقدار تنش بصورت زیر خواهد بود.
= ௟௟௔ߪ
71
1.4
ܲܽܯ 50.72 =
با در دست داشتن تنشهاي استاندارد و محاسبه شده توسط نرم افزار ، قدم بعدي محایبات حد خستگی و حد بی نهایت متریال
مزبور طبق فرمول هاي زیر می باشد.
൤ = ஽ߪ∆ ⟹ حد خستگی
2
5
൨
ଵ
ଷ
௖ߪ∆ 0.737 = ௖ߪ∆
൤ = ௅ߪ∆ ⟹ حد خستگی بی نهایت
5
100൨
ଵ
ହ
஽ߪ∆ 0.549 = ஽ߪ∆
جایی که ஼ߪ∆ و ஽ߪ∆ ، به ترتیب تنش بحرانی محاسبه شده توسط استاندارد 3EURO و حد خستگی متریال تحت بارهاي
اعمالی یکنواخت می باشد.
بنابراین، حد خستگی قطعه چنین خواهد بود.
ܲܽܯ 37.40 = (50.72)0.737 = ஽σ∆
از طرفی تنش محاسبه شده توسط نرم افزار و … MPa 30.52 بوده که بمراتب کمتر از حد خستگی قطعه بوده و متریال از نقطه
نظر خستگی ایده آل می باشد (عمرنامحدود).
در صورتیکه تنش محاسباتی بیشتر از تنش حد صنعتی متریال بوده طراح با در نظر گرفتن عمر محدود قطعه، تصمیم می گیرد قطعه
را طوري تحت بارهاي اعمالی (دینامیکی- حرارتی و…) قرار داده تا کوچکترین مشکلی در حین کار پدید نیامده و مکانیزم با
طول عمر بی نهایت (تقریبی) تحت بارهاي اعمالی انجام وظیفه نماید.
روش دیگر، اضافه نمودن ضخامت قطعه حاوي تمرکز تنش دار در روش المان محدود بوده که با انجام محاسبات جدید، تنش
اعمالی بر روي قطعه بدست خواهد آمد. این کار آنقدر تکرار خواهد شد تا تنش محاسبه شده بمراتب کمتر از تنش حد خستگی
متریال بوده تا متریال از طول عمر خستگی بی نهایت برخوردار گردد.توصیه می شود براي تقویت قطعات تحت بارهاي نوسانی،
بجاي اضافه نمودن قطعات (مانند نبشی، ناودانی، تیر وبریسینگ) به قطعات مورد نظر (قطعات بحرانی) قطعه اصلی موجود در سازه
را با قطعه جدید با ضخامت بیشتري تعویض نمود.
-1استفاده از روش استاندارد 3EURO
-2تعیین طول عمر خستگی قطعات بحرانی
-3عملیات جوشکاري بایستی طبق استاندارد انجام پذیرد. در این راستا، قطعات مربوطهبایستی در صورت نیاز عملیات پیشگرم را
تجربه نمایند.
براي جوشکاري، نوع الکترود (قطر مناسب) ، ولتاژ مناسب، جنس و … بایستی در نظر گرفته شود. توصیه می شود براي انجام
عملیات جوشکاري، از الکترودهاي خارجی بجاي الکترودهاي ایرانی استفاده گردد.
-4تقویت قطعات بحرانی سازه ها، (اضافه نمودن به قطعه اصلی) مستلزم مخارج و همچنین زمان زیادي است که بهتر است بجاي
آن از متریال جدید با ضخامت مورد نظر استفاده شود.

استراتژي جهت ترمیم سازه هاي فولادسازي از فرمول زیر تبعیت می کند.ماکزیمم دور بر ثانیه حرکت چرخ جرثقیل که
توسط مهندسان آلمانی در فولادسازي طراحی گردیده یک دور بر ثانیه می باشد. در بیشتر مواقع، حرکت چرخ از یک دور بر
ثانیه نیز کمتر است . بنابراین، سعی و کوشش ما، فقط بایستی منحصر به افزایش استحکام سازه و فرکانس طبیعی سازه باشد.

در اینجا با توجه به مطالب بالا در می یابیم که ما بایستی در ناحیه I انجام وظیفه نمائیم. در این ناحیه، ω یا دور چرخ بر ثانیه
بیشترین حد خود را (sec/rev 1 (داشته بنابراین ما بایستی سازه ها را تقویت کرده تا استحکام و فرکانس طبیعی آنها را بالا
ఠ ببریم تا همیشه در ناحیه
ఠ೙
1 > باشیم.
بنابراین همه تلاش جهت افزایش استحکام و افزایش فرکانس طبیعی سازه بوده که از طریق آنالیز عددي یا Element Finite
می باشد
Pa 4
10×7.63=1S مکانیزم قدیم
Pa 4
10×3.9=2S مکانیزم جدید
براي 140تن تناژ باري ، تنشهاي محاسبه شده براي مکانیزمهاي جدید و قدیم به ترتیب MPa 106 و MPa 54.6 می
باشد.طبق استاندارد 3Euro که در گزارش فاز 2 آورده شده عمر خستگی باقی مانده براي مکانیزم هاي جدید و قدیم به ترتیب
79850 و 584260 سیکل کاري محاسبه گردیده است.

در زیر یکی از روشهاي پیشنهادي که موجب جلوگیري از اعوجاج و بهم خوردگی ریل گردیده آورده شده است.

از طرفی شرکت سازنده آلمانی ، ماکزیمم فرکانس چرخ جرثقیل هاي واحد 28 را Hz 1 طراحی نموده که ما بایستی سازه را
بنحوي طراحی کرده تا از استحکام بالا و فرکانس طبیعی بزرگتر از 1 برخوردار باشد. بنابراین ، ناحیه I که مختص Stiffness
می باشد ناحیه اي است که ما بایستی در آن سازهایمان را مورد بررسی و مطالعه قرار دهیم. بعبارت دیگر ، سازه بایستی از
استحکام بالایی برخوردار بوده و در عین حال فرکانس طبیعی اش حتماً بایستی از 1 بیشتر باشد تا حالت رزنانس را تجربه
ننماید.
با توجه به نتایج حاصله از انجام ماسبات عددي ، در می یابیم که کلیه ستونهاي واحدهاي فولادسازي بایستی از طرح تقویتی
که توسط شرکت داینلی تعبیه گردیده برخوردار بوده و در قسمتهاي کناري ستونها که بطرف بیرون Span یا فضاي بین ستونها
(کارگاه) است از خرپاهاي پیشنهادي جهت استحکام و بالا رفتن فرکانس استفاده نموده.
بنابراین، سازة تیرگردر و متعلقات بایستی شرایط زیر را در جهات مختلف (Z,Y,X (دارا باشد.
-1 حرکت (Trolly (جرثقیل بایستی در جهت X کنترل شود. نقشه اجرایی زیر جهت کاهش ارتعاش و تنش ناشی از حرکت
ترولی در سازه آورده شده است.
-2 حرکت جرثقیل در جهت y ، بایستی مورد بررسی قرار گیرد ریل بایستی بر روي هر دهانۀ تیر گیردر از ریل بعدي مجزا بوده
تا نیروي برشی ناشی از حرکت جرثقیل در سازه کاهش یابد. نقشه اجرایی زیر نحوة اتصال ریل را بر روي سازه نشان می دهد.
ارتعاشات ناخواسته سازه با نصب Pad در زیر ریل کاهش خواهد یافت. -3 تنش اعمالی ناشی از نیروي عمودي در جهت Z
بایستی پایین آورده شده تا عمر سازه از نقطه نظر خستگی افزایش یابد. در این راستا ، سطح مقطع تیر گیردر بایستی در
قسمتهاي بالا و پایین و همچنین جان تیر تقویت گردیده تا از وجود Buckling و Torsion نا خواسته جلوگیري بعمل آید .
نقشه اجرایی زیر ، نحوة تقویت تیر گیردر را نشان می دهد.

