شکل 5- 9 تعیین زاویه‌ی α درگنبد SS.DD.003 …………. 39
شکل 5- 10 بارگذاری بار برف برای گنبدSS.DD.003 بر اساس آیین‌نامه‌ی سازهای فضاکار ایران………………………………… 40
شکل 5- 11 بارگذاری بار برف برای گنبدSS.DD.003 بر اساس آیین‌نامه‌ی AISC 7-05. ……………………………………………. 41
شکل 5- 12 نمونه‌ای از گنبدهای گروه 1 تحت بارگذاری متقارن 42
شکل 5- 13 نمونه‌ای از گنبدهای گروه 2 تحت بارگذاری متقارن 43
شکل 5- 14 نمونه‌ای از گنبدهای گروه 3 تحت بارگذاری متقارن 43
شکل 5- 15 نمونه‌ای از گنبدهای گروه 4 تحت بارگذاری متقارن 44
شکل 5- 16 نمونه‌ای از گنبدهای گروه 1 تحت بارگذاری نامتقارن   44
شکل 5- 17 نمونه‌ای از گنبدهای گروه 2 تحت بارگذاری نامتقارن   45
شکل 5- 18 نمونه‌ای از گنبدهای گروه 3 تحت بارگذاری نامتقارن   45
شکل 5- 19 نمونه‌ای از گنبدهای گروه 4 تحت بارگذاری نامتقارن   46
شکل 5- 20 رفتار وزنی گنبدهای گروه 1……………. 48
شکل 5- 21 تغییرات وزنی گنبدها در نسبت‌های خیز به دهانه‌ی مختلف     48
شکل 5- 22 رفتار وزنی گنبد‌های گروه 2……………. 49
شکل 5- 23 رفتار وزنی گنبدهای گروه 3……………. 49
شکل 5- 24 رفتار وزنی گنبدهای گروه 4 …………… 50
شکل 5- 25 رفتار وزنی گروه‌های مختلف گنبدها تحت بارگذاری بار برف   51
شکل 6- 1 منحنی نیرو-تغییرشکل (دوران)…………… 53
شکل 6- 2 گسل‌های شناخته شده تا شعاع 100 كیلومتری اصفهان. 54

• شکل 6- 3 زلزله‎های رخ داده تا شعاع 200 كیلومتری شهر اصفهان 55
• شکل 6- 4 بزرگای زمین لرزه‎ها نسبت به سال وقوع در گستره‌ی شهر اصفهان 55

شکل 6- 5 مؤلفه‌های افقی و قائم (به ترتیب از بالا) زلزله San Fernando    56
شکل 6- 6 مؤلفه‌های افقی و قائم (به ترتیب از بالا) زلزله Whittier Narrows  57
شکل 6- 7 مؤلفه‌های افقی و قائم (به ترتیب از بالا) زلزله Northridge    57
شکل 6- 8 طیف ترکیبی پاسخ مؤلفه‌های افقی زلزله Northridge    58
شکل 6- 9 طیف ترکیبی پاسخ مؤلفه‌های افقی زلزله San Fernando  58
شکل 6- 10 طیف ترکیبی پاسخ مؤلفه‌های افقی زلزله Whittier Narrows 59
شکل 6- 11 طیف طرح استاندارد…………………… 60
شکل 6- 12 مد اول مدل‌های گنبدی گروه 1…………… 61
شکل 6- 13 مد اول مدل‌های گنبدی گروه 2…………. 62
شکل 6- 14 مد اول مدل‌های گنبدی گروه 3…………….. 63
شکل 6- 15 مد اول مدل‌های گنبدی گروه 4…………… 64
شکل 6- 16 مقادیر مشارکت جرمی گنبد SS.DD.001……….. 66
شکل 6- 17 مقادیر مشارکت جرمی گنبد SS.DD.002……….. 66
شکل 6- 18 مقادیر مشارکت جرمی گنبد SS.DD.003……….. 67
شکل 6- 19 مقادیر مشارکت جرمی گنبد SS.DD.004……….. 67
شکل 6- 20 مقادیر مشارکت جرمی گنبد SS.DD.005……….. 68
شکل 6- 21 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PP.DD.001……….. 68
شکل 6- 22 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PP.DD.002……….. 69
شکل 6- 23 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PP.DD.003……….. 69
شکل 6- 24 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PP.DD.004……….. 70
شکل 6- 25 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PP.DD.005……….. 70
شکل 6- 26 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PS.DD.001……….. 71
شکل 6- 27 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PS.DD.002……….. 71
شکل 6- 28 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PS.DD.003……….. 72
شکل 6- 29 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PS.DD.004……….. 72
شکل 6- 30 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PS.DD.005……….. 73
شکل 6- 31 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PH.DD.001………. 73
شکل 6- 32 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PH.DD.002………. 74
شکل 6- 33 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PH.DD.003………. 74

