اشترك بالحزمة الذهبية واحصل على وصول غير محدود شمرا أكاديميا
تسجيل مستخدم جديدمقارنة التحليل الستاتيكي-اللاخطي لبناء اطاري مختلط متعدد الطوابق ذو أربطة فولاذية و أربطة ذكية SMA
Comparison of the Nonlinear-Static analysis of a Frame Composite Multi-Storey Building with Steel Bracing and Smart SMA Bracing
1755
0 246
0
(
0
)
تمت اﻹضافة من قبل
Shamra Editor
اسأل ChatGPT حول البحث
تم في هذه الورقة دراسة أثر استخدام الخصائص الاستثنائية في خلائط ذاكرة الشكل Shape Memory Alloy (SMA)" القدرة على ابداء تشوهات كبيرة و استعادتها لتشوهاتها المتبقية بعد إزالة الاجهادات" على السلوك الإنشائي للأبنية العالية متعددة الطوابق. باستخدام برنامج ANSYS نفذّ نموذجي عناصر محدودة ثلاثي الأبعاد لبناء مختلط متعدد الطوابق (20طابق) مقاوم للقوى الجانبية من خلال نظام عناصر تربيط محيطي، في أحد النموذجين كانت عناصر التربيط فولاذية و في النموذج الآخر استخدمت عتاصر تربيط من خلائط ذاكرة الشكل، النموذجين يأخدان بعين الاعتبار عدم الخطية في مواد العناصر و عدم الخطية الهندسية. أظهر نموذج البناء المستخدم فيه خلائط ذاكرة الشكل سلوكاً محسناً بالمقارنة مع بناء عناصر التربيط الفولاذية فيما يخص التشوهات المتبيقة و السلوك المطاوع.
In this paper the effect of the distinctive properties of Shape Memory Alloy (SMA) ―the ability to undergo large deformation and restore it after stress removal‖ has been studied to see to what degree it may affect the structural performance of multi-storey tall buildings. Using ANSYS software, two 3D Finite Element (FE) models are built for a composite multi-storey building (20 story) which is resistant to lateral loads by bracing system. One of them is with steel bracing and the other is with SMA bracing. Both models take into account nonlinear material properties of elements and geometric nonlinearity. The model with SMA material shows improved performance compared with the model of steel bracing in terms of residual deformations and ductile performance.
مراجعة الذكاء الصنعي:
ملخص البحث
تتناول هذه الورقة البحثية دراسة تأثير استخدام خلائط ذاكرة الشكل (SMA) على السلوك الإنشائي للأبنية العالية متعددة الطوابق. خلائط ذاكرة الشكل تتميز بقدرتها على إظهار تشوهات كبيرة واستعادتها بعد إزالة الإجهادات. تم استخدام برنامج ANSYS لإنشاء نموذجين ثلاثيي الأبعاد لبناء متعدد الطوابق (20 طابقًا) مقاوم للقوى الجانبية باستخدام نظام عناصر تربيط محيطي، أحدهما بعناصر تربيط فولاذية والآخر بعناصر تربيط من خلائط ذاكرة الشكل. أخذت الدراسة في الاعتبار عدم الخطية في مواد العناصر وعدم الخطية الهندسية. أظهرت النتائج أن النموذج الذي استخدم فيه خلائط ذاكرة الشكل أظهر سلوكًا محسّنًا مقارنة بالنموذج الذي استخدم فيه عناصر التربيط الفولاذية، من حيث التشوهات المتبقية والسلوك المطاوع. خلائط ذاكرة الشكل أظهرت قدرة أكبر على استعادة التشوهات بعد إزالة الحمولات، مما يقلل من الحاجة إلى أعمال ترميمية بعد التعرض للأحمال الجانبية الكبيرة مثل الزلازل والرياح الشديدة.