تعیین طول عمر خستگی قطعات سازه 028 ریخته گري مداوم
براي محاسبه طول عمر خستگی سازه مزبور، یک دهانه از واحد 028 ریخته گري انتخاب و طبق بارگذاري مربوطه ( پیوست)
مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت ، طبق محاسبات عددي انجام شده ، ماکزیمم تنش حاصله از اعمال بارهاي مربوطه (دینامیکی)
8 حدود Pa
10×4.25 گردید.

با بهینه سازي مدل قدیمی و اعمال قطعات جدید بر روي سازه ، محاسبات عددي مجدداً اعمال و ماکزیمم تنش حاصله
Pa 8
10×3.16 گردید که حدود 26 درصد کاهش را تجربه نمود.
براي تعیین طول عمر خستگی قطعات سازه، با استفاده از استاندارد 3Euro عمل می کنیم. در این استاندارد ، طول عمر قطعه
براي حدود 2 میلیون سیکل کاري در نظر گرفته شده است. با استفاده از قوانین استاندارد فوق طول عمر قطعه تحت تنش هاي
محاسبه گردیده بر روي قطعات سازه چنین محاسبه می شود.
براي سازه قدیم :
ߪ∆ܰ = ܥ
௠
ܥ = 2 × 10 × ଺225ଷ = 2.3 × 10ଵଷ
ܰ =
2.3 × 10ଵଷ
(425 × 1.4)
ݏ݈ܿ݁ݕܥ 108.150 = ଷ
براي سازه بهینه :
ܰ =
2.3 × 10ଵଷ
(316 × 1.4)
ݏ݈ܿ݁ݕܥ 265.633 = ଷ

بررسی علل شکست شاسی پایتل بر وارائه راهکارجلوگیري از خرابی آن
رحمت قدیمی چرمهینی -دکتراي مکانیک شکست و خستگی شرکت شایان مکانیک سپاهان
ایمان الیاسیان -داشنجوي دکتراي عمران سازه
مجید جباري -دکتراي مکانیک -هیات علمی دانشگاه آزاد اسلامی خمینی شهر
چکیده :شاسی پاتیل بر واحد حمل و نقل فولاد مبارکه شکست ناخواسته اي را تجربه کرده است شکست مزبور، به نظر می
رسد بعلت نامیزان بودن حرکت جکهاي هیدرولیکی و نامطلوب بودن سیستم روانکاري بوشهاي مستقر در بدنه شاسی انجام
پیذیرفته است .براي جلوگیري از شکست مجدد و ارائه راهکارعملی جهت افزایش طول عمر سازه مزبور از نرم افزارهایی چون
جهت تحلیل استاتیکی و دینامیکی استفاده شده است و نقشه هاي اجرایی پس از آنالیز و Designer SIM وADAMS
طراحی مجدد جهت اجرا ارائه می گردد
کلید واژه: شکست سازه فولادي-نرم افزار Designer SIM- تحلیل دینامیکی و استاتیکی
شاسی پاتیل بر ماشین هاي جدید در واحد حمل و نقل فولاد مبارکه از محل نشیمنگاه شافت اصلی دوار شکست ناخواسته
اي را تجربه نموده است .با بررسی اطلاعات حاصله از مکانیزم مزبور و قطعات شکسته شده در می یابیم که مکانیزم از نقطه
نظر طراحی ایده آل نبوده و بایستی طراحی جدیدي در رابطه با جلوگیري از شکست مجدد انجام پذیرد .در زیر قطعات
شکسته شده و تصاویري هم از مکانیزم پاتیل بر آورده شده است

ا بررسی اطلاعات حاصله در می یابیم که مکانیزم مزبور از نقطه نظر دینامیکی ایده آل نبوده و هدف از انجام این طرح
پژوهشی ، بهینه سازي مکانیزم جدید بوده که جهت جلوگیري از شکست مجدد با بهره گیري از تحلیل هاي دینامیکی
دستورالعمل اجرایی در اختیار واحد مربوطه قرار خواهد گرفت.در زیر، تحلیل هاي المان محدود جهت بهینه سازي مکانیزم
آورده شده است. ماشین پاتیلبر براي جابجا کردن پاتیلهاي داراي مذاب استفاده میشود. براي بررسی استحکام قسمتهاي
مختلف مکانیزم حرکتی این ماشین میتوان شرایط مختلف موقعیتی پاتیل در مکانیزم را مورد توجه قرار داده و بحرانی ترین
حالت را براي بررسی استحکام هر بخش از مکانیزم حاصل کرد.
در این تحلیل بار وزنی پاتیل بدون مذاب در نظر گرفته شد و مکانیزم در حالت تقارن مورد تحلیل قرار گرفت. انتخاب سه حالت
براي موقعیتهاي قرارگیري پاتیل مورد نظر گرفته شد که به صورت حالات زیر مشخص شدهاند:
حالت :1 وضعیت بلند کردن پاتیل از زمین
حالت :2 وضعیت بالاترین ارتفاع پاتیل از زمین
حالت :3 وضعیت نزدیک به قرارگیري پاتیل روي ماشین
از اهداف این تحلیل بررسی وضعیت استحکام در لولاي شاسی مکانیزم میباشد.
در ادامه با اضافه کردن محوري براي جلوگیري از عدم تقارن به بررسی استحکام و نتایج فرکانسی پرداخته میشود.

تحلیل فرکانسی مدل اولیه
مدل براي حالت 3 مورد تحلیل فرکانسی قرار گرفت و نتایج 10 فرکانس اول به صورت زیر حاصل شده است.

مدل جدید با وجود محوري براي جلوگیري از عدم تقارن
در این مدل محوري در موقعیت نشانداده شده در شکل زیر در مکانیزم اضافه میشود تا بوسیله آن از انحراف حاصل از عدم
تقارن جلوگیري کند.

تحلیل تنش براي مدل جدید با محور اضافی
براي بررسی استحکام مکانیزم در مدل جدید شرایط بحرانی مدل اولیه را درنظر گرفته و نتایج حاصله مقایسه میگردد.
شکل هاي زیر نتایج تنش براي کل مکانیزم و محل لولا نشان داده شده است.

نتایج حاصله حاکی از کاهش 16 درصدي تنش براي مدل جدید نسبت به مدل اولیه میباشد.
نتایج فرکانسی براي مدل جدید با وجود محور اضافی
نتایج فرکانسی براي مدل با وجود محوري براي جلوگیري از عدم تقارن به صورت زیر است.

با مقایسه نتایج فرکانسی ملاحظه میشود مقادیر فرکانس در مود اول و دوم تغییر خاصی بین دو مدل اولیه و جدید حاصل
نشده است ولی در مود سوم افزایش 29 درصدي فرکانس در مدل جدید دیده میشود. این مساله به شرایط شکل مود وابسته
است و در مود سوم وجود محور اضافه شده باعث افزایش سختی در مود غیرمتقارن میشود.
مدل اصلاح شده با تغییر ضخامت 280 میلیمتر براي بوش لولا با وجود محور اضافی
تحلیل استحکام

تنش در بخش لولا حدود MPa3.9 می باشد. بر این اساس کاهش تنش حدود 21درصدي مشاهده میشود( تنش در این
بخش براي حالت قبل حدود MPa4.95 است)
نتایج فرکانسی براي مدل اصلاح شده با تغییر ضخامت 280 میلیمتر براي بوش لولا با وجود محور اضافی
نتایج فرکانسی براي مدل با تغییر ضخامت 280 میلیمتر براي بوش لولا وجود محوري براي جلوگیري از عدم تقارن به صورت
زیر است.

