منبع پایان نامه ارشد با موضوع طرح و ساخت

دانلود پایان نامه ارشد

محاسباتي نيز مقايسه نمود. لذا ميانگين ظرفيت باربري نهايي حاصل از چند آزمايش براي مدول هاي با ميزان سفت شدگي مشخص پيچ، به عنوان ميانگين ظرفيت باربري تجربي در نظر گرفته شده است. با توجه به ويژگي هاي هندسي مدول و نحوه بارگذاري، ظرفيت باربري هر عضو فشاري تقريباً معادل 35% ظرفيت باربري مدول محاسبه مي گردد.

براي تعيين ظرفيت باربري محاسباتي اعضاي فشاري از روش ضرايب بار و مقاومت با فرض ضريب طول مؤثر، K، برابر با واحد (فرض متداول در دفاتر محاسبات فني سازه هاي فضايي) به شرح زير استفاده شده است:

– محاسبه ظرفيت باربري اعضاي لوله اي 2 اينچي:

– محاسبه ظرفيت باربري اعضاي لوله اي 5/1 اينچي:

مطابق محاسبات انجام شده ظرفيت باربري اعضاي 2 اينچي در حدود KN 8/103 مي باشد، در حالي که ميانگين ظرفيت باربري تجربي به ازاي سفت شدگي هاي N.m 40، N.m 100 و N.m 160 به ترتيب معادل KN 104، KN 115 و KN 127 به دست آمده است . همچنين ظرفيت باربري محاسباتي اعضاي 5/1 اينچي در حدود KN 2/68 مي باشد در حالي که ميانگين ظرفيت تجربي به ازاي سفت شدگي هاي N.m 40، N.m 100، N.m 160 و N.m 200 به ترتيب معادل KN 81، KN 88، KN 94 و KN 79 به دست آمده است.

براي توجيه اختلاف بين مقادير ظرفيت هاي باربري محاسباتي و تجربي، از طرفي با توجه به منابع عدم قطعيّت موجود در ساخت اعضا و اجزاي بکار رفته در سازه و نيز عدم قطعيّت هاي ناشي از خطاهاي انساني در اجرا و از طرفي ديگر فرضيات ساده کننده اي که در محاسبات درنظر گرفته مي شود توضيحات زير ضروري به نظر مي رسد:

در محاسبه ظرفيت باربري اعضاي فشاري به شرح فوق، شرايط تکيه گاهي اين اعضا دو سر مفصل بدون جابه جايي نسبي و طول آنها فاصله مرکز تا مرکز گوي ها در نظر گرفته شده و مشخصات هندسي مقطع لوله (مساحت و شعاع ژيراسيون) به عنوان مشخصات هندسي مقطع عضو منظور مي گردد. ضمناً نيروي فشاري وارد بر اعضا کاملاً مرکزي و اعضا کاملاً مستقيم و بدون انحنا و نابجايي اوليه فرض شده اند. دو فرض از مفروضات فوق به شرح زير در جهت تخمين محافظه کارانه ظرفيت عضو و به معني تخمين ظرفيتي کوچکتر از ظرفيت واقعي آن خواهند بود:

– اتصالات کاملاً مفصلي و در نتيجه ضريب طول کمانش برابر با يک فرض شده که با توجه به اينکه اتصال مفصلي ايده آل وجود ندارد، ضريب طول کمانش عضو بدون تغييرمکان نسبي جانبي دو انتهاي آن در واقع کوچک تر از يک مي باشد.

– طول عضو برابر فاصله مرکز تا مرکز گوي ها يعني 141 سانتي متر فرض شده که اين فرض نيز با توجه به ابعاد واقعي و صلب بودن گوي ها منتج به تخمين کمتر از واقعيت ظرفيت مي گردد.

اما ديگر فرضيات به شرح زير موجب تخمين ظرفيت محاسباتي به ميزاني افزون بر ظرفيت واقعي اعضاي فشاري گرديده اند:

– جابه جايي نسبي جانبي دو سر عضو اگرچه در مورد مدول مورد بحث عملاً ناچيز است، اما مي تواند موجب افزايش ضريب طول موثر کمانش و در نتيجه کاهش ظرفيت باربري عضو فشاري گردد. لذا صرف نظر کردن از آن در جهت تخمين ظرفيت افزون بر ظرفيت واقعي خواهد بود.

