چکیده

 

 

مبحث حضور باكتریها در اعماق زمین در اوایل قرن 21 مطرح شد. یكی از اولین تحقیقاتی كه در مورد میكروبیولوژی اعماق زمین انجام شد منتج به جداسازی باكتریهای احیا كنندة سولفات از چاه نفت شد. باکتری های احیا کننده سولفات، اصلی ترین باکتریهایی هستند که باعث ترش و اسیدی شدن نفت شده و در نتیجه افت کیفیت نفت خام را به بار خواهند آورد. رقابت بین SRB ها و باکتریهای بیهوازی احیا کننده نیترات برای کسب سوبسترای هیدروکربنی امروزه به عنوان یکی از راه­حلهای بالقوه بیوتکنولوژیک در جهت ارتقا کیفیت API نفت خام مطرح می­ شود. لذا تحقیق در مورد یافتن NRBهای بومی نفت خام هر منطقه جغرافیایی تبدیل به یکی از موضوعات مورد توجه دانشمندان صنعت نفت در دهه اخیر شده است. از مهمترین ویژگیهای یک باکتری مفید در بیوتکنولوژی نفت توانایی تحمل شرایط فیزیکو شیمیایی دشوار مخزنی و تولید بیو سورفکتانت جهت افزایش دسترسی میکروبی می­باشد. لذا در این تحقیق باکتریهای بی­هوازی هالوفیل، احیاکننده نیترات  و مولد بیوسورفکتانت بومی نفت خام ایران بررسی شدند. نمونه نفتهایی از برخی مخازن ایران با هدف بررسی حضور باکتریهای احیاکننده نیترات بومی مورد مطالعه قرار گرفت. تمامی کشتها به روش Hungate در ویالهای crimped seal شده و تنظیم اتمسفر بی هوازی، تحت شرایط کاملا بی هوازی در دمای  40درجه سانتیگرادصورت گرفت. در تمامی مراحل هالوفیل بودن باکتریهای جدا شده با افزودن NaCl به محیطهای کشت لحاظ شد. از محیط نوترینت براث و BSM فاقد منبع گوگرد که حاوی نفت خام استریل به عنوان تنها منبع کربن و انرژی بود، به منظور حذف SRB رقیب و غنی سازی اولیه استفاده شد. در مرحله بعد، نیترات براث برای جداسازی و خالص سازی باکتریهای هدف مورد استفاده قرار گرفت، سپس در محیط MSM تجدید کشت شد. جهت بررسی توانایی NRB های بومی جداشده در تولید بیوسورفکتانت از محیط کشت Blood Agar  ، BHI و تکنیک پخش شدن نفت  بکار برده شد.  در نهایت برای حصول اطمینان از اینکه باکتریهای بی هوازی جدا شده از نفت خام قطعا از ازت نفت خام برای تامین نیاز خود استفاده میکنند، تست احیای نیترات و تست NCH که جهت بررسی کاهش ازت بود، انجام گرفت.نتایج حاصل نشان داد که نفت خام ایران دارای NRB های به شدت بی هوازی هستند که علاوه بر احیا نیترات و رقابت با SRBها، می­توانند از آن به عنوان تنها منبع کربن استفاده نمایند. این باکتریها با توانایی تحمل شوری، دما و نیز تولید بیو سورفکتانت میتوانند از کاربردی ترین باکتریها در صنعت نفت در فرایندهایی مثل ارتقائ کیفیت نفت به روش بیولوژیک، کاهش آلودگیهای محیطی و یا ازدیاد برداشت میکروبی نفت (MEOR) در شرایط بیهوازی باشند، که پیشنهاد می شود کاربرد آنها در کاهش ترشی و اسیدیته نفت خام نیز بررسی شود.

فهرست مطالب

 

فصل اول

کلیات

1-1 مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………… 2

2-1 پیدایش نفت …………………………………………………………………………………………………… 4

1-2-1 نظریه منشأ معدنی ……………………………………………………………………………………….. 4

1-2-1 نظریه منشأ آلی …………………………………………………………………………………………… 4

1-3 نفت خام ……………………………………………………………………………………………………….. 5

1-4 انواع نفت خام ………………………………………………………………………………………………… 5

1-5  خام برنت ………………………………………………………………………………………………………. 6

1-6 نفت خام مارس ……………………………………………………………………………………………….. 6

1-7 نفت خام میناس ………………………………………………………………………………………………. 6

1-8 نفت خام موربان ……………………………………………………………………………………………… 7

1-9 نفت خام تاپیس ……………………………………………………………………………………………… 7

1-10 اجزای نفت خام …………………………………………………………………………………………… 7

1-11 خواص نفت خام ………………………………………………………………………………………….. 9

1-11 -1 خواص فیزیکی نفت خام …………………………………………………………………………. 9

1-11-2  شیمیایی نفت خام …………………………………………………………………………………… 10

1-12 باکتری های بی هوازی ………………………………………………………………………………… 10

1-13 دسته بندی باکتری های بی هوازی ………………………………………………………………… 11

1-13-1 باکتری های بی هوازی احیاکننده نیترات ………………………………………………….. 11

1-14 اندامگان بی هوازی ……………………………………………………………………………………… 11

1-15 متابولیسم بی هوازی …………………………………………………………………………………….. 12

1-16 بیوسورفکتانت …………………………………………………………………………………………….. 13

1-17 تعریف بیوسورفکتانت ها …………………………………………………………………………….. 13

1-18 بیوسورفکتانت ها از نظر وزن مولکولی …………………………………………………………. 13

1-18-1 بیوسورفکتانت های با وزن مولکولی پایین …………………………………………………. 13

1-18-2 بیوسورفکتانت های با وزن مولکولی بالا ……………………………………………………. 14

1-19 تولید بیوسورفکتانت ها ………………………………………………………………………………… 14

1-20 اثر فاکتورهای مختلف بر تولید بیوسورفکتانت ………………………………………………..14

1-20-1 اثر منبع کربن بر تولید بیوسورفکتانت …………………………………………………………15

1-20-2 اثر منبع نیتروژن بر تولید بیوسورفکتانت …………………………………………………….. 15

1-20-3 اثر فاکتورهای محیطی بر تولید بیوسورفکتانت ……………………………………………. 15

1-21 تقسیم بندی بیوسورفکتانت ها ………………………………………………………………………  16

1-22 انواع بیوسورفکتانت ……………………………………………………………………………………… 16

 

1-23 مزیت های استفاده از بیوسورفکتانت ………………………………………………………………. 17

1-24 مزیت بیوسورفکتانت ها به سورفکتانت های شیمیایی ………………………………………. 18

1-25 کاربردهای بیوسورفکتانت ها …………………………………………………………………………. 19

1-25-1 کاربردهای بیوسورفکتانت ها در صنعت نفت ………………………………………………. 19

1-25-2 کاربردهای بیوسورفکتانت ها در صنایع غذایی ……………………………………………. 20

1-26 نقش های طبیعی و فیزیولوژیکی بیوسورفکتانت ها ………………………………………….. 20

1-27 افزایش سطح تماس ناحیه هیدروفوبی سوبستراها …………………………………………….. 20

1-28 هالوفیل ها …………………………………………………………………………………………………….. 20

1-29 اهداف تحقیق ………………………………………………………………………………………………. 21

1-30 سوالات تحقیق …………………………………………………………………………………………….. 22

1-31 فرضیه های تحقیق ………………………………………………………………………………………… 22

 

 

 

فصل دوم

پیشینه پژوهش

2-1 بیوتکنولوژی و اهمیت بیوتکنولوژی نفت ………………………………………………………… 24

2-2 بیوتکنولوژی در خدمت صنعت و نفت …………………………………………………………….. 24

2-3 استخراج نفت ………………………………………………………………………………………………… 26

2-4 حفر چاه ………………………………………………………………………………………………………… 27

2-5 روش های استخراج نفت ……………………………………………………………………………….. 27

2-6 مزایای بیوسورفکتانت ها در استخراج نفت ثالثیه ……………………………………………… 31

2-7 پیشینه تحقیق …………………………………………………………………………………………………. 32

فصل سوم

روش کار

3-1 دستگاه های مورد استفاده ………………………………………………………………………………..  39

3-2 وسایل مورد نیاز ……………………………………………………………………………………………..  39

3-3 مواد مورد استفاده …………………………………………………………………………………………..  40

3-4 مراحل انجام آزمایش ……………………………………………………………………………………..  40

3-4-1 نمونه برداری ……………………………………………………………………………………………..  41

3-4-2 غربالگری و غنی سازی بی هوازی باکتری های نفتی ……………………………………  41

3-4-3روش تهیه لام …………………………………………………………………………………………….. 43

3-4-4 رنگ آمیزی گرم ………………………………………………………………………………………. 43

3-4-5 رنگ آمیزی منفی ……………………………………………………………………………………… 44

3-4-6 شناسایی و تخلیص ……………………………………………………………………………………. 44

3-4-7 تست احیای نیترات ………………………………………………………………………………….. 46

3-4-8 تست CHNS…………………………………………………………………………………………… 46

3-4-9 آزمایش های وجود بیوسورفکتانت در نمونه های آزمایش شده ……………………. 48

 

 

 

 

فصل چهارم

نتایج

4-1 مشاهده میکروسکوپی ………………………………………………………………………………………. 54

4-2 نتایج مرحله شناسایی و تخلیص ……………………………………………………………………….. 54

4-3 نتایج تست احیای نیترات …………………………………………………………………………………. 54

4-4 نتایج تست CHNS ………………………………………………………………………………………..  55

4-5 نتایج آزمایش های وجود بیوسورفکتانت در نمونه های آزمایش شده …………………….57

 

 

 

 

فصل پنجم

بحث و نتیجه گیری

5-1 مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………. 59

5-2 بحث ……………………………………………………………………………………………………………. 61

5-3 نتیجه گیری …………………………………………………………………………………………………… 63

5-4 پیشنهادات ……………………………………………………………………………………………………… 64

پیوست الف ………………………………………………………………………………………………………….. 65

منابع فارسی …………………………………………………………………………………………………………… 66

منابع لاتین …………………………………………………………………………………………………………….. 66

 

 

 

 

 

فهرست جداول

 

4-1 نمونه شاهد برای تست CHNS……………………………………………………………………….. 55

4-2 نتایج بدست آمده از نمونه محیط کشت MSMبرای تست CHNS…………………. 56

 

مقدمه

نفت که در زبان انگلیسی Petroleum نامیده میشود، از دو کلمهPetra   و  Oleumکه در زبان یونانی به معنی سنگ روغن و یک نوع روغن میباشد، تشکیل شده است که در زبان فارسی معادل مناسبی ندارد. نفت و سایر مواد سوختنی هیدروکربنی به صورتی که ما امروزه آن را میشناسیم، در مخازنی در اعماق زمین وجود دارند. نفت به عنوان یک منبع انرژی در جهان محسوب می شود و با وجود منابع انرژی دیگر هنوز هم منبع انرژی غالب و در دسترس و قابل اطمینان جایگزین آن نشده است(9).

پترولیوم می تواند به صورت فازهای مختلف، از جمله فاز گازی نظیر گاز طبیعی (Natural Gas )، فاز مایع نظیر نفت خام ( Crude Oil ) و فاز جامد مثل قیر ( Asphaltene ) در خلل و فرج و شکستگی های سنگ تجمع می یابد. مهمترین منبع هیدروکربن ها، نفت خام است. نفت خام شامل مقدار کمی ترکیبات آلی اکسیژن دار،  نیتروژن دار و گوگردی و نیز فلزاتی است که به طور شیمیایی به مولکول های آلی متصلند.  انباشته شدن مواد هیدروکربنی در زیر سطح زمین در سنگ هایی صورت می گیرد که توانایی نگه داری و انتقال سیالات را داشته باشند. معمولا نفت خام زیر پوششی از سنگ های غیر قابل نفوذ در محفظه های سنگ های متخلخل به نام مخازن یا (rReservoi) که منحصرا در حوضچه های رسوبی قرار دارند،  محبوس است (10).

تجمع مواد هیدروکربنی به صورت اقتصادی در سنگ مخزن منوط به وجود عوامل متعددی است. به طور کلی وجود پنج عامل برای تجمع اقتصادی نفت و گاز لازم و ضروری است، این پنج عامل عبارتند از :

1-سنگ منشأ بالغ (Mature Source Rock) که تولید هیدروکربن کرده باشد.

2-سنگ مخزن ( Resevoir Rock) که بتواند هیدروکربن را در داخل خود جای دهد.

 

 

3-مهاجرت هیدروکربن بین سنگ منشأ و سنگ مخزن ( Migration Pathway) عملی باشد.

4-پوش سنگ (Cap Rock ) از خروج نفت از داخل سنگ مخزن جلوگیری می کند.

5-تله نفتی ( Oil Trap) که در آن نفت به صورت تراوش های سطحی شناخته شده و مورد استفاده بوده اند(9).

