:

با توجه به پیچیدگی خودرو هایبرید برقی تاکنون روش ها و الگوریتم های کنترلی متفاوتی برای کنترل آن بکار رفته است. در یک دسته بندی کلّی می توان استراتژیهای کنترلی در خودروهای هایبرید برقی را به پنج دسته  تقسیم کرد:

1) استراتژی کنترلی تجربی

این روش بر پایه نتایج بدست آمده از اطلاعات تجربی و آزمایشگاهی می باشد وبراساس مدلهای استاتیکی سیستم می باشد. در این روش مدهای عملکردی سیستم خودرو هایبرید قابل شناسایی بوده و می توان به آسانی این روش را در عمل پیاده سازی کرد.

2) استراتژی کنترلی مبتنی بر بهینه سازی استاتیکی

در این روش از فرض های استاتیکی و شبه استاتیکی برای مدلسازی استفاده شده و با بهره گرفتن از نقشه های بازده موتور احتراقی و سایر زیر سیستمهای نیرومحرکه رانشی خودرو ، استراتژی کنترل بنا می شود.

3) استراتژی کنترلی مبتنی بر کنترل بهینه

این روش مبتنی بر طبیعت دینامیکی و شبه استاتیکی زیر سیستم ها بوده و بر پایه روش های برنامه ریزی دینامیکی و تئوری کنترل بهینه استوار می باشد.

4) استراتژی کنترل مبتنی بر کنترل دینامیکی

این روشها بر پایه معادلات حالت سیستم دینامیکی خودرو هایبرید برقی بنا نهاده شده است و از روش هایی چون تئوری لیاپانوف ، کنترل تطبیقی و …  برای تحلیل پایداری سیستم استفاده می شود.

5 ) استراتژی کنترل مبتنی بر روش های هوشمند

در این روش از روش های هوشمند مانند الگوریتم ژنتیک، کنترل فازی ، شبکه عصبی و… استفاده می شود. استراتژیهای هوشمند در فصل دوّم بصورت کلّی آمده است.

1-1) استراتژی های کنترلی بر پایه قوانین تجربی

خرید اینترنتی فایل متن کامل :

1-1-1) مد رانشی:

فرض کنید La که بین صفر و یک می باشد ، سیگنال موقعیت شتاب دهنده باشد که به کنترل کننده سیستم خودرو فرستاده می شود. در حالتی که شتاب دهنده کاملاً آزاد باشد، La=0 و تقاضای گشتاور صفر می باشد. حالتی که شتاب دهنده کاملاٌ فشرده باشد، La=1 و نشان دهنده ماکزیمم تقاضای گشتاور (M_amax) می باشد. در این حالت گشتاور مورد نیاز در حالت شتابگیری بصورت رابطه (1-1) تعریف می شود:

M_a=L_a´M_amax

فرض کنید که L_e سیگنال فرمان توان موتور احتراقی باشد که توسط کنترلر سیستم خودرو اعمال می شود و بین صفر و یک می باشد.دریچه هوا موتور احتراقی اگر کاملاٌ بسته باشد ، L_e=0 و هیچ توانی تولید نمی شود. اگر دریچه هوا کاملاً باز باشد، L_e=1 و ماکزیمم توان توسط موتور احتراقی تولید می شود(M_emax) . بنابراین گشتاور موتور احتراقی در سرعت w بصورت رابطه(2-1) می باشد:

(3-1)  M_m=L_m´M_mmax(w)

که در آن M_mmax ماکزیمم گشتاور موتور الکتریکی می باشد.

[1] State Of Charge (SOC)

1-Continuos Variable Transmission

1-1- پیشگفتار

انرژی خورشیدی منحصربه‌فردترین منبع انرژی تجدید پذیر در جهان است و منبع اصلی تمامی انرژی‌های موجود در زمین می‌باشد. این انرژی به صورت مستقیم و غیرمستقیم می ­تواند به اشکال دیگر انرژی تبدیل گردد[[i]].

به طور کلی انرژی متصاعد شده از خورشید در حدود  3.8e23 کیلووات در ثانیه می‌باشد. ایران با داشتن حدود ۳۰۰ روز آفتابی در سال جزو بهترین کشورهای دنیا در زمینه پتانسیل انرژی خورشیدی می‌باشد. با توجه به موقعیت جغرافیایی ایران و پراکندگی روستاهای کشور، استفاده از انرژی خورشیدی یکی از مهم­ترین عواملی است که باید مورد توجه قرار گیرد. استفاده از انرژی خورشیدی یکی از بهترین راه های برق رسانی و تولید انرژی در مقایسه با دیگر مدل­های انتقال انرژی به روستاها و نقاط دور افتاده در کشور از نظر هزینه، حمل‌نقل، نگهداری و عوامل مشابه می‌باشد[1].