بر طبق نتایج حاصله فرکانس اول حدود 10 برابر نسبت به مدل جدید با وجود محور اضافی شده است.
نتیجه گیري
براي حالت وضعیت نزدیک به قرارگیري پاتیل روي ماشین سه مدل زیر در نظر گرفته شده و نتایج در جدول زیر ارائه شده
است.
 مدل پایه
 مدل جدید با وجود محور اضافی
 مدل اصلاح شده با تغییر ضخامت 280 میلیمتر براي بوش لولا با وجود محور

بر اساس نتایج حاصله کاهش تنش براي مدل اصلاح شده با تغییر ضخامت 280 میلیمتر براي بوش لولا با وجود محور حدود
21درصد نسبت به مدل جدید با وجود محور اضافی و 35 درصد نسبت به مدل پایه مشاهده میشود.
بر طبق نتایج حاصله فرکانس اول مدل اصلاح شده با تغییر ضخامت 280 میلیمتر حدود 10 برابر نسبت به مدل جدید با وجود
محور اضافی و مدل پایه حاصل شده است. کلیه سازه هایی که تحت بارهاي دینامیکی قرار دارند بایستی از نقطه نظر ارتعاشی
مورد بررسی و تحقیق قرار گیرند. در اینجا ، مُد 3 یا mode Torsional با اضافه نمودن قطعه میانی افزایش یافته که از تغییر
مکان هاي ناخواسته توسط قسمت هاي بالایی بالهاي پاتیل بر جلوگیري می نماید. بعبارت دیگر، از لحاظ مکانیکی سازه را
سنکرون می نماید. نکته دیگري که بایستی به آن اشاره نمود مُد 1 ارتعاشی است که در حالت مدل اولیه مقدار ناچیزي بوده و
با افزایش ضخامت شاسی پاتیل بر ، افزایش یافته که در حالت تحریک مکانیزم توسط نا هموار بودن جاده و… از استحکام بالایی
ఠ برخوردار بوده و نسبت
ఠ೙
در این حالت بایستی کمتر از یک باشد.