چکیده

راه و وضعیت‌ هندسی‌ و ‌فنی آن به عنوان یكی از اركان ترافیک نقش مهمی در وقوع تصادفات دارد و هزینه تصادفات به عنوان یكی از شاخص‌های مهم در اولویت‌بندی پروژه‌های اصلاح هندسی نقاط حادثه‌خیز مطرح است. این پژوهش به بررسی نقش اصلاح هندسی معابر در وقوع تصادفات ترافیکی درون‌شهری در شهرستان بجنورد می‌پردازد. به منظور تبیین اصلاح هندسی، فرایند تحلیل مدیریت سیستم تشریح و مدل‌های مختلف اصلاحات هندسی در ایران و سایر کشورها تشریح گردید. روش تحقیق در این پژوهش از نوع میدانی بوده و تكنیک جمع‌ آوری داده‌ها به طریق کتابخانه‌ای ‌و ‌میدانی(حضور در معابر موردنظر و بررسی چگونگی طرح‌های اجرا شده در تطابق با نظر مشاور و هم‌چنین کنترل input و output معابر و زمان‌سنجی آن‌ ها) می‌باشد. برای تحلیل داده‌ها نیز از تحلیل واریانس متناسب با فرضیات تحقیق استفاده شده‌است. نتایج این تحقیق كه مربوط به کلیه اصلاحات هندسی شهر بجنورد در سال 1388 می‌باشد، نشان می‌دهد كه میزان تصادفات قبل و بعد از اصلاح هندسی با یکدیگر اختلاف معنی‌داری دارند، میزان تصادفات قبل و بعد از اصلاح هندسی در دو وسیله با یکدیگر اختلاف معنی‌داری دارند، میزان تصادفات قبل و بعد از اصلاح هندسی تنها در علت‌های عدم‌رعایت حق‌تقدم و تغییر مسیر ناگهانی با یکدیگر اختلاف معنی‌داری دارند، میزان تصادفات قبل و بعد از اصلاح هندسی تنها در زمان‌های 9 تا 12 و 12 تا 15 با یکدیگر اختلاف معنی‌داری دارند، میزان تصادفات قبل و بعد از اصلاح هندسی تنها در نحوه برخورد جلو به پهلو با یکدیگر اختلاف معنی‌داری دارند.

کلمات کلیدی: مهندسی‌ترافیک- اصلاحات‌هندسی- تصادفات درونشهری – بجنورد

فهرست مطالب

فصل اول كلیات تحقیق.. 1

1-1- مقدمه. 2

1-2- بیان مسأله. 3

1-2-1- هزینه‌های تصادفات ترافیکی ایران در سال‌های 1376 الی 1385. 3

1-4- ضرورت و اهمیت تحقیق.. 4

1-5- اهداف تحقیق.. 5

1-5-1- هدف اصلی. 5

1-5-2- اهداف فرعی. 5

1-6- سؤال اصلی تحقیق.. 5

1-7- فرضیات.. 6

1-7-1- فرضیه‌های اصلی. 6

1-7-2- فرضیه‌های فرعی. 6

1-8- تعریف مفاهیم اصلی تحقیق.. 7

فصل دوم مبانی نظری تحقیق.. 9

2-1- مقدمه. 10

2-2- پیشینه تحقیق.. 10

2-3- تحقیقات انجام شده در داخل کشور. 10

2-3-1- اهمیت طرح هندسی شبکه ترافیک و حمل‌و‌نقل در مدیریت ترافیک.. 10

2-3-2- بررسی تأثیرموقعیت ایستگاه‌های تاکسی گردشی برعملکرد ترافیکی معابرشهری. 11

2-3-3- تحلیل و ارزیابی نقاط حادثه‌خیز (از دیدگاه شناخت محل حادثه، هزینه‌های ناشی از خسارات و ضایعات و راهكارهای اصلاحی) 11

2-3-4- شناسایی معیارهای موثر در اولویت‌بندی مقاطع تصادف‌خیز و میزان اهمیت هر یک از آنها بر اساس روش‌های تصمیم‌گیری گروهی. 12

2-3-5- مقایسه نتایج مدل‌های آماری و شبكه عصبی در پیش‌بینی تعداد تصادفات در تقاطعات.. 13

2-3-6- تأثیر تصادفات هندسی بر کاهش تصادفات کلان‌شهر کرج در سال 1385- صفت جعفرنیا 13

2-3-7- تأثیر اجرای طرح‌های ترافیكی بر تصادفات (مورد مطالعه: شهر كاشان) 14

2-3-8- مدلسازی شدت تصادف‌ها در بزرگراه‌های درون‌شهری. 15

2-3-9- محاسبه شاخص خطر تصادفات در تقاطع‌های شهری و راه‌های برون‌شهری ایران. 16

2-3-10- ملاحظات محیطی در طراحی و به‌سازی خیابان‌های شهری. 16

2-4- تحقیقات انجام شده در خارج کشور. 17

2-4-1- ایمنی راه و ترافیک در کشورهای در حال توسعه. 17

2-5 تعریف مفهومی ترافیک… 18

2-5-1- ارکان ترافیک.. 18

2-6- پلیس راهنمایی‌و‌رانندگی.. 20

2-6-1- در بخش درون‌شهری اقداماتی از قبیل : 20

2-7- خصوصیات جغرافیایی شهرستان. 21

2-7-1- طراحی شهری. 22

2-7-2- عملکرد شبکه ترافیک شهری. 22

2-7-3- تفاوت بین نوع حرکت و علت و انگیزه آن. 23

2-7-4- سلسله مراتب شبکه ارتباطی که بیشتر جنبه غیر محلی دارد. 23

2-7-4-1- سلسله مراتب شبکه ارتباطی از نظر وظیفه و اهمیت : 23

2-7-4-2- سه نوع سیستم شبكه ارتباطی متفاوت از هم وجود دارد: 24

2-7-5- سلسله مراتب شبکه دسترسی سواره که جنبه محلی دارد: 24

2-7-5-1- سلسله مراتب شبکه دسترسی.. 25

2-8- تقاطع‌ها 25

2-9- ترافیک ساكن.. 27

2-10- آرام‌سازی ترافیک درمحدوده‌های مسكونی.. 27

2-11- شبكه معابر(راه) 28

2-12- ساماندهی تقاطع‌ها 29

2-13- مروری بر فرایند ارزیابی.. 30

2-14- مطالعات مهندسی.. 31

2-15- شناسایی و انتخاب گزینه‌ها 31

2-15-1- انتخاب گزینه. 31

2-15-2- فرایند شناسایی و تعیین گزینه‌ها 32

2-15-2-1- گام 1: تعریف مشكل وعلت آن. 32

2-15-2-2- گام دوم: انتخاب گزینه پیشنهادی.. 35

2-16- موانع ترافیكی.. 55

2-16-1- موانع میانی خیابان. 55

2-17- جزیره‌های ترافیكی.. 58

2-17-1- جزیره‌های جداكننده 59

2-17-2- جزیره‌های هدایت كننده 60

فصل سوم روش تحقیق.. 61

3-1- مقدمه. 62

3-2- روش پژوهش… 62

3-3- تکنیک جمع‌ آوری داده‌ها 62

3-3-1- روش کتابخانه‌ای. 62

 

3-3-2- روش میدانی. 62

3-4- تکنیک‌های توصیف و تحلیل داده ها 63

3-5- تعاریف اصطلاحات عملیاتی.. 63

3-5-1- تصادف.. 63

3-5-2- روان‌سازی. 63

3-5-3- نحوه برخورد. 64

3-5-4- نوع برخورد. 64

3-5-5- طرح‌های ترافیکی. 64

3-6- مفاهیم استفاده شده در تحقیق.. 64

3-7- تعاریف نظری.. 65

3-8- جامعه آماری.. 66

3-9- شیوه نمونه‌گیری.. 66

3-10- اعتبار ابزار سنجش… 67

3-10-1- اعتبار (Validity) 67

فصل چهارم یافته های تحقیق.. 69

4-1- توصیف متغیرها 70

4-1-1- تعداد وقوع تصادفات قبل از انجام اصلاحات هندسی (1/4/87-31/3/88 ) در محل‌های مورد بررسی به تفکیک نوع برخورد. 70

4-1-2- تعداد وقوع تصادفات قبل از انجام اصلاحات هندسی(1/4/87-31/3/88) در محل های مورد بررسی به تفکیک علت برخورد. 71

4-1-3- تعداد وقوع تصادفات قبل از انجام اصلاحات هندسی(1/4/87-31/3/88) در محل های مورد بررسی به تفکیک زمان وقوع تصادف.. 72

4-1-4- تعداد وقوع تصادفات قبل از انجام اصلاحات هندسی ( 1/4/87-31/3/88 ) در محل‌های مورد بررسی به تفکیک زمان نحوه برخورد. 74

4-1-5- تعداد وقوع تصادفات بعد از انجام اصلاحات هندسی( 1/4/88-31/3/89 ) در محل‌های مورد بررسی به تفکیک نوع برخورد. 75

4-1-6- تعداد وقوع تصادفات بعد از انجام اصلاحات هندسی ( 1/4/88-31/3/89 ) در محل‌های مورد بررسی به تفکیک علت برخورد. 77

4-1-7- تعداد وقوع تصادفات بعد از انجام اصلاحات هندسی( 1/4/88 – 31/3/89 ) در محل‌های مورد بررسی به تفکیک زمان وقوع تصادف.. 78

4-1-8- تعداد وقوع تصادفات بعد از انجام اصلاحات هندسی ( 1/4/88-31/3/89 ) در محل‌های مورد بررسی به تفکیک نحوه برخورد. 79

4-1-9- مقایسه آمارتصادفات میدان قیام یكسال قبل و بعد از اصلاح هندسی. 80

4-1-10- مقایسه آمار تصادفات میدان آزادگان (مهمانسرا) یكسال قبل وبعد از اصلاح. 81

4-1-11- مقایسه آمار تصادفات میدان خرمشهر یكسال قبل وبعد از اصلاح. 82

4-1-12- مقایسه آمارتصادفات میدان دولت یكسال قبل وبعداز اصلاح. 83

4-1-13- مقایسه آمارتصادفات میدان 17 شهریور یكسال قبل وبعداز اصلاح. 84

4-1-14- مقایسه آمارتصادفات تقاطع جوادیه یكسال قبل وبعداز اصلاح. 85

4-1-15- مقایسه آمار تصادفات تقاطع همت یكسال قبل و بعد از اصلاح. 86

4-1-16- مقایسه آمارتصادفات تقاطع استقلال- 32متری یكسال قبل و بعداز اصلاح. 87

4-1-17- مقایسه آمارتصادفات تقاطع شهربازی یكسال قبل وبعداز اصلاح. 88

4-1-18- مقایسه آمار تصادفات تقاطع خوشی یكسال قبل و بعد از اصلاح. 89

4-1-19- مقایسه آمار تصادفات تقاطع شهرداری یكسال قبل وبعد از اصلاح. 90

4-2- تحلیل فرضیات.. 91

فصل پنجم نتیجه گیری.. 98

5-1- نتیجه‌گیری.. 99

5-2- پیشنهادات: 103

منابع. 104

ضمائم. 108

فهرست جداول

عنوان…………………………………………………………………………………….. صفحه

جدول1-1-آمارتعدادتصادفات،مجروحین،فوت شدگان وهزینه سالیانه بین سالهای1385-1376. ………………. 3

جدول2-1-حجم تردد ساعتی شبانه به صورت درصدی از متوسط تقاضای ترافیک روزانه………………………….. 37

جدول 2-2- معیارهای كنترل نیاز به چراغ راهنمایی بر اساس 2009 MUTCD …………………………………….. 39

جدول 2ـ3ـ اطلاعات لازم برای مقدار دهی به معیارهای MUTCD2009………………………………………………. 40

جدول2ـ4اطلاعات لازم برای ارزیابی معیارهایMUTCD2009برای كنترل حركت درچندجهت………………. 42

جدول 2-5- نحوه تعیین نیاز به ممنوعیت پارك در حاشیه خیابان…………………………………………………………….. 45

جدول 2-6- نحوه تعیین شعاع قوس ساده گردش به راست……………………………………………………………………… 48

جدول4-1- جدول توزیع فراوانی تعداد وقوع تصادفات قبل ازانجام اصلاحات هندسی (1/4/87 -31/3/88)……….. 70

جدول4-2- جدول توزیع فراوانی تعداد وقوع تصادفات قبل ازانجام ا صلاحات هندسی (1/4/87 -31/3/88)        71

جدول4-3-جدول توزیع فراوانی تعدادوقوع تصادفات قبل ازانجام اصلاحات هندسی(1/4/87 -31/3/88). 72

جدول4-4-جدول توزیع فراوانی تعدادوقوع تصادفات قبل ازانجام اصلاحات هندسی(1/4/87 -31/3/88). 74

جدول4-5- جدول توزیع فراوانی تعدادوقوع تصادفات بعدازا نجام اصلاحات هندسی(1/4/88-31/3/89). 75

جدول 4-6- جدول توزیع فراوانی تعدادوقوع تصادفات بعدازا نجام اصلاحات هندسی(1/4/88-31/3/89) 77

جدول 4-7- جدول توزیع فراوانی تعدادوقوع تصادفات بعدازا نجام اصلاحات هندسی(1/4/88-31/3/89) 78

جدول4-8-جدول توزیع فراوانی تعدادوقوع تصادفات بعدازانجام اصلاحات هندسی(1/4/88 -31/3/88).. 79

جدول4-9- جدول آمار مقایسه ای تصادفات میدان قیام یکسال قبل وبعدازاصلاح هندسی ……………………….. 80

