nx دارای 7 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است
فایل ورد nx کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه و مراکز دولتی می باشد.
این پروژه توسط مرکز nx2 آماده و تنظیم شده است
توجه : در صورت مشاهده بهم ريختگي احتمالي در متون زير ،دليل ان کپي کردن اين مطالب از داخل فایل ورد مي باشد و در فايل اصلي nx،به هيچ وجه بهم ريختگي وجود ندارد
بخشی از متن nx :
برآورد مولفه های نیروهای آئروالاستیك بر سازه های بلند
– چكیده با كاهش وزن سازه ها ناشی از پیشرفت در ساخت مصالح سبك به تدریج اثرات جریان سیال باد عامل تعیین كننده رفتار سازه ای مطرح گردیده اما متاسفانه تعداد محدودی فرمول بندی تحلیل بمنظور محاسبه مولفه های نیروهای ناشی از باد وجود دارد. در نهایت آئین نامه های حاضر فقط به بررسی اثرات استاتیكی باد پرداخته اند كه با توجه به نیازهای موجود كافی بنظر نمی رسد. از این نیروها جهت آنالیز استاتیكی احساس می شود.
هنگامی كه پاسخ سازه ای باد القائی شامل مجموع اثرات استاتیكی و دینامیكی را بعنوان باد القائی كامل در نظر بگیریم قادر خواهیم بود اثر باد را بر حسب زمان بعنوان یك عملكرد استاتیكی بر سازه فرض نمود و بدین سان تركیبات عملكرد باد شامل میانگین اثرات دینامیك رزونانس و دینامیك غیررزونانس را پیش بینی نمود. البته در این فرآیند باید به تفاوت توزیع فضائی نیروها بر سازه دقت نمود. به عبارتی با بررسی مدل آئروالاستیك مشاهده می شود اهمیت نیروهای
برا و القائی در امتداد ارتفاع قابل ملاحظه است بطوریكه پاسخ دینامیكی بر اساس نیروهای برا و كشش القائی تعیین می شود نه نیروهای موجود در امتداد محورهای x وy بعبارتی در واقع اجزاءدینامیك غیررزونانسی و میانگین تغییرات نیروی باد خارجی را دنبال می كنند در حالی كه بخش دینامیك رزونانس توزیع
نیروهای داخلی كه در هر ناحیه سازه متناظر با جرم و شتاب محلی سازه است را پیگیری می كنند . در این روش حتماً می بایست بارهای استاتیكی مستقل مورد اصلاح و بهینه سازی قرار گیرند .در سازه های بلند این مسئله منتج به توزیعات جداگانه از بارهای جانبی x و y عمل كننده در حالت استاتیكی نیروی پیچشی در نقاط مختلف در ارتفاع سازه می شود و به عبارتی برای اعضاء سازه ای با عملكردهای ویژه كه متاثر از تركیبات نیروهای باد در جهات مختلف می باشد ورود ضرایب تركیب بار مختلف با توجه به عدم احتمال وقوع همزمان كل مقادیر باد جزیی غیرضروری بنظر می رسد.
– مقدمه در برخورد با اثرات باد بر روی ساختمان ها و سازه های بلند مهندسی عمران همواره این پرسش مطرح بوده كه آیا قادر خواهیم بود با استفاده از روشهای آئین نامه ای و تحلیل به بررسی اثرات و در نهایت پاسخ سازه برسیم . این مسئله با تمایل مهندسان معماری به اشكال جدید و پلانهای پیچیده ابعاد تازه ای یافته است . در هر صورت با عنایت به آنكه اطلاعات ایردینامیكی بیشتر در ارتباط با ساختمانهائی با اشكال قوطی شكل و عمدتاً منفرد بوده چنین اطلاعاتی نمی تواند برای ساختمانهای ناهمگون و گاه هم جوار ساختمانهای بلند دیگر مصداق داشته باشد. از این رو استفاده از اطلاعات تونل باد تكیه گاه اصلی در مطالعه مهندسی باد محسوس می شود.7
در برخورد با اثرات باد می توان به چندگونه با سازه برخورد نمود. در حالت اول برخورد استاتیكی با سازه است به این مفهوم كه میانگین معدل زمان از نیروهای باد پیرامون را در نظر گرفت و در حالت دوم با توجه به جزء دینامیكی و اثر نوسانات آن كه خود ایجاد پدیده تشدید می نماید ساختمان را مورد بررسی قرار داد . همچنین می توان عملكرد باد را همچون یك روند رندوم ساكن محلی در نظر گرفت و با استفاده از تحلیل شرطی و تئوری نوسانات اتفاقی به تخمین نیروهای باد دست زد.
