کنترل فعال متمرکز و نامتمرکز سازه‌های بلند در حالت سه بعدی با پسخورجابجایی و سرعت 21 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 21

کنترل فعال متمرکز و نامتمرکز سازه‌های بلند در حالت سه بعدی با پسخورجابجایی و سرعت

*مهران فدوی، فیاض رحیم‌زاده رفویی2، سهیل منجمی‌نژاد3

1. دانشجوی دکتری و عضو هیات علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد گرگان

2. استاد دانشگاه صنعتی شریف تهران

3. استادیار دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکز

*. [e-mail]

چکیده

نیاز به ترازهای ایمنی بالاتر در سازه‌های بااهمیت، تامین پایداری و ایجاد محدودیت‌هایی در خصوص میزان لرزش به لحاظ احساس ایمنی ساکنین در سازه‌های بلند از اهداف اصلی طراحان و مهندسان عمران می‌باشد. در این گونه سازه‌ها بکارگیری سیستم‌های کنترل ارتعاشات سازه‌ای به صورت فعال و غیرفعال مرسوم بوده و برخی از آنها نیز کاربردی شده‌اند. در این مقاله کنترل متمرکز سازه‌های بلند تشریح شده و در خصوص نامتمرکز کردن این کنترل به گونه‌ای که بر رفتار کلی سازه تاثیر مثبت داشته باشد، پژوهش گردیده است. در این پژوهش سازه به صورت سه بعدی مدل شده و الگوریتم کنترل فعال بهینه لحظه‌ای، با پسخور جابجایی و سرعت جهت حل معادلات کنترل استفاده شده است. روابط حاکم بر پایداری سازه در حالت نامتمرکز و نوشتن الگوریتم حل معادلات به گونه‌ای که پایداری سازه در کلیه حالت‌ها برقرار باشد، بحث و اثبات گردیده و در انتها نمونه‌های عددی از حل روابط و معادلات حاکم با توجه به حالت‌های گوناگون از نامتمرکزسازی کنترل در سازه‌‌های بلند ارائه شده است. یکی از حالت‌‌های نامتمرکزسازی کنترل به تقسیم سازه اصلی با تعداد 3n درجه آزادی به زیرسازه‌‌هایی با تعداد 3ni درجه آزادی گفته می‌شود که مجموع تعداد درجه آزادی زیر سازه‌ها برابر با تعداد درجه آزادی سازه اصلی می‌باشد.

واژه‌های کلیدی: سازه‌های بلند، متمرکز، نامتمرکز، سه بعدی، پسخور

1. مقدمه

کنترل فعال (Active Control) ‌سازه‌ها به طور کلی شامل دو بخش الگوریتم‌های مورد نیاز جهت بدست آوردن مقدار نیروی کنترل و مکانیزم‌های اعمال نیرو می‌باشد. در این نوع کنترل، از الگوریتم‌های گوناگونی که دارای دیدگاه‌های کنترلی متفاوتی می‌باشند، استفاده می‌شود. الگوریتم‌هایی نظیر کنترل بهینه، کنترل بهینه لحظه‌ای (Instantaneous Optimal Control)، جایابی قطبی (Pole Assignment)، کنترل فضای مودی (IMSC)، پالس کنترل و الگوریتم‌های مقاوم (Robust) مانند ، ، کنترل مود لغزش (Sliding Mode Control) و غیره از جمله الگوریتم‌های به کار رفته در کنترل سازه می‌باشند. با توجه به تعریف‌هایی که از کنترل فعال توسط آقای یائو (Yao) و سایر پژوهشگران شده است یک سیستم کنترل فعال شامل بخش‌های زیر می‌باشد (شکل 1):

شکل 1: الگوریتم کلی کنترل فعال سازه در حالت کنترل متمرکز

سیستم‌های کنترل را می‌توان در دو دسته سیستم‌های معمولی و سیستم‌های بزرگ مقیاس (Large Scale Systems) در نظر گرفت. در سیستم‌های معمولی، کنترل سازه به صورت متمرکز مناسب بوده و نیازی به تقسیم سیستم به سیستم‌های ریزتر نمی‌باشد ولی در سیستم‌های بزرگ مقیاس نظیر ساختمان‌های بلند و حجیم، اندازه سیستم کنترلی و حجم آن در انتقال و جابجایی اطلاعات و فرمان‌ها، به ویژه با توجه به اینکه نیروهای لرزه‌ای در مدت زمان کوتاهی (کمتر از دقیقه) بر سازه وارد می‌شوند، مشکل ایجاد کرده و تأخیر زمانی قابل توجهی در صدور فرمانها به وجود می‌آورد. بر این اساس تلاش می‌شود تا هر بخش از سیستم به صورت مستقل کنترل شود. به هر بخش زیرسیستم گفته شده و یک سیستم از تعداد معینی زیرسیستم (Subsystem) تشکیل می‌شود (شکل 2).