جدول4-10-جدول آمارمقایسه ای تصادفات میدان آزادگان یکسال قبل و بعدازاصلاح هندسی…………………. 81

جدول4-11-جدول آمار مقایسه ای تصادفات میدان خرمشهریکسال قبل وبعدازاصلاح هندسی…………………. 82

جدول4-12- جدول آمار مقایسه ای تصادفات میدان دولت یکسال قبل وبعد از اصلاح هندسی…………………. 83

جدول4-13-جدول آمارمقایسه ای تصادفات میدان17شهریور یکسال قبل وبعدازاصلاح هندسی……………….. 84

جدول4-14-جدول آمارمقایسه ای تصادفات تقاطع جوادیه یکسال قبل وبعدازاصلاح هندسی……………………. 85

جدول4-15- جدول آمارمقایسه ای تصادفات تقاطع همت یکسال قبل و بعدازاصلاح هندسی……………………. 86

جدول4-16-جدول آمارمقایسه ای تصادفات تقاطع استقلال-32متری یکسال قبل وبعدازاصلاح هندسی……. 87

جدول4-17-جدول آمارمقایسه ای تصادفات تقاطع شهربازی یکسال قبل وبعداز اصلاح هندسی……………….. 88

جدول4-18- جدول آمار مقایسه ای تصادفات تقاطع خوشی یکسال قبل وبعدازاصلاح هندسی…………………. 89

جدول4-19- جدول آمارمقایسه ای تصادفات تقاطع شهرداری یکسال قبل وبعدازاصلاح هندسی……………… 90

جدول 4-20- آزمون ویلکاکسون مقایسه میزان تصادفات قبل و بعد از انجام اصلاح هندسی…………………….. 91

جدول 4-21- آزمون ویلکاکسون مقایسه میزان تصادفات قبل و بعد از انجام اصلاح هندسی از نظر برخورد. 92

جدول 4-22- آزمون ویلکاکسون مقایسه میزان تصادفات قبل و بعد از انجام اصلاح هندسی از نظر علت برخورد93

جدول 4-23- آزمون ویلکاکسون مقایسه میزان تصادفات قبل و بعد از انجام اصلاح هندسی از نظر زمان برخورد94

جدول 4-24- آزمون ویلکاکسون مقایسه میزان تصادفات قبل و بعد از انجام اصلاح هندسی از نظر نحوه برخورد95

 

 

 

 

 

 

فهرست اشكال و نمودار

عنوان…………………………………………………………………………………………. صفحه

نمودار4-1-نمودار توزیع فراوانی تعدادوقوع تصادفات قبل ازانجام اصلاحات هندسی(1/4/87 -31/3/88)……….. 70

نمودار4-2- نمودار توزیع فراوانی تعدادوقوع تصادفات قبل ازانجام اصلاحات هندسی(1/4/87 -31/3/88)………. 71

نمودار 4-3-نمودار توزیع فراوانی تعدادوقوع تصادفات قبل ازانجام اصلاحات هندسی (1/4/87 -31/3/88)……… 73

نمودار 4-4-نمودارتوزیع فراوانی تعدادوقوع تصادفات قبل ازانجام اصلاحات هندسی (1/4/87 -31/3/88)………. 74

نمودار 4-5- نمودارتوزیع فراوانی تعدادو قوع تصا دفا ت بعدازانجام اصلاحات هندسی (1/4/88-31/3/89)……. 76

نمودار 4-6-نمودار توزیع فراوانی تعدادوقوع تصادفات بعدازا نجام اصلاحات هندسی (1/4/88-31/3/89)………. 77

نمودار 4-7- نمودار توزیع فراوانی تعدادوقوع تصادفات بعدازانجام اصلاحات هندسی (1/4/88-31/3/89)………. 79

نمودار4-8- نمودارتوزیع فراوانی تعدادوقوع تصادفات بعداز انجام اصلاحات هندسی (1/4/88 -31/3/88)………. 80

نمودار 4-9- نمودارآمارمقایسه ایی تصادفات میدان قیام یکسال قبل وبعداز اصلاح هندسی………………………………… 81

نمودار 4-10- نمودارآمارمقایسه ایی تصادفات میدان آزادگان یکسال قبل وبعداز اصلاح هندسی………………………… 81

نمودار 4-11- نمودارآمارمقایسه ایی تصادفات میدان خرمشهریکسال قبل وبعدازاصلاح هندسی…………………………. 82

نمودار 4-12- نمودارآمار مقایسه ایی تصادفات میدان دولت یکسال قبل و بعد از اصلاح هندسی………………………… 83

نمودار 4-13- نمودارآمارمقایسه ایی تصادفات میدان17شهریوریکسال قبل وبعدازاصلاح هندسی……………………….. 84

نمودار 4-14- نمودارآمارمقایسه ایی تصادفات تقاطع جوادیه یکسال قبل وبعدازاصلاح هندسی…………………………… 85

نمودار 4-15- نمودار آمار مقایسه ایی تصادفات تقاطع همت یکسال قبل و بعد از اصلاح هندسی……………………….. 86

نمودار4-16-نمودارآمارمقایسه ای تصادفات تقاطع استقلال-32متری یکسال قبل وبعدازاصلاح هندسی………………. 87

نمودار 4-17- نمودارآمارمقایسه ایی تصادفات تقاطع شهربازی یکسال قبل وبعدازاصلاح هندسی………………………… 88

نمودار 4-18- نمودارآمارمقایسه ایی تصادفات تقاطع خوشی یکسال قبل وبعدازاصلاح هندسی…………………………… 89

نمودار 4-19- نمودارآمارمقایسه ایی تصادفات تقاطع شهرداری یکسال قبل وبعدازاصلاح هندسی……………………….. 90

شكل 2ـ1 مراحل فرایند مدیریت سیستم…………………………………………………………………………………………………………. 30

شكل 2ـ2 استفاده از چراغ راهنمای چشمك‌زن……………………………………………………………………………………………….. 37

شكل 2ـ3 تقاطع طرح اندونزیایی…………………………………………………………………………………………………………………….. 56

شكل 2-4- جداكننده‌های میانی……………………………………………………………………………………………………………………… 57

عکس4-1-میدان خرمشهر پس ازاصلاح هندسی…………………………………………………………………………………………….. 83

عکس4-2- عملیات اجرایی افزایش عرصه میدان دولت…………………………………………………………………………………… 84

عکس4-3- تقاطع17شهریور پس از اصلاح هندسی…………………………………………………………………………………………. 85

عکس4-4- تقاطع همت پس ازاصلاح هندسی…………………………………………………………………………………………………. 87

عکس4-5- اصلاح هندسی تقاطع استقلال- 32متری       88

مقدمه

وجود انواع تخلفات ترافیکی سواره و پیاده از مشکلات حاد بسیاری از شهرهای دنیاست. براساس آمار و اطلاعات موجود، میزان تخلفات‌ ترافیکی و در نتیجه آن تصادفات منجر به فوت در جوامع‌شهری کشورهای در ‌حال توسعه نسبت به کشورهای توسعه‌یافته بیش از بیست برابر می‌باشد. این در شرایطی است که میزان اختلاف در حال افزایش است(محمودزاده وهمکاران.1384).

تحقیقات انجام شده نشان می‌دهد که علت تصادفات حاصل تداخل پیچیده عوامل مربوط به وسیله‌نقلیه، عوامل‌انسانی، جاده و محیط آن است. هر یک از این عوامل ریشه‌ها و طبیعت‌های خاص خود را دارد و تحقیق در مورد آن‌ ها امری دشوار و دقیق می‌باشد رویکرد مرسوم در پرداختن به ایمنی‌راه در قالب سه شاخه زیر انجام می‌گیرد:

• مهندسی،
• اعمال‌قانون،
• آموزش.

متخصصان مختلف،وزن‌های متفاوتی برای این اقدامات قائل می‌شوند بر مطالعات انجام شده در رابطه با تصادفات نشان می‌دهد که در سطح ماکرو رشد روز‌افزون وسایل‌نقلیه و شهرنشینی و در سطح میکرو هندسه ‌راه نقش مهمی در وقوع تصادفات ایفا می‌کند. به عنوان یک راهبرد بلندمدت با توسعه سیستم حمل‌و‌نقل عمومی می‌توان مانع رشد نامتناسب تعداد وسایل‌نقلیه شخصی و درنتیجه کاهش‌ تعداد تصادفات گردید. اما در کوتاه ‌مدت می‌توان اقدامات دیگری را انجام داد؛ ازجمله این اقدامات می‌توان به موارد زیر اشاره نمود (آیتی،1381).

• بهبود مشخصات فنی ‌راه‌ها،
• ساماندهی‌ ترافیک،
• آرام‌سازی‌ ترافیک.

در تحقیق حاضر سعی بر این است تا نقش اصلاحات هندسی انجام شده معابر شهری بجنورد را بر تصادفات ترافیکی بررسی نماییم.

1-2- بیان مسأله

با توسعه شهر نشینی و افزایش گرایش به استفاده از وسایل‌نقلیه خصوصاً شخصی و عدم امكان گسترش هماهنگ معابر‌شهری و زیر‌ساخت‌های آن با ازدیاد وسایل‌نقلیه رفته‌رفته بر حجم ترافیک افزوده شده و پیامدهایی هم‌چون پارك و توقف‌های زائد وسایل نقلیه در حاشیه معابر به صورت‌های مختلف باعث كندی حركت، اختلال در نظم ترافیك، افزایش تصادفات، اتلاف وقت، افزایش مصرف سوخت آثار ناخوشایندی بر رفتار انسان‌ها خصوصاً كاربران ترافیكی می‌گذارد. هر شهر به عنوان یک کل متشکل از کاربری‌هایی است که در کنار یکدیگر زمین‌های شهری را شکل می‌دهند که هر یک از این کاربری‌ها به اقتضای نیاز شهروندان و خصوصیات فیزیکی شهر متفاوت از یکدیگر می‌باشند. شبکه معابر در شهرها کمتر از یک سوم از کل زمین‌های شهری را به خود اختصاص داده است و استخوان‌بندی شهر را تشکیل می‌دهد. در شکل‌گیری و ساخت مورفولوژی شهر هر یک از عناصر طبیعی و انسانی نقش به‌سزایی دارند که در این میان عوامل انسانی، شبکه معابر و خیابان‌ها و در مجموع شبکه‌های ارتباطی یکی از مهم‌ترین عوامل در بروز تصادفات در یک شهر می‌باشند.

1-2-1- هزینه‌های تصادفات ترافیکی ایران در سال‌های 1376 الی 1386

جدول 1-1: آمار تعداد تصادفات، مجروحین، فوت‌شدگان و هزینه سالیانه بین سال‌های 1386- 1376

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

بهمن    1391

فهرست مطالب
عنوان                                                                                                                          صفحه
 
چکیده-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 1
فصل اول « بررسی ضریب رفتار و اجزاء تشکیل دهنده آن »
1-1 مقدمه -بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد- 3
1-2 روش های محاسبه ضریب رفتار—————- 5
1-3 تشریح اجزای ضریب رفتار– 6
1-3-1 شکل پذیری———– 6
1-3-1-1 ضریب شکل پذیری کلی سازه———– 6
1-3-1-2  ضریب کاهش نیرو توسط شکل پذیری— 7
1-3-2 مقاومت افزون———- 9
1-3-3 درجه نامعینی———- 10
1-4  محاسبه ضریب رفتار توسط آنالیز تاریخچه زمانیبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————– 11
1-4-1  معیار های عملکرد در آنالیز دینامیکی تاریخچه زمانیبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——— 11
1-4-1-1 معیار تغییر مکان نسبی بین طبقات—— 12
1-4-1-1-1  معیار تغیر مکان نسبی طبقات طبق آئین نامه 2800بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 12
1-4-1-1-2  آئین نامه ساختمانی بین المللی IBC-2000 بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———– 12
1-4-1-2  معیار پایداری——- 14
1- 5 بررسی ضریب رفتار با روند آئین نامهFEMA P695  بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———– 14
1-6  نتیجه گیری————- 23
فصل دوم « بررسی آنالیز استاتیکی غیر خطی »
2-1  مقدمه-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد- 25
2-2   بر روش های تحلیل لرزه­ای سازه ها—– 27
2-2-1  تحلیل استاتیکی معادل– 27
2-2-2  تحلیل دینامیکی خطی– 28
2-2-2-1  تحلیل دینامیکی طیفی یا تحلیل مودال— 28
2-2-2-1-1  تعداد مودهای مورد نیاز جهت ترکیب– 29
2-2-2-2  تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی خطی— 29
2-2-2-2-1  خصوصیات شتابنگاشت­های انتخاب شده جهت تحلیل بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد— 29
2-2-3  تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی— 30
2-3  تحلیل پوش آور مرسوم—- 31
2-3-1 مطالعه مقایسه ای آنالیز استاتیکی غیر خطی با آنالیز دینامیکی غیر خطی——– 31
2-3-2  اساس تحلیل استاتیکی فزاینده غیر خطی— 32
2-3-3  مزایا و نتایج قابل حصول از آنالیز پوش آور– 33
2-3-4  روش انجام تحلیل پوش آور مرسوم ——– 35
2-3-5  ارکان اصلی در انجام آنالیز استاتیکی غیر خطیبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————- 36
2-3-5-1  تعیین مشخصات غیر خطی اجزاء——- 36
2-3-5-2   الگوی بارگذاری جانبی ————— 36
2-3-5-2-1  الگوی بارگذاری مطابق با آئین نامه 2800 ایران بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——– 37
2-3-5-3  منحنی رفتاری—— 39
فصل سوم « اثر دیوار برشی در سازه های بتن آرمه »
3-1 مقدمه -بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد- 43
3-2  ویژگی کاربرد دیوار برشی در سازه‌های بتنی— 44
3-2-1  بررسی رفتار سیستم تركیبی قاب خمشی و دیوار برشیبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——- 45
3-2-2  بررسی اندركنش افقی در سیستم دوگانه—- 45
3-2-3  دیاگرام ونمودارهای شماتیک جابجایی،لنگر وبرش درسیستمهای دوگانه———– 46
3-3  اثر دیوار برشی بر اجزاء سازه—————- 47
3-3-1  ستونها————— 47
3-3-2  تیرها-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد 49
3-4  رفتار دیوارهای برشی و عوامل مؤثر بر آن——- 49
3-4-1  ابعاد دیوارهای برشی—- 49
3-4-2  تعداد دیوارهای برشی— 49
3-4-3  ابعاد تیرها و ستون ها—- 50
3-4-4  نسبت مجموع ممان اینرسی دیوارهای برشی به ستونهابلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——– 50
3-5  رفتار غیرالاستیک دیوارهای برشی———— 51
3-6  بررسی ضرایب رفتار سازه‌های بتن مسلح دارای ارتفاعهای مختلفبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد- 52
6-3-1  بررسی ارتفاع اپتیمم دیوارهای برشی در سیستمهای دوگانهبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 53
6-3-2  عوامل مؤثر در ارتفاع اپتیمم دیوار———- 53
فصل چهارم « مدلسازی مسئله »
4-1  فرضیات مدلسازی——– 56
4-2  تحلیل استاتیکی خطی—- 59
4-3  تحلیل استاتیکی غیر خطی ( پوش آور ——- 61
4-3-1  انواع کنترل آنالیز پوش آور————— 64
4-4  تحلیل دینامیکی غیر خطی  (Incremental Dynamic Analysisبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد- 67
 