با توجه به استانداردهای بین‌المللی اگر میانگین انرژی تابشی خورشید در روز بالاتر از ۳.۵ کیلووات ساعت در مترمربع باشد استفاده از مدل­های انرژی خورشیدی نظیر کلکتورهای خورشیدی یا سیستم‌های فتوولتائیک بسیار اقتصادی و مقرون به صرفه است. این در حالی است که در بسیاری قسمت ­های ایران، انرژی تابشی خورشید بسیار بالاتر از این میانگین بین‌المللی می‌باشد و در برخی از نقاط حتی بالاتر از ۷ تا ۸ کیلووات ساعت بر مترمربع اندازه ­گیری شده است ولی بطور متوسط انرژی تابشی خورشید بر سطح سرزمین ایران حدود ۴.۵ کیلو وات ساعت بر مترمربع است[1].

2-1- تاریخچه سلول های خورشیدی

اثر فوتوولتاییک اوّلین بار در سال 1839 توسط بکویه­رل[1]، فیزیکدان فرانسوی، به صورت تجربی نشان داده شد[[i]] . پس از آن چارلز فریتز[2] در سال 1883 توانست اوّلین سلول خورشیدی حالت جامد را بسازد. او نیمه­هادی سلنیم را با لایه­ی نازکی از طلا پوشانده بود تا بتواند یک پیوند شکل دهد و با این کار توانسته بود به بازده 1% دست یابد. در سال 1946 راسل اُهل[3] موفّق شد یک سلول خورشیدی با پیوند مدرن بسازد.

با این حال اوّلین سلول خورشیدی کاربردی[4] در سال 1954، در آزمایشگاه بل[5]، ساخته شد. چاپین[6]، فولر[7] و پیرسون[8] برای ساخت این سلول از یک پیوند p-n نفوذی سیلیکون[9] استفاده کرده توانستند به بازده 6% دست یابند[2].

سلول­های پیشرفته­ی اوّلیه با بهره گرفتن از ویفر[10]های سیلیکن و ژرمانیوم به دست آمدند. پس از آن سلول­هایی ساخته شدند که در آن­ها از لایه ­های نازک[11] سیلیکن یا دیگر نیمه­هادی­ها به جای ویفر استفاده می­شد. هم اکنون علاوه بر این دو نوع سلول خورشیدی از سلول­های متعدّد دیگری چون سلول­های پلیمری، ارگانیک، رنگ دانه­ای( حسّاس شده با رنگ[12])، چند پیونده و … بهره گرفته می­ شود.

در این فصل انواع مهم سلول­های خورشیدی، که در سه نسل دسته­بندی شده ­اند، به شکل مختصر مورد بررسی قرار می­گیرند: نسل اوّل (شامل سلول­های کریستالی سیلیکون[13]) نسل دوم( شامل سلول­های گوناگونی که در آن­ها از لایه ­های نازک نیمه­هادی استفاده می­ شود) و نسل سوم( شامل سلول­هایی که طرّاحی آن­ها به گونه ایست که می­توانند بازدهی فراتر از حدّ شاکلی- کوییزر دست یابند).

3-1- انواع سلول های خورشیدی

1-3-1- نسل اوّل سلول های خورشیدی (سلول های کریستالی سیلیکون)

برای دست­یابی به هدایت بالا، افزایش طول عمر سلول و جلوگیری از افت بازده( بر اثر بازترکیب حامل­ها) سیلیکون را به صورت تک کریستال و با کیفیت بالا مورد استفاده قرار می­دهند. گاهی نیز برای کاهش هزینه ­ها از سیلیکون چند- کریستال بهره گرفته می­ شود.

1-1-3-1- فرایند رشد کریستال­های نیمه­ هادی ها

شرایط رشد بلور( کریستال)های نیمه­هادی که برای ساخت قطعات الکترونیک استفاده می­ شود بسیار دقیق­تر و مشکل­تر از شرایط سایر مواد است. علاوه بر این که نیمه­

خرید اینترنتی فایل متن کامل :

هادی­ها باید به صورت کریستالی در دسترس باشند، باید خلوص آن­ها نیز در محدوده­ بسیار ظریفی کنترل شود. مثلا تراکم بیشتر ناخالصی­های مورد استفاده در بلورهای Si امروزی کمتر از 1 قسمت در ده میلیارد است. چنین درجاتی از خلوص مستلزم دقّت بسیار در استفاده و به کارگیری مواد در هر مرحله از فرایند ساخت است[[i]].