– ميزان انحناي اوليه اعضا (نابجايي هاي يا ناکاملي هاي اوليه)، خروج از مرکزيت هاي بار و تنش هاي پس ماند نيز مي توانند در تخمين ظرفيت باربري عضو تأثيرگذار باشند. لازم به يادآوري است که اندازه گيري ميزان ناکاملي يا نابجايي اعضا قبل از آزمايش و برداشت هاي کرنش سنج ها پس از سفت کردن پيچ ها و قبل از اعمال بار خارجي نشان دهنده ارضاء ميزان رواداري مجاز در طول و انحناي اعضا در مدول هاي آزمايش شده بوده اند.

از سوي ديگر، اختلاف بين ظرفيت هاي محاسباتي و تجربي در مدول هايي که با اعضاي 2 اينچي ساخته شده اند در مقايسه با مدول هاي با اعضاي 5/1 اينچي بيشتر بوده است که دليل آن نامتناسب بودن مشخصات گوي ها، پيچ ها و غلاف ها در مقايسه با مشخصات لوله هاي تشکيل دهندة مدول ها مي باشد. به عبارت ديگر چون گوي ها، پيچ ها و غلاف هاي به کار رفته براي اعضاي 2 اينچي و 5/1 اينچي يکسان بوده اند، لذا اعضاي با لوله هاي 2 اينچي نسبت به اعضاي 5/1 اينچي داراي شرايط تکيه گاهي متفاوت و ميزان پاره گيرداري نسبي ضعيف تري بوده اند و اين امر بر طول کمانش و در نتيجه ظرفيت باربري اعضاء تأثير گذار بوده است.

با صرف نظر کردن از موارد فوق، تفاوت بين ظرفيت هاي باربري محاسباتي و تجربي بر حسب ضريب طول موثر کمانش (K) به شرح زير بيان مي گردد:

با محاسباتي نظير آنچه که به ازاي ضريب طول مؤثر برابر با واحد (1K=) انجام شد، نتايج زير حاصل مي شود:

– محاسبه ظرفيت باربري اعضاي لوله اي 2 اينچي:

معادل ظرفيت تجربي با سفت شدگي N.m 40 :

معادل ظرفيت تجربي با سفت شدگي N.m 100 :

معادل ظرفيت تجربي با سفت شدگي N.m 160 :

بنابراين ضريب طول موثر کمانش معادل (Ke) که به ازاي آن با روش محاسباتي همان ظرفيت باربري تجربي عضو در حالت سفت شدگي پيچ ها به ميزان N.m 40 (يعني 104 کيلونيوتن) حاصل مي شود، عبارتست از: 1 K=

و به همين ترتيب ضريب طول کمانش معادل براي ميزان سفت شدگي هاي N.m 100 و N.m 160 به ترتيب 84/0 Ke = و 65/0 Ke = به دست مي آيد. اين نتايج جهت مقايسه در شکل (1-26- الف) آمده است.

محاسبه ظرفيت باربري اعضاي لوله اي 5/1 اينچي:

معادل ظرفيت تجربي با سفت شدگي N.m 40 :

معادل ظرفيت تجربي با سفت شدگي N.m 100 :

معادل ظرفيت تجربي با سفت شدگي N.m 160 :

معادل ظرفيت تجربي با سفت شدگي N.m 200 :

بنابراين ضريب طول موثر کمانش معادل (Ke)، که به ازاي آن با روش محاسباتي همان ظرفيت باربري تجربي در حالت سفت شدگي N.m 40 (يعني 81 کيلونيوتن) حاصل مي گردد، عبارت است از: 83/0 Ke =
به همين ترتيب ضريب طول کمانش معادل براي سفت شدگي هاي N.m 100، N.m 160 و N.m 200 به ترتيب 73/0 Ke =، 64/0 Ke =و 85/0 Ke = به دست مي آيد. اين نتايج جهت مقايسه در شکل (2-26- ب) آمده است.

