بخشی از مقاله
خلاصه
از برجهای خنککننده برای خنک کردن آب در گردش نیروگاههای حرارتی، پالایشگاهها و نیروگاههای اتمی استفاده میشود و آسیب دیدن آنها میتواند عملکرد مستمر نیروگاه را تحت تاثیر قرار دهد. برجهای خنککننده از دید سازهای به دو نوع فلزی و بتنی تقسیم میشوند، نوع بتنی آنها از یک پوستهی بتن مسلح تشکیل شده که روی ستونهای بتنی قرار دارد و نوع فلزی آن میتواند از سازهی فضاکار ساخته شود.
ساخت برج-های خنککننده با سازهی فضاکار موجب کاهش وزن سازه و سرعت بالای ساخت آن میگردد. با توجه به اینکه در کشور ایران از نظر آییننامه-ای توجه چندانی به این قبیل سازهها نشده، لذا در این مقاله یک برج خنککنندهی فضاکار با استفاده از تحلیل دینامیکی فزایندهی غیرخطی3 - IDA - ، بهکمک نرمافزار اِلمانمحدود OpenSees تحت اثر زلزلههای حوزهی دور، مورد بررسی قرارگرفته است. سپس با استفاده از نتایج حاصل از تحلیلها، مقدار ضریبرفتار4 سازه تحت اثر زلزلههای حوزهی دور محاسبه شده و مقادیر بدست آمده با مقدار ضریب رفتار موجود در آییننامهی 2800 مقایسه گردیدهاند.
.1 مقدمه
اطمینان از عملکرد مناسب برج خنککننده برای کارکرد مستمر یک نیروگاه بسیار با اهمیت است و در طراحی آنها بسته به محل ساخت ممکن است بار زلزله نسبت به بار باد تعیین کننده باشد. روشهای معمول تحلیل این نوع سازهها در مقابل بار زلزله، روش استاتیکی معادل، روش طیفی æ تاریخچهزمانی است، اختلاف نظر عمده میان آیین نامهها و روشهای محاسباتی، ضریب رفتار - - R میباشد. سازهها در هنگام وقوع زلزلههای متوسط æ شدید وارد محدودهی غیرخطی میگردند و برای طراحی آنها نیاز به یک تحلیل غیرخطی میباشد.
ولی به دلیل وقتگیر بودن، پر هزینه بودن و عدم سهولتِ روش غیرخطی، روشهای تحلیل متداول بر اساس تحلیل خطی سازه و با نیروی کاهشیافتهی زلزله صورت میگیرد. کاهش مقاومت سازه از مقاومتاِلاستیک مورد نیازعموماً از طریق استفاده از ضرائب کاهش نیرو انجام میشود. با وجودی که ضرائب رفتار تعیین شده در آییننامهها در نظر دارند رفتار هیسترزیس، میرایی، اضافه مقاومت و ظرفیت استهلاک انرژی را درنظر گیرند، مقادیر این ضریب در آییننامههای زلزلهاصولاً بر اساس مشاهدات عملکرد سیستمهای سازهای مختلف در زلزلههای شدید گذشته میباشد، بر این اساس محققان متعددی نگرانی خود را از بابت فقدان وجود ضرائب رفتار معقول و مبتنی بر مطالعات تحقیقاتی در آییننامههای زلزله بیان داشتهاند و بر اصلاح این ضرائب بر اساس مطالعات علمی تاکید ورزیدهاند.
هدف از این مطالعه، تعیین ضریب رفتار - - R برای نمونهی خاصی از برج خنککنندهی ساخته شده از سازهی فضاکار میباشد. نمونه مطالعاتی به کمک نرمافزارهای [1] Formian، و [2] Sap 2000، مدلسازی شده و طراحی اولیه به منظور بدست آوردن مقاطع اعضاء انجام گردیده، سپس با استفاده از نرمافزاراِلمان محدود [3] Opensees، سازه تحت تحلیل دینامیکی فزایندهی غیرخطی قرار گرفته و منحنی - - v- سازه حاصل شده است که این منحنی نقش اساسی در تعیین ضریب رفتار - - R را به عهده دارد.
.2 توصیف مدل
در این تحقیق یک برج خنککننده با ارتفاع 50 متر از سطح زمین، ارتفاع گلوی 42 متر از سطح زمین، شعاع گلوی 12 متر، شعاع قسمت تحتانی20 متر، نقاط تکیهگاهی برج - اتصال به زمین - 24 نقطه، مطابق با شکل 1 در نظر گرفته شده است.
.3 مدلسازی و تحلیل و طراحی اولیهی سازه
الف- مدل اولیه: مدل اولیهی برج خنک کنندهی مورد مطالعه با استفاده از نرمافزار Formian نسخه 2/2 ترسیم و سپس به نرمافزار Sap 2000 نسخه 16 انتقال یافته و جهت بدست آورن مقاطع اعضای سازه، تحلیل و طراحی اولیه با استفاده از نرم افزار Sap 2000 روی سازه انجام گرفته است. این سازه دارای 2592 عضو و 888 گره میباشد. سپس مدل با مقاطع بدست آمده همراه با جزئیات کامل در نرمافزارOpenSees نسخه 2/4/0 بازسازی شده و تحلیلهای دینامیکی غیرخطی روی سازه صورت گرفته است.
ب- بارگذاری برج: بارگذاری برج خنککننده مطابق با آییننامهی VGB آلمان [4] و مبحث ششم مقررات ملی ساختمان [5] صورت گرفته است. بارهایی که در تحلیل و طراحی این سازهها در نظر گرفته شده، بارهای مرده شامل وزن اعضاء و پوشش و تجهیزات جانبی و برف و یخِ انباشته شده روی پوشش برج و همچنین بارِ باد میباشند. با توجه به اینکه در نگاه اول اثر بارهای باد روی این سازهها به دلیل ارتفاع زیادشان بیشتر از بارهای ناشی از زلزله میباشد، بر این اساس در تحلیل و طراحی اولیه به منظور به دست آوردن مقاطع اعضاء برای تحلیلهای نهائی، سازه تحت بارگذاری باد مطابق با آئین نامهی VGB آلمان قرار گرفته است.
ج- شرایط تکیهگاهی و اتصالات گرهی: شرایط تکیهگاهی که در مورد سازهی مورد بررسی در نظر گرفته شده همگی بهصورت صُلب با 24 تکیهگاه بر روی زمین بوده و با توجه به تَک لایه بودن سازهی فضاکار در این سازه، تمامی اتصالات در مدلهای مورد بررسی به صورت کاملاً صُلب لحاظ گردیده است.
د- تحلیل و طراحی: تحلیل و طراحی اولیهی سازه جهت استخراج نیروها و مقاطع در نرم افزار Sap2000 انجام گرفته و در نهایت توسط نرم افزار اِلمان محدود OpenSees ، روی مدل تحلیل دینامیکی فزایندهی غیرخطی - IDA - انجام گرفته است.
.4 ویژگیهای مصالح و مقاطع
ویژگیهای مصالح و مقاطع بکار رفته در تحلیل مطابق جداول - 1 - و - 2 - میباشند، مصالح فولاد به صورتاِلاستو پلاستیک در نظر گرفته شده و ضریبنسبتbسخت شوندگی کرنشی یا نسبت مُدول اِلاستیسیته پس از تسلیم به مُدول اِلاستیسیتهی اولیه میباشد.