شکل 2: الگوریتم کلی کنترل فعال در حالت کنترل غیرمتمرکز با سه زیرسیستم

شیوه ریز کردن یک سیستم به چند زیر سیستم بستگی به طرح سیستم از نظر سازه‌ای، درجات آزادی آن و میزان گستردگی فیزیکی آن دارد. کنترل غیرمتمرکز در آغاز در مورد سیستم‌های قدرت بکار رفته و سپس توسط افرادی مانند یانگ و سیلژاک (Yanng & Siljack) گسترش یافته است. در این کنترل، آقایان ونگ و دیویدسون (Wang & Davidson) مساله پایداری سیستم را بررسی کردند. آنها یک شرط لازم و کافی را برای اینکه سیستم تحت قوانین کنترلی با پس‌خور محلی و جبران‌سازی دینامیکی پایدار باشد، بیان کردند.

کنترل غیرمتمرکز در مهندسی عمران اولین بار توسط ویلیامز و ژو (Williams & Xu) در سازه‌های فضایی انعطاف‌پذیر بررسی شد. سپس ریاسیوتاکی و بوسالیس (Ryaciotaki & Boussalis) از روش کنترل تطبیقی مدل مرجع (Reference Adaptive Control Theory Model) برای تعیین قانون

کنترل غیرمتمرکز مدل‌های دو بعدی سازه‌های بلند با پسخور شتاب و تعمیم آن به حالت سه بعدی 60 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 61

گفتار نخست: کلیات

1-1) مقدمه

تامین پایداری سازه‌های عمرانی در برابر بارهای وارده بر آنها هدف اصلی طراحان و مهندسان عمران می‌باشد. هنوز هم ساختما‌ن‌ها، پل‌ها و دیگر سازه‌های ساخت بشر به عنوان سازه‌هایی غیرفعال به لحاظ پایداری تابع جرم و صلبیت خود در برابر بارهای خارجی بوده و توانایی مشخصی برای اینگونه بارها دارند. در چند دهه اخیر به دلایلی چون نرمی زیاد و اجتناب‌ناپذیر سازه‌های بلند، وجود محدودیت‌هایی در خصوص میزان لرزش حداکثر به لحاظ آسایش ساکنین، نیاز به ترازهای بالاتر ایمنی در سازه‌هایی با کاربردهای پراهمیت و همینطور ارزش بالای وسایل و تجهیزات داخلی و نصب شده در این سازه‌ها سبب شده‌اند که در نظر گرفتن ملاحظاتی ویژه برای سازه‌ها و محدود کردن دامنه لرزش آنها ضرورت یابد. بدین لحاظ روش‌های گوناگونی برای محدود کردن پاسخ سازه‌ها به تحریکات خارجی در قالب سیستم‌های کنترل غیرفعال (Passive Control) و کنترل‌ نیمه فعال (Semi-Active Control) و کنترل فعال (Active Control) در چند دهه اخیر ابداع و ارائه شده و برخی از آنها عملاً مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

در حوزه سیستم‌های کنترل غیرفعال روش‌هایی نظیر جدایش لرزه‌ای پی سازه (Base Isolated)، میراگرهای جرمی (TMD)، میراگرهای مایع (TLD) برای نیروی باد و میراگرهایی نظیر میراگرهای اصطکاکی، میراگرهای ویسکوالاستیک (FVD, SVD) و انواع گوناگون دیگر به کار گرفته شده‌اند.

در حوزه سیستم‌های فعال می‌توان به میراگرهای جرمی فعال (AMD)، سیستم کابل‌های فعال (AT)، القا کننده‌های پالسی (PIC)، سیستم‌های با سختی متغیر فعال و ....‌ اشاره نمود که با استفاده از انرژی خارجی قابل بهره‌برداری می‌باشند.

1-2) بیان موضوع و اهمیت آن

با توجه به محدود بودن میزان عملکرد سیستم‌های کنترل غیرفعال در سال‌های اخیر، کنترل فعال سازه‌ها به صورت شاخص‌تری نمود پیدا کرده و مورد توجه پژوهشگران و حتی طراحان قرار گرفته است. ایده کنترل و الگوریتم‌های مورد استفاده در آن پیش از آنکه در مهندسی عمران کاربردی شوند در سایر رشته‌های مهندسی نظیر برق، مکانیک، هوافضا و الکترونیک کاربرد گسترده‌ای داشته و دارند. هرچند در این رشته‌ها سیستم‌های موردنظر جهت کنترل مشابه موارد موجود در زمینه مهندسی عمران حجیم و با تعداد درجات آزادی بالا نبوده است.

کنترل فعال سازه‌های عمرانی، به طور کلی شامل دو بخش مکانیزم‌های اعمال نیرو و نیز الگوریتم‌های مورد نیاز جهت تعیین مقدار نیروی کنترل می‌باشند. در این راستا، از الگوریتم‌های کنترل نسبت به تعیین نیروهای مورد نیاز اقدام و سپس به کنترل‌کننده‌ها (Actuators) فرمان اعمال نیرو را می‌دهد. در کنترل فعال، از الگوریتم‌های گوناگونی که دارای دیدگاه‌های کنترلی متفاوتی می‌باشند، استفاده می‌شود. الگوریتم‌هایی نظیر کنترل بهینه، کنترل بهینه لحظه‌ای (Instantaneous Optimal Control)، جاگذاری قطبی (Pole Assignment)، کنترل فضای مودی (IMSC)، پالس کنترل و الگوریتم‌های مقاوم (Robust) مانند ، ، کنترل مود لغزش (Sliding Mode Control) و غیره از جمله الگوریتم‌های به کار رفته در کنترل سازه می‌باشند. هدف نهایی کلیه این روش‌، کاهش نیروی اعمال شده به سیستم با هدف حفظ عملکرد سیستم کنترل شده است.

با توجه به تعریف‌هایی که از کنترل فعال توسط آقای یائو (Yao) و سایر پژوهشگران [1] شده است یک سیستم کنترل فعال شامل بخش‌های زیر می‌باشد (شکل 1-1):

شکل (1-1): الگوریتم کلی کنترل فعال سازه

هنگامی که نیروهای کنترل صرفاً بر اساس پاسخ سازه‌ای محاسبه می‌شوند (حلقه 2) سیستم کنترل، حلقه بسته (Closed–Loop) و هنگامی که نیروهای کنترل صرفاً بر اساس انگیختگی بیرونی محاسبه شود (حلقه 1) سیستم کنترل حلقه باز (Open-Loop) نامیده شده و اگر هر دو حلقه محاسبه نیروهای کنترل به کار گرفته شوند سیستم کنترل حلقه بسته ـ باز (Closed–Open–Loop) نامیده می‌شود.

از نظر بزرگی، سیستم‌های کنترل را می‌توان در دو دسته سیستم‌های معمولی و سیستم‌های بزرگ مقیاس (Large Scale Systems) در نظر گرفت. در سیستم‌های معمولی، کنترل سازه به صورت متمرکز مناسب بوده و نیازی به تقسیم سیستم به سیستم‌های ریزتر نمی‌باشد ولی در سیستم‌های بزرگ مقیاس نظیر ساختمان‌های بلند و حجیم، اندازه سیستم کنترلی و حجم آن در انتقال و جابجایی اطلاعات و فرمان‌ها، به ویژه با توجه به اینکه نیروهای لرزه‌ای در مدت زمان کوتاهی (کمتر از دقیقه) بر سازه وارد می‌شوند، مشکل ایجاد کرده و تأخیر زمانی قابل توجهی در صدور فرمانها به وجود می‌آورد. بر این اساس تلاش می‌شود تا هر بخش از سیستم به صورت مستقل کنترل شود. به هر بخش زیرسیستم گفته شده و یک سیستم متشکل از تعدادمعینی زیرسیستم (Subsystem) خواهد بود.

شیوه ریز کردن یک سیستم به چند زیر سیستم بستگی به طرح سیستم از نظر سازه‌ای، درجات آزادی آن و میزان گستردگی فیزیکی آن دارد. در ادامه در خصوص شیوه‌های ریز کردن و الگوریتم‌های مورد استفاده جهت کنترل هر زیرسیستم بیشتر توضیح داده خواهد شد.

1-3) چارچوب پژوهش

سازه‌های بلند یکی از انواع سیستم‌های سازه‌ای حجیم می‌باشد که موضوع کنترل نامتمرکز در آن قابل بررسی می‌باشد. پژوهش حاضر پیرامون امکان نامتمرکز کردن نحوه عمل سیستم کنترل در این نوع سازه‌ها و بررسی پایداری سیستم سازه‌ای و نیز کارایی روش کنترل مورد استفاده تحت اثر تحریک‌های مختلف وارده بر سازه بوده و با حالت کنترل متمرکز مقایسه می‌شود.

1-4) موضوعات بررسی شده در هر گفتار

پیشنهاد رساله دکترای حاضر،‌شامل پنج گفتار می‌باشد. در گفتار دوم، الگوریتم‌های کنترل متمرکز سازه‌ها و کارهای انجام شده در این زمینه بررسی و مرور می‌گردند. گفتار سوم نیز بررسی الگوریتم‌های کنترل نامتمرکز سازه‌ها و کارهای انجام شده تا کنون را شامل می‌شود. روش‌های ریز کردن سیستم‌های سازه‌ای بلند با توجه به نوع سیستم‌ سازه‌ای باربر آنها قابل تعریف بوده و نمی‌توان بدون توجه به سیستم‌های انتقال بار گرانشی و جانبی طرح کنترل نامتمرکز را پیشنهاد داد. در انتهای این گفتار نیز به بررسی کارهای پژوهشگران در این زمینه پرداخته خواهد شد.

گفتار چهارم به پژوهش پیشنهادی و زمینه‌های کاری مورد نظر در این رساله می‌پردازد در این پژوهش الگوریتم پیشنهادی جهت نامتمرکز کردن کنترل سازه‌های بلند در حالت سه بعدی، به همراه حل یک نمونه مدل سه بعدی دو طبقه ارائه گردیده است. در این گفتار برنامه زمانبندی پژوهش نیز ارائه شده است. گفتار پنجم نیز شامل مراجع و پیوست‌‌ها می‌باشد.

