بخشی از مقاله
خلاصه
با توجه به اهمیت کارکرد مستمر نیروگاهها و کارخانجات صنعتی، لزوم توجه به سازه دودکش در جهت عملکرد بهینه و اطمینان بخش در هنگام زلزله تعیین کننده می باشد. دودکش ها به عنوان یکی از سازه های ویژه نقش مهمی را در تولیدات صنعتی و استراتژیکی هر کشور را بر عهده دارند،
لذا خرابی آن ها موجب اختلال در چرخه تولید می گردد، با توجه به احتمال رخداد زلزله در بسیاری از مناطق و متفاوت بودن پارامترهای آن از قبیل شتاب، زمان تداوم و محتوای فرکانسی، تحلیل و طراحی مقاوم در برابر بارهای دینامیکی از اهمیت بالایی بر خوردار می باشد، در این مقاله دود کش فلزی واقع در کشور یونان به صورت مطالعه موردی تحت اثر زلزله های مهم مورد تحلیل تاریخچه زمانی غیر خطی قرار گرفت و نتایج مورد بررسی واقع گردید
در این مقاله 10 زلزله مهم در دنیا با پارامترهای متفاوت که دارای اثرات چشمگیری بر سازه ها بوده اند با استفاده از نرم افزار المان محدود ABAQUS مورد تحلیل دینامیکی غیر خطی قرار گرفت، که مشخص گردید زلزله CHICHI و NORTHRIDGE باعث ایجاد تسلیم در دیواره دودکش گردید. ، جهت بهبود عملکرد لرزه ای ابتدا با استفاده از افزایش ضخامت در قسمت پایینی دودکش که محل تمرکز تنش ها و ایجاد نقاط تسلیم می باشد
سازه دودکش تقویت گردید. با توجه با اینکه در تمامی دودکشهای فلزی وجود بازشو به منظور دسترسی به دودکش و ورود گازهای حاصل از سوخت امری ضروری میباشد، فقدان در نظر گرفتن وجود بازشو در تحلیل و طراحی این نوع سازه، طراحی و عملکرد لرزه ای را با چالش جدی مواجه می گرداند، لذا با توجه به ضروریات فنی و تمهیدات آیین نامه
IS برای وجود بازشو در دودکش ها، تحلیل دینامیکی غیر خطی 10 زلزله مذکور برای این نوع سازه با وجود دو بازشو با ابعاد پیشنهادی آیین نامه مورد انجام قرارگرفت. و نتایج مورد بررسی واقع گردید. برای جبران ضعف ناشی از وجود بازشو از سخت کننده های مثلثی خمشی استفاده شده تا با استفاده از تحلیل استاتیکی غیر خطی - PUSHOVER - ضعف ناشی از وجود بازشو در منحنی ظرفیت جبران گردد.پ
.1 مقدمه
دودکش ها به عنوان یکی از سازه های ویژه نقش مهمی را در تولیدات صنعتی و نیرو گاهی هر کشور را بر عهده دارند، لذا خرابی آن ها موجب اختلال در چرخه تولید می گردد، با توجه به احتمال رخداد زلزله در بسیاری از مناطق و متفاوت بودن پارامترهای آن از قبیل شتاب، زمان تداوم و محتوای فرکانسی، تحلیل و طراحی مقاوم در برابر زلزله از اهمیت بالایی برخوردار می باشد،
در این مقاله 10 زلزله مهم در دنیا با پارامترهای متفاوت که دارای اثرات چشمگیری بر سازه ها بوده اند با استفاده از نرم افزار المان محدود ABAQUS مورد تحلیل دینامیکی غیر خطی قرار گرفت، در این مدل دودکش با استفاده از مدل 3D - سه بعدی - از نوع Deformable - تغییر شکل پذیر - و با توجه ضخامت کم دودکش نسبت به سایر ابعاد از مدل مبنای Shell استفاده گردید، رکوردهای زلزله از سایت PEER گرفته شده و در نرم افزار seismosignal پارامترهای آن مورد بررسی قرار گرفته و به سازه اعمال گردید.