نیمه­هادی­های تک عنصری Si و Ge از تجزیه­ی شیمیایی ترکیب­هایی مانند GeO₂، SiCl₄ و SiHCl₃ به دست می­آیند. پس از جداسازی و انجام مراحل اوّلیه­ی خالص­سازی، ماده­ نیمه­هادی را ذوب کرده و به صورت شمش­[1]هایی در می­آورند. Si یا Ge به دست آمده بعد از مرحله­ بازپخت[2] به صورت چند بلوری است.

در صورت عدم کنترل فرایند سرمایش، نواحی بلوری دارای جهت­های کاملا تصادفی خواهند بود. برای رشد بلور فقط در یک جهت، لازم است که کنترل دقیقی در مرز بین مادّه­ی مذاب و جامد، در هنگام سرد کردن، انجام پذیرد[3].

یک روش متداول برای رشد تک-کریستال­ها، سرد کردن انتخابی ماده­ مذاب است به گونه ­ای که انجماد در راستای یک جهت بلوری خاص انجام پذیرد. برای مثال در نظر بگیرید یک ظرف از جنس سیلیکا حاوی Ge مذاب باشد؛ می توان طوری آن را از کوره بیرون آورد که انجماد از یم انتها شروع شده و به تدریج تا انتهای دیگر پیش رود. با قرار دادن یک دانه[3]­ی بلوری کوچک در نقطه­ی شروع انجماد می توان کیفیت رشد بلور را بالا برد. اگر سرعت سرد کردن به دقّت کنترل شود و مکان فصل مشترک جامد و مذاب به آهستگی در طول مذاب حرکت داده ش.ود، اتم­های ژرمانیوم همراه با سرد شدن بلور به صورت شبکه­ الماسی آرایش می­یابند. شکل بلور به دست آمده توسط ظرف ذوب تعیین می­ شود. Ge، GaAs و دیگر بلورهای نیمه­هادی معمولا با این روش، که روش بریجمن[4] افقی نامیده می­ شود، رشد داده می­شوند. در شکل دیگری از این روش، ناحیه­ی کوچکی از ماده­ بلوری ذوب شده و سپس ناحیه­ی مذاب طوری به طرف دیگر حرکت داده می­ شود که در پشت ناحیه­ی مذاب و در هنگام حرکت آن یک بلور تشکیل شود[3].

یکی از معایب رشد بلور در ظرف مذاب این است که ماده­ مذاب با دیواره­ های ظرف تماس پیدا می­ کند و در نتیجه­ در هنگام انجماد تنش­هایی ایجاد می­ شود که بلور را از حالت ساختار شبکه­ ای کامل خارج می­سازد. این نکته به ویژه در مورد Si که دارای نقطه­ی ذوب بالایی بوده و تمایل به چسبیدن به مواد ظرف ذوب را دارد، مشکلی جدی است. یک روش جایگزین، که این مشکل را برطرف می­ کند، شامل کشیدن بلور از مذاب در هنگام رشد آن است. در این روش یک دانه­ی بلوری در داخل ماده­ مذاب قرار داده شده و به آهستگی بالا کشیده می­ شود و به بلور امکان رشد بر روی دانه را می­دهد. معمولا در هنگام رشد، یلور به آهستگی چرخانده می­ شود تا علاوه بر هم­زدن ملایم مذاب، از هرگونه تغییرات دما( که منجر به انجماد غیر ممکن می­ شود) متوسط گیری کند. این روش، که روش چوکرالسکی نامیده می­ شود، به شکل گسترده­ای در رشد Si،  Ge و برخی از نیمه­هادی­های مرکب استفاده می­ شود[3].

[1] . Ingot

[2] . Annealing

[3] . Seed

[4] . Bridgman

[i] . بن. جی. استریتمن، غلامحسن روئین تن و سعید صمدی(مترجم)، « فیزیک الکترونیک»، انتشارات دانشگاه علم و صنعت ایران، چاپ ششم، 1387 .

