بخشی از مقاله
خلاصه
دودکش های فلزی در بسیاری از کشورها نقش اساسی را در تولیدات صنعتی ایفا میکنند. با توجه به نیاز به وجود بازشو و تمهیدات فنی پیش بینی شده در آیین نامه [1] IS، ابعاد 1.2*2.2 متربرای بازشو پیشنهاد گردیده است، وجود دو بازشو عملکرد لرزهای سازه را به صورت چشمگیری تحت تأثیر قرار داده و سازه با توجه به تمرکز تنش در پایین دودکش و وجود بازشو در این ناحیه به شدت بحرانی بوده و عملکرد لرزهای سازه به طور چشمگیری تضعیف میگردد و نیاز به تقویت سازه ضروری به نظر میرسد، وجود بازشو یک خطر بالقوه در هنگام رخداد زلزله میباشد که جهت جبران ضعف وجود بازشو تقویت این نوع سازه ضروری به نظر می رسد، یکی ازمتداول ترین سخت کننده ها برای سازه دودکش سخت کننده خمشی مثلثی می باشد که به لحاظ اجرایی و عملکردی و اقتصادی بودن بسیار موثر می باشند.
در این مقاله با استفاده از نرم افزار المان محدود ABAQUS سختکنندههای خمشی متفاوتی با استفاده از تحلیل Push Over برای بدست آوردن یک سخت کننده مثلثی بهینه و به صرفه از نظر اقتصادی متناسب با ابعاد پیشنهادی بازشو توسط آیین نامه مورد تحلیل قرار گرفت و سپس برای تحلیل دقیق اثر اعمال سخت کننده پیشنهادی، برای زلزله CHICHI که یکی از قویترین زلزله های دنیا با زمان تداوم 90 ثانیه بوده تحلیل دینامیکی غیر خطی IDA با وجود این نوع سختکننده و بدون وجود سخت کننده انجام گرفت و نتایج نشان داد که عملکرد لرزهای با وجود سخت کننده مثلثی پیشنهادی به صورت قابل ملاحظهای در پارامترهای منحنی ظرفیت از قبیل انرژی جذب شده و ظرفیت نهایی و همچنین سختی بهبود ایجاد گردیده که در نهایت 6 سخت کننده خمشی مثلثی با ابعاد 5 متر و ارتفاع 1.5 متر قاعده و ضخامت 0.025 متر که به لحاظ اقتصادی و سهولت اجرا و نیز عملکرد لرزه ای مناسب بوده پیشنهاد گردید.
کلمات کلیدی: دودکش فلزی، سخت کننده، تحلیل IDA، پوشآور، ABAQUS
.1مقدمه
دودکشهای فلزی به عنوان جزء لاینفک نیروگاهها و پالایشگاهها دارای اهمیتی بالایی هستند، با وجود اینکه در این نوع دودکشها وجود بازشو ضروری است و آیین نامه IS ابعاد 1.2*2.2 متر را برای آن پیشنهاد نموده است، وجود دو بازشو عملکرد لرزهای سازه را به صورت چشمگیری تحت تأثیر قرار داده و سازه با توجه به تمرکز تنش در پایین دودکش و وجود بازشو در این ناحیه به شدت تضعیف شده و نیاز به تقویت سازه ضروری به نظر میرسد، از جمله ی تحقیقات گذشته در سال D-SABIA,TAOKI,2004 تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی و تئوری دودکش های آجری را مورد بررسی قرار دادند، با توجه به نتایج حاصل از آزمایش دینامیکی, فرکانس های اصلی دودکش آجری howa و iwata به صورت مطالعه موردی در حدود 2.79 هرتز و 2.93 هرتز بدست آمد.[ 2 ]
در سال , STUDNICKA,LEMAK,2005 مطالعاتی بر روی اثر سخت کننده هابر روی پوسته های استوانه ای فولادی انجام دادندکه در پایان روابطی را برای تنش های موجود در سخت کننده ها ارائه کردند. پوسته های استوانه ای فولادی و سخت کننده های آن ها از نوع حلقوی مورد مطالعه قرار گرفت.[3] در سال FRANCISCO J.PALLARES , 2006 و همکاران , رفتار لرزه ای دودکش های صنعتی ساخته شده از مصالح بنایی را مورد بررسی قراردادند هدف این مقاله وارد کردن حداکثر مقادیر شدت لرزه ای به سازه و به دست آوردن الگوی شکست می باشد. همچنین در این مقاله از یک مدل سه بعدی المان محدود با در نظر گرفتن اثر ترک خوردگی و خرد شدن استفاده شده است..[4]
در سال ZURANSKI,KAWECKI,2007 یک دودکش فلزی به ارتفاع 100 متر را تحت اثر باد, مورد بررسی قرار دادند این دودکش در دو مرحله تحت وزش بادهای شدید قرار گرفته است، که خسارت این بادها بر روی دودکش بررسی شد.[5] در سال 2013 ساهو و همکاران در تحقیقی به بررسی اثر بازشو بر روی دودکشها تحت اثر باد پرداختند[6]، در مقاله حاضر دودکش مورد نظر را با استفاده از تحلیل مودال در چهار حالت ساده، با یک بازشو، با دو بازشو و با وجود سخت کننده مورد ارزیابی قرار دادیم که نشان داد پریود سازه با وجود سخت کننده نسبت به حالت وجود بازشو کمتر شده است، پس از آن با استفاده از تحلیل Push Over سخت کنندههای متفاوتی مورد تحلیل قرار گرفتند، این تحلیلها با استفاده از نرم افزار المان محدود ABAQUS انجام گرفت، که بهینه ترین سخت کننده مثلثی با ارتفاع 5 و عرض 1.5 متر به ضخامت 0.025 متر بدست آمد.