سازه‌های فولادی 40 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 40

ارزش جوش

ارزش جوش در واقع نیروی مجاز جوش با ضخامت گلوی مؤثر te و طول یک سانتیمتر می‌باشد.

= مقاومت نهایی کششی فلز الکترود

= ضریب کنترل کیفیت

= اندازه گلوی مؤثر (برحسب نوع جوش و مشخصات آن طبق گفته‌های قبلی به دست می‌آید.)

مقدار ارزش جوش () برای جوش گوشه با الکترود E60 و به دلیل مصرف زیاد در اتصالات ساختمانی به صورت زیر محاسبه گشته و مورد استفاده قرار می‌گیرد:

تذکر: در رابطه فوق مقدار برای افزایش اطمینان به طور تقریبی قرار داده شده است.

در روابط محاسباتی هم می‌توان از مقادیر تقریبی و یا مقدار دقیق 668.115a که از فرمول کلی ارزش جوش به دست می‌آید استفاده نمود.

جوش اعضای محوری

اعضای محوری تحت کشش یا فشار تنها بوده، به همین جهت بایستی ابتدا ظرفیت کششی یا فضای اتصال را به دست آوریم، سپس یکی از انواع جوش را با انتخاب جنس الکترود مناسب در رابطه با فلز مبنا، بر مبنای ظرفیت به دست آمده طراحی می‌کنیم.

تذکر: مقاومت جوشهای مختلف به شرح زیر می‌باشد.

I. جوش شیاری

جوش

II. جوش گوشه

(الف) با ساق‌های مساوی

جوش

(ب) با ساق‌های نامساوی

جوش

III. جوش انگشتانه

جوش

D= قطر انگشتانه

IV. جوش کام

جوش

b= طول جوش کام

t = عرض جوش کام

l = طول جوش

جوش متعادل (Ballanced Weld)

وقتی که اعضای تحت تنش مستقیم محوری، دارای سطح مقطع غیر متقارن نسبت به نیروی محوری می‌باشند، باعث ایجاد برون محوری در اتصال جوشی می‌شود. زیرا نیروی محوری وارده دارای خروج از مرکزیت نسبت به مرکز گرانش (C.G) جوش می‌باشد.

در این حالت بایستی ابعاد جوش و طول جوش و در نهایت مقاومت حاصله طوری تعیین گردد، که جوش حاصله متعادل باشد.

با لنگرگیری حول نقطه A داریم:

که در رابطه فوق مقدار F2 برابر است با:

تذکر: در صورتی که در انتهای مقطع جوش نداشته باشیم نیروی F2 مساوی صفر می‌گردد.

یا

محاسبه طول جوش‌ها:

تذکر: با توجه به عرض ناحیه انتهایی مقطع مقدار LW2‌ نیز مشخص می‌باشد (در صورت وجود).

اتصالات جوشی با خروج از مرکزیت (Eccentric Welded Connections)

مؤلفه‌های تنش در اثر نیروی برشی مستقیم

مؤلفه‌های تنش در اثر پیچش

برآیند تنش‌ها

کنترل تنش برآیند مجاز

F مجاز = مطابق جدول به دست می‌آید.

مقاله سازه‌های آبی شوشتر

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 10

سازه‌های آبی شوشتر

سازه‌های آبی شوشتر در دوران ساسانیان، جهت بهره گیری از نیروی آب به‌عنوان محرک آسیابهای صنعتی ساخته شده است. در این مجموعه بزرگ، ساختمان آسیابها، آبشارها، کانالها و تونلهای عظیم هدایت آب و سیکا که محلی جهت استراحت و تفریح است قابل توجه و جالب هستند. در سفرنامه مادام ژان دیولافوآ[۱] باستان شناس نامدار فرانسوی از این محوطه به عنوان بزرگ‌ترین مجموعه صنعتی پیش از انقلاب صنعتی یاد شده است.

با تشکیل پایگاه سازه‌های آبی و گسترش فعالیت‌های پژوهشی پیرامون این سازه‌ها ابتدا پرونده مجموعه آسیابهای شوشتر که سالها در لیست پیشنهادی ثبت جهانی ایران قرار داشت تهیه گردید. اما به پیشنهاد و نظر کارشناسان میراث جهانی یونسکو مبنی بر اینکه محوطه آسیابها تنها بخشی از مجموعه بهم پیوسته سازه‌های آبی در شوشتر است تهیه پرونده منظومه آبی تاریخی شوشتر در دستور کار قرار گرفت. این پرونده پس از تکمیل و رقابت موفقیت آمیز در مقایسه با آثار پیشنهادی دیگر، از سوی سازمان میراث فرهنگی کشور به عنوان دهمین اثر ایران به کمیته میراث جهانی یونسکو ارائه شد. سرانجام در نشست سالانه اعضای این کمیته در ۲۶ ژوئن ۲۰۰۹ (۵ تیرماه ۱۳۸۸) در شهر سویل اسپانیا، این پرونده با احراز معیارهای ۱، ۲ و ۵ با عنوان نظام آبی تاریخی شوشتر در فهرست میراث جهانی یونسکو با شماره ۱۳۱۵ به ثبت رسید.