[1] . Becquerel

[2] . Charles Fritts

[3] . Russell Ohl

[4] . Practical

[5] . Bell Laboratory

[6] . Daryl Chapin

[7] . Calvin Souther Fuller

[8] . Gerald Pearson

[9] . Diffused Silicon p-n Junction

[10] . Wafer

[11] . Thin Films

[12] . Dye Sensitized

[13] . Crystalline Silicon Solar Cells

[i] .  http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_cell

[i].  http://www.irses.ir

1-1- کلیات

نگاهی به خسارتهای ناشی از زلزله‌های گذشته نشان می‌دهد که درصد بالایی از ساختمان‌های بتن مسلح که در کشور ساخته شده‌اند در برابر زلزله مقاوم نیستند و یا مقاومت کافی و قابل قبولی ندارند. زیرا سازه‌های بتن مسلح موجود غالباً براساس آیین نامه‌های قدیمی طراحی شده و اکثراً الزامات آیین نامه‌های جدید زلزله را ارضا نمی‌کنند. همچنین ضعف‌های اجرایی مزید برعلت شده و ساختمان‌ها را آسیب پذیرتر ساخته است. از این رو، ضرورت تقویت این ساختمان‌ها به خصوص برای مقابله با نیروهای جانبی و با روش‌های مقاوم سازی، قابل اعتماد، آسان و سریع، احساس می‌شود. از آنجایی که تعداد قابل توجهی از ساختمان‌های آسیب پذیر قبلاً ساخته شده‌اند، افزایش مقاومت لرزه‌ای آنها به شیوه‌های گوناگون کم و بیش مشکلات اجرایی و تغییر در معماری را به همراه خواهد داشت[12].

هدف اصلی در طراحی لرزه‌ای ساختمان‌ها بر این مبناست که رفتار ساختمان، در مقابل نیروهای ناشی از زلزله‌های کوچک بدون خسارت و در محدوده خطی مانده، و در مقابل نیروهای ناشی از زلزله‌های شدید، ضمن حفظ پایداری کلی خود خسارت‌های سازه‌ای و غیرسازه‌ای را تحمل کند. به همین دلیل مقاومت لرزه‌ای که مورد نظر آیین نامه‌های طراحی در برابر زلزله است، عموماً کمتر و در برخی موارد، خیلی کمتر از مقاومت جانبی مورد نیاز برای حفظ پایداری سازه در محدوده ارتجاعی، در یک زلزله شدید است. بنابراین رفتار سازه‌ها به هنگام رخداد زلزله‌های متوسط و بزرگ وارد محدوده غیر ارتجاعی می‌گردند و برای طراحی آنها نیاز به یک تحلیل غیر ارتجاعی است، ولی به دلیل پرهزینه بودن این روش و عدم گستردگی برنامه‌های تحلیل ارتجاعی و سهولت روش ارتجاعی، روش‌های تحلیل و طراحی متداول، براساس تحلیل ارتجاعی سازه و با نیروی کاهش یافته زلزله صورت می‌گیرد. کاهش مقاومت سازه از مقاومت ارتجاعی مورد نیاز عموماً با بهره گرفتن از ضرایب کاهش مقاومت انجام می‌شود. بدین منظور آیین نامه‌های طراحی لرزه‌ای کنونی با شیوه ذکر شده، نیروهای لرزه‌ای برای طراحی ارتجاعی ساختمان را از یک طیف خطی که وابسته به زمان تناوب طبیعی ساختمان و شرایط خاک محل احداث ساختمان است به دست می آورند و برای ملحوظ کردن اثر رفتار غیر ارتجاعی و اتلاف انرژی بر اثر رفتار هیسترتیک، میرایی و اثر مقاومت افزون سازه، این نیروی ارتجاعی را به وسیله ضریب کاهش مقاومت (ضریب رفتار) به نیروی طراحی تبدیل می‌کنند [13].

در این پژوهش یکی از روش‌های مقاوم سازی لرزه‌ای ساختمان‌های بتن مسلح که اخیراً در کشور معمول شده مورد مطالعه قرار گرفته است. این روش که اضافه کردن بادبندهای فولادی به سازه قابی بتن مسلح است. با جزئیات مختلف محل اتصال بادبندی به قاب قابل اجرا است.

1-2- هدف

طراحی و بهسازی در FEMA و دستورالعمل بهسازی [‍3] بر مبنای سطوح عملکرد است ولی طراحی بر مبنای سطوح عملکرد روشی جدید است که هنوز بسیاری با آن آشنا نیستند. سطح عملکرد ساختمان بر اساس میزان ترک خوردگی یا خرابی اجزای سازه‌ای (Structural) و غیر سازه‌ای (Non Structural) تعریف می‌شود.