بررسی امکان و لزوم تقویت و بهسازي سازه هاي فولادي صنعتی

دراین پروژه اکثر سازه هاي خط تولید مجتمع فولاد که تحت بار جرثقیلهاي سقفی بصورت دینامیکی قرار داشتند و به مرور
زمان افزایش بار یا تنشهاي ناشی از خستگی درآنها اتفاق افتاده سات مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفتند از جمله سالن واحد
07 مربوط به فولاد سازي ، واحد 08 برشکاري،خنک سازي و انتقال تختالهاي فولادي، واحد 28 انبار تختال و پیشگرم ،
واحد 51 نورد گرم و 52 تکمیل نورد گرم،واحد 53 نورد سرد می باشند که آسیب پذیري و مشکلات این سازه ها بصورت
بازرسی عینی و غیرمخرب مورد بررسی قرار گرفته و اقدام به ارائه راهکار تقویت و طرح مقاوم سازي براي کاهش آسیب پذیریو
خسارات وصدمات به آنها پرداخته شد.
واحد 28 ، 329 متر طول100، متر عرض و 23,4 متر ارتفاع دارد
واحد 08 438 متر طول 97,6 متر عرض و28,7 متر ارتفاع دارد( جرثقیلهاي 40تا 63 تن)
واحد07 602 متر طول129,6، متر عرض و49,8متر ارتفاع تاج سوله آن می باشد
واحد51 193,6 متر طول76,6، متر عرض و 20,6 ارتفاع تاج سوله آن می باشد.
فولاد مبارکه در ابتدا در سال 71 براي تولید 2,4 میلیون تن در سال احداث گردید و در سال 91 به تولید 5,2 میلیون تن در
سال رسد و براي توسعه هاي آتی برنامه 7,2 میلیون تن در سال مد نظر است از اینرو لزوم طرح تقویت و باز بینی سازه هاي
در حال بهره برداري ضروري می باشد.
در واحد 28 اکسیژن نیز قراردارد که -1 تولید هواي فشرده -2 تولید گازهاي صنعتی اکسیژن ازت و آرگون -3هیدروژن جهت
خالص سازي آرگون وجود داردو واحد 28 داراي 3 محور توسعه با دودهانه 36 متري می باشد.
درمورد سالن 07واحد -1کدبندي قطعات -2 برداشت وضعیت سازه وتطابق با شرایط کارگاهی -3 پلان،نما و مقاطع موجود و
تقویتی -4کد ارتفاعی و زاویه چرخش المانها -5 نوع مصالح کاربردي ، نوع الکترود و پیچ و مهره الحاقی -6 آماده سازي و
پرداخت لبه براي جوش و نوع جوشکاري -7نوع اتصال (اتکایی یا اصطکاکی)، نوع ، قطر پیچ و سوراخ -8 محاسبات مربوط به
نیروي پیش تنیده بر پیچهاي اصطکاکی و اعلا -9 نوع واشر قفل شونده وعملکرد آن -10 محل برشکاري، اتصال پروفیلها ،
سوراخکاري و لبه سازي ورقها -11 جزئیات اتصال بصورت کامل -12 روش و توالی اجرا -13 جداول وزن قطعات
-14 پیش گرمایش مورد نیاز براي جوشکاري ورقهاي ضخیم -15 جزئیات جوشکاري ارائه شدع است
عمده معایب سازه واحد07 ولزوم طرح تقویت
-1 ایجاد بازشوهاي مکرر در جهت تقویت تیرحمال جرثقیل سقفی در محورهاي H,G
-2 تخلخل جوشکاري ، انقطاع طرح تقویت اجراشده در گذشته
-3 ترك خوردگی در محل عبور مهاربندهاي سالن از ورق مشجر تیرحمال جرثقیل
-4 کمانش خارج از صفحه المانهاي خرپاهاي طولی تیر حمال جرثقیل
-5 شکست اتصال واقع در محل انقطاع ورق تقویت محور G
-6 تابیدگی ،پیچیدگی بال کششی المان اتصال دهنده ستونهاي قسمت پایینی به بالایی
-7 دوران پیچشی تیر تحت بار تجهیزات در محور D
-8 بریدن بستهاي مورب ستونهاي باربرسازه اي
اشتباهات طراحی و نصب و همچنین انجام طرح هاي توسعه بر روي برخی از این سازه ها ، بدون آنالیز و محاسبه با بارگذاري
هاي جدیدو توجه به ظرفیت باربري سازه موجود، خصوصا در مورد سازه هایی که تحت بارهاي دینامیکی قراردارند منجر به
پدیده خستگی در المانهاي اصلی، شکستگی ها، ترکها و آسیب دیدگی هاي عمده گردیده است. این مسئله در مورد سازه هاي
حامل جرثقیل بسیار خطرناك بوده و در صنایع فولادسازي میتواند زیان هاي جبران ناپذیري را چه به لحاظ سلامت تجهیزات
و چه به لحاظ ایمنی براي این صنعت و سازمان به دنبال داشته باشد. لذا پس از بازرسی هاي دقیق در سالیان گذشته، پایش
وضعیت و استخراج عیوب اساسی این سازه ها، واحد بازرسی فنی اقدام به شبیه سازي و مدلسازي سازه ها در نرم افزارهاي
ABAQUS و SAP نموده و با توجه به آیین نامه هاي جدید و استانداردهاي بین المللی به تحلیل و آنالیز سازه ها با در
نظر گرفتن بارگذاري هاي جدید و تغییرات اعمال شده پرداخته است. تطابق نتایج به دست آمده با وضعیت پیشرفت خرابی
هایی که شرح آنها به پیوست آمده است، لزوم اجراي طرحهاي اصلاحی اساسی استخراج شده را بیش از پیش تائید مینماید.
عدم انجام اصلاحات اساسی بر روي این سازه ها که در وضعیت Risk Highمیباشند، شکستگی در نقاط پرتنش سازه، بهره
برداري نامطمئن و ناایمن از جرثقیلهاي گرانقیمت و نیز توقفات ناخواسته خطوط تولیدرابه همراه خواهد داشت. لذا با توجه به
اهمیت و رده بندي سازه ها و سرعت پیشرفت خرابی ها، این اصلاحات اولویت گذاري شده و در برنامه اجرایی قرار گرفته اند.
تعیین علت خرابی مشکلترین و مهمترین مرحله در فرآیند تعمیر است. اساساً بدون پیبردن به علت خرابی، ارزیابی لزوم
تعمیر یا انتخاب روش تعمیر مناسبی که به نتایج رضایتبخش منجر شود، امکانپذیر نیست. بهمنظور ارزیابی عملکرد
سازههاي نسبتاً قدیمی یا سازههایی که در مرحله خرابی پیشرفته هستند، بررسی وضعیت موجود ضروري است. هدف این
ارزیابی بهدست آوردن اطلاعات درمورد وسعت خرابی، تعیین علت و اهمیت آن خرابی است. این اطلاعات را تنها از مدارك
فنی به همراه بازرسی هاي چشمی و آزمایشات غیرمخرب میتوان به دست آورد
سازههاي بتنی مجتمع فولاد مبارکه با وسعت 4000متر مربع و فعالیتهاي مختلف و گستردگی خطوط تولید در معرض
آسیبدیدگی متنوعی قرار دارند. این آسیبدیدگیها باعث تغییرات ناسازگار در خواص مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی بتن
گردیده و معمولاً با متلاشی شدن اجزاء بتن همراه میباشد. مهمترین سازه هاي بتنی در فولاد مبارکه شامل برج هاي خنک
کننده، دیواره هاي بتنی در فلاشینگ نورد گرم، حوضچه هاي تخلیه سرباره، سیلوهاي ارسال واحد احیاء مستقیم، تونل هاي
برق، فونداسیون تجهیزات به ویژه در واحد اسیدشوئی بوده که متأسفانه عدم شناسایی دقیق علل خرابیهاي بتن به دلیل نبود
تجهیزات بازرسی تکنیکال، صدماتی را به سازههاي بتنی مجتمع فولاد مبارکه وارد کرده و برآورد خسارات اقتصادي دراثر
چنین خرابیهایی مقادیر بالایی از هزینههاي تعمیر را به خود اختصاص خواهد داد. لذا از آنجایی که این سازهها همواره تحت
عوامل گوناگون در معرض آسیبدیدگی قرار دارند ضروري است که در برنامه هاي بازرسی جهت تشخیص درست آسیب از
آزمایشات غیرمخرب بهره برد
هدف از آزمایشات غیر مخرب تعیین خصوصیات مختلف بتن از قبیل مقاومت، مدول الاستیسیته، همگنی و بیعیبی، علاوه بر
شرایط تنش و کرنش بدون وارد کردن آسیب به بتن میباشد. تکنیکهاي آزمایشات غیرمخرب که عموما” براي ارزیابی بتن در
محل و سایت استفاده شده شامل آزمایش چکش اشمیت، عمق کربناتاسیون، ارزیابی میکروسکوپی ترك، آزمایش تعیین پوشش
آرماتور، تعیین سرعت پالس، دریل کردن عمقی براي تعیین میزان یونهاي سولفات و کلراید، آزمایش نیم پیل و گالواپالس و
تعیین مقاومت الکتریکی بتن میباشد.
دستگاه تعیین سرعت پالس یکی از مهمترین آزمایشات غیرمخرب در بتن بوده که با استفاده از این دستگاه امکان شناسایی
ترك ها، ابعاد و عمق آنها و تخلخل بتن قابل تشخیص بوده و در کنار نتایج آزمایش چکش اشمیت میتوان مقاومت بتن موجود
و تغییرات خواص بتن را در بازرسی هاي دوره اي اندازه گیري نمود. با استفاده از نتایج آزمایش، ارزیابی دقیقی از سازه بتنی
موجود به عمل آمده و طرح هاي تقویتی و اصلاحی متناسب با آسیب آن سازه بتنی ارائه نمود.کاربردهاي مهندسی عمران کمتر
از 20 سال است که با پایش سلامت و مانیتورینگ سازه ها ادبیات مهندسی ایران سروکار دارد و در ایران هنوز به آن به صورت
جدي پرداخته نشده است. تعداد پروژه هاي تحقیقاتی مرتبط در ایران بسیار اندك بوده و عمدتاً بر روي سازه هاي خاص نظیر
بدنه هواپیما، اتومبیل، سدها و پل ها انجام شده است.هیچ کار مشابهی بر روي سازههاي دینامیک داراي جرثقیل هاي سقفی
در ایران و حتی در دنیا انجام نشده است و عمده کارهاي انجام شده در خصوص بررسی رفتار و پایش سلامت سازهها بر روي
ساختمانهاي بزرگ و پل هاي متوسط و بزرگ دهانه و سدها صورت گرفته است. سازه سالن انبار تختال واحد نورد گرم که یکی
از کلیدي ترین سازه هاي مجتمع فولاد مبارکه است در حال حاضر در وضعیت نامساعدي از لحاظ رفتار سازه اي قرار دارد که
به صورت ترك خوردگی در المان هاي اصلی و شل شدگی پیچ هاي اتصالات خود را نشان داده است. عدم شناخت رفتار و
همچنین عدم درك صحیح تاثیر نحوه حرکت جرثقیل ها و پارامترهاي موثر از جمله وزن، جهت حرکت و سرعت جرثقیل ها بر
روي رفتار سازه ممکن است به آسیب هاي جبران ناپذیر و با هزینه هاي تعمیراتی بالا منجر شود. لذا شناخت رفتار و مشاهده
نحوه ارتعاش و حرکت سازه که با انجام این طرح پژوهشی حاصل می شود میتواند باعث تشخیص زودهنگام خرابیها شده و در
نتیجه عمر مفید سازه را افزایش دهد و حصول به راهکارهاي ساده، کم هزینه و صحیح را براي بهبود رفتار سازه میسر سازد.
بدیهی است هرگونه راه حل عملی براي تقویت و مقاوم سازي سازه بدون انجام آزمایش و قبل از مشاهده رفتار واقعی سازه
سودمند و مفید نخواهد بود
پایش وضعیت سازه سالن نورد گرم مستلزم انجام تست هاي متعدد در نقاط مختلف و مطالعه تاثیرگذاري حرکت جرثقیل ها بر
روي یکدیگر می باشد. در برخی موارد ممکن است حرکت هاي طولی و عرضی جرثقیلی که چند دهانه با محل مورد مطالعه
فاصله دارد بر آن محل مورد مطالعه تاثیر گذار باشد و یا انتقال بار در نقاط مختلف جرثقیل در جهات مختلف می تواند بر روي
خرابی در نقاطی که شاید هیچ ارتباطی با محل حرکت جرثقیل نداشته باشد تاثیرگذار باشد. از این رو لازم است در قالب یک
پروژه تحقیقاتی، ابعاد مختلف مساله مورد بررسی و ارزیابی قرار گیرد و با انجام تست هاي متعدد، مدل سازي ها و انجام مطالعات
دقیق به اطلاعاتی جامع و کامل از نوع رفتار واقعی این سازه ها دست یافت و با استفاده از این اطلاعات، میزان سلامت سازه و
وجود عیبهاي احتمالی در آن مورد بررسی و ارزیابی قرار گیرند.در این طرح نحوه حرکت، ارتعاش و جابجایی اجزاي مختلف
سازه اصلی سالن نورد گرم شامل ستونها و شاهتیرهاي هر دو دهانه اصلی با استفاده از آزمایش مودال اندازه گیري میشود و با
استفاده از پارامترهاي ارتعاشات سازه، سلامت سازه مورد ارزیابی قرار گرفته و از نقطه نظر عیب یابی سیستم مورد مطالعه و
بررسی قرار خواهد گرفت.
-1 خستگی -2پارگی ورق مشجر یا پیچ -3 رشد ترك و ترك خوردگی ورق مشجر -4 شل شدگی پیچ -5 جوانه زنی
-6 شکست پیچ ، عدم تکمیل پیچ و پی نگهدارنده ریل -7 ضربه خوردگی و اعوجاج مهاربند -8 جوشکاري نامناسب
-9 سایش -10 شکست اجزاي غیر سازه اي
o کاهش هزینه نگهداري و تعمیرات، کاهش توقفات، افزایش عمر سازه
o سازه فولادي
o 194 متر طول و 77 متر عرض
o داراي دو کمپ و سه محور I، H ، G
o داراي 12 ستون در هر محور
.1 ارائه طرح اصلاح و تقویت سازه
.2 انجام نظارت دقیق بر اجراي طرح هاي ارائه شده
.3 کاهش دوره بازرسی ها و انجام دوره اي بازرسی از سازه سالن
 بازرسی دقیق وفنی از سازه
 شبیه سازي سازه در نرم افزار Abaqus و sapدرمدل abaqus از المان SHELL یا پوسته براي مدل کردن مهاربند
، تیر وس تون استفاده شد ولی براي پیچ و قطعات اتصال از المان حجمی SOLID استفاده شده است.
 اعمال بحرانی ترین بارگذاري
 تعیین نقاط بحرانی و الویت بندي اقدامات
 تهیه طرح اصلاح و تقویت سازه
 ساخت قطعات
 انجام اصلاحات اساسی سازه
 بازرسی از فونداسیون و انکر بولت ها
 بازرسی از ستون هاي سازه
 بازرسی تیرهاي جرثقیل
 بازرسی از مهاربندهاي
 بازرسی از راهروهاي دسترسی به جرثقیل
 انجام تست PT
 بازرسی ابعادي