فصل پنجم « ارزیابی ضرایب رفتار قاب ها و بحث و نتیجه گیری »
5-1 مشخصات دینامیکی مدل ها- 72
5-2  ضریب بیش مقاومت—— 72
5-3  محاسبه ظرفیت خرابی بوسیله آنالیز  IDA—- 73
5-4  بررسی خرابی ها——— 81
5-5  بررسی جابجایی نسبی طبقات————— 85
5-6 بررسی وضعیت مدل چهار طبقه پنج دهانه پس از بالا بردن سختی دیوار طبقه اول آن- 86
5-7 نتیجه گیری————– 89
منابع و مآخذ-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد 91
 
 
فهرست جداول
عنوان                                                                                                                          صفحه
 
جدول 1-1 نسبت دقت  طراحی– 16
جدول 1-2  نسبت دقت به کارگیری و کیفیت مصالح- 16
جدول 1-3  جهت محاسبه SSF بر اساس Tµ و T برای Dmin—— 20
جدول 1-4  جهت محاسبه SSF بر اساس Tµ و T برای Dmax—— 20
جدول 1-5 سطح نیاز طراحی—– 21
جدول 1-6 مقادیر قابل قبول CMR—————- 22
جدول 3-1 مقادیر درصد برش جذب شده توسط دیوارها به كل برش پایه سازه به مجموع ستونهای قاب ٨ طبقه با نسبت تغییر ممان اینرسیهای دیوارهای برشی— 51
جدول 4-1 مشخصات مصالح—– 56
جدول 4-2  انواع قاب ها——— 59
جدول 4-3 جزئیات مقاطع ستون و دیوارهای برشی قاب مدل 3 x 8بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—- 60
جدول 4-4 جزئیات مقاطع تیر قاب مدل 3 x 8—— 60

 

جدول 4-5 محدوده مطلوب مصالح- 63
جدول 4-6 مقایسه ماکزیمم برش و جابجایی گسیختگی در مدل های مختلف————- 65
جدول 4-7 انواع شتاب نگاشت و ضریب نرمال سازی شتاب نگاشت هابلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد— 68
جدول 5-1 دوره تناوب سازه ها— 72
جدول 5-2 مقادیر برش پایه حاصل از تحلیل استاتیکی خطیبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———- 73
جدول 5-3  مقادیر برش پایه حاصل از آنالیز پوش آور- 73
جدول 5-4 مقادیرضریب بیش مقاومت————– 73
جدول 5-5 میانه نمودار IDA قاب ها————– 75
جدول 5-6  مقدار S475— 76
جدول 5-7 خلاصه نتایج خرابی مدل ها———— 76
جدول 5-8  خلاصه خروجی آنالیز  IDA———– 77
جدول 5-9 میزان جابجایی بام در مدل های مختلف بر اساس آنالیز پوش آور————– 79
جدول 5-10 جابجایی موثر بام—- 79
جدول 5-11 مقادیر  مدل ها— 80
جدول 5-12 مقادیر SSFS —— 80
جدول 5-13 نتایج نهایی——— 81
جدول 5-14 نتایج آنالیز برای مدل 5×4 برای مدل با دیوار صلب تربلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 87
 
فهرست شکل‌ها
عنوان                                                                                                                          صفحه
 
شکل 1-1 نمودار منحنی ظرفیت یک سازه متعارف— 7
شکل 1-2 طیف ارتجاعی و غیر ارتجاعی با شکل پذیری ثابتبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———- 8
شکل 1-3 حالت های کلی ناپایداری—————- 14
شکل 1-4 نمودار پوش آور——- 18
شکل 1-5 نمودار IDA———- 19
شکل 1-6 نمودار شتاب طیفی بر اساس پریود سازه— 19
شکل 2-1 مراحل اعمال بار جانبی به سازه، از ایجاد تغییرشکلهای ارتجاعی تا آستانه فرو ریزش در آنالیز پوش آور     32
شکل 2-2 منحنی پوش آور—— 35
شکل 2-3 دسته بندی رفتار خطی و غیرخطی اجزا، (الف): رفتار غیرخطی کنترل شونده توسط نیرو، (ب): رفتار خطی، (ج): رفتار غیرخطی کنترل شونده توسط تغییر شکل– 40
شکل 3-1 رفتار دیوار و قاب به شکل منفرد و اندر کنش سیستم دوگانهبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد— 46
شكل 3-2 نمودارهای لنگر خمشی و برش خارجی سازه، همچنین لنگر و برش قاب و دیوار در سیستم دو گانه   47
-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———— 48
شكل 3-4 انواع متداول تخریب در دیوارهای برشی—- 52
شکل 4-1  نمایش شماتیک پلان مدل های سه دهانه– 57
شکل 4-2 نمایش شماتیک مقاطع طراحی شده برای قاب مدل 3 x 8بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد— 61
شکل 4-3 منحنی رفتار فولاد مورد استفاده———- 63
شکل 4-4 نمودار پوش آور مدل 8 x 3————– 66
شکل 4-5 نمودار پوش آور مدل 8 x 5————– 66
شکل 4-6 نمودار IDA برای  مدل 3  x8———– 70
شکل 5-1 نمودار IDA مدل هشت طبقه سه دهانه— 74
شکل 5-2 نمودار IDA مدل چهار طبقه سه دهانه—- 74
شکل 5-3 نمودار IDA مدل چهار طبقه پنج دهانه—- 75
شکل 5-4 نمودار پوش آور مدل 3×8————— 78
شکل 5-5 نمودار پوش آور مدل 5×4————— 78
شکل 5-6  : نمایش المان هایی که در آن مفصل پلاستیک ایجاد شده برای مدل 5×8——- 82
شکل 5-7  : نمایش المان هایی که در آن مفصل پلاستیک ایجاد شده برای مدل 3×8—— 82
شکل 5-8  : نمایش المان هایی که در آن مفصل پلاستیک ایجاد شده برای مدل 5×6——- 83
شکل 5-9  : نمایش المان هایی که در آن مفصل پلاستیک ایجاد شده برای مدل 3×6——- 83
شکل 5-10  : نمایش المان هایی که در آن مفصل پلاستیک ایجاد شده برای مدل 5×4—– 84
شکل 5-11  : نمایش المان هایی که در آن مفصل پلاستیک ایجاد شده برای مدل 3×4—– 84
شکل 5-12: جابجایی نسبی طبقات سازه مدل 5×8 برای چهار شتابنگاشت تصادفی——– 85
شکل 5-13: جابجایی نسبی طبقات سازه مدل 5×4 برای چهار شتابنگاشت تصادفی——– 86
شکل 5-14  : نمایش المان هایی که در آن مفصل پلاستیک ایجاد شده برای مدل 5×4 برای مدل با دیوار صلب تر    87
شکل 5-15: جابجایی نسبی طبقات سازه مدل 5×4 برای مدل با دیوار صلب تر برای چهار شتابنگاشت تصادفی        88
 
 
 
فصل اول
« بررسی ضریب رفتار و اجزاء تشکیل دهنده آن »
 آیین نامه های طراحی لرزه ای، نیروهای لرزه ای برای طراحی ارتجاعی سازه را از یک طیف خطی که وابسته به زمان تناوب طبیعی سازه و شرایط خاک محل احداث سازه می باشد، به دست می آورند و جهت در نظر گرفتن اثر رفتار غیر ارتجاعی و اتلاف انرژی بر اثر رفتار هیسترتیک ، میرائی و اثر مقاومت افزون سازه، این نیروی ارتجاعی را به وسیله ضریب کاهش مقاومت یا به عبارت دیگر ضریب رفتار سازه به نیروی طراحی مبدل می نماید. در حال حاضر به نظر می رسد که در اغلب آیین نامه های طراحی لرزه ای مقادیر ضریب رفتار ارائه شده بر مبناء قضاوت مهندسی، تجربه و مشاهده عملکرد سازه در زلزله های گذشته و چشم پوشی از تراز مقاومت افزون استوار می باشد، به همین دلیل محققین روش های تئوریکی جهت محاسبه ضریب رفنار ارائه نموده اند که در این فصل به طور کامل تشریح گردیده است.
 
1-1  مقدمه
به طور کلی می توان گفت طراحی سازه ها بر اساس آنالیز های لرزه ای بر این مبنا است که رفتار ساختمان در مقابل نیرو های ناشی از زلزله های کوچک، بدون خسارت در محدوده ارتجاعی باقی بماند و در هنگام وقوع زلزله های شدید که رفتار سازه وارد ناحیه غیر خطی می شود ضمن حفظ پایداری کلی خود، خسارتهای سازه ای و غیر سازه ای را تحمل کند، به همین منظور طراحی لرزه ای سازه در هنگام ورود به ناحیه غیر خطی مستلزم آنالیز های غیر خطی می باشد.
می توان گفت یک تحلیل دینامیکی غیر خطی بیانگر رفتار صحیح و واقعی سازه به هنگام وقوع زلزله می باشد امّا با توجه به پیچیده بودن و پر هزینه بودن آنالیز های غیر خطی و زمان بر بودن این نوع تحلیل ها، روش های تحلیلی بر مبنا آنالیز در محدوده رفتار خطی سازه با نیروی کاهش یافته زلزله صورت می گیرد.
از طرفی تحلیل و طراحی سازه ها صرفا بر اساس رفتار ارتجاعی اعضاء و عدم توجه به رفتار غیر خطی در هنگام وقوع زلزله باعث ایجاد شدن طرحی غیر اقتصادی که شامل مقاطع سنگین برای طرح خواهد بود می شود.
از اینرو آیین نامه های لرزه ای، نیروهای برای طراحی ارتجاعی سازه را از یک طیف خطی که وابسته به زمان تناوب طبیعی سازه و شرایط خاک محل احداث سازه می باشد، به دست می آورند و جهت در نظر گرفتن اثر رفتار غیر ازتجاعی و اتلاف انرژی بر اثر رفتار هیسترتیک، میرایی و اثر مقاومت افزون سازه این نیروی ارتجاعی را به وسیله ضریب کاهش مقاومت یا به عبارت دیگر ضریب رفتار سازه به نیروی طراحی مبدل می نمایند.
با توجه به اینکه ضرایب رفتار تعیین شده توسط آیین نامه های لرزه ای بر پایه مشاهدات عملکردی سیستم های سازه ای مختلف در زلزله های اتفاق افتاده و بر اساس قضاوت مهندسی استوار است در جهت رفع نگرانی پژوهشگران بابت فقدان ضرایب رفتار معقول و مبتنی بر مطالعات تحقیقاتی و پشتوانه محاسباتی در سالهای اخیر آیین نامه ها لرزه ای بر این اساس مدون گردیده اند که رفتار های هیسترتیک، شکل پذیری، مقاومت افزون، میرایی و ظرفیت سازه در هنگام استهلاک انرژی را جهت محاسبه ضریب رفتار در نظر بگیرند.
در اغلب آیین نامه های طراحی لرزه ای مقادیر ضریب رفتار ارائه شده بر مبنا قضاوت مهندسی، تجربه و مشاهده عملکرد سازه در زلزله های گذشته و چشم پوشی از تراز مقاومت افزون استوار می باشد. به همین دلیل مقادیر عددی ضرایب رفتار به کار برده در آیین نامه ها مختلف متفاوت می باشد به طوری که می توان گفت محدوده عددی ضریب رفتار برای سازه های بتن مسلح با سیستم قاب خمشی در آیین نامه های اروپایی مانند EC8 در محدوده ی 5/1 تا 5 است در صورتیکه برای همین نوع سیستم سازه ای در آیین نامه های آمریکایی مقادیر ضریب رفتار تا عدد 8 هم بیان گردیده است، از اینرو می توان گفت سازه هایی که مطابق آیین نامه های EC8 طراحی شده اند دارای طراحی های سنگین تری نسبت به طراحی های که مطابق آیین نامه های آمریکایی انجام گرفته است می باشند.
اگر به طور خاص آیین نامه طراحی لرزه ای ایران را مورد مطالعه قرار دهیم، می توان گفت به دلیل آنکه ضرایب رفتار تعین شده بر مبنا قضاوت مهندسی است دارای کاستی هایی به شرح زیر می باشد:
1- برای سیستم های سازه ای، از یک نوع با ارتفاع ها و زمان تناوب ارتعاش متفاوت از ضرایب رفتار یکسانی استفاده میشود.
2- در R تاثیر شکل پذیری و مقاومت افزون و درجه نامعینی به صراحت نیامده است.
3- اثر لرزه خیزی منطقه در  Rلحاظ نشده است.
4- اثر شرایط خاک در R لحاظ نشده است.
 