در این پژوهش ضریب رفتار سازه بر اساس سطوح عملکرد موجود در دستورالعمل بهسازی برای قاب خمشی بتنی مسلح، مقاوم شده با مهاربندهای هشتی محاسبه می‌گردد. لازم به ذکر است که در تحقیقات گذشته تغییر مکان هدف که برای انجام تحلیل استاتیکی غیرخطی (Push-over) نیاز است، بر اساس معیارهای خرابی کلی سازه مثلاً بر اساس آئین نامه 2800 [10] برای سازه‌های با 7/0> T برابر h 036/0 و برای سازه‌های با 7/0T> برابر h029/0 که، h ارتفاع سازه است، در نظر گرفته شده است در حالی که در طراحی بر اساس سطح عملکرد این مقدار با فرمول بندی خاصی که در فصل سوم به طور کامل توضیح داده خواهد شد بیان می‌گردد.

1-3- تاریخچه تحقیقات

به دلیل گستردگی موضوع این پژوهش تاریخچه تحقیقات در دو بخش بیان می‌گردد. در بخش اول در مورد تاریخچه مقاوم سازی قابهای خمشی بتنی توسط بادبند و در

خرید اینترنتی فایل متن کامل :

 بخش دوم در مورد تحقیقات انجام شده روی ضریب رفتار قابهای خمشی بتنی با بادبند توضیح داده می‌شود.

بررسی و مطالعه قابهای بادبندی شده از دیرباز مورد توجه پژوهشگران بوده است، ولی مطالعه قابهای بتن مسلح بادبندی شده تقریباً جدید بوده و پیشینه تحقیقاتی چندانی ندارد. پژوهش‌هایی که در ادامه به صورت فهرست وارد در دو بخش بیان می‌گردد غالباً جدید بوده، و اکثراً زوایای دیدی غیر از موضوع پژوهش حاضر در آنها مد نظر بوده است.

1-3-1- تاریخچه مقاوم سازی قابهای خمشی بتنی توسط بادبند

در سال 1980، سوگانو وفوجی مورا [41] [Csugane and fujimura] روی تعدادی قابهای بتن مسلح بادبندی شده با باد بندهای K و X و همچنین قابهای مشابه مقاوم شده با میان قابهای بنایی و بتنی آزمایشهایی را هدایت کردند. هدف از این بررسی‌ها تعیین میزان تأثیر هر یک از سیستم‌ها در افزایش مقاومت درون صحفه‌ای و شکل پذیری قابها بود.

در سال 1981 هیگاشی و اندو [27] (higashi and Endo) و نیز کاواماتا و اهنوما [28] (kavamata and ohnuma) بر روی استفاده از باد بندهای هم مرکز و خارج از مرکز د ر قابهای بتنی مطالعاتی انجام دادند. نتایج امکان استفاده موثر از این روش‌های مقاوم سازی را نشان داد.

در سال 1984 هیگاشی، اندو و شیمیزو [26] higashi, Endo and shimizu انواع روش‌های مقاوم سازی قابهای بتن مسلح موجود را با انتخاب مدل‌هایی از قاب یک دهانه و سه طبقه مقاوم شده با روش‌های مخلتف، مورد آزمایش قرار دادند. رفتار تمام نمونه‌ها به صورت مدلهای قاب غیر الاستیک تحلیل شده و رابطه بار- تغییر مکان به دست آمده از تحلیل با نتایج آزمایش همخوانی خوبی نشان داد. روش‌های مقاوم سازی به کار رفته در این پژوهش عبارت بودند از پانلهای پیش ساخته بتنی، بادبندهای فولادی قاب فولادی و دیوارهای میانقاب.

در سال 1987 و 1991 بوش و همکاران [21و20] (Bush et-al) سیستم قاب فولادی بادبندی شده پیچیده‌ای را در یک قاب بتنی مورد استفاده قرار داده و به افزایش قابل توجهی در مقاومت برشی درون صحفه قاب دست یافتند.

در سال 1988 اوهیشی و همکاران [34] (Ohishi et-al) و سگی گوچی و همکاران [39] (sekiguchi et-al) بررسیهای مشابهی روی استفاده از باد بندهای V شکل انجام دادند.