1 اثر ترك خوردگی و بازشوهاي نا مناسب درورقهاي مشجر
-2 شکست پیچ در محل اتصال تیر به ستون
-3 شل شدگی پیچهاي اتصال
-4 پارگی ورقهاي مشجر
-5 ریلها و نگهدارنده هاي آن
-6 پدهاي زیر ریل
کالیبراسیون و صحت سنجی اجزاي محدود ازطریق آنالیز حساسیت مش بندي -1 براي تنظیم زمان آنالیز و تحلیل
-2 کاهش درصد خطاي تئوري و واقعی و درصد خطا صورت می گیرد
روشهاي عددي ا- روش اجزاي محدود- مش بندي انطباقی meshing adaptive-2روش مینیمم کردن خطا -3
روش پتانسیل حداقل -4روش انتگرال گیري صریح و ضمنی explicit & implicit براي آنالیز و تحلیل سازه ها
قابل کاربرد می باشد

-1 پارگی و توسعه ترك درورقهاي مشجر -2 ایجاد ترك در ورق مشجر اطراف اه پله
-3ایجاد بازشوهاي مکرر جهت تقویت تیرحمال جرثقیل -4 انقطاع طرح تقویت اجراشده
-5 ترك خوردگی در محل عبور مهاربندي هاي سالن از ورق مشجرتیرحمال جرثقیل
-6 کمانش خارج ازصفحه المانهاي خرپاهاي طولی تیر حمال جرثقیل
-7 شکست اتصال واقع درمحل درز انقطاع ورق تقویت
-8 پیچیدگی بال کششی المان اتصال دهنده ستونهاي قسمت پایینی به بالایی
-9 دوران پیچشی تیرباربرتجهیزات
-10فرسایش ریل و بارترولی (ارابه جرثقیل)

شکست ناش از خستگی
-عدم استحکام کششی مناسب ماده استفاده شده درسیکلهاي بارگذاري و باربرداري وارده
-تناوب بالا درمیزان نرخ تنش وارده به المان
-بالا بودن تعدادچرخه هاي بارگذاري وباربرداري برقطعه
– تمرکز تنش درنقاط یاسطوح المان
– تغییرات شدید دما ناشی از گرادیان هاي حرارتی بالا
– ناخالصی درساختارمتالوژیکی مواد
– ساختارمتالوژیکی موادونوع عمل آوري آن
– تنشهاي پسماند موجود در المان ناشی از ساخت و نصب
سایش : -1 سمباده اي ٢– چسبان-3 خستگی برسطح
خزش : مکانیزم نفوذي- مکانیزم بازیابی – خستگی خوردگی
خستگی منجربه غیر یکنواختی در سطح یا تنشهاي وارده – تغییر استحکام ماده – کرنشهاي پسماند و ریز ترك در حین
عملیات ساخت می گردد.ساچمه زنی براي کاهش اثرخستگی و جلوگیري ازبازشدن دهانه ترك و رشد آن می باشد. وادادگی
پدیده تسریع کننده نرخ خستگی می باشد. در نقاط با تمرکز تنش بالا اتفاق می افتد
براي خستگی تاثیرات دما- تستهاي مربوط به خستگی و آزمون رهایی تنش Relaxation ودرکنار آن تستهاي
خوردگی،سایش و ضربه انجام می گیرد.شکست در مواد بصورت ضربه اي و برشی و درالمان بصورت الیافی و دانه اي می
باشد.بایستی ریلها، نگهدارنده ریلها و پد ریلها مورد بررسی قرار گیرند و اتصالات ریل به تیر و اسکلت،تعداد سیکل بارگذاري (
اثرات خستگی) و شکست پیشروي ترك (قانون پاریس)، توزیع تنش زیر چرخ جرثقیل ، سرعت جرثقل، فشار باد بر بدنه سوله
و بارگذاري هاي حرارتی، تمرکز تنش در اتصالات بهسازي و تقویت شده ، خرپاهاي طولی و عرضی تیر حمال جرثقیل، تنش
ایجاد شده در ورق مشجر و نزدیکی اتصال بال فشاري مقطع مورد بررسی قرار گیرد

-1 لاغر بودن جان تیر حمال جرثقیل باعث ایجاد تنش هاي بالاتر به دلیل تغییر شکل هاي نامناسب آن در هنگام
بارگذاري گردیده که منجر به افزایش میزان تنش در محل اتصال ورق هاي مشجر می گردد.
-2 بالا بودن سختی سخت کننده ها و المان هاي مرزي در محل به هم رسیدن آنها و کاهش یکباره سختی در
فاصله میان این دو (به دلیل مسائل ناشی از تمرکز تنش و خستگی این فاصله قابل پر نمودن نمی باشد).
-3 اثرات حرارت و گرم و سرد شدن المان با گرادیان حرارتی قابل توجه سبب افزایش تعداد سیکل هاي بار
گذاري و باربرداري گردیده و در پدیده خستگی مشارکت می نماید.
-4 نزدیک بودن چرخ هاي جرثقیل به میزان 130 سانتیمتر مابین چرخ دوم و سوم جرثقیل هاي شماره 27 و 28
سبب تأثیر پذیرفتن اتصال از بارگذاري هر دو چرخ جرثقیل و به صورت همزمان شده که این افزایش تنش
موضعی سبب بیشتر شدن میزان تنش از میزان قابل تحمل تنش توسط جوش در محل اتصال می گردد.