-بررسی و برآورد مولفه نیرو در امتدادهای عمود بر سازه به منظور ارائه سازه بعنوان یك سیستم ایرودینامیكی با خواص جرم، سختی و میراثی منوط به یك زمان و زمینه متغیر فضائی نیروی باد خارجی در معادله مود بصورت زیر خواهد بود:1 كه در آن مختصات كلی حركت می باشد، همچنین و مشتقات اول ودوم آن در واحد زمان است و و و و به ترتیب نسبت میراثی ، فركانس طبیعی ، جرم كلی و نیروی كلی در حالت مود j می باشد. در حالت عمومی نیروی وارده در مود j در جریان آشفته خاص در زمان t به عملكرد جمعی نیروهای جریان بر روی سطوح خارجی ساختمان و مشقات زمانی آن بستگی دارد و فرم عمومی آن بصورت خواهد بود. البته استفاده از این روابط بدون ساده كردن فرضیات مشكل است از
اینرو با فرض اینكه حركت ساختمان نیروی باد ایرودینامیكی خارجی وارد بر بدنه را تغییر نمی دهد می توان با این نیرو همچون نیروهای استاتیكی یا ساكن برخورد نمود. این تخمین برای اغلب كاربردهای مهندسی باد تخمین های خوبی را در بردارد اما در حالتی همچون ریزش های گردبادی بی ثباتی های ایرودینامیكی ایجاد می شود كه نیاز به مطالعات ویژه ای دارد . در حالت شبه استاتیكی می توان عمل نیروهای ایرودینامیكی را به گونه ای فرض نمود كه اثرات حركت بدنه در یك جریان حركتی توسط باز خوردهای آیرودینامیكی اضافی كه اثرات و و را مهار می كنند تخمین زده شوند .
از سوی دیگر با عنایت به عدد اسكروتن در حركت بدنه می توان دریافت كه بازخوردهای ائروالاستیك حركت بدنه به پارامتر میرائی جرمی سازه وابسته است. درتعریف عدد اسكروتن جرم ساختمان در واحد طول سازه و چگالی هوا و D قطر یا عرض سازه را شامل و بصورت زیر محاسبه می شود: 2 نیروهای مربوط به تندی بدنه از میان سایر شرایط بازخوردهای ائروالاستیك از اهمیت بیشتری برخوردار بوده و این پارامتر خود با مطرح كردن میرائی ائرودینامیكی قابل قبول می باشد تاثیر سایر باز خوردهای آئروالاستیك اثرات به و مربوط می شود كه بعنوان لختی و جرم آئرودینامیكی مطرح می گردد كوچك بوده و قابل صرف نظر كردن می باشد. حال اگر میرائی ائرودینامیكی را با در حالت مود j به منظور مهار تاثیرات بازخوردهای ائروالاستیكی در نظر بگیریم معادله حركت بصورت زیر در خواهد آمد :
3 در رابطه بالا نیروی بار عمومی برای مود j است كه جهت بررسی نیروهای شبه ایرودینامیكی ارزیابی شده است . این نیرو وابسته به درجات آزادی در سازه های عمودی همچون برجهای مخابراتی و دودكشها بوده و در تفسیر آن می بایست به تغییرات نوسانی در جهت های x و y همچنین پیچش در امتداد توجه نمود . حال اگر سازه را به عنوان یك سیستم پارامتر توده ای با جرمهای توده ای در موقعیتهای متفاوت فرض و مدل جابجایی آن را در مورد مود j به صورت در نظر گرفت، آنگاه نیروهای x و y و پیچش در مختصات i و در واحد زمانt بصورت و و نمایش داده و نیروی عمومی را بصورت زیر خواهیم داشت.