در سال 1990 بادوکس و جیرسا [19] (badoux and jirsa) استفاده از بادبندهای فولادی برای افزایش مقاومت لرزه‌ای قابهای بتن مسلح را مورد آزمایش قرار دادند این پژوهش یک مطالعه تحلیلی است که برای درک رفتار قابهای بادبندی شده تحت بارگذاری سیکلی جانبی به ویژه برای قابها با ستون‌های کوتاه ضعیف انجام شده است. کمانش غیرالاستیک بادبندها بررسی شده و روش اصلاح تیرهای یک قاب بادبندی شده با ستون‌های کوتاه ضعیف تشریح شده است.

پژوهشگران به این نتیجه رسیده‌اند که باد بندی فولادی مزایای غیره سازه‌ای فراوانی بر دیگر طرحها داشته و می‌تواند با کمترین اخلال در کاربری نصب شود همچنین فضای زیادی را هم اشغال نمی‌کند. از جنبه سازه‌ای هم بادبندی فولادی برای مقاوم سازی جانبی یا سخت کردن ساختمان‌های بتن مسلح چند طبقه خیلی مناسب است. سیستم بادبندی بایستی برای پاسخ الاستیک طرح و برای رفتار شکل پذیر دیتیل شود. برای محدود کردن کمانش غیرالاسیتک بایستی نسبت لاغری بادبندها پایین نگه داشته شود. استفاده از با دبندهایی که یا کمانه نمی‌کنند (لاغری خیلی کم) و یا به صورت الاستیک کمانه می‌کنند (لاغری خیلی زیاد) بایستی مورد توجه قرار گیرد. در قابهای با ستون‌های ضعیف و تیرهای قوی ترکیب بادبندی فولادی با اصلاح تیر می‌تواند رفتار قاب را به طرز قابل توجهی بهبود بخشد.

در سال 1990 گول ولی [24] (Goel and lee) مقاوم سازی لرزه‌ای سازه‌های بتن مسلح به کمک سیستم بادبندی فولادی شکل پذیر را مورد مطالعه آزمایشگاهی قرار دادند. در این پژوهش روی مدلی به مقیاس 3: 2 از یک قاب بتن مسلح دو طبقه مقاوم شده با سیستم بادبندی فولادی شکل پذیر، بار سیکلی اعمال شد. نتایج آزمایش نشان دادند که قاب مقاوم شده از خود پایداری و نیز حلقه‌های هیسترزیس کاملی بروز می‌دهد. همچنین شکل پذیری و اتلاف انرژی خوبی تحت تغییر مکان‌های سیکلی بدست آمد……

تقریباً در تمامی زلزله­های بزرگ، تخریب پل­ها در اثر فروریزش و تخریب پایه­ها مشاهده شده است. آسیب دیدگی پل­ها در زلزله­های سال 1994 نرتریج و سال 1995 کوبه به همگان ثابت کرد که معیار مقاومت به تنهایی هرگز برای تضمین ایمنی پل­ها و عملکرد مناسب آن­ها در حین زلزله کفایت نمی­ کند. تا به­حال تحقیقات بسیاری با هدف یافتن روش­های منطقی برای محافظت پل در زلزله­های شدید انجام شده است که در این میان جداسازی لرزه­ای راه حلی مناسب برای کاهش نیروهای ناشی از زلزله تا حد ظرفیت الاستیک اعضای سازه می­باشد. بدین ترتیب اعضای سازه پل از ورود به ناحیه غیرخطی مصون مانده که این به معنای سالم ماندن سازه پل در حین زلزله می­باشد.

ایده اصلی در جداسازی لرزه­ای، کاهش فرکانس پایه ارتعاش سازه و رساندن آن به مقداری کمتر از فرکانس­های حاوی انرژی غالب زلزله می­باشد. به بیانی دیگر، جداسازی لرزه­ای موجب افزایش پریود ارتعاشی سازه می­ شود و آن را از پریودهای حاوی انرژی غالب زلزله دور می­ کند. بدین ترتیب انرژی ورودی به سازه ناشی از زلزله با جداسازی لرزه­ای کاهش می­یابد. دیگر مزیت جداسازی لرزه­ای فراهم نمودن وسیله­ای جهت اتلاف انرژی می­باشد که انرژی وارد شده به سازه در نقاط معدود و به­ صورت کنترل شده تلف شود. بدین ترتیب تخریب و آسیب دیدگی در نقاطی خاص متمرکز شده و امکان تعویض این قطعه پس از زلزه وجود خواهد داشت.