1-2  روش های محاسبه ضریب رفتار
همانطور که از پیش ذکر شد روش های سنتی چگونگی محاسبه ضریب رفتار برای سیستم های سازه ای بر اساس قضاوت مهندسی انجام می شده است، در طی سالهای اخیر روش های علمی قابل اعتماد و جدیدی توسط تحقیقات نیومارک ارائه گردیده است.
می توان گفت جدید ترین رابطه های ارائه شده برای ضریب رفتار رابطه ای است که سه عامل شکل پذیری، مقاومت افزون و در جه نامعینی را در بر دارد. دو عامل شکل پذیری و مقاومت افزون برای کشور های مختلف می تواند متفاوت می باشد، زیرا به متغیر های کیفی و کمی متعددی مانند فرهنگ ساخت و ساز و روش های اجرائی، ناحیه لرزه خیزی و آیین نامه بارگذاری و طراحی بستگی دارد.
از اوایل دهه 1980 در انجمن فن آوری کاربردی (ATC) در طی پژوهشهای فریمن و یوانگ تلاش محققین به سمت تجزیه ضریب رفتار به عوامل تشکیل دهنده آن سوق پیدا نمود.
قابل توجه است که عامل نامعینی ابتدا در آیین نامه های ATC-19 و ATC-40 و سپس در آیین نامه UBC-1997 مطرح گردید.
در سال 1995 محققین برای محاسبه ضریب رفتار رابطه (1-1) را پیشنهاد نمودند.
(1-1)
که در رابطه فوق  ضریب کاهش نیرو ناشی از مقاومت افزون و  ضریب کاهش نیرو ناشی از شکل پذیری و  کاهش نیرو ناشی از نامعینی یا به عبارت دیگر ضریب درجه نامعینی سازه می باشد. که به علت گسترده شدن مطلب و گسسته شدن موضوع اصلی از تشریح بیشتر آن  در این مطالعه اجتناب شده است .
 
1-3  تشریح اجزای ضریب رفتار
1-3-1  شکل پذیری
1-3-1-1  ضریب شکل پذیری کلی سازه
در صورتیکه منحنی رفتار کلی سازه را اصطلاحا” به صورت منحنی الاستیک – پلاستیک (دو خطی) ایده آل نمائیم، طبق رابطه (1-2) ضریب شکل پذیری کلی سازه که با  نمایش داده می شود محاسبه می شود:
(1-2)
بهتر است مقدار ضریب شکل پذیری کلی سازه ، که نماینگر ظرفیت استهلاک انرژی اجزا یا کل سازه است، از روش های آزمایشگاهی تعیین نمود. رفتار کلی سازه که در شکل (2-1) نشان داده شده است، تنها مربوط به سیستم هایی است که می توانند انرژی را با یک رفتار پایدار مستهلک کنند، مانند قابهای مقاوم خمشی شکل پذیر ویژه، و برای سیستم های دیگر که کاهش شدید سختی و مقاومت دارند، تعریف تغییر مکان تسلیم و تغییر مکان حداکثر در رابطه (1-2) می تواند نادرست باشد. می توان گفت تعیین ضریب  به خصوص برای سازه های بلندتر از یک طبقه کار پیچیده ای است. برای محاسبه این ضریب غالباً از تغییر مکان نسبی طبقه به عنوان معیار تغییر مکان استفاده می‎شود (شکل1-1).
شکل (1-1): نمودار منحنی ظرفیت یک سازه متعارف
 
1-3-1-2  ضریب کاهش نیرو توسط شکل پذیری
سازه ها توسط رفتار شکل پذیر مقدار قابل توجهی از انرژی زلزله را با رفتار هیسترتیک مستهلک می‎کنند، که مقدار این استهلاک انرژی، بستگی به مقدار شکل پذیری کلی سازه دارد. مقدار شکل پذیری کلی سازه نباید از شکل پذیری المانهای سازه فراتر رود. بدین منظور، هنگام طراحی لازم است حداقل مقاومت لازم سازه که شکل پذیری کلی آن را به حد شکل پذیری مشخص شده از قبل، محدود می‎کند، مشخص شود .
همان گونه که در قسمتهای قبل، توضیح داده شد، ضریب کاهش بر اثر شکل پذیری (  ) طبق رابطه
(1-3)، با نسبت مقاومت ارتجاعی مورد نیاز به مقاومت غیر ارتجاعی مورد نیاز تعریف می شود.
(1-3)
که در این رابطه  مقاومت جانبی مورد نیاز، برای جلوگیری از تسلیم سیستم بر اثر یک زلزله مشخص و   مقاومت جانبی تسلیم مورد نیاز برای محدود کردن ضریب شکل پذیری کلی سازه  به مقداری کمتر و یا برابر با ضریب شکل پذیری کلی از پیش تعیین شده (هدف یا  ) وقتی که سیستم در معرض همان زلزله قرار گیرد، می باشد. به طور کلی، در سازه هایی که در هنگام وقوع زلزله رفتار غیر ارتجاعی دارند، تغییر شکلهای غیر ارتجاعی با کاهش مقاومت جانبی تسلیم سازه (یا با افزایش ضریب )، افزایش مییابند.
برای یک زلزله مشخص و یک ضریب  معین، مشکل اساسی محاسبه حداقل ظرفیت مقاومت جانبی  است که باید در سازه به منظور جلوگیری از به وجود آمدن نیازهای شکل پذیری بزرگتر از ، تأمین گردد. در نتیجه محاسبه  برای هر زمان تناوب و هر شکل پذیری هدف، شامل عملیاتی تکراری است. بدین صورت که، مقاومت جانبی تسلیم ( ) برای سیستم در نظرگرفته و سیستم تحلیل می‎شود، این ‎کار، تا زمانی ادامه می یابد که ضریب شکل پذیری کلی محاسبه شده ( ) با یک تولرانس مشخص، برابر ضریب شکل پذیری کلی هدف ( ) گردد و آنگاه مقاومت جانبی متناظر با این ضریب شکل پذیری،  نامیده می‎شود.
برای تعیین ضریب کاهش بر اثر شکل پذیری، روش کار بدین صورت است که مقاومت جانبی ارتجاعی  و غیر ارتجاعی  که برای یک سیستم با زمان تناوب مشخص به دست آمده، این مقادیر به وزن سیستم، نرمال می‎شوند. این نیرو ها برای زمان های تناوب مختلف سازه به دست می آید و با توجه به آن، طیف خطی و طیف غیر خطی با ضریب شکل پذیری  محاسبه می‎شود. از از تقسیم طیف خطی به طیف غیر خطی، مقدار ضریب کاهش بر اثر شکل پذیری برای آن زلزله بخصوص و ضریب شکل پذیری هدف، به دست می آید  (شکل1-2 ).
شکل (1-2): طیف ارتجاعی و غیر ارتجاعی با شکل پذیری ثابت
 
 
1-3-2  مقاومت افزون[1]
هنگامی که یکی از اعضای سازه به حد تسلیم رسیده و اصطلاحاً در آن لولای خمیری تشکیل شود، مقاومت سازه از دیدگاه طراحی در حالت بهره برداری به پایان می رسد، ولی در حالت طراحی انهدام، پدیده فوق به عنوان پایان مقاومت سازه به حساب نمی آید، زیرا عضو مورد نظر همچنان می تواند با تغییر شکل غیر ارتجاعی، انرژی ورودی را جذب کند تا به مرحله گسیختگی و انهدام برسد. با تشکیل لولاهای خمیری، به تدریج سختی سازه با کاهش درجه نامعینی استاتیکی کاهش می یابد، و لی سازه همچنان پایدار است و قادر خواهد بود در مقابل نیروهای خارجی از خود مقاومت نشان دهد. وقتی که نیروی خارجی باز هم افزایش یابد، روند تشکیل لولاهای خمیری نیز ادامه یافته و لولاهای بیشتری در سازه پدید می آید تا جایی که سازه از نظر استاتیکی ناپایدار شده و دیگر توان تحمل بار جانبی اضافی را نداشته باشد.
مقاومتی که سازه بعد از تشکیل اولین لولای خمیری تا مرحله مکانیزم (ناپایداری) از خود بروز می دهد، مقاوت افزون نامیده می شود، در طراحی لرزه ای سازه ها مقاومت ارتجاعی مورد نیاز سازه را متناسب با مقاومت افزون آنها کاهش می دهند. برای این منظور، مقدار ضریب رفتار سازه ها متناسب با مقاومت افزون افزایش داده می شود تا مقاومت مورد نیاز کاهش یافته، محاسبه گردد.
سالهاست که پژوهشگران اهمیت مقاومت افزون را در جلوگیری از خراب شدن برخی سازه ها به هنگام رخداد زلزله های شدید شناخته اند. برای مثال، در زلزله سال 1985 مکزیک، وجود مقاومت افزون عامل بسیار مؤثری در جلوگیری از خرابی برخی ساختمانها بوده است. همچنین زلزله سال 1369 (ه.ش) رودبار و منجیل بسیاری از ساختمانهای 7-8 طبقه در شهر رشت که دارای اتصالات خُرجینی و شکل پذیری ناچیز بودند، بر اثر وجود مقاومت افزون (که عمدتاً به دلیل وجود عناصر غیر سازه ای، پارتیشن ها و نما ایجاد شده بود) از فرو ریختن کامل جان سالم به در بردند .
در مطالعات انجام شده بر روی میز لرزان برای ساختمانهای چند طبقه بتن مسلح و فولادی به وسیله پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا در برکلی در سالهای 1984 تا 1989 نیز بر اهمیت ضریب مقاومت افزون تأکید شده است.
 
1-3-3  درجه نامعینی
نامعینی سیستم های سازه ای مفهوم مهمی است که از دیرباز مورد توجه مهندسان بوده است. پس از مشاهده تخریب تعداد زیادی از سیستم های سازه ای با درجات نامعینی کم، در زلزله های 1994 نورتریج و 1995 کوبه، موضوع نامعینی سازه ای، به شکل جدی تری مطرح شد. تاکنون تعریفها و تفسیرهای متفاوتی از نامعینی سازه ای، که وابسته به عدم قطعیت نیز و ظرفیت سازه هاست، ارائه شده است. از این رو، استفاده از مفاهیم عدم قطعیت، مبنای یکی از روش های مطالعه نا معینی سیستم های سازه ای تحت بارهای لرزه ای است.
در سال 1978، کرنل برای در نظرگرفتن عدم قطعیت در سیستم های سازه ای، ضریبی بنام ضریب نامعینی پیشنهاد کرد. این ضریب به عنوان احتمال شرطی گسیختگی سیستم معرفی و اولین گسیختگی را که ممکن بود در هر یک از اعضای سازه های سکوی دریایی رخ دهد، مشخص می‎کرد.
هنداوی و فرانگوپل در سال 1994، یک ضریب نامعینی احتمالاتی را پیشنهاد کردند. ضریب پیشنهادی این پژوهشگران به صورت نسبت احتمال تسلیم اولین عضو منهای احتمال انهدام، به احتمال انهدام سیستم تعریف می‎شد.
برترو پدر و پسر در سال 1999 برای اندازه اندگیزی نامعینی سازه‎های قابی تحت اثر حرکتهای زمین ناشی از زلزله، از مهفوم «درجه نامعینی» استفاده کردند. درجه نامعینی که این پژوهشگران مورد استفاده قرار دادند به عنوان تعداد

 

آبان    1392

فهرست مطالب
عنوان                                                                                                 صفحه
 