4 حال می توانیم از این نیرو بعنوان مهار كننده عمل نیروی یا بار طولی و نیروی یا بار عرضی بر روی سازه های بلند خطی بصورت تحلیلی استفاده نمائیم . قابل ذكر است این عمل فقط با ورود داده های اطلاعاتی ایرودینامیكی كلیدی همچون میانگین و ضریب نیروی متغیر زمان عدد استروهال و همبستگی طولی و عرضی طیف ریزش گردابی كه همه بصورت مشخصات ایرودینامیكی در جریانهای متلاطم و با مشخصه میانگین گیری دخیل هستند مهیا خواهد بود. همچنین بررسی اثرات نیروی عمودی بر سازه ها در مقاطع با ابعاد كوچك همچون نیروهای نوك ساختمانها با استفاده از تونل باد بسیار قابل توجه است چرا كه اگر
نسبت ارتفاع به بعد كوچك سازه از 10 برابر بزرگتر باشد در واقع جریانهای پیرامونی دارای اثرات 3 بعدی خواهند بود و نه اثر نیروهای 2 بعدی. اثرات نیروهای 3 بعدی با توجه به تغییرات عمودی میانگین نیروها و جریان های متلاطم داخلی لایه اتمسفری در پیرامون ساختمانها و بناهای بلند قابل تاكید می باشد. حال پر واضح خواهد بود كه بررسی نیرویی بالا در حالتی كه در بعد زمان و فضا در حال تغییر است مبارزه ای بزرگ به حساب می آید در هر صورت تعریفی برای اكثر بناهای بلند اجتناب ناپذیر بوده و بر استفاده از آزمایشهای تونل باد تاكید میشود.
– بررسی پارامترهای عاملمیرایی آئرودینامیكی در معادلات قبل را می توان بر اساس رابطه بدست آورد كه در آن اگر را چگالی بدنه سازه در نظر بگیریم ضریب میرائی ائرودینامیكی می باشد كه وابسته به شكل جابجائی ایرودینامیك مدل و میزان آشفتگی جریان دارد و در واقع باعث كاهش سرعت می شود . در پاسخ در جهت نیروی كششی، همواره مثبت بوده و در نتیجه مفید و موثر می باشد اما رفتار در جهت نیروی برا مشخص نبوده و بستگی به شرایطی ایرودینامیكی خاص دارد. بعنوان نمونه در سرعتهای كاهنده كه محدوده طرح را برای بیشتر ساختمانهای بلند ارائه می دهد. مقدار مقداری مثبت است اما منفی به معنای میرائی ائرودینامیكی منفی
بوده و باز خورد اثرات ایروالاستیك به جای آنكه حركت را كاهش دهند افزایش می دهد .در هر حال استفاده از آزمایش تونل باد بعنوان یك تخمین قابل اطمینان ،اجتناب ناپذیر است چرا كه گاه هم نیروهای ایرودینامیك خارجی و هم نیروهای ناشی از بازخوردهای ایرولاستیك تحت تاثیر حضور ساختمانهای و دیگر و ویژگیهای توپوگرافی ویژه پیرامون خود قرار خواهند گرفت .
جهت بررسی و محاسبه نیروهای موجود با استفاده از نتایج ثبت شده توسط تاریخچه زمانی از فشارهای همزمان در سطوح مختلف استفاده می شوند . با بررسی 9 مود اول در برج مخابراتی جاكارتا وCN مشاهده می شود حركت جانبی اصلی در دو مود اول در امتداد و و نیز پیچشی مودهای اصلی و حاكم بر حركات جانبی سازه میباشند . بنابراین می توان نیروها را در امتدادx وy و پیچش با انتگرال گیری از فعالیت نیروهای فشاری در هر منطقه بدست آورد . برای یك باد با زاویه سهم كلی نیروهای x وy و نیز پیچش از روابط زیر حاصل می شود .