آب همواره در شکل گیری تمدنها نقش بسزایی داشته، تا بدانجا که کهن ترین تمدن های بشری در کنار رودخانه ها شکل گرفته اند. رود خروشان کارون نیز در جنوب کشور پهناور ایران، مبدأ پیدایش تمدن هایی در کنار خود بوده است. رود کارون، بزرگترین رودخانه ایران پس از خروج از تنگه های کوهستانی زاگرس به جلگه خوزستان وارد شده و در دشت شوشتر آرام می گیرد. خاک مستعد و زمین هموار، بهمراه آب فراوان رودهای جاری در جلگه خوزستان، این منطقه را به یکی از مهمترین قطبهای کشاورزی کشور در طول تاریخ تبدیل نموده بگونه ای که همواره توجه حکومت ها را به این سرزمین جلب کرده است. در دوره حکومت هخامنشیان، اقتصاد وابسته به درآمد حاصل از کشاورزی باعث می گردیده تا حکومت با توسعه این بخش، سطح درآمد کشاورزان و متعاقب آن درآمدهای کشور را افزایش دهد. حفر نهرهای دستکند "گرگر" و "داریون" در شوشتر از فعالیتهای احتمالی دوره هخامنشیان به منظور توسعه کشاورزی است. پس از هخامنشیان، ساسانیان نیز برای ساخت و توسعه تأسیسات آبی در شوشتر کوشیده، و موفق به ساخت بی نظیرترین شبکه آبیاری در اعصار کهن شده اند.

گرچه در ساخت تأسیسات آبی شوشتر مهمترین هدف، آبیاری بوده؛ اما سازندگان آن توانسته اند به اهداف بزرگ دیگری چون اهداف صنعتی، بازرگانی، دفاعی، معماری، راه و... دست یابند.

-مجموعه آسیابهای شوشتر شامل دهها آسیاب است که بزرگترین مجموعه صنعتی تا پیش از انقلاب صنعتی به شمار می رود.

-بهره گیری از رودخانه در گرداگرد شهر کهن شوشتر، بمنظور ایجاد خندق در کنار حصار و ایجاد موقعیت استراتژیک دفاعی باعث شده تا این شهر در برهه هایی از تاریخ تسخیر ناپذیر باشد.

-قابل کشتیرانی بودن رود دستکند گرگر باعث می شده تا شوشتر از نظر تجارت و بازرگانی از قطبهای مطرح در سطح بین الملل باشد.(تا قرن گذشته، جابجایی بار و مسافر از طریق کشتی در رود گرگر رواج داشته)

-استفاده از آب در ساخت محیطی برای زندگی براساس شرایط اقلیمی، با ایجاد شبکه های زیرزمینی در زیر شهر کهن شوشتر، موجب بروز یکی از هوشمندانه ترین اشکال معماری شهری-آبی گردیده.

-پل و سد شادروان، که بلند آوازگی آن در افسانه های ایرانی به چشم می خورد، نه تنها یکی از اساسی ترین بخشهای شبکه آبیاری شوشتر، بلکه از معدود راههای عبور از رودخانه پهناور کارون بوده که احتمالاً جاده شاهی نیز از همین پل عبور می کرده است.

با توجه به اهمیت سیاسی و اقتصادی شوشتر و تأسیسات آبی آن، قلعه این شهر(سلاسل)، هم مرکز کنترل این تأسیسات بوده و هم مقر والی خوزستان به شمار می رفته و تا قرن گذشته شوشتر به عنوان مرکز خوزستان بوده است.

مجموعه آسیابها و آبشارها

مجموعه «آسیابها و آبشارهای شوشتر» از بی نظیر ترین نمونه هایی است که جهت استفاده بهینه از آب در ادوار کهن مورد بهره برداری قرار گرفته است. این محوطه مجموعه ای از سد، تونل ها، کانال های فرعی و آسیاب های آبی است که بصورت یک مجموعه صنعتی-اقتصادی مورد استفاده بوده است.

مجموعه «آسیابها و آبشارهای شوشتر» از بی نظیر ترین نمونه هایی است که جهت استفاده بهینه از آب در ادوار کهن مورد بهره برداری قرار گرفته است.این محوطه مجموعه ای از سد، تونل ها، کانال های فرعی و آسیاب های آبی است که بصورت یک مجموعه صنعتی-اقتصادی بوده و جزئی از مجموعه بزرگ «سازه های آبی شوشتر» می باشد که در کتب تاریخی مکرراً به آن اشاره گردیده است.اساس کار مجموعه به این صورت است که «سد گرگر» مسیر رودخانه را مسدود کرده و سطح آب را برای آبگیری سه تونل حفر شده در تخته سنگ بالا می آورد. تونل های سه گانه آب را به مجموعه هدایت می کنند و به کانال های متعددی تقسیم می شوند که پس از گرداندن چرخ آسیاب ها، آب بصورت آبشارهایی به محوطه ای حوضچه مانند سرازیر می شود.