در حال حاضر پل­های بزرگراهی ایران دارای سه نوع عمده تکیه­گاه فلزی، بتنی و الاستومری می­باشند که از میان تکیه­گاه­های الاستومری به دلایل فنی و اقتصادی ذکر شده در ذیل بخش عمده­ای از تکیه­گاه­های پل­ها را تشکیل می­دهند:

1. دارای وزنی سبک بوده و به راحتی نصب می­شوند علاوه بر این، فضای کمی را اشغال می­ کنند.
2. نیاز به تعمیرات ندارند.
3. دچار زنگ زدگی نمی­شوند و دارای قطعات متحرک نیستند.
4. با سطوح نامنظم تماس خوبی برقرار می­ کنند.
5. در هر دو جهت امکان تغییرشکل و حرکت دارند.
6. میرایی ارتعاشی خوبی دارند.
7. صرفه­جویی اولیه و دراز مدت در هزینه و زمان دارند.
8. در برابر هوازدگی مقاومت خوبی دارند.
9. در برابر مواد نفتی و شیمیایی از مقاومت خوبی برخوردارند.

1-2 بیان مسئله

اما آیا این جداگرهای الاستومری می­توانند نقش یک جداگر لرزه­­ای را درحین زلزله برای افزایش پریود سازه پل و اتلاف انرژی زلزله در داخل خود بازی کنند؟

جواب این سوال نیاز به تحقیقات بیشتر و انجام تست­های آزمایشگاهی و مدل­سازی­های تحلیلی اجزاء محدودی دارد که همراه با درک و شناخت کافی از رفتار الاستومرها و مدل­سازی آن­ها می­باشد که متاسفانه تا به­حال در کشور انجام نگرفته است. در واقع بررسی کفایت تکیه­گاه­های الاستومری جهت جداسازی لرزه­ای و مطالعه رفتار و عملکرد لرزه­ای آن­ها در حین وقوع زلزله امری واجب بوده که بایستی به آن اهتمام ورزید.

در این تحقیق به بررسی آزمایشگاهی خواص جداگرهای الاستومتری که امکان ساخت و تولید انبوه آن­ها در کشور وجود دارد پرداخته و همچنین مبانی طراحی این جداگرها را بر طبق آیین نامه آشتو که متداول­ترین آیین نامه در زمینه طراحی پل­ها می­باشد، ارائه داده و با اعمال این جداگرها به چندین پل موجود، تاثیر پارامترهای مختلف این جداگرها مانند میزان سختی اولیه، سختی ثانویه و نیروی تسلیم آن­ها در بهبود رفتار لرزه­ای پل­ها بررسی عددی خواهند شد. علاوه بر آن به بررسی تاثیر زمین لرزه‌های نزدیک گسل و دور از گسل بر پل‌های جداسازی شده خواهیم پرداخت و در نهایت با بهره گرفتن از میراگرهای الحاقی سعی در بهبود پاسخ پل‌های جداسازی شده خواهیم داشت.

1-3 اهداف تحقیق

خرید اینترنتی فایل متن کامل :

جداگرها با تغییر طبیعت ارتعاشی پل­ها، سطح نیروهای جانبی ناشی از زلزله را پایین آورده و با انحراف و جذب عمده انرژی ورودی زلزله، از اجزای زیرسازه پل محافظت می­نمایند که به این توانایی مهم جداگرها در کسب ضریب مناسب برای حفاظت پایه، جز با طراحی دقیق آن­ها نمی­ توان دست یافت.

هرچه پل دارای سختی جانبی بیشتری باشد، مانند پل­های با دهانه کوتاه تا متوسط که روی پایه­ های کوتاه قرار داشته باشند، تاثیر جداسازی لرزه­ای مشهودتر است. سختی اولیه جداگرها نقشی تعیین کننده در بازدهی سیستم ایفا می­ کند. نیروی تسلیم جداگر نیز با کنترل میرایی هیسترتیک، در رتبه دوم اهمیت قرار دارد. همچنین هرچه سختی اولیه جداگر کمتر باشد، معمولاً نیروها و جابه­جایی­های نسبی پل کاهش بیشتری پیدا می­ کند، اما جا به ­جایی مطلق عرشه پل بیشتر می­گردد که می­توان با اعمال قطعاتی که نیروی تسلیم و میرایی جداگر را افزایش دهند، میزان جا به ­جایی کل را نیز کاهش داد. بنابراین با توجه به طراحی­ها و تحلیل­های انجام شده، از جداگرهای لرزه­ای الاستومتری در مقاوم­سازی پل­های موجود یا طراحی پل­های جدید در کشور می­توان به نحو مناسبی بهره برد.