5 6 7 كه در این رابطه و نیروها در امتداد x وy و مربوط به چرخش ناشی از فشار با زاویه در زمان همچنین b وh نیز ابعاد سطحی است كه برای مود i در نظر گرفته شده است از سوی دیگر و بازوهای نیرو در امتداد xها و yها می باشند . حال ممانهای اصلی و پیچشی بصورت زیر قابل محاسبه میباشند.8 9 10 كه در واقعz ارتفاع از سطح زمینی هموار می باشد. حال همان خمشی لحظه ای قابل تعیین در همه امتدادها با فرمول بندی بالا می باشد . بسط كلی نیروها در مود j بصورت زیر می باشد:
11 كه مربوط به مود از المان در جهت می باشد ، این تعریف برای حالات و نیز تعمیم داشته و مربوط به جهت و پیچش می باشد. برای سازه های با میرائی كم با اختلاف جزء رزونانس دار تعمیم داده شده می توان بصورت زیر تعریف شود. 12 بطوریكه سختی تعمیم داده شده مود j مربوط به برای فركانس باشد حال مقدار RMS ممان پایه جزء x ناشی از ارتعاشات رزونانس دار میتواند بصورت زیرتعریف شود.
13 بطوریكه z ارتفاع محل از زمین، جرم سازه تعیین شده برای آن محل و حاصل از رابطه12 میباشد.در نتیجه قادر خواهیم بود تخمین مناسبی از پاسخ سازه ناشی از نوسانات رزونانس دار ارتعاش در مودهای مختلف بدست آوریم . با استفاده از این روش مقدار ممان خمشی اصلی پایه ناشی از نیروی باد ، در امتداد برای یك سرعت و جهت مشخص بصورت زیر خواهد بود. 14 كه مقدار متوسط، مربوط به RMS در جزء غیررزونانسی و مربوط به ممان خمشی اولیه پایه ناشی از نیروی اینرسی ارتعاشات رزونانس دار رابطه (13 )می باشد . اثرات میرائی برای مود j با استفاده از رابطه كه در آن مربوط به میرائی اجزاء سازه ای و مربوط به میرائی ایرودینامیكی می باشد در نظر گرفته می شود . برای آنالیز اطلاعات فشار می توان و فرض نمود، چرا كه نسبت میرائی مقداری نرمال برای سازه های بتنی می باشد
هنگامی كه پاسخ سازه ای بار القائی شامل مجموع اثرات استاتیكی و دینامیكی را بعنوان بار القایی كامل در نظر بگیریم در واقع می توان اثر باد را برحسب زمان بعنوان یك عملكرد استاتیكی فرض و بر سازه وارد نمود در این حالت قادر خواهیم بود تركیبات عملكرد بار شامل میانگین ، دینامیك رزونانسی و غیررزونانس را در سازه پیش بینی كنیم. و آن را در معادله منعكس نمائیم. البته در این فرایند باید به تفاوتهای توزیع فضایی این نیروها بر سازه دقت كنیم. اجزاء دینامیك
غیررزونانسی و میانگین تغییرات نیروی باد خارجی را دنبال میكنند. در حالی كه بخش های دینامیك رزونانسی دار توزیع نیروهای داخلی كه در هر ناحیه سازه متناظر با جرم و شتاب محلی است را دنبال می كنند . در این روش حتماً می بایست، بارهای استاتیكی مستقل مورد اصلاح و بهینه سازی قرار گیرند .