شکل 6- 34 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PH.DD.004………. 75
شکل 6- 35 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PH.DD.005………. 75
شکل 6- 36 مودهای ناپایداری در سازه‌های فضاکار……. 76
شکل 6- 37 فروجهش محلی و کلی در سازه‌های گنبدی…… 77
شکل 6- 38 محل قرارگیری نقاط در ارتفاع گنبدها قبل از ایجاد فرازش  78
شکل 6- 39 محل قرارگیری نقاط در ارتفاع گنبدهای فرازش‌یافته   79
شکل 6- 40 تغییرمکان‌های گنبدهای گروه 1…………. 79
شکل 6- 41 تغییرمکان‌های گنبدهای گروه 2…………. 80
شکل 6- 42 تغییرمکان‌های گنبدهای گروه 3…………. 81
شکل 6- 43 تغییرمکان‌های گنبدهای گروه 4………… 81
شکل 6- 44 تغییرات وزن گنبدهای گروه 1 تحت بارگذاری‌های مختلف  82
شکل 6- 45 تغییرات وزن گنبدهای گروه 2 تحت بارگذاری‌های مختلف  83

شکل 6- 46 تغییرات وزن گنبدهای گروه 3 تحت بارگذاری‌های‌مختلف   84
شکل 6- 47 تغییرات وزن گنبدهای گروه 4 تحت بارگذاری‌های مختلف  85
شکل 6- 48 رفتار گروه‌های مختلف گنبدها تحت بارگذاری زلزله 86
شکل 7- 1. مقادیر Cp، ضریب فشار خارجی و گنبد دیامتیک تک لایه تحت کنش‌های ناشی از باد…………………………… 90
شکل 7- 2 نمونه‌ای از سطح مؤثر باد در نقاط مختلف…. 91
شکل 7- 3 نقاط مختلف بارگذاری گنبدهای گروه 1……. 92
شکل 7- 4 گنبدهای گروه 2………………………. 93
شکل 7- 5 گنبدهای گروه 3………………………. 93
شکل 7- 6 گنبدهای گروه 4………………………. 93
شکل 7- 7 حداکثر ضریب خارجی CpCg در دیوار‌های تک…… 93
شکل 7- 8 حداکثر ضریب خارجی CpCg در سقف‌های با شیب کمتر از°‌7    94
شکل 7- 9 حداکثر ضریب خارجی CpCg در سقف‌های با شیب°‌7 و بیشتر از°‌7     95
شکل 7- 10 حداکثر ضریب خارجی CpCg در سقف‌های پله‌ای…. 95
شکل 7- 11 حداکثر ضریب خارجی CpCg در سقف‌های دندانه‌ای. 96
شکل 7- 12 حداکثر ضریب خارجی CpCg در گنبدهای فرازش‌یافته   97
شکل 7- 13 مشخصه‌ های مکانی گنبد PP.DD.03…………… 98
شکل 7- 14 رفتار وزنی گنبدهای گروه 1 تحت بارگذاری‌های مختلف   99
شکل 7- 15 رفتار وزنی گنبدهای گروه 2 تحت بارگذاری‌های مختلف   100
شکل 7- 16 رفتار وزنی گنبدهای گروه 3 تحت بارگذاری‌های مختلف   100