یکی از ویژگی های بسیار بارز «مجموعه آسیابها و آبشارها» مجاورت آن با بافت تاریخی شهر «شوشتر» است. این محوطه علاوه بر استفاده های صنعتی، در ایام کم آبی نیز، آب مورد نیاز ساکنین را تأمین می نمود.

یک ویژگی بسیار زیبا و منحصر بفرد بصری نیز که در این مجموعه وجود دارد و جلوه ای خاص به آن می بخشد این است که آب حاصل از پساب آسیاب ها بصورت آبشارهای مصنوعی زیبا به محوطه ای حوضچه مانند می ریزد که منظره ای چشم نواز و دل انگیز را در مقابل دیدگان هر بیننده بوجود می آورد. همچنین در محوطه پشت بند که محل آبگیری سه تونل معروف «سه کوره»، «دهانه شهر» و «بلیتی» است نیز چشم انداز زیبایی به چشم می خورد.

مجموعه «آسیابها و آبشارهای شوشتر» با توجه به زمان ساخت از شاهکارهای فنی و مهندسی در جهان است. این شاهکار مهندسی هم در ایران و هم در جهان بی نظیر است.

بدون شک با توجه به اهمیت شهر «شوشتر» در برهه هایی از تاریخ و توجه ویژه به احداث تأسیسات آبی در این منطقه که از فنون مهندسی پیچیده ای سود می جوید، ما را در نتیجه نهایی مصمم می نماید که احداث آسیاب ها را متعلق به دوران کهن و حتی هم عصر با ساسانیان بدانیم. علاوه بر موارد ذکر شده، برخی پیچیدگی هایی که در طراحی تونل های آبرسانی وجود دارد، لزوماً جهت بهره برداری غیر از مصارفی همچون آبیاری اراضی بوده. تونل های سه گانه در پشت «پل بند گرگر»، وظیفه انتقال حجم معینی از آب را برای به حرکت در آوردن پره های آسیاب برعهده داشته اند.

مجموعه «آسیابها و آبشارهای شوشتر» در مسیر «رودخانه گرگر» که خود از شاهکارهای فنی و مهندسی اعصار کهن است بنا گردیده. رود گرگر کاملاً بصورت دستکند می باشد و احداث آن را به اردشیر بابکان، شاهنشاه ساسانی نسبت داده اند. لیکن در مطالعات باستان شناسی این تاریخ به عقب تر برده شده است.

قلعه ی تاریخی شوشتر(سلاسل)

یکی از مهمترین عناصر تشکیل دهنده ی هسته ی اولیه ی هر شهر، دژ یا قلعه ی نظامی هر شهر باستانی است. دژ نظامی هر شهر معمولاً محل اسکان شاه یا حاکمان محلی هر ولایت است. شوشتر نیز با توجه به اهمیت تاریخی خود همواره بعنوان پایتخت و مرکز استان خوزستان اهمیت ویژه ای داشت.قلعه ی شوشتر علاوه بر مرکزیت سیاسی، بعنوان پایگاهی جهت نظارت بر کارایی سازه های آبی شوشتر ایفای نقش می کرد. دوران سلسله ی هخامنشی در شوشتر در پرده ای از ابهام قرار گرفته است و تاکنون هیچ گونه آثار مشخصی از این دوره بجا نمانده است، ولی عبور نهر داریون که از یادگارهای دوره ی هخامنشی است، گواه بر اهمیت این شهر درآن روزگار است. در طول تاریخ همواره نام قلعه شوشتر با نام شاپور اول ساسانی گره خورده است. ظاهراً در دوران شاپور پل بند شادروان و قلعه ی مجدداً بازسازی شده است. نهر داریون علاوه ی بر تأ مین آب ساکنان قلعه، اراضی دشت میناب را که از قطبهای بسیار مهم کشاورزی درآن دوران بود آبیاری می کرد. درون قلعه ی پلکانهای متعددی وجود داشت که برخی از این پلکانها برای برداشت آب به نهر داریون منتهی می شد و پلکانهای دیگری نیز از درون عمارتهای قلعه به کت (اتاقکهای صخره ای) زیر قلعه که در ساحل رودخانه قرار دارند منتهی می شدند. این کت ها در هنگام تابستان برای استراحت ساکنان قلعه محیط خنک و مطبوعی را ایجاد می کرد.قرنها است که حماسه ی مقاومت دلیرانه ی هرمزان حاکم ایرانی درب مقابل اعراب در درون این قلعه همچنان در اذهان مردم باقی است. این سردار ایرانی به مدت یک سال درون قلعه ی سلاسل شوشتر در مقابل سپاه اعراب مسلمان مقاومت نمود. و در پایان تراژدی، شخصی به اعراب راه مخفی نفوذ به قلعه را نشان داد. این دژ شهر عظیم دارای چندین حیاط، اسلحه خانه، سربازخانه، حمام، عمارت حاکم، نانوایی و آسیاب بود.