چکیده-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——- 1
فصل اول « مفاهیم و مبانی نظری جداسازی لرزه ای »
1-1 مقدمه-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد— 3
1-2 مفهوم جداسازی لرزه­ای —– 6
1-3 مشارکت مودهای ارتعاشی در رفتار لرزه‌ای سازه‌های جداسازی شده بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد- 13
1-4 اثر نوع خاک بر تاثیرگذاری جداسازی لرزه‌ای —- 14
1-5 اثر زلزله‌های حوزه نزدیک بر جداسازی لرزه‌ای — 15
1-6 بررسی تاثیر خصوصیات جداگر بر پاسخ‌های لرزه‌ای آن بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———– 18
1-7 دستورالعملی برای کمک به انتخاب سیستم جداگربلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————— 23
1-8 مدل سازی سیستم‌های غیر خطی————- 26
فصل دوم « انواع سیستم‌های جداسازی لرزه ای »
2-1 مقدمه-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد— 29
2-2 سیستم‌های الاستومر ——– 29
2-3 نشیمنهای لاستیکی طبیعی و مصنوعی با میرایی کم بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————- 30
2-4 جداگرهای با هسته سربی  — 32
2-5 سیستمهای لاستیک طبیعی با میرایی بالا (HDNR) بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———— 33
2-6 سیستم‌های جداساز لغزنده — 34
2-7 سیستم کارخانه برق فرانسه — 36
2-8 سیستم ترکیبی EERC —- 37
2-9 سیستم تاس (TASS)—— 37
2-10 سیستم جداسازی پایه‌ای اصطکاکی پس جهنده (Resilient – Friction Base Isolation )     38
2-11 سیستم آونگ اصطکاکی Friction Pendulum System (FPS)————– 39
2-12 سیستم‌های فنری———- 40
2-13 سیستم جداسازی با بهره گرفتن از شمع‌های غلاف داربلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————– 42
2-14 نمونه هایی از ساختمان های جداسازی شده در نقاط مختلف جهان بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد 43
2-14-1 جداسازی لرزه‌ای در ژاپن —————- 45
2-14-2 جداسازی لرزه‌ای در نیوزیلند————– 48
2-14-3 جداسازی لرزه‌ای در آمریکا ————— 49
2-14-4 جداسازی لرزه‌ای در اروپا- 54
2-14-5 وضعیت کنونی فناوری جداسازی ———- 55
فصل سوم « بررسی ضوابط آیین نامه‌ها برای جداسازی لرزه ای »
3-1 مقدمه-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد— 57
3-2 روش های طراحی ———— 58
3-3 توضیح مرحله به مرحله ضوابط UBC-97—— 59
3-4 مراحل نهایی————— 67
3-5 توضیح دستورالعمل طراحی ساختمانهای دارای جداسازی لرزه‌ای ( آیین نامه ایران )—- 67
3-6 مرور کلی -بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد 72
فصل چهارم « مطالعات و تحقیقات انجام شده »
4-1 مقدمه-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد— 75
4-2 بررسی تاثیر میرایی——— 85
4-3 تاثیر افزایش dy با ثابت بودن Q و نسبت  —- 97
4-4 تاثیر افزایش dy با ثابت بودن Q و  ——— 99
4-5 تاثیر افزایش Q با dy و  ثابت————– 102
4-6 تاثیر افزایش Q با dy ثابت و  ثابت ———- 105
4-7 تاثیر تغییر نسبت  با  و  ثابت و  متغییربلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————- 107
فصل پنجم « نتیجه گیری »
5-1 بحث-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—- 111
5-2 نتیجه گیری————— 111
منابع-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——– 114
 
فهرست جداول
عنوان                                                                                                 صفحه
 
جدول (1-1) : پاسخ‌های سازه بدون جداگر و شش سازه با جداگر لرزه‌ای تحت اثر شتابنگار زلزله 1940 ،NS ال سنترو-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————- 21
جدول (1- 2 ) خصوصیات و ویژگی‌های ( معایب و امتیازات ) انواع جداسازی‌های لرزه‌ای با تغییر در خصوصیات آنها بیان شده است.-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—- 25
 
 
 
 
فهرست شکل‌ها
عنوان                                                                                                 صفحه
 
شکل (1-1 ) آرامگاه کورش در پاسارگاد ( قدیمی ترین سازه جداسازی شده جهان )——– 4
شکل (1-2): سازه جداسازی شده با دو درجه آزادی را نشان می‌دهد.بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 7
شکل (1-3): کاهش برش پایه با افزایش دوره تناوب را نشان می‌دهد.بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 8
شکل (1-4): تغییر جا به ­جایی با افزایش دوره تناوب را نشان می‌دهد.بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 9
شکل (1-5): افزایش جا به جایی وکاهش نیروی برشی با افزایش دوره تناوب را نشان می‌دهد.- 9
شکل (1-6) : کاهش جا به جایی با افزایش میرایی را نشان می‌دهد.بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—— 10
شکل (1-7) : کاهش شتاب و تغییر مکان نسبی طبقات را نسبت به سازه‌های گیردار نشان می‌دهد.   11
شکل (1-8) : مقایسه‌ای بین خرابی اجزای غیر سازه‌ای در دو حالت سازه گیردار و سازه جداسازی شده       11
شکل (1-9) : تغییرات جا به جایی در ارتفاع را نشان می‌دهد.بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———– 14
شکل (1-10) : حلقه هیسترسیس مدل شده به صورت دو خطی را نشان می‌دهد.———- 14
شکل (1-11) : انتقال نمودار به سمت تناوب‌های بالاتر را با نرم شدن خاک نشان می‌دهد.—- 15
شکل (1-12): عملکرد منفی جداسازی لرزه‌ای را با نرم شدن خاک نشان می‌دهد.———– 15
شکل (1-13) : قاب آزمایشگاهی فولادی بر روی میز لرزانبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————- 17

 

شکل (1-14) : مشخصات پاسخ سیستم‌های مختلف جداسازی را نشان می‌دهد.———— 20
شکل (2 -1 ) : نشیمن لاستیکی طبیعی با میرایی پایینبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————– 31
شکل (2-2 ) : جداساز با هسته سربی————— 33
شکل ( 2- 3 ) : حلقه‌های هیسترسیس انواع جداگرهای الاستومری را نشان می‌دهد.——– 35
شکل (2-4) : سیستم جداساز پایه کالانتارینتز که در آن از یک لایه تالک به عنوان محیط — 36
شکل (2 – 5 ) : سیستم جداساز پایه اصطکاکی پس جهندهبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———– 39
شکل (2-6) : شمایی از یک سیستم آونگ اصطکاکی را نشان می‌دهد.بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—- 40
شکل (2- 7 ) : سیستم GERB : مجتمع‌های مسکونی لوبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————- 41
شکل ( 2- 8 ) : سیستم فونداسیون با حرکت جانبی میرا ( از راندولف لانگن باخ )———- 43
شکل (2-9) : مدرسه پستالوژی واقع در اسکوپیه، مقدونیه بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————- 44
شکل (2-10) : فیوزهای لرزه‌ای به کار رفته در مدرسه پستالوژیبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——– 44
شکل (2-11) : مرکز کامپیوتری پست غرب ژاپن واقع در ساندا بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——— 47
شکل (2-12) : یونیون هاوس، اوکلند ، نیوزیلند——- 49
شکل (2-13) : مرکز قضایی و حقوقی فوت هیل واقع در رنچو کیوکامونگا، کالیفرنیا——— 50
شکل (2-14) : مرکز آتش نشانی و کنترل حریق، لس آنجلس، کالیفرنیا بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد– 52
شکل (2-15) : شهرداری اوکلند، کالیفرنیا———— 54
شکل (2-16) : مرکز SIP ، آنکونا ، ایتالیا———— 55
شکل (3 -1) : ضرایب نواحی لرزه خیزی———— 60
شکل (3 – 2 ) : طبقه بندی انواع خاک در UBC-97 بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————— 60
شکل (3 – 3 ) : ضریب نزدیکی به چشمه (  ) به صورت تابعی از نوع چشمه و فاصله—– 61
شکل (3 – 4 ) : ضریب نزدیکی به چشمه (  ) به صورت تابعی از نوع چشمه و فاصله — 62
شکل ( 3 – 5 ) : ضریب پاسخ MCE ————- 62
شکل ( 3- 6 ) : ضریب لرزه ای  با بهره گرفتن از نوع نیمرخ خاک بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—— 63
شکل (3-7 ) : ضریب لرزه‌ای  —————- 63
شکل (3 – 8 ) : ضریب لرزه‌ای ————— 63
شکل (3 – 9 ) : ضریب لرزه‌ای  ————– 64
شکل ( 3- 10 ) : ضریب میرایی (B) به دست آمده از UBC بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——— 65
شکل (3-11): روند نمای طراحی سازه جداسازی شده– 73
شکل (4-1 ) : نمای پلان و نمای روبه روی سازه را نشان می‌دهد.بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——– 75
شکل (4-2) : شتاب و سرعت و جابه جایی زلزله طبس را نسبت به زمان نشان می‌دهد.—— 77
شکل (4-3) : طیف پاسخ الاستیک زلزله طبس برای میرایی 5 درصد را نشان می‌دهد. —— 78
شکل(4-4) : شتاب ،سرعت و جابجایی زلزله نورث ریج(موقعیت سیلمار )را نسبت به زمان نشان می‌دهد.      79
شکل(4-5 ): شتاب و سرعت و جا­به­جایی زلزله ایمپریال ولی را نشان می‌دهد.————- 81
شکل(4-6) : مقایسه طیف پاسخ زلزله طبس را با 4/1 برابر طیف پاسخ 2800 را نشان می‌دهد.
-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————- 82
شکل(4-7): مقایسه طیف زلزله طبس را با 4/1 برابرطیف پاسخ 2800 نشان می‌دهد.——– 83
شکل(4-8): مقایسه طیف زلزله Imperial valley را با 4/1 برابر طیف پاسخ 2800 نشان می‌دهد. 83
شکل(4-9): تاثیر افزایش میرایی بر روی جا­به­جایی پایه ساختمان را نشان می‌دهد.———- 86
شکل (4-10): تاثیر افزایش میرایی را بر جا­به­جایی بام را نشان می‌دهد.بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد— 86
شکل(4-11) : تاثیر افزایش میرایی بر برش پایه را نشان می‌دهد.بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——– 87
شکل(4-12): تاثیر افزایش میرایی بر دریفت طبقه اول را نشان می‌دهد.بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد— 87
شکل (4-13) : تاثیر میرایی بر دریفت طبقه چهارم را نشان می‌دهد. بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 88
شکل (4-14) : تاثیر میرایی بر شتاب بام را نشان می‌دهد.بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————– 88
شکل(4-15): حلقه هیسترسیس زلزله طبس برای میرایی 5 و20 درصد را نشان می‌دهد.—- 89
شکل (4-16): حلقه هیسترسیس زلزله نورث ریج برای میرایی 5 و 20 درصد را نشان می‌دهد.
-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————- 90
شکل(4-17): حلقه هیسترسیس جداساز را برای زلزله ایمپریال ولی برای میرایی 5 و20 درصد نشان می‌هد.  91
شکل(4-18) : طیف پاسخ کف برای میرایی 5 و 20 درصد زلزله ایمپریال ولی را نشان می‌دهد.
-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————- 92
شکل(4-19): طیف پاسخ کف برای میرایی 5 و 20 درصد را برای زلزله نورث ریج نشان می‌دهد.
-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————- 93
شکل(4-20): طیف پاسخ کف را برای میرایی 5 و 20 درصد زلزله طبس را نشان می‌دهد.—- 94
شکل(4-21 ): مقایسه شتاب ،دریفت وجا­به­جایی بام را بین دو حالت گیردار و جداسازی شده نشان می‌دهد. 95
شکل(4-22) : با افزایش میرایی، dy افزایش می‌یابد.— 96
شکل(4-23) : با افزایش میرایی Q افزایش می‌یابد.—- 96
شکل(4-24) : تاثیر برش پایه را با افزایش dy نشان می‌دهد. بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———– 97
شکل(4-25): تاثیر افزایش dy را بر جا­به­جایی پایه نشان می‌دهد.بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——- 97
شکل(4-26) : تاثیر افزایش dy را بر روی شتاب بام نشان می‌دهد.بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——- 98
شکل(4-27) : تغییرات میرایی را با افزایش dy نشان می‌دهد.بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———- 98
شکل(4-28) : تغییرات سختی موثر را با افزایش dy نشان می‌دهد.بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—— 99
شکل(4-29): تاثیر برش پایه با افزایش dy را نشان می‌دهد.بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———— 99
شکل(4-30): تغییرات جا­به­جایی پایه با افزایش dy را نشان می‌دهد. بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—- 100
شکل(4-31): تغییرات ماکزیمم شتاب بام با افزایش dy را نشان می‌دهد.بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد- 100
شکل(4-32): تغییرات میرایی با افزایش dy را نشان می‌دهد. بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———- 101
شکل(4-33): تغییرات  را با افزایش dy نشان می‌دهد.بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————– 101
شکل(4-34): تغییرات میرایی را با افزایش Q نشان می‌دهد.بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———— 102
شکل(4-35): تغییرات  را با افزایش Q نشان می‌دهد.بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————— 102
شکل (4-36): تغییرات برش پایه با افزایش Q را نشان می‌دهد. بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——— 103
شکل (4-37): تغییرات جا به ­جایی پایه را با افزایش Q نشان می‌دهد. بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—- 103
شکل (4-38): تغییرات جا به ­جایی بام با افزایش Q را نشان می‌دهد.بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—— 104
شکل (4-39 ) : تغییرات شتاب بام با افزایش Q را نشان می‌دهد. بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——- 104
شکل(4-40) : تاثیر برش پایه با افزایش Q را نشان می‌دهد.بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———— 105
شکل(4-41): تاثیر جا به ­جایی پایه با افزایش Q را نشان می‌دهد. بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——– 105
شکل (4-42) : تاثیر جا به ­جایی بام با افزایش Q را نشان می‌دهد.بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——– 106
شکل(4-43): تاثیر افزایش Q بر شتاب بام را نشان می‌دهد.بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———— 106
شکل(4-44): تاثیر افزایش  را بر روی  نشان می‌دهد.بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———– 107
شکل(4-45) : تاثیر افزایش  را بر روی میرایی موثر نشان می‌دهد.بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 107
شکل(4-46): تاثیر افزایش  را بر روی جا به ­جایی پایه را نشان می‌دهد.بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد– 108
شکل (4-47) : تاثیر افزایش  بر روی جا به ­جایی بام را نشان می‌دهد. بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد– 108
شکل (4-48): تاثیر افزایش  را بر روی برش پایه نشان می‌دهد.بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——- 109
شکل (4-49) : تاثیر افزایش  را بر روی شتاب بام نشان می‌دهدبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——- 109
 