شکل 7- 17 رفتار وزنی گنبدهای گروه 4 تحت بارگذاری‌های مختلف   101
شکل 7- 18 رفتار گروه‌های مختلف گنبدها تحت بارگذاری باد 102

فهرست جداول

جدول4- 1 نامگذاری و مشخصات هندسی گنبدهای گروه 1… 27
جدول4- 2 نامگذاری و مشخصات هندسی گنبدهای پایه و فرازش ایجاد شده در گنبدهای گروه 2………………………………. 28
جدول4- 3 نامگذاری و مشخصات هندسی گنبدهای پایه و فرازش ایجاد شده در گنبدهای گروه 3………………………………. 29
جدول4- 4 نامگذاری و مشخصات هندسی گنبدهای پایه و فرازش ایجاد شده در گنبدهای گروه 4………………………………. 29

• جدول4-5 مقاطع و مشخصات هندسی پروفیل‌های استفاده شده در گنبدها 30
• جدول 6-1 مشخصات زلزله‎های انتخاب شده……………. 56
• جدول 6-2 تناوب پایه‌ی گنبدهای گروه 1……………. 61

جدول 6-3 تناوب پایه‌ی گنبدهای گروه 2……………. 62

• جدول 6-4 تناوب پایه‌ی گنبدهای گروه 3…………… 64
• جدول 6-5 تناوب پایه‌ی گنبدهای گروه 4…………… 65

فصل اول
کلیات
 
 

• . مقدمه

علم مهندسی سازه که بر مبنای تحلیل و طراحی، به ساخت انواع سازه‌ها براساس ملزومات خود می‌پردازد همواره در پی توسعه و گسترش حیطه‌ی کاری خود بوده و هست که پیشرفت روز افزون طراحی و ساخت انواع سازه‌ها گواهی آشکار بر این موضوع می‌باشد و همچنین پر واضح است که در اغلب موارد در هر ساخت و سازی استفاده از حداقل مصالح و نیز افزایش سرعت و کاهش هزینه‌های اجرا مهمترین مسئله‌ای است که کارفرمایان و طراحان با آن مواجه هستند که با افزایش ابعاد و اهمیت سازه بررسی این پارامترها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار می‌شوند. در نتیجه مطالعه‌ی کلیه‌ی پارامترهای مؤثر بر این موضوع که اصطلاحاً به آن بهینه‌یابی گفته می‌شود از اهمیت و جایگاه ویژه‌ای برخوردار است. مرحله‌ی اول از هر عمل بهینه‌ کردن، طرح یک ایده‌ی اولیه می‌باشد. یافتن یک ایده‌ی بهینه‌سازی مستلزم مطالعه و بررسی شرایط حاکم بر مسئله و یافتن راهکارهایی جهت رسیدن به اهداف بهینه‌سازی می‌باشد. استفاده از سازه‌های فضاکار[1] از نوع تخت به جای استفاده از ستون‌های میانی بسیار قوی در پوشش دهانه‌های بزرگ یک ایده‌ی بهینه‌سازی جهت کاهش هزینه‌ها بوده است. در مرحله‌ی بعد تبدیل این شبکه‌ها[2] به انواع چلیک‌ها[3] و مجدداً تبدیل چلیک‌ها به انواع گنبدها[4] از دیگر ایده‌های بهینه‌سازی در این زمینه بوده است. در این تحقیق در راستای ادامه‌ی این روند بهینه‌سازی از عمل فرازش[5] در گنبدها استفاده شده است.