قراءة نقدية
دراسة نقدية: تعتبر هذه الورقة البحثية مساهمة قيمة في مجال الهندسة الإنشائية، حيث تقدم حلاً مبتكرًا لتحسين أداء الأبنية العالية تحت تأثير الأحمال الجانبية باستخدام خلائط ذاكرة الشكل. ومع ذلك، يمكن توجيه بعض النقد البناء للدراسة. أولاً، قد يكون من المفيد تضمين تحليل اقتصادي لتكلفة استخدام خلائط ذاكرة الشكل مقارنة بالفولاذ التقليدي، حيث أن التكلفة تلعب دورًا حاسمًا في اتخاذ القرارات الهندسية. ثانيًا، الدراسة تركز بشكل كبير على النمذجة الحاسوبية، وقد يكون من المفيد إجراء تجارب عملية لدعم النتائج النظرية. أخيرًا، يمكن توسيع الدراسة لتشمل تأثيرات بيئية مختلفة مثل درجات الحرارة والرطوبة على أداء خلائط ذاكرة الشكل لضمان استدامة الحلول المقترحة في مختلف الظروف المناخية.
أسئلة حول البحث
-
ما هي الخصائص المميزة لخلائط ذاكرة الشكل المستخدمة في الدراسة؟
خلائط ذاكرة الشكل تتميز بقدرتها على إظهار تشوهات كبيرة واستعادتها بعد إزالة الإجهادات، مما يجعلها مادة ذكية يمكن استخدامها لتحسين السلوك الإنشائي للأبنية العالية.
-
ما هو الهدف الرئيسي من استخدام خلائط ذاكرة الشكل في الأبنية العالية؟
الهدف الرئيسي هو تحسين السلوك الإنشائي للأبنية العالية تحت تأثير الأحمال الجانبية مثل الزلازل والرياح الشديدة، من خلال تقليل التشوهات المتبقية وزيادة السلوك المطاوع.
-
ما هي الأدوات البرمجية المستخدمة في النمذجة والتحليل في هذه الدراسة؟
تم استخدام برنامج ANSYS لإنشاء نموذجين ثلاثيي الأبعاد لبناء متعدد الطوابق وتحليل تأثير استخدام خلائط ذاكرة الشكل مقارنة بعناصر التربيط الفولاذية.
-
ما هي النتائج الرئيسية التي توصلت إليها الدراسة؟
أظهرت الدراسة أن النموذج الذي استخدم فيه خلائط ذاكرة الشكل أظهر سلوكًا محسّنًا من حيث التشوهات المتبقية والسلوك المطاوع مقارنة بالنموذج الذي استخدم فيه عناصر التربيط الفولاذية.
المراجع المستخدمة
Hardwicke, C.U. Recent developments in applying smart structural materials. JOM, ABI/INFORM Trade & Industry. 2003; 55: 15-16
Wang, H., A study of RC columns with shape memory alloy and engineered cementitious composites. M.Sc. Thesis, University of Nevada, Reno, USA. 2004
Sakai, Y., Kitagawa, Y., Fukuta, T., and Iiba, M. Experimental study on enhancement of self-restoration of concrete beams using SMA wire. Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering. 2003; Vol. 5057, pp. 178-186
قيم البحث
اقرأ أيضاً
يعرض هذا البحث نتائج تحليل 17 نموذجاً بارتفاع 5 و 10 و 15 طابق باستخدام
التحليل الستاتيكي اللاخطي.
الجمل الإنشائية المستخدمة هي جمل ثنائية ( جدران قص + اطارات ) تراوحت نسبة مساهمة الاطارات بين 25 % و 60 % بالإضافة لجمل اطارية تستخدم لمقارنة أداء ال
جمل الثنائية مع الاطارية . تحتوي الجمل على زاوية داخلية.
