نشریه علمی سازه و فولاد

نشریه علمی سازه و فولاد

ارزیابی ضریب رفتار برج خنک‌کننده با ستون‌های فولادی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 استادیار دانشکده مهندسی، مرکز آموزش عالی محلات، محلات، ایران
2 دانشکده علوم، مرکز آموزش عالی محلات، محلات، ایران
3 دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه قم، قم، ایران
10.22034/jss.2026.598536.1055
چکیده
برج‌های خنک‌کننده به‌عنوان یکی از سازه‌های مهم و راهبردی در نیروگاه‌ها، به دلیل ابعاد بزرگ، هندسه پیچیده و ویژگی‌های دینامیکی منحصربه‌فرد، دارای رفتار لرزه‌ای متفاوتی نسبت به سازه‌های متعارف هستند. ازاین‌رو، تعیین پارامترهای لرزه‌ای مناسب، به‌ویژه ضریب رفتار، نقش مهمی در طراحی ایمن و اقتصادی این سازه‌ها دارد. پوسته و ستون‌های برج خنک‌کننده معمولاً از مصالح بتن‌آرمه ساخته می‌شود و ستون‌ها به صورت X و یا Λ شکل طراحی می‌گردد. هدف این پژوهش، ارزیابی ضریب رفتار برج خنک‌کننده با پوسته بتن‌آرمه با سیستم باربر متشکل از ستون‌های فولادی به صورت نصف‌النهاری یا I شکل است. لذا در این پژوهش کاربرد نوین ستون‌های فولادی به جای ستون‌های بتنی مطرح و مورد ارزیابی قرار گرفته است. عملکرد لرزه‌ای و ضریب رفتار برج خنک‌کننده بتنی متکی بر ستون‌های فولادی با استفاده از تحلیل استاتیکی بارافزون ارزیابی شده است. برج خنک‌کننده به ارتفاع حدود 120 متر با روش اجزاء محدود مدل‌سازی شده است. تحلیل غیرخطی استاتیکی بارافزون تحت اثر الگوی بارگذاری جانبی متناسب با مد اصلی ارتعاش سازه انجام شده است. در برج خنک‌کننده پیشنهادی، پوسته بتنی متکی بر 36 پایه فولادی نصف النهاری یا به صورت I-شکل با زاویه شیب 10 درجه نسبت به راستای عمودی است. با استفاده از نتایج تحلیل، منحنی ظرفیت سازه، پارامترهای لرزه‌ای نظیر تغییرمکان هدف، ضریب رفتار، ضریب کاهش شکل‌پذیری و ضریب اضافه مقاومت محاسبه شده است. در این پژوهش ضریب رفتار و ضریب اضافه مقاومت برج خنک‌کننده با ستون‌های فولادی نصف‌النهاری به ترتیب حدود 4/1 و 02/1 به دست آمده است. نتایج نشان داد که برج خنک‌کننده با ستون‌های فولادی، می‌تواند تغییرمکان هدف را به صورت پایدار تجربه نماید. ضریب رفتار برج خنک‌کننده پیشنهادی، از مقادیر متناظر در آیین‌نامه، کمتر است. ضریب رفتار و ضریب اضافه مقاومت برج خنک‌کننده با پایه‌های به صورت نصف‌النهاری یا I شکل به ترتیب 60 و 42 درصد کمتر از مقادیر پیشنهادی آیین‌نامه است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Evaluation of Response Modification Factor of Steel Column-Supported Hyperbolic Cooling Tower

نویسندگان English

Hossein Karbaschi 2
Ehsan Dehghani 3
2 Faculty of Science Mahallat Institute of Higher Education, Mahallat, Iran
3 Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Qom, Qom, Iran
چکیده English

Hyperbolic cooling towers are considered important and strategic structures in power plants. Due to their large dimensions, complex geometry, and unique dynamic characteristics, these structures exhibit seismic behavior that differs considerably from that of conventional structures. Therefore, the determination of appropriate seismic parameters, particularly the response modification factor, plays a crucial role in ensuring the safe and economical design of cooling towers. The shell and supporting columns of cooling towers are typically constructed of reinforced concrete, with the columns generally configured in X- or Λ-shaped arrangements. The objective of this study is to evaluate the response modification factor of a reinforced concrete cooling tower supported by a structural system consisting of steel columns with meridional or I-shaped configurations. The seismic performance and response modification factor of the reinforced concrete cooling tower supported by steel columns were investigated using nonlinear static pushover analysis. A three-dimensional finite element model was developed for a cooling tower with an approximate height of 120 m. The nonlinear static pushover analysis was carried out by applying a lateral load distribution proportional to the fundamental mode shape of the structure, so as to represent the dominant contribution of the first mode to the overall seismic response.Based on the analysis results, the structural capacity curve and key seismic parameters, including the target displacement, response modification factor, ductility reduction factor, and overstrength factor, were determined. The response modification factor and overstrength factor obtained for the cooling tower supported by meridional steel columns were approximately 1.4 and 1.02, respectively. The results demonstrated that the steel column-supported cooling tower can sustain the target displacement in a stable manner without experiencing structural instability. The response modification factor obtained for the cooling tower was found to be lower than the corresponding values specified in the relevant design codes. The response modification factor and overstrength factor of the cooling tower with meridional or I-shaped steel columns were approximately 60% and 42% lower, respectively, than the corresponding values recommended by the design codes.

کلیدواژه‌ها English

Cooling Tower
Steel Columns
Static Pushover Analysis
Finite Element Method
Response Modification Factor

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 19 مهر 1405

  • تاریخ دریافت 01 شهریور 1405
  • تاریخ بازنگری 18 مهر 1405
  • تاریخ پذیرش 19 مهر 1405
  • تاریخ اولین انتشار 19 مهر 1405
  • تاریخ انتشار 19 مهر 1405