• . معرفی سازه‌های فضاکار

به سازه‌ای كه اصولاً رفتار سه بعدی داشته باشد، به طوری كه به هیچ ترتیبی نتوان رفتار كلی آن را با بهره گرفتن از یک یا چند مجموعه‌ی مستقل دو بعدی تقریب زد، سازه‌ی فضا‌كار گفته می‌شود. این تعریف یک تعریف كلی است اما در عمل این واژه به گروه خاصی از سازه‌ها كه شامل انواع شبكه‌ها، چلیك‌ها، گنبدها، برج‌ها[6]و… اتلاق می‌شود. سازه‌های فضاکار عمدتاً دارای فرم بدیع مستوی یا منحنی در فضا بوده و با واحدهای حتی‌المقدور یکسان در الگویی تکرار شونده احداث می‌شوند [1]. از مهمترین ویژگی‌های این سازه‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• دهانه: سیستم سازه‌ی فضاكار قادر به پوشاندن دهانه‌های بزرگ با حداقل مواد مصرفی می‌باشد )فولاد مصرفی در سازه‌ی فضاكار دو سوم سازه‌های متداول دیگر می‌باشد(.
• سرعت نصب: به علت پیش‌ساخته بودن قطعات، سرعت عملیات مونتاژ و نصب بسیار بالا و اقتصادی می‌باشد.
• وزن كم و قابلیت جابجایی: سازه‌ی فضاكار دارای وزن كم بوده و قابلیت جابجایی با دست را دارا می‌باشد.
• انعطاف‌پذیری در طراحی: سازه‌ی فضاكار قابلیت افزایش و كاهش سطح را دارا بوده و امكان جابجایی ستون‌ها بدون اینكه خطری برای سازه‌ی فضاكار ایجاد گردد میسر می‌باشد.
• مقاومت در برابر نیروهای دینامیكی: سازه‌ی فضاكار مقاومت بالاتری در برابر بارهای دینامیكی همچون زلزله، انفجار و بار باد در مقایسه با سازه‌های متداول دیگر از خود نشان می‌دهد.
• ظاهر زیبا: سازه‌ی فضاكار از نظر نمای ظاهری بسیار زیبا بوده و نیازی به استفاده از سقف كاذب در این سازه نیست.
• این مطلب را هم بخوانید :
• مرکز دانلود منابع علمی - دانشجویی
• ایمنی سازه: سختی زیاد سازه تغییر شكل سازه را پایین می‌آورد.
• جدایی‌ناپذیر بودن فرم سازه از معماری.
• ایجاد فصل مشترکی برای بهره‌گیری معماران پیشرو از قابلیت‌های مهندسان سازه مسلح به دانش نوین.
• امکان احداث سازه‌ها با کاربرد چند منظوره.
• اجزا و زیرمجموعه‌های ساده اغلب در خور پیش‌سازی و تولید انبوه می‌باشند و در ابعاد و اشکال استاندارد اختیار می‌گردند.
• با بهره گرفتن ازقابلیت باربری در سه بعد، امکان کاهش وزن فراهم می‌آید. از این‌رو سازه‌های فضاکار مشبک، اسکلتی معمولاً سبک و صلب می‌باشند.
• سازه‌های فضاکار قابلیت‌ها و امکانات عمده‌ای را در اختیار مهندسان و معماران برای تلفیق اصول زیباشناختی و نوآوری‌ها با جنبه‌های رفتاری، عملکردی، کاربری و سرویس‌دهی سازه قرار می‌دهند.
• اتصالات تیپ و کاملاً یکسان در این سازه‌ها به نوبه‌ی خود کمک شایانی به افزایش سرعت نصب و اجرا می‌کند.

• . انواع سازه‌های فضاکار

       1-3-1. سازه‌ی فضاكار تخت یک لایه[7]
شبکه‌ی تک لایه از مجموعه‌ای از اعضایی تشکیل شده که محورهایشان در یک صفحه قرار دارند و به صورت صلب به هم متصل شده‌اند. نمونه‌هایی از این شبکه‌ها در شکل 1-1 نشان داده شده است.
شکل 1- 1 نمونه‌هایی از شبکه‌های تخت تک لایه[2]

1-3-2. سازه‌ی فضاكار تخت دو لایه[8]
شبکه‌ی دولایه از زیر مجموعه‌های ذیل تشکیل شده است:

• یک لایه‌ی بالایی با اعضای متصل به هم.