الف-شروع ترك: شامل ایجاد عیوب اولیه خستگی که با عملیات تابانیدن و نگهداري مناسب برطرف می شود.
ب-رشد ترك نوار لغزش: عمیق شدن ترك اولیه روي صفحات با تنش برشی زیاد را در پی دارد که این مرحله را
مرحله اولیه رشد ترك یا جوانه زدن ترك می نامند.
ج-شکست ترك روي صفحاتی با تنش کششی زیاد: رشد یک ترك معین در جهت عمود بر تنش کششی حداکثر
بوده و به تعبیري نقاط داراي تمرکز تنش بالا بوده و این مرحله به عنوان مرحله گسترش ترك نامیده می شود.
د-شکست نهایی: هنگامی رخ می دهد که طول ترك به اندازه اي برسد که خصوصیات مکانیکی و هندسی مقطع
باقیمانده جوابگوي بازتوزیع تنش هاي وارده نباشد.

استاندارد سازي
 تحویل نقشه هاي اصلاح و تقویت سازه به منظور ASBUILTشدن به مرکز اسناد
 دستورالعمل جوشکاري
 استاندارد بازرسی پریودیک 3ماهه روي نقاط حساس به ترك
بررسی و ارائه نتایج با استفاده از آمار و اطلاعات
.1 کاهش قابل توجه انحرافات سازه اي با توجه به نتایج حاصل از نقشه برداري
.2 تقویت تیرهاي جرثقیل در مقابل بارهاي پیچشی
.3 بومی سازي و صرفه جویی اقتصادي
.4 کاهش سطح ریسک ایمنی
.5 کاهش هزینه هاي تعمیراتی
.6 جلوگیري از توقف ناخواسته مکانیزم

1 ایجاد بازشوهاي مکرردر جهت تقویت تیر حمال جرثقیل
-2 تخلخل در جوشکاري
-3 انقطاع در طرح تقویت اجراشده
-4 ترك خوردگی در محل عبور مهاربندهاي سالن از ورق مشجر تیر حمال جرثقیل
-5 کمانش خارج از صفحه المانهاي خرپاي طولی تیر حمال جرثقیل
-6 شکست اتصال واقع در محل انقطاع ورق تقویتی محور G
-7 تابیدگی و پیچیدگی بال کششی المان اتصال دهنده ستونهاي قسمت پایینی به بالایی
-8 دورات پیچشی تیربار تجهیزات محور D
-9 بریدن بستهاي مورب ستونهاي بابر سازه
-10پارگی و توسعه ترك درورقهاي مشجر
-11 ایجاد ترك در ورق مشجر اطراف راه پله
-12فرسایش ریل و بار ترولی
-1 اثرترك خوردگی وبازشوهاي نامناسب درورقهاي مشجر
-2 شکستگی پیچ درمحل اتصال تیربه ستون
-3 شل شدگی پیچهاي اتصال
-4 پارگی ورقهاي مشجر
-5 ریلها و نگهدارنده هاي آن
-6 پدهاي زیر ریل
-7 ضربه خوردگی و اعوجاج المانها
-8 کامل نبودن ادوات اتصال
-9 جوشکاري درزانقطاع
– کد بندي قطعات
– برداشت وضعیت سازه و تطابق باشرایط کارگاهی
– ابعاد و موقعیت پروفیلها،قطعات وجزئیات
– پلان، نما و مقاطع
– کدارتفاعی،زاویه چرخش المانها
– نوع مصالح،نوع الکترود،پیچ و مهره(بلت)
– آماده سازي لبه ونوع جوش
– نوع اتصال اتکایی یا اصطکاکی (نوع،قطرپیچ و قطر سوراخها)
– نیروي پیش تنیده وارد به پیچهاي اصطکاکی
– نوع واشرهاي قفل شونده
– محل برشکاري و اتصال پروفیلها،سوراخکاري و لبه سازي ورقها
– جزئیات اتصال به طورکامل
– روش اجرا وتوالی آنها
– جدول قطعات
– ملاحظات پیش گرمایش و جوشکاري ورقهاي ضخیم باالکترودهاي خاص
– جزئیات جوشکاري

-1 خستگی -2پارگی ورقهاي مشجر یاپیچ -3 رشدترك و ترك خوردگی ورقهاي مشجر -4 شل شدگی پیچ -5
جوانه زنی -6 شکست پیچ یا عدم تکمیل پیچ، پی نگهدارنده ریل -7 ضربه خوردگی و اعوجاج مهاربند -8
جوشکاري نامناسب -9 سایش -10 شکست اجزاي غیر سازه اي
مراحل خستگی : -1 شروع ترك -2 رشد ترك نوارلغزش -3 شکست ترك روي صفحاتی باتنش کششی زیاد و وادادگی
4در نقاط با تمرکز تنش بالا-شکست نهایی
شکست ناش از خستگی
-عدم استحکام کششی مناسب ماده استفاده شده درسیکلهاي بارگذاري و باربرداري وارده
-تناوب بالا درمیزان نرخ تنش وارده به المان
-بالا بودن تعدادچرخه هاي بارگذاري وباربرداري برقطعه
– تمرکز تنش درنقاط یاسطوح المان
– تغییرات شدید دما ناشی از گرادیان هاي حرارتی بالا
– ناخالصی درساختارمتالوژیکی مواد
– ساختارمتالوژیکی موادونوع عمل آوري آن
– تنشهاي پسماند موجود در المان ناشی از ساخت و نصب
-غیریکنواختی درسطح یا تنشهاي وارده – تغییر استحکام ماده دراثرخستگی
-کرنشهاي پسماند-ریزترکهاي بوجودآمده درحین عملیات ساخت

سایش : سمباده اي – چسبان- خستگی برسطح
خزش : مکانیزم نفوذي- مکانیزم بازیابی – خستگی خوردگی

تاثیر اندرکنش خاك و سازه در طراحی سازه فولادي رولرپرس

در تحلیل هاي دینامیکی عموماً فرض بر این ا ست که خاك زیر شالوده صلب بوده و از انعطاف پذیري خاك زیر شالوده صرف نظر می
شود در این حالت پاسخ سازه متأثر از خواص دینامیکی خود سازه است و خواص خاك زیر شالوده تأثیري در پاسخ سازه ندارد. در حالی
که اگر خاك زیر شالوده نیز در تحلیل ها در نظر گرفته شود سیستم جدیدي ناشی از اندرکنش خاك و سازه تشکیل خواهد شد که رفتار
آن متفاوت از حالت قبل خواهد شــد. در بیان دیگر هنگامیکه یک موج از یک منبع به داخل محیط خاك تابیده می شــود بســته به نوع
محیط تغییر ماهیت داده که دو نکته مهم در اصـــلاح این موج باید مد نظر قرار گیرد اول آنکه حرکت میدان آزاد در محل مورد نظر در
غیاب سازه شدیداً تحت تأثیر قرار گرفته و تغییر می کند و دوم آنکه وجود سازه روي خاك باعث می شود که سیستم دینامیکی مورد نظر
دیگر سیستمی با پایه صلب نباشد و سازه مورد نظر با خاك اطراف خود یک رفتار اندرکنشی نشان دهد که این باعث می گردد که حرکت
اعمال شده به پایه این سازه تحت تأثیر قرار بگیرد. این حرکت ممکن ا ست شامل مولفه هایی به جز مولفه هاي انتقالی با شد ، اندرکنش
خاك و سازه ممکن است به ایجاد حرکت هاي گهواره اي ( Rocking ( و پیچشی ( Torsional ( که به واسطه انعطاف پذیري محیط زیر
پی بسیار محتمل است منجر شود. اندرکنش دینامیکی از دو مکانیزم اندرکنش بین سازه، پی و خاك به شرح زیر ناشی می شود.