نظرا لكون الإطارات البيتونية تخضع لانتقالات جانبية كبيرة وخصوصاً في حالة المباني العالية، حيث يصعب تخفيض الإزاحات فإنه من المفيد تحسين سلوكها لتخفيض الانتقالات الجانبية وذلك من خلال الأربطة. يمكن استخدام الأربطة أيضا في حالات تدعيم وزيادة كفاءة الأبن
ية البيتونية القائمة. تتنوع أشكال أربطة الإطارات البيتونية بهدف تحقيق فتحات النوافذ والأبواب في جدران الإطارات. يهدف البحث إعطاء فكرة للمصمم عن أثر شكل الأربطة في قوى المقطع المتولدة في عناصر الإطارات البيتونية المسلحة للأبنية العالية .
أجريت الدراسة على إطار من البيتون المسلح مؤلف من خمس فتحات وبارتفاع خمسة عشر طابقاً. تمت مقارنة أشكال مختلفة من الأربطة المعدنية وهي بشكل X ، V ، K و O . أجريت الحسابات بالاعتماد على برنامج CSI-SAP 2000 .
أجريت مقارنة قيم الانتقالات الطابقية للإطار البيتوني بالعلاقة مع أشكال الأربطة، وتبين بأن للأربطة فعالية كبيرة في تخفيض الانتقالات الطابقية، ففي حالة الأربطة بشكل X و V انخفضت قيم الانتقالات في الطابق الأخير بنسبة 52.38 % ، أما في حالة الأربطة بشكل K و O فقد انخفضت قيم الانتقالات الطابقية بنسبة 23.07 % .
أجريت مقارنة مفصلة لقيم قوى المقطع أي العزوم وقوى القص والقوى الناظمية في جوائز وأعمدة الإطار البيتوني في الطابقين الأول والثاني بالعلاقة مع أشكال الأربطة.
تم الاستنتاج بأن للأربطة بشكل X و V فعالية كبيرة لإطارات الأبنية البيتونية العالية، وكذلك لحالات رفع كفاءة الأبنية البيتونية الإطارية القائمة .
تم في هذا البحث و باستعمال طريقة العناصر المحدودة Finite Element Analysis, المقارنة بين طريقتي الدفع المتزايد و التحليل الديناميكي باستعمال طيف الاستجابة Response Spectrum Analysis, RSA على نماذج من المنشآت الاطارية غير منتظمة من البيتون المسلح، لمعر
فة حدود تطبيق طريقة الدفع المتزايد على هذه المنشآت، حيث تمت المقارنة من حيث تشكل ميكانيزم الانهيار و الانتقالات و درجة المطاوعة.
تعد الإطارات من الجمل الإنشائية لمقاومة الأحمال الزلزالية، و يتم رفع كفاءة الإطارات بطرق عدة و من الطرق المتبعة إضافة صفائح معدنية ضمن الإطار لتعمل كجدران قص.
يهدف البحث لدراسة تأثير تقوية الإطارات البيتونية المسلحة بإضافة صفائح معدنية مثقبة كجدران
قص لتشغل مجاز الإطار. حيث استخدم التحليل العددي باستعمال نظرية العناصر المحدودة (Finite Element Method) و اعتمد التحليل الستاتيكي اللاخطي بطريقة الدفع الجانبي المتزايد (Pushover) الذي يأخذ بعين الاعتبار لاخطية المادة و تأثير التشوهات الكبيرة (Geometrically and Materially Non-Linear Analysis), لدراسة سلوك الإطار البيتوني المسلح المملوء بصفيحة معدنية مثقبة لمقاومة الأحمال الجانبية، كما تم دراسة تأثير زيادة عدد الثقوب و مساحة الثقوب و تدعيم محيط الثقوب و تأثير ذلك على المقاومة.
يبين هذا البحث أن تقوية الإطارات البيتونية المسلحة بجدران قص معدنية مثقبة مع تدعيم محيط الثقوب قد أدى إلى زيادة المقاومة بشكل ملحوظ بالإضافة إلى خفض الانتقال.
تمّ في هذا البحث و باستخدام التحليل الستاتيكي اللاخطي Pushover دراسة و تحليل عدّة نماذج من هذه
المخازن.
سجل دخول لتتمكن من نشر تعليقات
التعليقات
جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