به منظور بررسی تاثیر جداسازهای لرزه­ای، پاسخ لرزه­ای پل­های جداسازی شده در هر دو حالت تحریک یک جهته و دو جهته با پاسخ لرزه­ای پل­های جداسازی نشده نیز مقایسه گردیده است. نتایج نشان می­دهد که اندرکنش دوجهته نیروهای نشیمن تاثیر قابل ملاحظه­ای در پاسخ لرزه­ای پل­های جداسازی شده دارد و در صورتی که از این اثرات صرف­نظر شود تغییرمکان حداکثر نشیمن به مقدار کمتری برآورد می­ شود. از آنجا که در واقعیت در هنگام وقوع زلزله، سازه­ها با تحریک دو جهته زلزله روبرو هستند، توصیه می­ شود که این امر در طراحی سیستم جداسازی پل­ها مدنظر قرار گیرد.

در سالیان گذشته به علت تراکم کم شبکه­ های لرزه­نگاری در سراسر جهان، امکان ثبت زلزله­های نزدیک گسل کم بوده است. با گسترش شبکه­ های لرزه­نگاری و پیشرفت دستگاه­های لرزه­نگاری، امروزه نگاشت­های متعددی از زلزله­ها در موقعیت­های مختلف وجود دارد. پروفسور جوزف پنزن (2000) دلایل پیشرفت­­ها در مهندسی زلزله و سازه را در 50 سال گذشته، پیشرفت کامپیوترها، توسعه روش­های تحلیل غیرخطی سازه­ها، درک و به­ کارگیری تغییرشکل­های مجاز غیر ارتجاعی در سازه­ها، تغییر در جزئیات نیاز شکل­پذیری، مقاومت و … می­داند. با اینکه اثرات نزدیک گسل در گذشته شناخته شده بود، اما اهمیت آن در طراحی سازه­های مهندسی عمران به خوبی درک نشده بود، تا اینکه زلزله­های مخربی همچون زلزله 1992 لندرز، زلزله 1994 نورتریج، زلزله 1995 کوبه ژاپن، و زلزله 1999 چی چی تایوان به وقوع پیوست. این­گونه زلزله­ها که در نزدیکی یک گسل فعال رخ می­ دهند دارای نگاشت­های پالسی با پریود پالس بلند بوده و دارای یک یا چند سرعت حداکثر می­باشند. این پالس توسط لغزش گسل ایجاد می­ شود و باعث می­ شود تا قسمت بزرگی از انرژی زلزله در یک یا دو پالس به­ طور ناگهانی به سازه اعمال گردد. در زلزله­های نزدیک گسل که دارای پالس سرعت حداکثر بیشتری می­باشند یا مدت زمان پالس آن­ها بزرگتر است، سازه ­هایی که به منبع لرزه­زا نزدیک­تر هستند باید شکل پذیری بیشتری داشته باشند تا بتوانند از پاسخ سازه بکاهند.

به دلیل اینکه اثرات نزدیک گسل در محدوده پریودهای بالا (فرکانس پایین) بیشتر است، افزایش نرمی و پریود اصلی سازه موجب افزایش اثرات نزدیک گسل می­ شود به­ طوری­که سازه­های با فرکانس بالا (پریود کم) که در محدوده خطی قرار دارند، تحت زلزله­های نزدیک گسل که دارای محتوای فرکانسی کوتاه (یا پریود بلند) هستند، دارای پاسخ بزرگی نمی­باشند. اما اگر این سازه­ها وارد ناحیه غیرخطی شوند، فرکانس آن­ها کم شده و پریودشان افزایش می­یابد و در این حالت تحت زلزله­های نزدیک گسل آسیب­پذیر می­شوند. در واقع رابطه بین محتوای فرکانسی زلزله و فرکانس اصلی سازه­ها فاکتور مهمی برای پاسخ سازه­ها هستند.

1-4 کاربرد جداگرهای لرزه­ای در کشورهای مختلف

نمونه­هایی از پل­های جداسازی شده و جزئیات کابرد آن­ها در شکل­های زیربه جهت تکمیل موارد مذکور و تایید مجدد استقبال کشورهای مختلف از این روش برای طراحی و بهسازی لرزه­ای پل­ها ارائه شده ­اند. همانطور که در مباحث این بخش گفته شد، استفاده از جداگرهای الاستومتری با توجه به امکانات و توانایی­های شرکت­های داخلی توصیه می­­شود.

در شکل‌های زیر نمونه‌هایی ازجداگرهای لرزه‌ای استفاده شده در پل‌ها در کشورهای مختلف ارائه گردیده است.