الف- اندرکنش اینرسی
این نوع اندرکنش که از نیروهاي اینرسی سازه ناشی می شود به این روال می باشد که پس از اینکه نیروي ناشی از زلزله به سازه اعمال
شد ، نیروهاي اینرسی سازه منجر به تولید لنگرهاي خمشی و نیروهاي برشی در تراز پایه سازه می شوند که این خود سبب تغییر مکان
پی سازه نسبت به سطح آزاد می گردد.
ب – اندرکنش سینماتیکی
تفاوت میان سختی پی و خاك زیر آن باعث می شود که پی ن سبت به سطح آزاد تغییر مکان پیدا کرده و با حالتی که پی بر روي سنگ
بستر است تفاوت داشته باشد.
مسبب این تغییر مکانها را می توان سه عامل ذیل دانست:
– قیود سینماتیکی مربوط به حرکت جسم صلب پی.
– مدفون بودن و اختلاف سطح آزاد با سطح پی.
– میزان تفرق امواج لرزه اي از اطراف پی.
تأثیر اندرکنش بین خاك و سازه بر روي پارامترهاي سازه
افزایش زمان تناوب باعث کاهش شتاب می شود.
افزایش زمان تناوب باعث افزایش شتاب می شود
اثر ملحوظ کردن اندرکنش در سازه ها بر روي بعضی از پارامتر ها را در زیر مورد بررسی قرار می دهیم.
الف-میرایی
میرایی در یک محیط انعطاف پذیر نسـبت به یک محیط صـلب از اهمیت بیشـتري برخوردار اسـت. میرایی در محیط انعطاف پذیر را می
توان به دو قسمت میرایی تشعشعی و میرایی هیسترزیس خاك تقسیم کرد.
میرایی تشعشعی
در هنگام زلزله امواج پس از انتشار و ارتعاش سازه ، از پی سازه به سمت محیط نیمه بی نهایت خاك حرکت کرده و انرژي به علت برخورد
با این محیط بینهایت میرا می شود. این میرایی که تابعی از چگالی خاك ، مدول ارتجاعی زمین ، ضریب پواسون خاك ، جرم واحد سطح
سازه و فرکانس زاویه اي طبیعی زمین می باشد براي مدهاي بالاتر دچار کاهش می شود. شایان ذکر است میرایی تشعشعی با نرم تر شدن
خاك و عمیق تر شدن محیط فراگیر افزایش می یابد.
میرایی هیسترزیس خاك
این نوع میرایی در اثر تغییر شکلهاي غیر ارتجاعی زمین در مجاورت پی صورت می گیرد و هر چه شدت زلزله بی شتر با شد ب سته به نوع
خاك این میرایی نیز افزایش می یابد. لحاظ کردن اندرکنش خاك و سـازه ، معمولا موجب افزایش نسـبت میرایی در سـازه ها و افزایش
نسبت میرایی در سازه موجب کاهش شتاب و تغییر مکان سازه می گردد.
ب-زمان تناوب
ایجاد حرکت گهواره اي در سازه که خود از اثرات اندرکنش خاك و سازه می باشد می تواند منجر به افزایش پریود طبیعی سازه گردد که
این افزایش زمان تناوب بر پا سخ سازه نیز تاثیر گذار خواهد بود. افزایش زمان تناوب ممکن ا ست با توجه به شرایط خاك و زمان تناوب
باعث افزایش یا کاهش شتاب وارد بر سازه شود.

تغییرات شتاب نسبت به زمان تناوب

تغییر مکان جانبی سازه بر اثرحرکات افقی و گهواره اي پی
روشهاي تحلیل اندرکنش
حل تحلیلی م سئله اندرکنش خاك و سازه همی شه مد نظر محققان بوده ا ست این م سئله به وا سطه پارامترهاي زیاد و مختلف خاك و
سازه ي روي آن از پیچیدگی هاي خاصی برخوردار است ، اگر چه جنبه هاي مهم مسئله را می توان به طور مناسبی مدلسازي نمود و
نتایج منطقی از آنها اســـتخراج کرد ولی با توجه به نوع رفتار خاك که یک رفتار کاملاً غیرخطی می باشـــد حل تحلیلی دقیق مســـئله
اندرکنش خاك و سـازه امکان پذیر نمی باشـد. امروزه با مطالعات گسـترده محققین در این امر و رشـد روشـهاي حل غیرخطی مسـئله
اندرکنش خاك و سازه که به واسطه پیشرفت نرم افزارها امکان پذیر شده است ، شاهد رشد چشمگیري در زمینه حل دقیق تر این مسئله
بوده ایم. عکس العمل دینامیکی مجموعه خاك و ســـازه ، وقتی که تحت تاثیر بارگذاري دینامیکی قرار گیرد تابعی از مدل دینامیکی
سیستم ، مشخصات دینامیکی ، نیروها و تحریکات القا شده به سیستم می باشد. مدل دینامیکی سیستم که بیانگر مدل دینامیکی سازه و
محیط پی پیرامونش می باشد خود شامل موارد زیر است.
– مدل سازه.
– تعیین امپدانسهاي مدهاي ارتعاشی(تعیین مشخصات دینامیکی نیرو– تغییر مکان سازه و محیط پی).
– تعیین عکس العمل دینامیکی سیستم خاك – سازه که تحت اثر بارهاي دینامیکی وارده قرار گرفته است و همچنین حل معادله حرکت
سیستم کامل با یک روش حل مناسب مثل روشهاي حل در قلمرو زمان ویا حل در قلمرو زمان تناوب.
سیستم جرم – فنر – میراگر
براي مدلسازي یک سیستم ساده ي سازه اي یک طبقه مطابق شکل با سه پارامتر مهم با عناوین جرم سازه ، میرایی سازه و سختی
سازه رو به رو می شویم .

حال اگر اثرات اندرکنش خاك و سازه نیز براي همین سیستم ساده و واقع بر سطح یک محیط نیمه بی نهایت با مصالح همگن و الاستیک
مد نظر قرار گیرد ، دو پارامتر مقاومت سازه در برابر حرکات انتقالی و دورانی پی و میرایی ( میرایی ت شع شعی و میرایی م صالح خاك) بر
پارامترهاي مدلسازي اضافه می شود. این سیستم اندرکنش گر را می توان به صورت زیر نشان داد.
سختی کل سیستم با دو فنر مدلسازي شده است که فنر متصل به جرم ، مقاومت الاستیک سازه و سختی آن (k (مساوي سختی سازه
با پایه گیردار می باشد . فنر دوم که متصل به پایه می باشد و به صورت سري با فنر اول متصل است معرف مقاومت سازه در برابر حرکات
انتقالی و دورانی پی می باشد. میرایی نیز با یک میراگر در شکل مدلسازي شده است که معرف میرایی کل سیستم شامل میرایی سازه اي
، میرایی ت شع شعی و میرایی م صالح خاك می با شد. جرم m موجود در شکل مربوط به جرم رو سازه ا ست و حرکت میدان آزاد زمین به
پایه اعمال شده است. راه حل هاي مختلف و روابط گوناگونی جهت بدست آوردن ثابت فنرها و میراگرها ارائه شده است
روش مستقیم – روش زیر سازه -روش حل مختلط
روش هاي نوین استفاده از آنالیز و تحلیل اندرکنش خاك و سازه را به طور کلی می توان به سه قسمت اصلی زیر تقسیم نمود.
(domain type method ) میدانی روشهاي – 1
از روشهاي میدانی روش المانهاي محدود (FEM (یا روش المانهاي تفاضلی (FDM (را می توان نام برد.
(Boundary type method) مرزي روشهاي -2
از روشهاي مرزي می توان روش اجزا مرزي (BEM (و یا روش توابع انتگرال مرزي (BIEM (را نام برد.
-3 روشهاي حل مختلط (method type Coupled (
در روش حل مختلط دو و یا چند پارامتر موثر روشهاي حل جهت ایجاد راه حل مناسب تر با هم ترکیب می شوند
روش المان محدود قلمرو نزدیک (Domain Interior(
قلمرو نزدیک که به آن قلمرو داخلی نیز می گویند ج سم سازه ، پی و ق سمت محدودي از خاك اطراف و زیر پی را شامل می شود. این
قلمرو با المانهاي محدود معمولی مدلسازي می گردد.
روش المان محدود قلمرو دور (Domain Exterior(
قلمرو دور که به آن قلمرو خارجی نیز می گویند ق سمت باقیمانده از ب ستر تا بی نهایت را شامل می شود. این قلمرو با المانهاي نا محدود
مدل سازي می گردد.