برای یك ساختمان بلند این مسئله منتج به توصیفات جداگانه ای از بارهای جانبی x و y عمل كننده در حالت استاتیكی و نیروی پیچش موثر در نقاط مختلف در ارتفاع سازه می شود . بعبارتی برای اعضاء سازه ای با عملكرد های ویژه كه متاثر از تركیبات نیروهای باد در جهات مختلف می باشند ورود ضرائب تركیب بار مختلف با توجه به عدم احتمال وقوع همزمان كل مقادیربارهای باد جزئی غیر ضروری بنظر می رسد . حال اگر فرض كنیم نیروی باد القائی در آلمان از نیروهای عمل كننده استاتیكی باد در جهات xوy و پیچش متاثر باشد می توان نیروی حداكثر واردi بر المان را بصورت زیر نگارش نمود :15 كه و و ثابت هائی هستند كه نیروهای باد را در جهت های مختلف در المان متمركز می كنند و و نیز ممانهای خمشی xو y اصلی و پیچش اصلی هستند كه در واقع مولفه های باد را توجیه میكنند. حال از آنجایی كه مؤلفه های باد هر یك مستقل می باشند مقادیر حداكثر آنها بصورت و و نشان داده میشوند كه البته بصورت همزمان اتفاق نمی افتند. پس میتوان مقدار را بصورت پیشنهاد نمود :16 در این حالت استفاده از بارهای جزئی ماكزیمم كه بصورت مستقل عمل می كنند زیاد ضروری بنظر نمیرسد. در نهایت به منظور رسیدن به حالت بهینه می توان از فاكتوری استفاده كرد كه بصورت تركیبی عمل نماید . این ضریب به گونه ای انتخاب می شود تا بتوان میان هر دو گفته شده در بالا مطابقت ایجاد كند . به این منظور رابطه زیر پیشنهاد می شود : 17 بعنوان نمونه در شكل (1) فاكتورهای تركیبی باد برای یك ساختمان 130 متری برای تركیبات ارائه گردیده شده است. محدوده این نسبتها به گونه ای انتخاب می شود كه همه مؤلفه های مشابه و عملكردهای سازه ای درون ساختمان را پوشش دهد . در حالتی كه را نشان دهد یعنی بطور مسـاوی سازه از بارهای پیچشی وx وy بار القایی متاثر شده است . از طرفی تركیب و المانی را نشان می دهد كه در واقع متاثر از اثرات پیچشی است . در نهایت می توان برای كمترین مقادیر حالتی را كه المان دارای حساسیت تفریباً مشابه در ارتباط با سه مولفه بار می باشد در نظر گرفت . از سوی دیگر هنگامی به 1 نزدیك می شود كه یكی از مولفه ها حاكم باشد . پس می توان از مقادیر رفتار مورد انتظار را بازسازی نمود . از این رو آئین نامه كانادا NBCC)) فاكتور تركیبی را برای پیشنهاد نموده تا در عمل تركیبی از مولفه بارهای باد وارده بر سازه مدلسازی شود . شكل 1- ضرائب تركیب بارها برای اعضاء سازه ای با حساسیتهای مختلف در امتداد بارهای افقی x وy و پیچشمراجع
1 A. Kareem 1999, “Analysis & modelling of wind effect : Numerical Technique” Proceeding of the 10 International confenence on Engineering Rotterdam.2. N.Isyumov ,P.C.Case & T.C.E.Ho,1999,Wind tunnel model studies to predict the action of wind on projected 558m Jakarta Tower. Proceeding of the 10 International confenence on Engineering Rotterdam.3. Gurley, K. & A. Kareem 1997b. Analysis interpretation modeling and simulatin of unsteady wind and prassure data. J. of wind engineering and industial Aerodynamics.67 – 71:657-669
4 A. larsen, G.L.Larose & F.M.Livesey, 1999, Wind Engineering into the 21St Century, Balkema.Vol.1-3. 5. National Building Code of Canada (1995), Canadian Commission and Building and Fire Codes, National Research Council, Canada.
ادامه خواندن تحقيق در مورد برآورد مولفه هاي نيروهاي آئروالاستيك بر سازه هاي بلند
نوشته تحقيق در مورد برآورد مولفه هاي نيروهاي آئروالاستيك بر سازه هاي بلند اولین بار در دانلود رایگان پدیدار شد.