مهندسی عمران شریف
سال:1395 | دوره:32-2 | شماره:1/2 |تعداد مقالات:16

بیشتر پژوهشگران در ارزیابی رفتار سازه ها، مقاومت افزون از حد تسلیم اولین عضو تا تسلیم کلی سازه را ناشی از نامعینی دانسته اند و در برخی پژوهش ها این بخش از مقاومت افزون به عنوان ضریب نامعینی معرفی شده است. از طرفی برخی دیگر از پژوهشگران، ضریبی را به عنوان ضریب نامعینی به طور مستقل از مقاومت افزون در فرمول بندی ضریب رفتار لحاظ کرده اند، که مبتنی بر تعداد قاب های لرزه بر و تئوری قابلیت اعتماد سازه هاست. هدف از این پژوهش، پاسخ به این پرسش است که آیا افزایش نامعینی به واسطه تاثیری که در افزایش مقاومت افزون دارد، پدیده یی مطلوب به حساب می آید یا اینکه به صرف افزایش تعداد قاب های لرزه بر و افزایش قابلیت اعتماد سیستم، سازه رفتار مطلوب تری خواهد داشت. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد که افزایش نامعینی در صورتی که مقاومت افزون بیشتری در سازه ایجاد نکند، همواره نمی تواند موجب بهبود رفتار سازه های قاب خمشی شود.

در این پژوهش، دو مدل رفتاری MCH و DPH معرفی شده اند، که ساختاری کاملا مشابه دارند و تفاوت آنها فقط در معیار تسلیمی است که برای آنها در نظر گرفته شده است. این دو مدل رفتاری در حقیقت از تلفیق مدل هذلولی، به ترتیب با سطوح تسلیم موهرـ کولمب و دراکرـ پراگر پدید آمده اند. پس از کالیبره کردن این مدل های رفتاری با داده های آزمایشگاهی در یک مسیر تنش خاص، نحوه عملکرد آنها در مسیرهای دیگر تنش با توجه به داده های آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار گرفته است. سپس به کمک زبان برنامه نویسی Fish، این دو مدل رفتاری به نرم افزار FLAC معرفی شده اند، تا زمینه مناسب برای انواع تحلیل های عددی فراهم آید. به این ترتیب نحوه عملکرد این مدل های رفتاری و در نتیجه تاثیر سطوح تسلیم در تحلیل های عددی استاتیکی و دینامیکی مربوط به مسائل مختلف ژئوتکنیک (مثل ظرفیت باربری پی، تونل، و گودبرداری) مورد ارزیابی قرار گرفته است. در یک نگاه کلی، پیش بینی مدل های رفتاری به کاررفته در این پژوهش، با توجه به مسیر تنش کالیبراسیون (یعنی آزمایش سه محوری متداول)، در بارگذاری پی کمترین انطباق و در مساله گود بیشترین انطباق را نشان داده اند.

در این نوشتار، امکان ارائه یک چهارچوب واحد برای تفسیر رفتار حالت بحرانی ماسه های رس دار با استفاده از مفاهیم خط حالت پایدار، اندرکنش ماسه و ریزدانه و نسبت تخلخل هم ارز بررسی شده است. آزمایش های سه محوری روی ترکیبات ماسه با 0 تا 25 درصد رس با حالت خمیری متوسط انجام و با استفاده از مبانی اندرکنش ذرات و رسم خطوط حالت پایدار آنها، رابطه کاربردی و مفیدی برای محاسبه پارامتر b (میزان مشارکت ذرات ریزدانه در تماس های بین دانه یی) و نسبت تخلخل هم ارز پیشنهاد شده است. نتایج نشان داده است که با استفاده از رابطه پیشنهادی می توان خطوط حالت پایدار ترکیبات مختلف ماسه و رس را به یک خط واحد تبدیل کرد. همچنین با انجام تعداد محدودی آزمایش روی ماسه تمیز، خطوط ماسه و ترکیب آن با درصد دلخواه ریزدانه قابل پیش بینی است. برای اطمینان از عمومیت رابطه پیشنهادی، صحت آن با استفاده از نتایج پژوهش های دیگر سنجیده و تایید شده است.

در این مطالعه، یک روش تحلیلی جدید برای تخمین ظرفیت برشی در شاه تیرهای مرکب بتنی- فولادی که سخت کننده قطری دارند، ارائه شده است. این روش بر مبنای عملکرد میدان کششی در جان شاه تیر فولادی و سازوکار خرابی تاوه بتنی رابطه سازی شده است. دقت روش پیشنهادی با استفاده از تحلیل های اجزاء محدود شاه تیرهای مرکب، که چیدمان های مختلفی از سخت کننده های قطری دارند، سنجیده شده است. در الگوسازی های اجزاء محدود، که به صورت سه بعدی انجام شده است، رفتار غیرخطی بتن و فولاد با استفاده از الگوهای رفتاری موجود تعریف شده است. نتیجه های به دست آمده از روش تحلیلی و الگوهای اجزاء محدود بیان گر آن است که روش تحلیلی پیشنهادی می تواند با دقت قابل قبولی ظرفیت برشی نهایی شاه تیرهای مرکب را برآورد کند. همچنین نشان داده شده است که سخت کننده های قطری از یک سو اثرهای کمانشی پانل برشی شاه تیر را کاهش می دهند و از سوی دیگر می توانند باعث افزایش استحکام کمانش برشی کشسان و افزایش ظرفیت برشی نهایی شاه تیر شوند.