نیروي وارد به کلاهک و گروه شمع

محاسبه ظرفیت باربري شمع به لحاظ سازه اي
شمع ها از نوع بتنی در جا اجرا می شوند. جهت مقطع شمع از بتن با مقاومت فشاري برابر 350 کیلو گرم بر سانتی متر مربع و آرماتور با
مقاومت جاري شدن 4000 کیلو گرم بر سانتیمتر مربع استفاده شده است.
ظرفیت سازه اي شمع با استفاده از رابطه باولز برابر است با:
U c Ag Fy AS P 0.33 f  0.85 
با فرض اینکه قطر شمع برابر با 1,1 متر و استفاده از 26 عدد آرماتور 22 ظرفیت باربري سازه اي شمع برابر خواهد بود با:
Pu  1422.26ton
محاسبه ظرفیت باربري شمع به لحاظ ژئوتکنیکی
ظرفیت باربري شمع به لحاظ ژئوتکنیکی شامل ظرفیت باربري اتکایی شمع به علاوه ظرفیت باربري جداره شمع می باشد. با توجه به عدم
وجود اطلاعات کافی از مشخصات خاك ساختگاه، ظرفیت باربري به لحاظ ژئوتکنیکی با انجام فرضایاتی صورت پذیرفته است. لذا تعیین
مشخصات دقیق خاك ساختگاه از طریق انجام مطالعات مکانیک خاك و انجام مجدد محاسبات با توجه به پارامترهاي حاصله ضروري می
باشد.
در انجام محاسبات فرض شده است که خاك کاملا همگن و ماسه اي می باشد. زاویه اصطکاك خاك برابر 36 درجه و وزن مخصوص
خاك 2100 کیلوگرم بر متر مربع منظور شده اند. با استفاده از دو روش مایرهوف، کویل و کاستلو متوسط مقاومت اتکایی براي شمع به
قطر 1,1 متر برابر خواهد بود با:
لازم به ذکر است که ضریب اطمینان طراحی 2,5 در نظر گرفته شده است.
با توجه به نتایج محاسبات فوق، ظرفیت باربري ژئوتکنیکی شمع تعیین کننده می باشد.
لذا شمع به قطر 1,1 متر و ارتفاع 15 متر با فرضیات صورت گرفته جوابگوي بار وارده بوده:
PP QU
قابل ذکر است که با افزایش تعداد شمع و در دست داشتن آزمایشات خاك مربوط به لایه هاي خاك محل پروژه می توان قطر و طول
بهینه شمع ها را محاسبه نمود.

حفر ترانشه اکتشافی
انجام آزمایش بارگذاري صحرایی
انجام آزمایش برش مستقیم برجا
انجام آزمون ژئو الکتریک در دو محل براي تعیین خواص مقاومت الکتریکی خاك

بهسازي سازه هاي فولادي با ديوارهاي برشي فولادي

در طراحي ديوار برشي فولادي شبيه به تير ورق تئوريهاي مختلف توسط محققان ارائه شده است که در زير به برخي از آنها اشاره مي
گردد -۱ تئوري باسلر Basler در ۱۹۶۱ (جان ضخيم و بالهاي تير انعطاف پذير) بنابراين نيروهاي ناشي از کششي قطري پس از کمانش
برش جان توسط بالها به دليل انعطاف پذير بودن تحمل مي شود -۲ -1964Takeucgi) ناحيه تسليم)
1968-1971 Fuji) ناحيه تسليم) -۴ 1971 Kumatso) ناحيه تسليم) بايستي توجه داشت ناحيه تسليم تئوري Takeucgi و
Chen and Ostapenko 1969 -۵ هستند متفاوت باهم Fuji , Kumatso
Porter) تشکيل مفصل پلاستيک) 1971-۷ Hogland براين اصل استوار است که تنشهاي غشايي در جهت عمود بر پانل جان وجود
ندارد وبراي تيرورقهاي طويل بدون سخت کننده هاي مياني صحيح مي باشد تنشهاي فشاري غشايي پس از کمانش افزايش نمي يابد ولي
تنشهاي غشايي کششي تا زمان مقاومت نهايي افزايش مي يابد -۸ تئوري تسليم 1974 Herzog
تئوري تسليم اشنايدر و شرودر 1971 Schroder-Steinhardt تئوري کلارک و شارپ براي تيرورقهاي آلومينيمي با جان نازک رائه
شده است و شامل ميدان کششي تئوري باسلر و ميدان کششي با زاويه ۴۵ درجه در کل جان گسترده شده
 شکست خمشي در پانلهاي مياني و شکست برش در پانلهاي کناري اتفاق مي افتد.
 انواع از نظر بابري
 ديوار تحت بارجانبي در جهت ضعيف
 ديوار تحت بار قائم -۳ ديوار تحت بار جانبي جهت قوي
 ديوار تحت بار جانبي در جهت قوي وبار قائم
 انواع ديوار بتن آرمه از نظر رفتاري
 wall Panel) ديوار محيطي متصل به قاب) wall Curtain) ديوار محيطي مهارشده به قاب)
basement wall زميني زير ديوار – Retaining wall حائل ديوار – Partition wall 
shear wall برشي ديوار 
مقاوم سازي سازه هاي فولادي عمدتاً به بهسازي و تقويت رفتار مهاربندها،اتصالات،اعضاي كششي،ديوارهاي برشي و تركيب رفتار بتن
وفولاد بر مي گردد

حالت های گسيختگی ديوار صفحه ای فولادی
-۱لغزش پيچها (شکل پذير)
-۲کمانش صفحه فولادی (شکل پذير)
-۳ تسلیم شدگی صفحه فولادی (شکل پذير)
-۴ شکست صفحه ديوار (ترد)
-۵ شکست اتصالات ديوار فولادی با تيرها و ستونهای مرزی (ترد)
حالتهای گسيختگی تيرهای بالا و پايين
تسليم شدگی برشی تيرهای بالا و پايين (شکل پذير)
تغيير شکل مفصل پلاستيک در تيرهای بالا و پايين (شکل پذير)
کمانش موضعی در بالها ياجان تيرهای بالا و پايين
شکست اتصالات خمشی تيرها در سيستمهای دوگانه (ترد)
کمانش پيچشی کلی يا جانبی تيرها (ترد)
شکست اتصالات برشی تيرها (ترد)
حالتهای گسیختگی ستونهای مرزی
تغيير شکل پلاستيک در بالا و پايين ستونها (شکل پذير)
کمانش موضعی ستونهای مرزی
کمانش کلی ستونهای مرزی
شکست کششی ستونهای مرزی يا وصله های آنها (ترد)
تسليم شدگی صفحات کف ستونهای مرزی در اثر نيروهای بلند کننده (شکل پذير)
شکست پيچهای مهاری یا صفحات کف در کف ستونها در اثر نيروهای بلند کننده (ترد)
شکست صفحات کف ستون در خمش و يا اثر نیروهای بلند کننده (ترد)
گسيختگی پی های ديوار (ترد)

     پلان قصر