این قلعه ی تاریخی بارها مورد بی مهری افراد مختلفی قرار گرفته است اگر چه این دژ عظیم در مقابل بسیاری از دشمنان داخلی و خارجی سرسختانه مقاومت نموده ولی متاسفانه در دهه 40 رئیس اداره ی دارایی شوشتر عمارت ها و ساختمانهای درون قلعه را ویران و از مصالح قلعه برای ساخت اداره ی دارایی استفاده کرد. از قلعه ی سلاسل در حال حاضر چیزی جز یک یا چند ویرانه باقی نمانده است. شوادان قدیمی آن که دارای کورهای ارتباطی متعددی با بناهای شاخص شهر(بقعه بر ابن مالک و...) دارد و کاملا مسدود شده است. در اوایل انقلاب ورودی شوادان قلعه و تمام تونلها و راههای مخفی آن نیز توسط نیروهای امنیتی شهر برای جلوگیری از تبدیل شدن این اماکن به محیط های غیر اخلاقی مسدود شد است.

کاربرد کامپوزیت‌های FRP در سازه‌های بتن آرمه 33ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 32

کاربرد کامپوزیت‌های FRP در سازه‌های بتن آرمه

و بررسی دوام آنها

خلاصه

خوردگی قطعات فولادی در سازه‌های مجاور آب و نیز خوردگی میلگردهای فولادی در سازه‌های بتن آرمه ای که در معرض محیط‌های خورندة کلروری و کربناتی قرار دارند، یک مسالة بسیار اساسی تلقی می‌شود. در محیط‌های دریایی و مرطوب وقتی که یک سازة بتن‌آرمة معمولی به صورت دراز مدت در معرض عناصر خورنده نظیر نمک‌ها، اسید‌ها و کلرورها قرار گیرد، میلگردها به دلیل آسیب دیدگی و خوردگی، قسمتی از ظرفیت خود را از دست خواهند داد. به علاوه فولادهای زنگ زده بر پوستة بیرونی بتن فشار می‌آورد که به خرد شدن و ریختن آن منتهی می‌شود. تعمیر و جایگزینی اجزاء فولادی آسیب دیده و نیز سازة بتن آرمه‌ای که به دلیل خوردگی میلگردها آسیب دیده است، میلیون‌ها دلار خسارت در سراسر دنیا به بار آورده است. به همین دلیل سعی شده که تدابیر ویژه‌ای جهت جلوگیری از خوردگی اجزاء فولادی و میلگرد‌های فولادی در بتن اتخاذ گردد که از جمله می‌توان به حفاظت کاتدیک اشاره نمود. با این وجود برای حذف کامل این مساله، توجه ویژه ای به جانشینی کامل اجزاء و میلگردهای فولادی با یک مادة جدید مقاوم در مقابل خوردگی معطوف گردیده است. از آن‌جا که کامپوزیت‌های FRP (Fiber Reinforced Polymers/Plastics) بشدت در مقابل محیط‌های قلیایی و نمکی مقاوم هستند که در دو دهة اخیر موضوع تحقیقات گسترده‌ای جهت جایگزینی کامل با قطعات و میلگردهای فولادی بوده‌اند. چنین جایگزینی بخصوص در محیط‌های خورنده نظیر محیط‌های دریایی و ساحلی بسیار مناسب به نظر می‌رسد. در این مقاله مروری بر خواص، مزایا و معایب مصالح کامپوزیتی FRP صورت گرفته و قابلیبت کاربرد آنها به عنوان جانشین کامل فولاد در سازه‌های مجاور آب و بخصوص در سازة بتن آرمه، به جهت حصول یک سازة کاملاً مقاوم در مقابل خوردگی، مورد بحث قرار خواهد گرفت.

1 – مقدمه

بسیاری از سازه‌های بتن آرمة موجود در دنیا در اثر تماس با سولفاتها، کلریدها و سایر عوامل خورنده، دچار آسیب‌های اساسی شده‌اند. این مساله هزینه‌های زیادی را برای تعمیر، بازسازی و یا تعویض سازه‌های آسیب ‌دیده در سراسر دنیا موجب شده است. این مساله و عواقب آن گاهی نه تنها به عنوان یک مسالة مهندسی، بلکه به عنوان یک مسالة اجتماعی جدی تلقی شده است ]1[. تعمیر و جایگزینی سازه‌های بتنی آسیب‌دیده میلیون‌ها دلار خسارت در دنیا به دنبال داشته است. در امریکا، بیش از 40 درصد پلها در شاهراهها نیاز به تعویض و یا بازسازی دارند ]2[. هزینة بازسازی و یا تعمیر سازه‌های پارکینگ در کانادا، 4 تا 6 میلیارد دلار کانادا تخمین زده شده است ]3[. هزینة تعمیر پلهای شاهراهها در امریکا در حدود 50 میلیارد دلار برآورد شده است؛ در حالیکه برای بازسازی کلیة سازه‌های بتن آرمة آسیب‌دیده در امریکا در اثر مسالة خوردگی میلگردها، پیش‌بینی شده که به بودجة نجومی 1 تا 3 تریلیون دلار نیاز است ]3[ !