در این پژوهش به بررسی تاثیر ریزدانه در مقاومت روان گرایی ترکیب ماسه فیروزکوه و رس پرداخته شده است. به این منظور مقادیر 5، 15 و 25 درصد از دو نوع ریزدانه خمیری رس به نام های کائولینیت با شاخص حالت خمیری (PI=19) 19 و بنتونیت با شاخص حالت خمیری (PI=116) 116 به ماسه فیروزکوه افزوده شده و 68 آزمایش برش ساده تناوبی به صورت تنش کنترل انجام شده است. معیار روان گرایی اولیه، بیشینه شدن ضریب اضافه فشار آب حفره یی (Ru)، و یا رسیدن کرنش برشی دو برابر دامنه به مقدار %5 در نظر گرفته شده است. براساس نتایج این پژوهش، با افزایش ریزدانه خمیری به ماسه، هر دو عامل مقدار و حالت خمیری بخش ریزدانه در مقاومت روان گرایی تاثیرگذار هستند. در ارتباط با مقدار ریزدانه مشاهده شده است که مقاومت روانگرایی با افزایش میزان ریزدانه از نوع کائولینیت تا %15 و از نوع بنتونیت تا %5 کاهش می یابد. با افزایش بیشتر ریزدانه از نوع بنتونیت (بیش از %5) به مقاومت روانگرایی افزایش می یابد.

استفاده از نیروگاه های تلمبه ذخیره یی به عنوان یکی از راه های تعدیل میزان اختلاف در عرضه و تقاضای انرژی برق، بسیار موثر است. ظرفیت بالای ذخیره انرژی، واکنش سریع در برابر نوسانات شبکه برق، ذخیره طولانی مدت انرژی و... از مزایای این سیستم است. هدف این پژوهش، بهینه سازی برنامه بهره برداری روزانه یک نیروگاه تلمبه ذخیره یی است. برای دستیابی به این برنامه بهینه، کمینه سازی میزان اختلاف در عرضه و تقاضای انرژی برق شبکه مورد بررسی قرار گرفته است. برای حل مساله بهینه سازی از الگوریتم ژنتیک با کدنویسی دودویی استفاده شده است. نیروگاه تلمبه ذخیره یی سیاه بیشه به عنوان مطالعه موردی این مساله در نظر گرفته شده و درنهایت، پاسخ های این مساله به صورت برنامه بهره برداری از نیروگاه در 24 ساعت شبانه روز به دست آمده است.

مهاربندهای واگرا به دلیل داشتن هر دو مزیت شکل پذیری و سختی مناسب، از دهه 70 میلادی مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته اند. همچنین دیوار برشی فولادی نیز به دلیل مزایای عمده رفتاری، بیش از 4 دهه است که در طرح و تقویت ساختمان ها به کار گرفته می شود. در این نوشتار سعی شده است رفتار ترکیبی این دو سیستم در سه حالت وجود ورق های کناری، وسط و کل دهانه و با ضخامت های مختلف ورق، پارامترهای رفتاری سیستم مورد بررسی و مقایسه قرار گیرد. نتایج حاکی از افزایش جذب انرژی، مقاومت، سختی، شکل پذیری و ضریب رفتار سیستم نسبت به حالت مهاربند واگراست. در ادامه، نیز روابط تحلیلی برای طراحی این سیستم ترکیبی ارائه شده است.

روش های مبتنی بر روش بلوک صلب نیومارک در تخمین تغییرمکان ماندگار شیب های خاکی تحت بار زلزله به دلیل سادگی نسبت به سایر روش ها بیشتر مورد توجه مهندسان قرار گرفته اند. علی رغم مزایایی که روش های ذکرشده دارند، محدودیت هایی در مبانی آن ها نهفته است. یکی از این محدودیت ها، ثابت بودن شتاب تسلیم در حرکت رو به پایین توده لغزش است. در این نوشتار، تغییرشکل هندسی سطح لغزش در حین تغییرمکان لرزه یی به صورت وابسته مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که کاهش طول گسیختگی منجر به کاهش تغییرمکان می شود. همچنین نسبت دوره تناوب، ضریب گسیختگی، و پارامترهای لرزه یی تاثیر قابل توجهی در نتایج دارند. در ادامه، با استفاده از رکوردهای زلزله مشتمل بر 1363 رکورد میدان آزاد از 25 زلزله، تغییرمکان ماندگار شیب های خاکی توسط روش تحلیلی وابسته به شتاب تسلیم بررسی و مدل همبستگی در این خصوص ارائه شده است.

