در قالب یك رساله دكتری صورت گرفت
عرضه روشی کارآمد برای ساخت ساختمان
به گزارش پی اچ پی و جی کوئری 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 پی اچ پی و جی کوئری 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 چارچوب 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، عرضه یک روش و مدل کارآمد برای انجام تحلیل های سه بعدیِ دینامیکی اندرکنش خاک و سازه با استفاده 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: به صورت کلی به علت ماهیتِ بدون مرز و ابعاد بی نهایت خاک زیر فونداسیون، انجام تحلیل های اندرکنش خاک و سازه با استفاده از روش های معمول بسیار پیچیده و پرهزینه است و نیازمند حافظه های کامپیوتری بسیار زیادی است.
حیاتی با اشاره به اینکه در این پروژه، ابتدا با استفاده 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: بدین منظور در این رساله یک مدل شبیه سازی سه بعدی و کارآمد پیشنهاد و عرضه 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.
به قول 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 تأمین کند.
وی تصریح کرد: ضریب سختی فنرها و ضریب میرایی میراگرهای ویسکوز به صورت توابعی وابسته به فرکانس تحریکات (بارگذاری یا امواج زلزله) با استفاده از مفهوم توابع امپدانس فونداسیون برای مودهای ارتعاشی مختلف سازه شامل ارتعاشات افقی، قایم، گهواره ای و پیچشی محاسبه شد.
وی ادامه داد: با استفاده از این مدل پیشنهاد شده که معروف به مدل سازه-فنر-میراگر (Superstructure-Spring-Dashpot model) است، محیط خاک که دارای ابعاد بی نهایت بوده، حذف و به جای آن یک سیستم کمک-فنر به فونداسیون متصل شد. به این واسطه سختی و میرایی خاک را میتوان شبیه سازی کرد.
حیاتی افزود: همینطور بردار نیروی درایوینگ هم به مرکز فونداسیون اعمال شد تا بتوانیم اثرات امواج زلزله برخوردی به فونداسیون را شبیه سازی نماییم. با استفاده 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 نقل از ایشان، نتایج نشان داد این روش سبب کاهش چشم گیر عملیات و هزینه های محاسباتی می شود.
دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر اظهار داشت: همینطور در این تحقیق از یک روش جدید و پیشرفته اجزای محدود معروف 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 سبب کاهش هرچه بیشتر هزینه های محاسباتی نسبت به روش های اجزای محدود کلاسیک سه بعدی می شود.
به قول 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 بوجود آورده که در مهندسی سازه و زلزله دارای اهمیت ویژه ای است.
وی تصریح کرد: به صورت کلی در این تحقیق به اهداف مورد نظر رسیده ایم و مدل سازه-فنر-میراگر (SSD) عرضه 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 اشاره به اینکه این تحقیق در زمینه ارتقای مرزهای دانش در زمینه مهندسی سازه و زلزله دارای اهمیت است، اظهار داشت: در بعد اقتصادی هم میتوان 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 ضمن 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 خصوصیت های این طرح به حساب می آید.
وی افزود: همینطور از نتایج این تحقیق میتوان در کاربردهای مهندسی بهره برد و میتوان این روش و مدل را به سایر علوم مهندسی مانند اندرکنش سازه-سیال هم گسترش داد که در سدسازی و سازه های هیدرولیکی به کار می آید.
حیاتی اظهار داشت: نتایج این تحقیق در چارچوب چهار مقاله علمی پژوهشی در مجلات معتبر بین المللی با نمایه JCR به چاپ رسیده است.
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب