فایل ورد کامل مقاله انتشار حرارت و تنش در پل‌های بتنی؛ بررسی علمی رفتار سازه‌ای و نقش آن در دوام عمرانی

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 فایل ورد کامل مقاله انتشار حرارت و تنش در پل‌های بتنی؛ بررسی علمی رفتار سازه‌ای و نقش آن در دوام عمرانی دارای ۱۶ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد فایل ورد کامل مقاله انتشار حرارت و تنش در پل‌های بتنی؛ بررسی علمی رفتار سازه‌ای و نقش آن در دوام عمرانی  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی فایل ورد کامل مقاله انتشار حرارت و تنش در پل‌های بتنی؛ بررسی علمی رفتار سازه‌ای و نقش آن در دوام عمرانی،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن فایل ورد کامل مقاله انتشار حرارت و تنش در پل‌های بتنی؛ بررسی علمی رفتار سازه‌ای و نقش آن در دوام عمرانی :

پخش حرارت و تنش در پلهای بتنی

مقدمه :
پخش حرارت و تنش های حاصله در یک پل بتنی با چند مسئله مرتبط هستند که شرایط محیطی و جزئیات تکیه گاهی از مهمترین آنها می باشند. تعدادی راه حل که براساس حرکت خطی گرما و مقایسه محاسبات و نتایج مربوطه با روش اختلاف نهائی به عمل آمده مورد تائید می باشند. به علت عدم مشابهت آب وهوا ودرنتیجه قوانین مربوط به کلیسای عیسوی , زلاندنو, ملبورن استرا لیا و دهلی نو, هندوستان , پخش گرما مطالعه شده , طرح پخش حرارت بر اساس قوا نین ملبورن پیشنهاد شده است . مطالعه ضخامت رویه سیاه و تهویه سوراخهای هوا در تیر های جعبه ای به عمل آمده است . نتایج به دست آمده از مطالعات با موارد موجود ومتون منتشره اختلافاتی دارند . پخش حرارت پیشنهادی طبق قوانین , بر اساس آب وهوای اطراف وبراساس این ماده قابل استفاده می باشد .

نقاط مهم : تیر ها(تکیه گاهها):تیرهای جعبه ای :پلها(قابها): سطوح(دالهای)بتنی : تیرهای پیوسته : تئوری روش اختلاف نهائی : روش نوارنهائی : ا نتقال حرارت : تشعشع خورشیدی : حرارت :تنش های گرمائی.
تنشهای حرارتی در بدنه یک پل که به علت تابش آفتاب به وجود می آیند , محققین زیادی رابه خود جذب کرده قبول کرده اند مواردی ازاثرات در طبیعت تنش ها اثر می نماید.
تنش های حرارتی موارد فوق در کلیات بهره برداری ها اثر دارند و خلاف معمول وعلیرغم درک ها و برداشت ها ,ممکن است به فروریختن ناگهانی تنه پل منتهی گردند. محاسبات تئوریک تنش های حرارتی وحرکات داخل تنه پل , مخصوصا در دهانه های بلند , مقطع جعبه ای با آزمایشات محلی , اهمیت تنش های حرارتی و حرکات در تنه را معلوم می نمایند .

معذالک قوانین موجود طرح گسترش حرارتی , محدودیت داشته و موارد مهم , مثل تغییرات حرارتی محیط , از موضعی به موضع دیگر را مدنظر قرار نمی دهند , مضافا اینکه روش اختلاف نهائی , معمولا برای امکان تحلیل حرکت حرارتی , مستلزم داشتن مقادیر اولیه بوده ومحتاج به اصول تکرار مواقع ونتایج تجربی مربوطه می باشد. اغلب محققان , حرارت محیط صبحگاهی را بعنوان مقادیر , پس از یکی دو دفعه کنترل , مبنا قرار داده ومسئله را تمام شده تلقی ومحاسبات خود را انجام می دهند : این کار ممکن است برای دالهای نازک صحیح باشد ولی برای ضخامت های متوسط و نوارهای طولانی , معادلات دیفرانسیل جریان حرارت شرایط اطراف حاکم ولازم الاجراء خواهند بود .

مواردی از راه حلها از طریق معادلات جریان حرارت , در مورد چند لایه متوسط , در این نوشته مورد مقایسه قرار گرفته اند , نشان می دهد که تسلیم در روش اختلاف نهائی (ران) برای مقادبر مختلف اولیه , راه حلهای متعددی برای مرحله تکرار اول وبار دوم دارد , ولی راه حلهای متقارن به تکرار موا قع , به تعداد کافی , احتیاج داشته ومتاثر از طول نوار و جریان حرارتی هستند .

