شماره مدرك
20831
شماره راهنما
17904
پديد آورنده
كاشاني، حسين
عنوان
امكانسنجي استفاده از پروفيلهاي كامپوزيتي در سازههاي صنعتي و طراحي مناسب چيدمان لايهها در مقاطع مواد مركب
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
سازه
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1404
صفحه شمار
يازده، 150ص. :مصور،جدول، نمودار
توصيفگر ها
پروفيل كامپوزيتي , لاپه , چيدمان لايهها , تحليل عددي , كلاف افقي , CFRP , GFRP , كمانش
تاريخ ورود اطلاعات
1404/10/02
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
مهندسي عمران
دانشكده
مهندسي عمران
تاريخ ويرايش اطلاعات
1404/10/07
كد ايرانداك
23194330
چكيده فارسي
سولهها بهعنوان سازههاي فلزي پيشساخته، نقش بسيار مهمي در توسعه صنايع مختلف ايفا ميكنند. اين نوع سازهها به دليل دهانههاي بزرگ بدون ستون مياني، سرعت بالاي اجرا، انعطافپذيري در طراحي و مقرونبهصرفه بودن، به طور گسترده در پروژههاي صنعتي مورداستفاده قرار ميگيرند. از جمله كاربردهاي اصلي سوله ميتوان به احداث كارخانهها، انبارها، كارگاههاي توليدي، سالنهاي ورزشي، مراكز نگهداري كالا، مراكز تجاري و حتي پايگاههاي نظامي اشاره كرد. سولهها بهويژه در صنايعي كه نياز به فضاهاي باز و بدون مانع داخلي دارند، نظير خودروسازي، صنايع غذايي، پتروشيمي و لجستيك، اهميت ويژهاي دارند. سهولت در نصب، قابليت توسعه آتي و مقاومت بالا در برابر بارهاي محيطي نظير باد، برف و زلزله، از ديگر دلايلي است كه سولهها را به گزينهاي محبوب در پروژههاي عمراني و صنعتي تبديل كرده است. در اين پژوهش، امكانسنجي جايگزيني مقاطع فولادي با پروفيلهاي كامپوزيتي در سازههاي صنعتي بهخصوص سوله موردبررسي قرار گرفتهاست. در گام نخست، مقطع Z شكل فولادي (پرلين) بهعنوان حالت مرجع طراحي و ارزيابي شدهاست. سپس بهمنظور مقايسه عملكرد، پروفيلهاي كامپوزيتي از جنس پليمر تقويتشده با الياف كربن با چيدمانهاي مختلف لايهها از نظر زاويه، توالي و نوع الياف طراحي شدند. تحليلهاي عددي با بهرهگيري از روش اجزاي محدود انجام گرفته و پارامترهايي نظير توزيع تنش، كرنش، خيز، سختي خمشي و پايداري سازهاي بين مقاطع فولادي و كامپوزيتي مورد مقايسه قرار گرفتند. بهمنظور بهبود رفتار سازهاي، استفاده از كلاف افقي كامپوزيتي بهعنوان يك مؤلفه تقويتي در سيستم سازه بررسي شد. نتايج حاكي از آن است كه كلاف افقي كامپوزيتي موجب كاهش محسوس خيز و افزايش پايداري جانبي شده است. علاوه بر اين، تحليل حساسيت بهمنظور يافتن آرايش بهينه لايهها صورت گرفت و نشان داده شدكه زاويهگذاري صحيح لايهها تأثير بسزايي در ارتقاي عملكرد نهايي مقاطع كامپوزيتي دارد. نتايج نهايي اين تحقيق نشان ميدهد كه با طراحي دقيق و انتخاب مناسب چيدمان لايهها، ميتوان پروفيلهاي كامپوزيتي را بهعنوان جايگزيني مقرونبهصرفه و كارآمد براي مقاطع فولادي بهويژه در محيطهاي مرطوب يا مستعد خوردگي به كار گرفت. در نهايت، يك طراحي بهينهشده براي مقطع كامپوزيتي ارائه شد كه ضمن دستيابي به عملكرد مكانيكي قابلرقابت با مقطع فولادي، باعث كاهش چشمگير وزن سازه و ارتقاي دوام آن ميشود. لازم به ذكر است يكي از مزاياي قابل توجه استفاده از مقاطع كامپوزيتي در سازههاي صنعتي، كاهش چشمگير هزينههاي نگهداري در مقايسه با مقاطع فولادي است. پروفيلهاي كامپوزيتي بهطور ذاتي در برابر خوردگي، پوسيدگي و آسيبهاي محيطي مقاوم هستند و نيازي به عملياتهاي مكرر رنگآميزي، پوششدهي يا تعويض قطعات در دورههاي كوتاهمدت ندارند. اين ويژگي منجر به كاهش هزينههاي مستقيم تعمير و نگهداري و همچنين افزايش طول عمر بهرهبرداري از سازه ميشود. اگرچه هزينه اوليه توليد يا نصب مقاطع كامپوزيتي ممكن است بالاتر از نمونههاي سنتي باشد، اما در طول عمر سازه، كاهش هزينههاي نگهداري و تعميرات منجر به صرفهجويي اقتصادي قابل توجهي خواهد شد.
چكيده انگليسي
Pre-fabricated steel structures, commonly known as industrial sheds, play a crucial role in the development of various industries. Due to their large column-free spans, rapid construction, design flexibility, and cost-effectiveness, they are widely employed in industrial projects. Typical applications include factories, warehouses, production workshops, sports halls, storage facilities, commercial centers, and even military bases. Industrial sheds are particularly vital in sectors that require unobstructed spaces, such as the automotive, food, petrochemical, and logistics industries. Their ease of installation, potential for future expansion, and high resistance to environmental loads such as wind, snow, and earthquakes make them a preferred choice in civil and industrial projects.This research investigates the feasibility of replacing conventional steel sections with composite profiles in industrial structures, with a focus on sheds. In the first stage, a Z-shaped steel section (purlin) was designed and evaluated as the reference model. Subsequently, composite profiles made of CFRP were designed with various layup configurations, considering fiber orientation, stacking sequence, and fiber type. Numerical analyses were conducted using the finite element method, and key parameters including stress and strain distribution, deflection, flexural stiffness, and structural stability were compared between steel and composite sections. To further improve structural performance, the inclusion of horizontal bracing as a reinforcing element in the structural system was examined. The results indicate that the presence of horizontal bracing significantly reduces deflection and enhances lateral stability in both steel and composite sections. Moreover, sensitivity analyses revealed that optimal fiber orientation plays a critical role in improving the overall performance of composite profiles.The findings demonstrate that, with precise design and proper layup configuration, composite profiles can serve as cost-effective and efficient alternatives to steel sections, particularly in humid or corrosive environments. An optimized composite section was ultimately proposed, achieving competitive mechanical performance compared to its steel counterpart, while significantly reducing structural weight and enhancing durability. A notable advantage of composite profiles is their inherent resistance to corrosion, decay, and environmental degradation, which eliminates the need for frequent painting, coating, or part replacement. Although the initial cost of composite profiles may be higher than that of traditional steel members, the substantial reduction in long-term maintenance expenses and extended service life results in considerable overall economic benefits.
استاد راهنما
بشير موحديان عطار , سعيد صرامي
استاد داور
مجتبي ازهري , حسين عموشاهي