در قالب یك رساله دكتری صورت گرفت
ارائه روشی کارآمد برای ساخت ساختمان
به گزارش نقشه محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر موفق به عرضه روشی کارآمد برای ساختمان سازی و کاهش چشم گیر هزینه ها و عملیات محاسباتی مهندسان شدند.
به گزارش نقشه به نقل از ایسنا، یزدان حیاتی، دانش آموخته مقطع دکتری رشته مهندسی عمران دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح «تعیین توابع امپدانس دینامیکی پی ها مبتنی بر مدل ترموالاستیک خاک جهت تحلیل اندرکنش خاک-سازه با روش زیرسازه و FEM» اظهار داشت: هدف از اجرای این پروژه که در قالب رساله دکتری و تحت راهنمایی و سرپرستی اساتید دانشگاه صنعتی امیرکبیر دکتر ابوالفضل اسلامی و دکتر غلامرضا هوایی در دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست و با همکاری مرکز تحقیقات سازه و زلزله دانشگاه صنعتی امیرکبیر انجام شده است، ارائه یک روش و مدل کارآمد برای انجام تحلیل های سه بعدیِ دینامیکی اندرکنش خاک و سازه با بهره گیری از تکنیک زیرسازه و روش محبوب اجزای محدود (FEM) تحت اثر نیروها و لنگرهای خارجی و امواج لرزه ای بوده است که در مهندسی سازه و زلزله بسیار پرکاربرد است.
وی ادامه داد: بطور کلی به سبب ماهیتِ بدون مرز و ابعاد بی نهایت خاک زیر فونداسیون، انجام تحلیل های اندرکنش خاک و سازه با بهره گیری از روش های معمول بسیار پیچیده و پرهزینه است و نیازمند حافظه های کامپیوتری بسیار زیادی است.
حیاتی با اعلان اینکه در این پروژه، ابتدا با بهره گیری از مفاهیم روش زیرسازه، محیط نامتناهی خاک زیر فونداسیون حذف گردیده است، اظهار داشت: دو اثر این محیط که یکی ماتریس امپدانس فونداسیون و دیگری بردار نیروی درایوینگ (بردار نیروی ناشی از امواج لرزه ای) هستند، به فونداسیون و سازه فوقانی آن اعمال شده اند.
محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر اضافه کرد: به همین دلیل در این رساله یک مدل شبیه سازی سه بعدی و کارآمد پیشنهاد و ارائه شده است که در آن، محیط نامتناهی خاک زیر فونداسیون توسط مجموعه ای از کمک-فنرها که شامل فنرها و میراگرهای ویسکوز هستند، جایگزین شد.
بگفته حیاتی، این سیستم کمک-فنر به نقاط خاصی از فونداسیون متصل شده است تا بتواند سختی و میرایی خاک را در جهت های مختلف شبیه سازی و تامین کند.
وی اشاره کرد: ضریب سختی فنرها و ضریب میرایی میراگرهای ویسکوز به طور توابعی وابسته به فرکانس تحریکات (بارگذاری یا امواج زلزله) با بهره گیری از مفهوم توابع امپدانس فونداسیون برای مودهای ارتعاشی مختلف سازه شامل ارتعاشات افقی، قایم، گهواره ای و پیچشی محاسبه شد.
وی ادامه داد: با بهره گیری از این مدل پیشنهاد شده که موسوم به مدل سازه-فنر-میراگر (Superstructure-Spring-Dashpot model) است، محیط خاک که دارای ابعاد بی نهایت بوده، حذف و بجای آن یک سیستم کمک-فنر به فونداسیون متصل شد. به این واسطه سختی و میرایی خاک را می توان شبیه سازی کرد.
حیاتی افزود: همین طور بردار نیروی درایوینگ نیز به مرکز فونداسیون اعمال شد تا بتوانیم اثرات امواج زلزله برخوردی به فونداسیون را شبیه سازی نماییم. با بهره گیری از این تکنیک، عملا محیط خاک حذف گردیده است و دیگر نیازی به گسسته سازی محیط بی نهایت خاک توسط روش اجزای محدود نیست و فقط سازه و فونداسیون را که دارای ابعاد محدودی هستند، توسط روش اجزای محدود (FEM) گسسته سازی کردیم.
به گفته ی ایشان، نتایج نشان داد این روش موجب کاهش چشم گیر عملیات و هزینه های محاسباتی می شود.
دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر اظهار داشت: همین طور در این تحقیق از یک روش جدید و پیشرفته اجزای محدود موسوم به CUF-FEM که بر پایه روش فرمول بندی یکپارچه کررا (Carrera Unified Formulation) است، استفاده کردیم که این روش از المان های یک بعدی تیر برای مدلسازی سازه های سه بعدی استفاده می نماید و موجب کاهش هرچه بیشتر هزینه های محاسباتی نسبت به روش های اجزای محدود کلاسیک سه بعدی می شود.
بگفته حیاتی، این تحقیق رویکرد جدید و مفیدی برای انجام تحلیل های سه بعدی اندرکنش خاک- سازه با نگاه به کاهش عملیات و هزینه های محاسباتی به وجود آورده که در مهندسی سازه و زلزله دارای اهمیت ویژه ای است.
وی اشاره کرد: بطور کلی در این تحقیق به اهداف مورد نظر رسیده ایم و مدل سازه-فنر-میراگر (SSD) ارائه شده بسیار ساده و کارآمد بوده و در عین حال برای هر سیستم دلخواه سه بعدی خاک-فونداسیون-سازه (با فرض صلب بودن فونداسیون) قابل کاربرد خواهد بود.
وی با اعلان اینکه این تحقیق در حوزه ارتقای مرزهای دانش در حوزه مهندسی سازه و زلزله دارای اهمیت است، اظهار داشت: در بعد اقتصادی نیز می توان نرم افزارهای مناسب جهت تحلیل و طراحی مهندسی را با تاکید بر این روش و مدل پیشنهادشده تولید کرد و در اختیار جامعه مهندسین قرار داد تا به کمک آن بتوان انجام تحلیل های اندرکنش خاک و سازه سه بعدی را برای سازه های مختلف به مرحله اجرا درآورد و از نتایج لحاظ کردن اندرکنش خاک و سازه بهره برد.
حیاتی با اشاره به مزیت های رقابتی طرح اظهار داشت: ساده و کارآمد و در عین حال قابل کاربرد برای انواع سیستم های خاک-فونداسیون-سازه سه بعدی، کاهش چشم گیر هزینه ها و عملیات محاسباتی در مقایسه با روش های مرسوم و معمول از خاصیت های این طرح بشمار می رود.
وی افزود: همین طور از نتایج این تحقیق می توان در کاربردهای مهندسی بهره برد و می توان این روش و مدل را به سایر علوم مهندسی مانند اندرکنش سازه-سیال نیز گسترش داد که در سدسازی و سازه های هیدرولیکی به کار می آید.
حیاتی عنوان کرد: نتایج این تحقیق در قالب چهار مقاله علمی پژوهشی در مجلات معتبر بین المللی با نمایه JCR به چاپ رسیده است.
منبع: gomap.ir
این مطلب Go Map را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط در نقشه
نظرات بینندگان نقشه در مورد این مطلب