همان طوري که در شکل (1-26- ب) مشاهده مي گردد، در مورد مدول هاي با اعضاي به قطر 5/1 اينچ، با افزايش ميزان سفت شدگي پيچ ها تا حد مناسب N.m 160، ضريب طول مؤثر کمانش کاهش و در نتيجه ظرفيت باربري عضو افزايش يافته، اما با سفت شدگي بيش از حد در اثر تغيير شکل خميري غلاف و کاهش ميزان پاره گيرداري اتصال ضريب طول مؤثر معادل افزايش يافته است.

1-7-6- نتيجه گيري
نتايج حاصل از مطالعات تجربي و تحليلي انجام شده در مورد مدول هاي منتخب از شبکه هاي فضايي دو لايه را مي توان به شرح زير خلاصه کرد. لازم است اين نکته مورد تأکيد قرار داده شود که با توجه به تعداد آزمايش هاي انجام شده و همچنين ويژگي هاي شبکه هاي مورد مطالعه، که حيطه محدودي از ابعاد هندسي و مشخصات مقاطع اعضا و پيونده ها را در سيستم مورد مطالعه در بر گرفته است، نتايج زير نيز صرفاً در همين چارچوب قابل ارائه بوده و در تعميم آن به ساير شبکه هاي فضايي با ويژگي هاي متفاوت بايد جانب احتياط را رعايت نمود.

1- افزايش ميزان سفت شدگي پيچ ها تا حد مناسب، متناسب با مشخصه هاي اتصال، صلبيّت مدول را اندکي افزايش داده، اما ادامه افزايش ميزان سفت شدگي پيچ ها تا حدي که منجر به بروز تغيير شکل هاي خميري ادوات اتصال، خرابي هاي موضعي و يا شکست جوش گردد، موجب کاهش صلبيّت مدول خواهد شد.

الف) اعضاي فشاري ساخته شده از لوله هاي 2 اينچي ب) اعضاي فشاري ساخته شده از لوله هاي 5/1 اينچي

شکل (1-26) : ضريب طول مؤثر کمانش معادل اعضاي فشاري برحسب
ميزان متفاوت گشتاور اعمال شده براي سفت شدگي پيچ ها
2- صلبيّت واقعي به دست آمده براي مدول هاي مورد بحث به روش تجربي، حتي با مناسب ترين ميزان سفت شدگي پيچ ها، از صلبيّت به دست آمده به روش هاي تحليلي بر اساس فرض اتصالات مفصلي ايده آل به ميزان قابل ملاحظه اي کوچکتر بوده است.

3- افزايش ميزان سفت شدگي پيچ ها تا حد مناسب موجب کاهش طول موثر کمانش اعضاي فشاري و در نتيجه افزايش ظرفيت باربري مدول ها گرديده است؛ اما سفت شدگي بيش از حد پيچ ها به دليل بروز نارسايي هاي موضعي و تغيير شکل هاي خميري در غلاف و اجزا و ادوات اتصال بسته به مشخصه هاي اتصال، موجب افزايش طول موثر معادل کمانش اعضاي فشاري و در نتيجه کاهش ظرفيت باربري مدول ها مي گردد. در صورتي که آثار ترکيبي اعمال گشتاور پيش تنيدگي پيچ ها و بارگذاري خارجي منجر به تغيير شکل خميري قابل ملاحظه ادوات اتصال و يا شکست جوش گردد، طبعاً ظرفيت باربري مدول محدود خواهد گرديد. بنابراين تعيين ميزان گشتاور مناسب براي سفت شدگي پيچ ها با توجه به ويژگي هاي اتصال بر اساس توصيه هاي فصل هفتم آيين نامه سازه هاي فضاکار ايران (طراحي به کمک آزمايش) ضروري خواهد بود.

4- شيب کليه نمودارهاي نيرو- تغييرمکان به روش تجربي در مراحل اوليه بارگذاري داراي شيب اوليه کوچک تر از شيب ثانويه بوده و با افزايش بارگذاري حالت سخت شدگي در نمونه هاي آزمايش مشاهده شده است. به نظر مي رسد اين پاسخ غير خطي ناشي از رفتار غيرخطي و تغيير شکل هاي نمونه هاي آزمايش و جابه جايي هاي موضعي اتصالات و ناکاملي اعضا باشد.