فصل اول
« مفاهیم و مبانی نظری جداسازی لرزه ای »
 
1-1 مقدمه
اگر به طیف شتاب اغلب زلزله‌ها دقت کنیم خواهیم دید که شتاب پاسخ سازه ­هایی که دوره تناوب بالاتری دارند کمتر خواهد بود ، بنابراین اگر ما می‌توانستیم سازه‌های موجود را به نحوی نرم کنیم، می‌توانستیم نیروی برشی ناشی از زلزله را کاهش دهیم.
از طرف دیگر آسیب ساختمانها و به خصوص اجزای غیر سازه­ای از دو عامل زیر ناشی می‌شود.
1 – تغییر مکان نسبی بین طبقه‌ای
2 – شتاب کف طبقات
اگر بخواهیم تغییر مکان نسبی طبقات را کاهش دهیم بایستی سختی سیستم را افزایش دهیم که این امر موجب افزایش شتاب کف طبقات شده و منجر به خسارت دیدن تجهیزات حساس داخلی می‌شود.
همچنین شتاب طبقات را می‌توان با نرم کردن سازه کاهش داد که این امر منجر به افزایش تغییر مکانهای نسبی در تراز طبقات می‌شود. بنابراین بایستی راهکاری اندیشید که هم شتاب و هم تغییر مکان جانبی ، هر دو با هم کاهش پیدا کنند.
موارد گفته شده در بالا با روشی که از اوایل قرن حاضر مطرح بوده و در دهه‌ های اخیر به علت در دسترس قرار گرفتن امکانات مختلف چه از نظر تکنولوژی ساخت و چه از نظر دانش مهندسی در خصوص تحلیل، طراحی و اجرا برای مقاوم ساختن سازه‌ها در برابر زلزله به عرصه عمل وارد شده است، قابل اجرا خواهند بود. این روش جداسازی لرزه‌ای یا جداسازی نامیده می‌شود.
البته استفاده از این روش در ایران در قرن ششم قبل از میلاد مسیح در ساخت آرامگاه کورش در پاسارگارد مشاهده شده است. این سازه به عنوان قدیمی ترین سازه جداسازی شده جهان شناخته شده است.
این سازه از یک پی از جنس سنگ عمیق و پهن و ملات صاف شده‌ای تشکیل شده است که بر روی پی دیگر از جنس سنگ صاف شده و پهن قرار گرفته است این دو پی به گونه به هم متصل شده اند که صفحه بین شان به جلو و عقب می‌لغزد،آنچنان که در یکی از زلزله‌های رخ داده این سازه سالم مانده است. همچنین در ساخت منارجنبان اصفهان از این روش به نحوی استفاده شده است.
شکل (1-1 ) آرامگاه کورش در پاسارگاد ( قدیمی ترین سازه جداسازی شده جهان )
 
می توان پیشرفت جداسازی لرزه‌ای در دهه‌ های اخیر را به پنج عامل زیر نسبت داد:
1 – گسترش طراحی و ساخت انواع نشیمنها
2 – گسترش طراحی و ساخت میراگرهای لرزه­ای برای کاهش حرکت نشیمنها و مقاومت در مقابل باد و بارهای بهره برداری
3 – افزایش اعتماد به نرم افزارهای کامپیوتری در پیش بینی رفتار جداگرهای لرزه­ای
4 – گسترش استفاده از میز لرزان به جهت شبیه سازی لرزه­ای
5 – افزایش توانایی مهندسان زلزله شناسی در محاسبه مقدار حرکت زمین در مکانهای مورد نظر
هدف اصلی در این روش جلوگیری از انتقال مستقیم نیروی زلزله از پی به سازه است.
به عبارت دیگر جداسازی لرزه‌ای یک روش نوین برای طراحی ساختمانها در برابر زلزله است که مبنای آن کاهش نیاز لرزه­ای به جای افزایش ظرفیت لرزه­ای سازه است. در واقع اساس این روش کاهش پاسخ‌ها به وسیله افزایش زمان تناوب و میرایی در سازه است.
استفاده صحیح از این فن آوری سبب بهبود رفتار سازه‌ها شده و رفتار سازه در حین زمین لرزه‌های بزرگ عمدتا در محدوده ارتجاعی باقی می‌ماند. در این روش تنها برای ایجاد صلبیت جانبی سازه در برابر بارهای جانبی مانند بار باد و بارهای بهره برداری یکسری عناصر باربرجانبی در حداقل نیاز توصیه می‌شود.
از مزایای جداسازی لرزه­ای می‌توان موارد زیر را نام برد :
تغییر مکان‌های نسبی طبقات کاهش پیدا می‌یابد.
کاهش قابل ملاحظه‌ای در شتاب طبقات به وجود می‌آید.
خسارات سازه‌ای و نیز خسارات غیر سازه‌ای به طور محسوسی کاهش می‌یابد.
از مشکلات معماری در طراحی ساختمان‌ها کاسته می‌شود.
هزینه اجرایی سازه‌ها به دلیل استفاده از مقاطع با ظرفیت کمتر کاهش می‌یابد.
نتایج فوق به علت تغییر بعضی از خواص دینامیکی سازه، یعنی افزایش پریود و میرایی آن به دست می‌آید چرا که با افزایش پریود سازه شتاب سازه در اثر حرکات زمین کاهش می‌یابد. البته این پدیده در برخی از حالات نظیر زلزله‌های با پریود بلند و یا سازه‌های واقع بر روی خاک‌های نرم، عملکرد سیستم‌های جداگر لرزه‌ای را نامطلوب می‌سازد.
به هر حال این روش در طراحی برخی از سازه‌های متداول در مقایسه با دیگر روش های دیگر طراحی و تقویت سازه در برابر زلزله دارای ویژگیهای خاصی بوده و به عنوان یک روش موثر قابل طرح است.
 
1-2 مفهوم جداسازی لرزه­ای
شکل (1-2) یک سازه دارای دو درجه آزادی را نشان می‌دهد که در آن  جرم جداگر و  جرم روسازه و  و  سختی و میرایی سازه و  و  سختی و میرایی جداگر می‌باشد. با توجه به اینکه سختی افقی جداگر به مراتب کمتر از سختی افقی سازه است بنابراین مقدار ε (  ) بسیار کوچک است. ( ε<  <  )
دکتر نعیم در کتاب طراحی ساختمانها با جداسازی لرزه­ای از تئوری تا عمل اثبات می‌کند که مقدار ضریب برش پایه در این حالت برابر خواهد بود با :

که به ازای مقادیر کوچک ε و برای یک طیف طراحی متداول می‌توان ساختمان را برای ضریب برش پایه  طراحی کرد که با توجه به اینکه  به مراتب کمتر از  است در نتیجه  بزرگتر از  است. و از طرف دیگر با توجه به اینکه  بزرگتر از  می‌باشد در نتیجه در طیف پاسخ شتاب مقدار ضریب برش پایه کمتر خواهد شد.
 
شکل (1-2): سازه جداسازی شده با دو درجه آزادی را نشان می‌دهد.
 
شتاب اکثر زلزله‌ها معمولا دارای زمان تناوب غالبی حدود 1/0 تا 1 ثانیه می‌باشند و حداکثر شدت آن در حدود 2/0 تا 6/0 ثانیه می‌باشد. بنابراین چون امکان تشدید پاسخ سازه هایی که زمان تناوب طبیعی آنها در محدوده 1/0 تا 1 ثانیه است، در مقابل زلزله وجود دارد این سازه‌ها در محدوده‌های تناوبی فوق آسیب پذیرند. مهمترین امتیاز جداگرهای ارتعاشی در این است که با انعطاف پذیری زمان تناوب طبیعی سازه را افزایش می‌دهند. این پدیده یعنی افزایش زمان تناوب سازه موجب می‌گردد که از عمل تشدید یا از نزدیک شدن به حالت تشدید اجتناب شود و در نهایت پاسخ سازه کاهش یابد. اثر تغییر زمان تناوب سازه به طور نمایشی در شکل ( 1 – 3 ) نشان داده شده است.
شکل (1-3): کاهش برش پایه با افزایش دوره تناوب را نشان می‌دهد.
 
در واقع نیروهای افقی به دست آمده از روش‌های متداول طراحی لرزه‌ای سازه‌ها در مقابل زلزله، در سازه هایی که دارای انعطاف پذیری و میرایی کمی هستند بیشتر است. نیروهای لرزه‌ای وارد بر این سازه‌ها را می‌توان با قرار دادن این سازه‌ها بر روی وسایل و ابزاری که انعطاف پذیری افقی و میرایی لرزه‌ای زیاد فراهم می‌کنند، به مقدار زیادی کاهش داد. این موضوع اساس مفهوم اصلی جداگرهای لرزه‌ای است.
با افزایش دوره تناوب سازه جا به جایی سازه نیز افزایش می‌یابد ( شکل 1 – 4 و 1 – 5 ). البته می‌توان با افزایش میرایی این جابه جایی را کنترل کرد ( شکل 1- 6 ). که این امر سبب افزایش تغییر مکان نسبی طبقات و شتاب طبقات می‌گردد و به گفته دکتر نعیم : تلاش برای بهبود عملکرد سیستم با افزودن میرایی اضافی، فعالیت باطلی است که ناچار محکوم به شکست می‌باشد.
شکل (1-4): تغییر جا به ­جایی با افزایش دوره تناوب را نشان می‌دهد.

واژگان کلیدی:  زیرکونیا، هیدروکسی آپاتیت، فولاد ضد زنگ 316ال، تیتانیوم، فرایند پلاسمای الکترولیتی کاتدی   

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                              صفحه

 چکیده

فصل اول:کلیات

1-مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………. 2     

فصل دوم :تئوری

2-1- کاشتنی‌های فلزی و آلیاژی…………………………………………………………………………………….. 7

2-2- بیوسرامیک‌ها…………………………………………………………………………………………………….. 9

2-3- تاریخچه و گسترۀ بیوسرامیک‌ها…………………………………………………………………………….. 10

2-4- معرفی زیرکونیا………………………………………………………………………………………………….. 14

2-4-1- خواص ریزساختاری زیرکونیا …………………………………………………………………………….. 19

2-4-2- ترکیب و خواص زیرکونیا ………………………………………………………………………………….. 16

2-4-3- سازگاری زیستی زیرکونیا ………………………………………………………………………………….. 17

2-4-4- کاربرد زیرکونیا در پزشکی ………………………………………………………………………………… 18

2-4-5- پوشش زیرکونیا برای کاشتنی بدن ………………………………………………………………….. 20

2-5- معرفی هیدروکسی آپاتیت …………………………………………………………………………………….. 23

2-5-2- خواص هیدروکسی آپاتیت ……………………………………………………………………………….. 24

2-5-3- کاربرد هیدروکسی آپاتیت در پزشکی……………………………………………………………….. 26

2-5-4- تهیه هیدروکسی آپاتیت ……………………………………………………………………………………. 27

2-6-1- پوشش‌دهی به روش پاشش پلاسمایی……………………………………………………………… 28

2-6-2- پوشش‌دهی به روش رسوب دهی الکتریکی تعلیقی ………………………………………. 28

2-6-3- پوشش‌دهی به روش فشردن گرم(HIP)………………………………………………………….. 29

2-6-4- پوشش‌دهی به روش پراکنش پرتویونی و پراکنش فرکانس رادیویی………………. 29

عنوان                                                                                                                     صفحه