در سال های اخیر مطالعاتی بر روی سازه دودکش انجام گرفته از جمله 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 تخمین زده شده بودند.[ 2 ] در سال , 2005 STUDNICKA,LEMAK ,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 گرفتند.[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.
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 بیان شده است.
در سال 2013 ساهو و همکاران در تحقیقی به بررسی اثر بازشو بر روی دودکشها تحت اثر باد پرداختند.[6] با توجه به احتمال وجود بازشو در این نوع سازه و پیش بینی آیین نامه IS، رکوردهای زلزله به سازه با و جود دو بازشو که روبروی یکدیگر قرار گرفته اند مورد تحلیل قرار گرفت که نتایج نشاده دهنده اثر قابل تأمل وجود بازشو بر تنش misses، جابجایی نوک دودکش و برش پایه می باشد، پس از انجام تمام تحلیل ها هیچ یک از مدل های با بازشو و بدون باز شو وارد فاز غیر خطی نگردیده که نشان دهنده طراحی بهینه این سازه در برابر بارهای دینامیکی می باشد،
در جهت راستی سنجی، دوره تناوب یک دودکش 50 متری با استفاده از روابط ارائه شده در آیین نامه [7] 2800 محاسبه شده و با دوره تناوب بدست آمده از نرم افزار المان محدود مقایسه شد که نتایج توافق قابل قبولی بین روابط آیین نامه و تحلیل نرم افزار المان محدود را نشان داد. در این مقاله 10 زلزله مهم در دنیا با پارامترهای متفاوت که دارای اثرات چشمگیری بر سازه ها بوده اند با استفاده از نرم افزار المان محدود ABAQUS مورد تحلیل دینامیکی غیر خطی قرار گرفت، که مشخص گردید زلزله CHICHI و NORTHRIDGE باعث ایجاد تسلیم در دیواره دودکش گردید.
جهت بهبود عملکرد لرزه ای ابتدا با استفاده از افزایش ضخامت در قسمت پایینی دودکش که محل تمرکز تنش ها و ایجاد نقاط تسلیم می باشد سازه دودکش تقویت گردید. با توجه با اینکه در تمامی دودکشهای فلزی وجود بازشو به منظور دسترسی به دودکش و ورود گازهای حاصل از سوخت امری ضروری میباشد، فقدان در نظر گرفتن وجود بازشو در تحلیل و طراحی این نوع سازه، طراحی و عملکرد لرزه ای را با چالش جدی مواجه می گرداند، لذا با توجه به ضروریات فنی تحلیل دینامیکی غیر خطی 10 زلزله مذکور برای این نوع سازه با وجود دو بازشو با ابعاد پیشنهادی آیین نامه مورد انجام قرارگرفت. و نتایج نشان دهنده افزایش چشمگیر میزان تنش آن هم در قسمت پایینی دودکش ود در اطراف باز شو می باشد.
برای جبران ضعف ناشی از وجود بازشو از سخت کننده های مثلثی خمشی استفاده شده تا با استفاده از تحلیل استاتیکی غیر خطی - PUSHOVER - ضعف ناشی از وجود بازشو در منحنی ظرفیت جبران گردد.در این قسمت جهت بهبود عملکرد سازه از سخت کننده های خمشی مثلثی استفاده گریده و ابعاد مناسب و بهینه آن از نظر اقتصادی جهت بهبود عملکرد سازه پیشنهاد گردید.
.2ویژگیهای هندسی مدل
در این مقاله 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.
شکل :1 مشخصات هندسی دودکش[8]
.3 مشخصات مصالح دودکش فلزی
جدول:1 مشخصات مصالح فولاد CORTEN S355
.4 صحت سنجی مدل
به منظور صحت بخشیدن به عملکرد نرمافزار ABAQUS ، دوره تناوب یک دودکش با ضخامت ثابت را با استفاده از روابط ارائه شده در آییننامه 2800 زلزله ایران - بند-6ت-الف،پیوست چهارم - محاسبه کرده و نتیجه بدستآمده را با یافتههای 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.
شکل -2هندسه مقطع دودکش