5- ظرفيت باربري جوش در اتصالات در بعضي موارد از ظرفيت باربري اعضاي فشاري مدول هاي مورد نظر کوچک تر بوده است که با توجه به آنکه نمونه ها از اعضاي ساخته شده در خط توليد متداول و به صورت تصادفي انتخاب شده بودند، رفع اين نقيصه در طرح و ساخت قطعات و اجزاء اتصال در توليد انبوه ضروري خواهد بود.

6- استفاده از گوي ها، پيچ ها و غلاف هاي مقاوم تر شرايط تکيه گاهي را بهبود بخشيده و با کاهش يافتن طول مؤثر کمانش، ظرفيت باربري عضو را افزايش مي دهد. لذا لازم است ابعاد گوي ها، پيچ ها و غلاف ها متناسب با ابعاد لوله ها و ميزان پيش تنيدگي اتصال طراحي به نحوي اختيار گردد تا عملکرد مورد نظر از مجموعه حاصل گردد. در اعمال پيش تنيدگي پيچ ها بايد توجه داشت که ميزان سفت شدگي پيچ ها به ميزاني محدود گردد که منجر به شکست زودرس پيچ تحت تأثير حالات بارگذاري متفاوت محتمل نگردد. به عبارت ديگر انتخاب ميزان پيش تنيدگي پيچ ها متناسب با مقاومت و ميزان تغيير شکل پيچ ها و ادوات اتصال و متقابلاً انتخاب پيچ ها و طراحي ادوات اتصال بايد بر اساس ميزان گشتاور پيش تنيدگي به منظور نيل به عملکرد موردنظر صورت گيرد.
در اينجا يادآوري اين نکته نيز ضروري به نظر مي رسد که اثر انعطاف پذيري اتصالات و پيونده ها در رفتار کلي و موضعي سازه هاي فضايي و طول مؤثر اعضا در آيين نامه سازه هاي فضاکار ايران مورد بحث قرار داده شده و شيوه منظور داشتن اين آثار در تحليل و طراحي تشريح گرديده است. در اين رابطه اثر ميزان سفتي پيچ ها نيز در آيين نامه مورد اشاره قرار داده شده است.

مروري بر تحقيقات انجام شده در زمينه اتصالات سازه هاي فضايي نشان مي دهد که نقش ميزان سفت شدگي پيچ هاي اتصالات اين سازه ها در رفتار و عملکرد سازه کمتر مورد مطالعه و بررسي قرار گرفته است. در اين آزمايش اثرات اين ميزان سفت شدگي را بر صلبيّت سازه به طور تجربي مورد مطالعه قرار داده و آزمايش هاي متعددي روي شبکه هاي دو لايه فضايي ساخته شده با سيستم MERO و با ابعاد 10 x 10 متر انجام شده است. اين شبکه ها با ميزان سفت شدگي هاي متفاوت پيچ هاي اتصال نصب شده و تحت بار متمرکز وارده بر گره مياني بالايي قرار داده شده اند. پاسخ کلي سازه به شکل تغييرمکان گره هاي زيرين آن ثبت شده است. نتايج آزمايش ها مؤيد تأثير ميزان سفت شدگي پيچ ها بر صلبيّت سازه مي باشد.

1-8- توسعه هاي آتي سازه هاي فضايي

1-8-1- ساختمان هاي بلند و ابرسازه ها
اگرچه بيشتر شبکه هاي فضايي از فولاد و آلومينيوم ساخته مي شوند ولي فلز فقط به عنوان مصالح ساخت نيست. طرح گالري هنر لويي کان در دانشگاه بيل نيوهاون، کانکتيکات، آمريکا در سال (4-1950) با

پایان نامه
Previous Entries منبع پایان نامه ارشد با موضوع طرح و ساخت Next Entries منبع پایان نامه ارشد با موضوع حمل و نقل، اوقات فراغت