میزان تغییرات حرارت اطراف و اثربخش آن , مورد بحث بوده ومعلوم شده تغییرات منفی (مثل شرایط سرمای سطح رویه) تنش های بالاتر از شرایط مثبت را(شرایط گرمای سطح رویه) در گرمای درجات با لای اطراف قطعه ایجاد می کند .

پخش های حرارتی وتنش های مقا طع تیپ تیرهای جعبه ای , به روال قوا نین منا طق کلیسای عیسوی (زلاند نو در سطح – جنوبی ۷/ ۳۴ وطولی – شرقی ۶/۱۷۲ ) ملبورن (استرا لیا در سطح ۵/۳۷ جنوبی و طولی – شرقی ۶/۱۴۴ ) در دهلی نو(هندوستان در سطح ۶/۲۸ شمالی وطول – شرقی ۲/۷۷ )مقایسه شده اند . پخش های حرارتی در عمق های مختلف و شرایط محیط و اجراء بتن بر پایه قوانین ملبورن فرض گردیده , با تصور جریان خطی حرارت , قبول مقادیر برای شرایط مواضع محیط , در این نوشته , به عنوان مقادیر مشابه قبول شده اند . شرایط مفروض دریک برنامه رایانه به عمل آمده بر مبنای روش نهائی نواری , برای به دست آوردن لنگرهای طولی و عرضی و تنش های رویه پل , در رابطه با مقاطع عمومی و منشوری , قرارگرفته اند . اثر مواردی چون ضخامت رویه سیاه , جریان هوا از سوراخهای تیر جعبه , و حرارت محیط مورد مطالعه قرارگرفت و بررسی شد .

روش تجزیه وتحلیل جریان حرارت :
معادله دیفرانسیل جریان حرارت در مصالح چند لایه متوسط , روشن بوده , در اینجا فقط به اشاره ای قناعت می کنیم . معادله دیفرانسیل جریان حرارتی یک بعدی عبارتست از:

که در آن : متوسط قابلیت هدایت
: حرارت مجموعه فضا و زمان
: متوسط چگالی
: خصوصیت متوسط حرارتی
: فاصله از مبداء
علاوه بر آن , حل مسئله , می بایستی با شرایط محیطی رویه و زیر و سطح داخلی , تطبیق نماید . (شکل – ۱)
شرایط محیطی در سطح رویه مربوط به تشعشع خورشید را داریم :

که در آن : ضریب جذب سطح رویه
: تشعشع آفتاب واقع در رویه با ل
: ضریب انتقال حرارت به اضافه برگشت و افت های تشعشع
: حرارت محیط تابع زمان
: ضریب انتشار

: ثابت استفان بولتزمن
: حرارت محیط (هوای بیرون ) در مقیاس مطلق
: حرارت محیط در مقیاس مطلق
(=۲۳۰ k [446 R])
برای شرایط محیط در سطح زیرین داریم:

که در آن h2 ضریب انتقال حرارتی سطح زیرین
کل ضخامت متوسط در سطح داخلی , جریان نفوذ حرارت برای هر لایه مساوی خواهد بود .

که در آن n و n+1 مربوط به محل تلاقی لایه ها در قسمت لایه وسطی است .
پخش حرارت در لایه فرض می شود که :

که در آن Aon و Bon , Amn , ثابت های لایه n ام وt زمان و x فاصله از مبداء

and
and
ثوابت نامعلوم سری های (معادله ۶ ) از شرایط حد و اطراف (معادله ۲-۵ )به دست می آیند ولی دیفرانسیل (معادله ۱ ) نسبت به سلیقه جهات اختیاری قبول انتخاب می شود . علاوه بر آن برای تسهیل در حل مسئله , حرارت اطراف TA و حرارت خورشیدی Tsدر سری فوریه شرح داده شده است .

که در آن a , b , bmo , bmثابت هستند .
حرارت خورشیدی محدود خواهد بود به:

حرارت محیط و تشعشع آفتاب , در فواصل ساعات , به عنوان آئین نامه , تحت عنوان ثوابت a, b, bm قبل از حل معادله , وارد شده و مقابله می گردد . در این سری ها با داشتن تبحر , نتیجه سریع , معمولا در ۶ دوره و ترم حاصل شده و با دقت ۱% در مورد تنش ها کافی خواهد بود .