2-6-5- پوشش‌دهی به روش پاشش پرسرعت سوخت اکسیژن ………………………………….. 29

2-6-6-پوشش‌دهی به روش سل-ژل……………………………………………………………………….. 30

2-7- عملیات پوشش‌دهی پلاسمایی الکترولیتی ………………………………………………………….. 30

2-7-1- تاریخچه ……………………………………………………………………………………………………… 30

2-7-2- اصول فیزیکی و شیمیایی الکترولیزپلاسمایی…………………………………………………… 31

2-7-3- خصوصیات جریان- ولتاژ……………………………………………………………………………….. 33

2-7-4- مکانیزم‌های فرایند EPT………………………………………………………………………………….. 35

فصل سوم:روش تحقیق

3-1- تجهیزات و مواد مصرفی مورد نیاز ……………………………………………………………….39

3-2- آماده‌سازی نمونه‌ها…………………………………………………………………………………….. 39

3-3- تهیه هیدروکسی آپاتیت …………………………………………………………………………… 40

3-4- عملیات پوشش‌دهی به روش پلاسمای الکترولیتی کاتدی (PET)…………………… 40

3-5-تست ها و آنالیزهای پس از پوشش دهی……………………………………………………………….. 43

3-5-1- بررسی مورفولوژی و ریز ساختارها …………………………………………………………………… 43

3-5-2- تست سایش ……………………………………………………………………………………………. 43

3-5-3-تست ریز سختی………………………………………………………………………………………… 44

3-5-4- تست زبری …………………………………………………………………………………………….. 45

3-5-5- بررسی رفتار خوردگی …………………………………………………………………………. 45

عنوان                                                                                                            صفحه

 فصل چهارم: :بحث و نتیجه‌گیری

4-1- بهینه سازی محلول الکترولیت …………………………………………………………… 49

4-2-عملیات پلاسمای الکترولیتی کاتدی (PET) به منظور ایجاد پوشش Zro2……… 51

 

 

4-2-عملیات پلاسمای الکترولیتی کاتدی (PET) به منظور ایجاد پوشش zro2-HA        52     

4-4-بررسی‌های ریزساختار و مورفولوژی سطح…………………………………………………. 54

4-4-1-بررسی مورفولوژی سطح فولاد ضد زنگ 316ال و تیتانیوم با پوشش زیرکونیا. 54

4-4-2- بررسی ریزساختار فولاد ضد زنگ 316ال و تیتانیوم با پوشش زیرکونیا………… 56

4-4-3-بررسی مورفولوژی سطح فولاد ضد زنگ 316ال و تیتانیوم با پوشش زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت    59

4-4-4- بررسی ریز ساختار فولاد ضد زنگ 316ال و تیتانیوم با پوشش زیرکونیا-

 هیدروکسی آپاتیت ………………………………………………………………………. 62

4-5-خواص مکانیکی …………………………………………………………………………… 65

4-5-1- سختی سطح …………………………………………………………………………… 65

4-5-2-زبری ………………………………………………………………………………….. 66

4-6-خواص سایشی و اصطحکاک……………………………………………… 67

4-6-1- خواص سایشی و اصطحکاک فولاد ضد زنگ 316ال با پوشش زیرکونیا در

هوا……………………………………………………………………………. 67

4-6-2- خواص سایشی و اصطکاک تیتانیوم با پوشش زیرکونیا در هوا…………….. 70

4-6-3- خواص سایشی و اصطکاک فولاد ضد زنگ 316ال با پوشش زیر کونیا و زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت در محلول رینگر …………………………………. 73

4-6-4- خواص سایشی و اصطکاک تیتانیوم با پوشش زیرکونیا و زیرکونیا- هیدروکسی       آپاتیت در محلول رینگر           78

عنوان                                                                                                              صفحه

4-6-5- مقایسه بین فولاد ضد زنگ 316 ال تیتانیوم با پوشش زیرکونیا و زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت       83

4-6-6- خواص سایشی و اصطکاک فولاد ضد زنگ 316 ال با پوشش زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت در محلول بزاق مصنوعی   84

4-6-7- خواص سایشی و اصطکاک تیتانیوم بدون پوشش و تیتانیوم با پوشش زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت در محلول بزاق مصنوعی……………….. 86

4-6-8- مقایسه بین فولاد ضدزنگ 316ال و تیتانیوم با پوشش زیرکونیا- هیدروکسی

 آپاتیت ………………………. 90

4-7-بررسی رفتار خوردگی…………………………… 90

4-7-1- بررسی خوردگی در نمونه های فولاد ضد زنگ 316 ال بدون پوشش، با پوشش زیرکونیا و با پوشش زیرکونیا-هیدروکسی آپاتیت در محلول رینگر ……………. 90

4-7-2-  بررسی خوردگی در نمونه های تیتانیوم بدون پوشش، با پوشش زیرکونیا و با پوشش زیرکونیا-هیدروکسی آپاتیت در محلول رینگر ……………. 91

4-7-3- مقایسه خوردگی نمونه‌های تیتانیوم بدون پوشش و با پوشش زیرکونیا با نمونه فولاد ضد زنگ 316ال با پوشش زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت در محلول رینگر…………. 92

4-7-4- بررسی خوردگی در نمونه های تیتانیوم بدون پوشش و تیتانیوم و فولاد ضد زنگ 316ال با پوشش زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت در محلول بزاق مصنوعی………….. 93

فصل پنجم:نتیجه‌گیری

5-1-نتیجه‌گیری……………… 95

5-2-پیشنهادات………….. 96

• مقدمه

 واژه و اصطلاح بسیار نزدیک و مرتبطی که برای درک اهداف علم مواد زیستی- پزشکی مهم است و به فهم تعریف بیومواد کمک می‌کند سازگاری زیستی است[1] است. بر طبق تعریف ویلیامز، سازگاری زیستی یا زیست سازگاری عبارت است از: توانایی یک ماده برای ایفای نقش در یک کاربرد ویژه و اجرای یک وظیفه خاص به گونه‌ای که توام با دریافت پاسخ صحیح و مناسب از طرف بافت میزبان باشد[70]. همچنین ماده‌ای را می‌توان زیست سازگار نامید که در محیط زیستی (بیولوژیکی) کیفیت غیر مخرب داشته و تنها واکنش بدن در مقابل آن تشکیل بافت باشد این مواد شامل مثال‌هایی چون فولادهای ضد زنگ هستند[70].

فولاد ضد زنگ آستنیتی و به ویژه نوع 316 ال[2] متداول‌ترین فولاد برای کاربرد کاشت‌ها محسوب می‌شود این فولاد قابلیت سخت شدن با کارسرد را دارد. فولاد 316ال خاصیت مغناطیسی نداشته و جذب آهنربا نمی‌شود و در مقایسه با فولادهای دیگر، مقاومت خوردگی بهتری دارد. حضور مولیبدن در آلیاژ، مقاومت در برابر خوردگی حفره‌ای[3] در آب نمک را افزایش می‌دهد. وجود نیکل در آلیاژ، پایداری فاز آستنیت را در دمای اتاق فراهم می‌سازد و علاوه بر آن مقاومت خوردگی را افزایش می‌دهد. پایداری فاز آستنیت می‌تواند بر اثر تغییر مقدار نیکل و کرم موجود در آلیاژ تحت تأثیر قرار گیرد[71].

جدول 1-1- ترکیب شیمیایی فولاد ضد زنگ 316ال

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

کربن	منگنز	فسفر	گوگرد	سیلسیم	کروم	نیکل	مولیبدن
حداکثر   03/.	حداکثر   2	حداکثر   03/.	حداکثر   03/.	حداکثر   75/.	20-17	14-12	4-2

 دسته‌ای دیگر از بیومواد، مواد زیست خنثی هستند که هیچ گونه عنصری را آزاد نمی‌سازند ولی هیچ بر همکنش مثبتی را نیز با بافت زنده نشان نمی‌دهند. پاسخ بدن میزبان در مقابل آن‌ ها ایجاد اتصال با بافت است. از انواع معمول بیومواد زیست خنثی می‌توان به تیتانیوم و آلیاژهای آن اشاره کرد. در مورد تیتانیوم و آلیاژهای آن اظهار نظرهای متفاوتی و درگاهی موارد متناقضی وجود دارد برخی محققان تیتانیوم را جزء بیومواد زیست فعال دسته‌بندی کرده‌اند[73و70] در حالی که بعضی منابع آن را زیست خنثی دانسته‌اند[72].

مواد زیست فعال بر همکنش مثبتی رابا بافت زنده نشان می‌دهند. بر خلاف مواد زیست خنثی، پیوند شیمیایی با استخوان و در فصل مشترک برقرار می‌سازند. به دلیل وجود چنین پیوندهایی، تحمل تنش‌های برشی را نیز در فصل مشترک دارند[75و72].

اگر تیتانیوم خالص بدون حضور لایه رویین از جنس اکسید تیتانیوم در نظر گرفته شود، ماده زیست خنثی است و برهمکنشی با بافت میزبان ندارد ولی از آنجا که لایه رویین اکسیدتیتانیوم همواره و در هر محیطی که اندکی اکسیژن در آن وجود داشته باشد درکسری از ثانیه بر روی تیتانیوم تشکیل می شود موجب برهمکنش تیتانیوم با بافت اطراف شده و در نتیجه فعالیت زیستی از تیتانیوم مشاهده می گردد. دلیل اصلی وجود اختلاف نظر ذکر شده نیز آن است که در برخی مراجع تیتانیوم بدون لایه رویین در نظر گرفته شده است[74].

تیتانیوم به دلیل داشتن 5 مشخصه، به عنوان یک مادۀ کاشتنی دندانی مهم شناخته می‌شود: 1- مقاومت خوردگی عالی   2- استحکام بالا   3- نسبت استحکام به وزن بالا    4- چقرمگی بالا    5- خاصیت زیست خنثی یا زیست فعال بودن[76]

اما به منظور حصول موفقیت کلینیکی، مواد کاشتنی باید فصل مشترک پایداری با بافت اطراف خود تشکیل دهند تا با خواص مکانیکی بافت طبیعی سازگار شوند. با این که فلزاتی چون فولاد ضد زنگ 316ال و تیتانیوم بسیاری از الزامات بیومکانیکی کاشتنی ها را ارضاء می‌کنند ولی پیوند بین سطح فلزی و استخوان‌های اطراف ضعیف است برای غلبه بر چنین مشکلی باید از پوشش‌های بیوسرامیکی استفاده نمود[77].

پوشش‌های بیوسرامیکی به منظور بهبود مقاومت سایشی و خوردگی کاشتنی‌های فلزی، همچنین برای اصلاح و بهبود عملکرد و کاربرد کاشتنی‌های تحت بار ارتوپدی و دندانی در بدن، تحت بررسی و مطالعه و مورد استفاده قرار گرفته‌اند[77و 62].

در اکثر پژوهش‌ها، توجه اصلی به پوشش زیر کونیا برای اصلاح مقاومت خوردگی زیر لایه فلزی کاشتنی بوده است]74]. زیر کونیا هیچگونه فرایند خوردگی یا تجزیه و اضحلال را در محیط‌های بیولوژیکی متحمل نمی‌شود و از آنجا که ساختار مولکولی کاملاً متفاوت با بافتهای بدن دارد عموماً در بدن موجود زنده پایدار می‌ماند. همچنین زیر کونیا به طور چشمگیری توسط بافت اطراف مورد پذیرش قرار می‌گیرد. اما با استخوان پیوند شیمیایی برقرار نمی‌کند و به عنوان بیوماده خنثی شناخته شده است[78].

یکی دیگر از پوشش‌های بیوسرامیکی هیدروکسی آپاتیت می‌باشد که به عنوان پوشش بر روی کاشتنی های فلزی استفاده می شود. یکی از دلایل استفاده از هیدروکسی آپاتیت در پوشش‌دهی کاشتنی‌ها، تثبیت سریع‌تر کاشتنی در محیط استخوانی اطراف آن است. دلیل دیگر، افزایش عمر عملکرد کاشتنی است. پوشش‌های هیدروکسی آپاتیت در مجاورت محیط استخوانی، بهترین پاسخ بافت را موجب خواهند شد. اما پوشش هیدروکسی آپاتیت با پیوند ضعیف از کاشتنی جدا می‌شود و موجب از بین رفتن سطح کاشتنی نیز خواهد شد[62]. در حقیقت پایین بودن استحکام پیوند بین لایه پوشش هیدروکسی آپاتیت و زیر لایه فلزی کاشتنی، نقطه ضعف پوشش هیدروکسی آپاتیت در کاربرد پزشکی و پروتزهای بدن بوده است. طی پژوهشای مختلف تلاش شده تا با افزودن زیر کونیا به هیدروکسی آپاتیت، اصلاح و بهبود استحکام پیوند پوشش هیدروکسی آپاتیت حاصل گردد. با افزودن زیرکونیا، خواص مکانیکی پوشش هیدروکسی آپاتیت بهبود یافته و تشکیل اکسید کلسیم که فازی ترد و نامطلوب در پوشش است، کاهش می‌یابد[62].

یکی از مهمترین پارامترهای پوشش دهی، استفاده از روش مناسب جهت ایجاد پوششی با تراکم و یکنواختی و چسبندگی مناسب می‌باشد[31].

روش الکترولیت پلاسما می‌تواند به عنوان تکنیکی برای ایجاد پوشش سرامیکی بر روی فلزات به کار رود. پیدایش این تکنیک به دهه 1930 بر می‌گردد، هنگامی که Gunterschulze و Betz برای اولین بار تخلیه الکتریکی را بر روی یک سطح آندی بررسی کردند. در سال‌های اخیر این روش به عنوان تکنیکی برای انجام عملیات سطحی بر روی سطح فلزات به کار گرفته شده است. نتایج گزارش شده از تحقیقات حاکی از آن است که پوشش‌های ایجاد شده به این روش باعث ایجاد مقاومت خوردگی عالی و خصوصیت ضد سایش در سطح فاز می‌شود[23].