برای بررسی عملکرد دقیق اعمال سخت کننده از تحلیل دینامیکی IDA که از پیچیده ترین و زمانبر ترین و دقیق ترین تحلیل ها می باشد حدود 50 تحلیل غیر خطی افزاینده برای زلزله CHICHI استفاده شد، نتایج نشان دهنده بهبود قابل توجه عملکرد لرزهای منحنی ظرفیت سازه در صورت اعمال سخت کننده میباشد که سطح زیر نمودار منحنی ظرفیت سازه به صورت قابل ملاحظهای نسب به حالت وجود بازشو افزایش پیدا کرده، با توجه به سهولت ساخت و نصب سخت کنندههای مثلثی میتوان از آن در جهت مقاصد طراحی و حتی بهسازی دودکشهای موجود استفاده نمود، در این مقاله تعداد4 تحلیل مودال در حالت ساده، با بازشو و با وجود سختکننده،حدود 10 تحلیل پوش برای دستیابی به سختکننده بهینه وحدود 50 تحلیل دینامیکی IDA انجام گرفت، در این تحلیلها دودکش وسختکنندهها با استفاده از المان Shell مدل شده و اتصال سخت کننده به دودکش به صورت صلب در نظر گرفته شده است، در این مقاله از یک مدل دودکش فلزی واقعی بدون سخت کننده به صورت موردی که در کشور یونان قرار دارد استفاده گردیده است، پس از انجام تحلیل ها سخت کنندهخمشی مثلثی پیشنهادی برای بهسازی رفتار لرزهای آن پیشنهاد گردیده است .
.2ویژگیهای هندسی مدل
به منظور تحلیل رفتار سازه دودکش فلزی، از یک مدل واقعی دودکش فلزی - دودکش نیروگاه سیرس یونان - استفاده شده است،که مشخصات آن در شکل 1 ارائه شده است. ارتفاع دودکش از سطح پی برابر 60 متر میباشد و سازه دودکش از 5 قطعه فلزی مجزا ساخته شده است که ضخامت این قطعات از سمت پایه دودکش به طرف بالا کاهش مییابد و ضخامت این قطعات به ترتیب برابر 12، 11، 9، 7 و 5 میلیمتر میباشد.
.3مشخصات مصالح دودکش فلزی
فولاد مورد استفاده به منظور ساخت سازه دودکش از نوع فولاد CORTEN S355 میباشد که مشخصات آن در جدول 1 ارائه شده است.
.4 صحت سنجی مدل
به منظور صحت سنجی عملکرد نرمافزار ABAQUS ، دوره تناوب یک دودکش با ضخامت ثابت را با استفاده از روابط ارائه شده در آییننامه 2800 [8] زلزله ایران - بند-6ت-الف،پیوست چهارم - محاسبه کرده و نتیجه بدستآمده را با نتیجه حاصل از تحلیل دودکش به روش المان محدود در نرم افزار ABAQUS مقایسه کردیم. برای این منظور یک دودکش فلزی با ضخامت ثابت 0/01 متر را انتخاب کرده و دوره تناوب این دودکش را با استفاده از روابط آییننامه 2800 و در مرحله دوم با استفاده از نرمافزار المان محدود ABAQUS محاسبه کردیم. مشخصات هندسه دودکش و مصالح آن به ترتیب در شکل 2 و جدول 2 ارائه گردیده است. مقادیر ممان اینرسی و دوره تناوب دودکش با توجه به روابط 1و2 محاسبه میشوند.