این راه حل (معادله ۶) در حالات مختلف با (ران) مقایسه شده , برنامه رایانه گسترش یافته پریسلی , با تعدیلاتی مورد استفاده می باشد . مثال , تیر اصلی با مقطع جعبه ای با اضلاع فائم که توسط تورسن طبق (شکل ۲ )انتخاب شده وآئین نامه کلیسای عیسوی (شکل ۳ )ومشخصات مصالح تورسن طبق (جدول ۱) مورد قبول واقع شده اند .
در تیر های جعبه أی , سه قسمت تحلیل جریان حرارت در قسمت آویزان و طره در قطعات عمودی داخل مقطع , و جعبه خالی وجود دارند .

پخش حرارتی که از طریق (ران) به دست می آید , در مورد طره به ضخامت ۵/۲۲ سانتی متر ۵ برابر ضخامت متوسط در دو تکرار مورد قبول است , معذالک برای نوارهای طولانی , تکرار زیادی برای امکان تائید طبق سری های پیشنهادی لازم خواهد بود . تجربه (ران) در حرارت های منظم ومختلف داخلی , در شکل ها نشان داده شده است . حرارت داخلی ۱۵درجه سانتیگراد (حرارت اطراف در شروع تکرار) ۲/۱۹ درجه (درجه متوسط روز ) و ۴۰ ( مقدار مطلق ) در منحنی فرض و منظور گردیده اند . تجربه (ران) برای راه حل سری , برای نواربه عرض

یک متر , بعد از ۱۲ تکرار , بدون در نظر گرفتن حرارت داخلی می باشد . مثل پخش حرارت از بالا و پائین دالهای جعبه أی که بطور تجربی پس از ۵ تکرار سری به دست می آید . از شکل ۴ در می یابیم , پخش حرارت پس از دو تکرار با حرارت های مفروض داخلی آئین نامه مرتبط می گردد . اگر پخش حرارت , واقعا در شرایط حد باشند , معادله دیفرانسیل در شروع نقطه ( ران ) اختلاف مختصری را در تکرار اول – بدون در نظر گرفتن طول بین دو روش نشان می دهد پخش حرارت راه حل سری ۴ , در انتهای روز (۲۴ ساعت ) بعنوان مقادیر شروع انتخاب شده و در مورد ( ران ) در هر قدم بطور بی سابقه و خوبی موردقبول قرار می گیرد .

در تنه پلها , در عمق قطعاتشان , حرارت بطور یکنواخت و منظم حرکت نمی کند چون ضرایب انتقال سطوح رویه و زیرین یکی نیستند . گزارشات اندازه گیری در محل نیز غیر خطی بودن حرارت در اعماق مختلف تیر را تائید می نمائید . لذا در فرضیات پخش حرارت اولیه برای متد ( ران ) تکرار کافی لازم است تا بتوان پخش حرارت واقعی را به دست آورد .
تنش ها :

تنش های طولی تنه , با منظور نمودن تغییرات حرارت در قسمت ها و قطعات مختلف مقطع , بر مبنای روش طرح ارائه شده پریسلی , محاسبه می گردند . در مورد فوق , فرض می شود که تنه پل , کاملا در مقابل خمش مقاوم می باشد و دهنه وسطی پلی با تیر چند دهنه مساوی , برای این کار , مورد استفاده قرار می گیرد . تنش های طولی در فواصل ساعات و پخش حرارت مربوطه که بالاترین کشش را در تابلیه و رویه پل بطور بحرانی ایجاد می کنند محاسبه می شوند . حالات مختلف دالها و تیر ودالهای بتنی وتیرهای با مقطع جعبه مختلف , برای پیدا کردن پخش بحرانی حرارت , مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته اند .

پخش حرارتی که به طریق فوق به عمل می آید , برای خطی نمودن آن ساده می شود و با تک خطی و دو خطی و سه خطی پخش , ارائه می گردد , تا بطور تقریبی تنش های مربوطه و منحنی لازم را , در قطعات دال , روشن کند . اینکار , از محاسبات بیشتر جلوگیری کرده وپخش حقیقی حرارت ها را به طور زیادی خارج از خط می باشد و مشکل می توان در محاسبات وارد کرد ساده می کند .