از مواردی که سازه‌های بتن آرمه به صورت سنتی مورد استفاده قرار می‌گرفته، کاربرد آن در مجاورت آب و نیز در محیط‌های دریایی بوده است. تاریخچه کاربرد بتن آرمه و بتن پیش‌تنیده در کارهای دریایی به سال 1896 بر می‌گردد ]4[. دلیل عمدة این مساله، خواص ذاتی بتن و منجمله مقاومت خوب و سهولت در قابلیت کاربرد آن چه در بتن‌ریزی در جا و چه در بتن پیش‌تنیده بوده است. با این وجود شرایط آب و هوایی و محیطی خشن و خورندة اطراف سازه‌های ساحلی و دریایی همواره به عنوان یک تهدید جدی برای اعضاء بتن آرمه محسوب گردیده است. در محیط‌های ساحلی و دریایی، خاک، آب زیرزمینی و هوا، اکثراً حاوی مقادیر زیادی از نمکها شامل ترکیبات سولفور و کلرید هستند.

در یک محیط دریایی نظیر خلیج فارس، شرایط جغرافیایی و آب و هوایی نامناسب، که بسیاری از عوامل خورنده را به دنبال دارد، با درجة حرارت‌های بالا و نیز رطوبت‌های بالا همراه شده که نتیجتاً خوردگی در فولادهای به کار رفته در بتن آرمه کاملاً تشدید می‌شود. در مناطق ساحلی خلیج فارس، در تابستان درجة حرارت از 20 تا 50 درجة سانتیگراد تغییر می‌کند، در حالیکه گاه اختلاف دمای شب و روز، بیش از 30 درجة سانتیگراد متغیر است. این در حالی است که رطوبت نسبی اغلب بالای 60 درصد بوده و بعضاً نزدیک به 100 درصد است. به علاوه هوای مجاور تمرکز بالایی از دی‌اکسید گوگرد و ذرات نمک دارد [5]. به همین جهت است که از منطقة دریایی خلیج فارس به عنوان یکی از مخرب‌ترین محیط‌ها برای بتن در دنیا یاد شده است [6]. در چنین شرایط، ترک‌ها و ریزترک‌های متعددی در اثر انقباض و نیز تغییرات حرارتی و رطوبتی ایجاد شده، که این مساله به نوبة خود، نفوذ کلریدها و سولفاتهای مهاجم را به داخل بتن تشدید کرده، و شرایط مستعدی برای خوردگی فولاد فراهم می‌آورد [7-9]. به همین جهت بسیاری از سازه‌‌های بتن مسلح در نواحی ساحلی ایران نظیر سواحل بندرعباس، در کمتر از 5 سال از نظر سازه‌ای غیر قابل استفاده گردیده‌اند.

نظیر این مساله برای بسیاری از سازه‌های در مجاورت آب، که در محیط دریایی و ساحلی قرار ندارند نیز وجود دارد. پایه‌های پل، آبگیرها، سدها و کانال‌های بتن آرمه نیز از این مورد مستثنی نبوده و اغلب به دلیل وجود یون سولفات و کلرید، از خوردگی فولاد رنج می‌برند.

2 – راه حل مساله

تکنیک‌هایی چند، جهت جلوگیری از خوردگی قطعات فولادی الحاقی به سازه و نیز فولاد در بتن مسلح توسعه داده شده و مورد استفاده قرار گرفته است که از بین آنها می‌توان به پوشش اپوکسی بر قطعات فولادی و میلگردها، تزریق پلیمر به سطوح بتنی و حفاظت کاتدیک میلگردها اشاره نمود. با این وجود هر یک از این تکنیک‌ها فقط تا حدودی موفق بوده است [10]. برای حذف کامل مساله، توجه محققین به جانشین کردن قطعات فولادی و میلگردهای فولای با مصالح جدید مقاوم در مقابل خوردگی، معطوف گردیده است.

مواد کامپوزیتی (Fiber Reinforced Polymers/Plastics) FRP موادی بسیار مقاوم در مقابل محیط‌های خورنده همچون محیط‌های نمکی و قلیایی هستند. به همین دلیل امروزه کامپوزیتهای FRP، موضوع تحقیقات توسعه‌ای وسیعی به عنوان جانشین قطعات و میلگردهای فولادی و کابلهای پیش‌تنیدگی شده‌اند. چنین تحقیقاتی به خصوص برای سازه‌های در مجاورت آب و بالاخص در محیط‌های دریایی و ساحلی، به شدت مورد توجه قرار گرفته‌اند.