برنامه دیگری برای رایانه , برمبنای روش نواری نهائی (ر ن ن) فقط برای تحلیل قطعات منشوری مقطع , بسط داده شده که بار حرارتی معادل در سطح و نیروهای خمشی از طریق روش انرژی خزش (کنش)وارد و محاسبه می شوند .

هواشناسی :
میزان پخش حرارت در ساختمان , طبق شرائط هواشناسی , ازطریق پدیده هائی چون تشعشع آفتاب , حرارت اطراف , و سرعت باد , به دست می آیند . در شکل ۳ معلوم می شود , تشعشع آفتاب , تقریبا مساوی وضع روز تابستان ,در سه قسمت کنترل شده است , در صورتیکه حرارت های اطراف خیلی اختلاف دارند. مطالعه آئین نامه هواشناسی ملبورن و دهلی نو در چند روز , موارد را در زمان های تشعشع حداکثر آفتاب , خبر می دهد . (روز / م / MJ 30 ) در ماه فوریه ۱۹۸۳ بهمن ۱۳۶۱ طبق آئین نامه ملبورن در فاصله زمانی دو هفته که در استرالیا تابستان هوای گرمی بوده , مواردی طبق جدول ۲ به دست آمده است.

موارد مخصوص این آئین نامه , انتخاب روزی را بعنوان روز گرم , برای حرکت حرارت , مشکل می سازد . مثلا در گرم ترین روز , تشعشع خورشید , کم بوده است . در۲۶ بهمن همان سال در حرارت کم , مقدار تشعشع خورشید , زیاد بوده است . البته در این هفته بخصوص به علت دوده ناشی از سوخت شاخه ها , روزی غیر عادی بوده است . برای تعیین اثر تند حرارت زیاد در ساختمان , مجموع تشعشعات بالا , باحرارت زیاد محیط و باد کم سرعت , لازم است با هم در نظر گرفته شوند , لذا آئین نامه دی و بهمن برای به دست آوردن موارد تحلیل قرار گرفت .

تجدید نظر روش (ران) برای مقابله اختلاف آئین نامه هواشناسی , در هر تکرار وتکرارها با آئین نامه , اول ژانویه شروع شد . بطور تصادفی این کار از اثر پخش حرارت اولیه کم کرده وراه حل حقیقی تری را باعث شد.

تحلیل : براساس آئین نامه ۲۴ بهمن , تنش های کششی حداکثر را باعث می شود راه حل از طریق پخش حرارت درمقایسه با راه حل سریها در حد بحران, یک درجه سانتیگراد اختلاف را نشان می داد. معذالک تشعشع خورشید , باعث حداکثر مقدار در ۲۴ بهمن طبق (شکل۳) در موقع حداکثر منحنی تشعشع خورشید که فرض شد , نبود وتنش های رویه پل حدود ۱۰% بالارفت . این فرض تشعشع خورشید با آئین نامه های محققین دیگر قابل تطبیق و مقایسه است . برای امکان تحلیل دقیق تر و بیشتر , آئین نامه ۲۴ بهمن ۶۲ به مقدار تشعشع آفتاب , می شود اضافه کرد .
ضریب انتقال حرارت ,ارتباط به سرعت باددارد, رابطه ای که پریسلی معمول می دارد به شرح زیر مورد قبول است :

که در آن h1 وh2 ضریب انتقال حرارتی به K درجه /S/m^2/J و سرعت باد s /m می باشد .
در تحلیل فعلی , سرعت واقعی باد بدون ضریب کاهش , در نظر گرفته شده است. معلوم شد, تنش ها مقدار زیادی با منظور نمودن متوسط سرعت باد , به جای تغییرات ساعتی , فرق نکردند. متوسط سرعت باد ,در ۲۴ بهمن s/m 54/1 بود که برای تجزیه و تحلیل بیشتر مبنای فرض قرار گرفت .

طبق قوانین دهلی نو مربوط به اردیبهشت ۱۳۶۱ روزی گرم از تابستان , برای تطابق و مقایسه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت . سرعت متوسط باد , براساس قوانین هواشناسی ۱۳۳۷-۱۳۴۶ s/m 3/3 و ضریب انتقال حرارت مربوطه h1 = k درجه s/m^2/J 3/26 بود, این مسئله با مقدار ] c درجه /s/2^م /J 23 [ بهاسین و چاک را بارتی دهلی نو تقریبا معادل و قابل مقایسه است .