رخداد گرد و غبار به عنوان یکی از پدیده های بارز در مناطق خشک و نیمه خشک تاثیر بسزایی در کیفیت هوا دارد. در این پژوهش به منظور تخمین شدت رخداد گرد و غبار از محصولات ضخامت نوری سنجنده مادیس استفاده شده است. ضخامت نوری آلاینده ها براساس شاخص های مبتنی بر تفاضل بازتابش سطحی و اختلاف دمای درخشندگی در طول موج های 11 و 12 میکرومتر محاسبه شده است. این شاخص ها به منظور تخمین وسعت و بارزسازی گرد و غبار، پس از تعیین آستانه های دمایی محاسبه شده اند. همبستگی منفی بین پارامتر دید افقی و ضخامت نوری هواویزها و نیز رابطه همبستگی مثبت خطی قابل ملاحظه یی بین غلظت ذرات معلق PM10 و ضخامت نوری هواویزها در طول موج 550 نانومتر برقرار است. تحلیل آماری، مبین توانایی روش مذکور در تفکیک گرد و غبار از آلاینده های پیش زمینه و کاربرد آن در بهینه سازی بارزسازی گرد و غبار و شدت آن در منطقه است.

در این نوشتار، یک نوع اتصال صلب به منظور استفاده در سازه های پیش ساخته بتنی پیشنهاد شده است. در این اتصال از یک المان فولادی رابط برای متصل کردن تیر و ستون پیش ساخته استفاده شده است. این المان، به دو صورت نمونه پیچی و جوشی پیشنهاد شده است. نمونه های مذکور در مقیاس واقعی تحت آزمایش بارگذاری سیکلیک قرار گرفته و نتایج آنها از لحاظ میزان مقاومت، سختی، ظرفیت جذب انرژی، و شکل پذیری و همچنین نحوه پیدایش و گسترش ترک با نتایج حاصل از آزمایش نمونه یکپارچه معمولی مقایسه شده است. نمونه ها تمامی ضوابط آیین نامه ACI T1/1-01 را برآورده کرده اند و لذا قابلیت به کارگیری در سیستم قاب خمشی پیش ساخته بتنی را دارند. همچنین نوع و توزیع ترک ها و مکانیسم شکست نمونه ها دال بر رفتار شکل پذیر آنهاست.

آئین نامه های طراحی، هرچند وقت یک بار، با اضافه کردن الزامات و ضوابطی نسبت به ویرایش های قبلی تغییر می کنند. به واسطه این تغییرات، باید نرم افزارهای تحلیل و طراحی نیز به روز شوند. در آئین نامه طراحی لرزه یی AISC341-10 قید شده است که در قاب های مهاربندی هم گرای ویژه، تیرها و ستون ها باید برای نیروهای نظیر تسلیم مورد انتظار مهاربندها طراحی شوند. از آنجایی که کنترل این بند آئین نامه، با قابلیت های فعلی نرم افزارهای SAP2000 و ETABS، وقت گیر و دشوار است، می توان به جای بارگذاری های از نوع نیرو، از بارگذاری تغییر دمایی استفاده کرد. استفاده از این روش در قاب های مهاربندی شده، که باید ضوابط طراحی لرزه یی مندرج در آئین نامه AISC341-10 را ارضاء کند، روش کارآمدی است. بدین صورت که با ایجاد تغییر در مدول کشسانی مصالح مهاربندها، به جای استفاده از بارگذاری نیرویی، با اختصاص دادن تغییر دمای متناظر این نیروها به اعضاء مهاربندی می توان به سهولت طراحی لرزه یی قاب های ساختمانی توأم با مهاربندی های هم گرا را انجام داد.

هدف از این پژوهش، یافتن ارتباط بین ضریب شکل مخزن سدها و خصوصیات جریان سیلاب به ویژه عدد فرود در پدیده شکست سد به وسیله یک مدل فیزیکی است. به این منظور، آزمایش ها بر روی یک مدل فیزیکی شبیه سازی پدیده شکست سد در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه صنعتی امیرکبیر انجام شده است. اندازه گیری سرعت در نقاط مختلف کانال به وسیله سرعت سنج ADV و اندازه گیری تغییرات سطح آب به وسیله حسگرهای آلتراسونیک انجام شده است. با داشتن تغییرات سرعت و تغییرات تراز سطح آب، دبی ناشی از شکست سد محاسبه شده و هیدروگراف مربوط برای هر یک از ضرایب شکل مخازن ترسیم شده است. آنگاه رابطه بین عدد فرود و ضریب شکل مخزن سد به دست آمده است. نتایج آزمایشگاهی در مقایسه با نتایج داده های شکست واقعی سدها در گذشته، نشان داده است که روند تغییرات سازگاری مناسبی با نتایج جمع آوری ناشی از شکست سدها دارد.

تحلیل پایداری سازه های لاغر نیازمند انجام دادن تحلیل غیرخطی هندسی است. با دنبال کردن مسیر غیرخطی تعادل، تشخیص پدیده فروریختگی و بار کمانش و در نتیجه، ظرفیت باربری سازه ممکن می شود. روش طول کمان یکی از قوی ترین روش ها در ترسیم مسیر غیرخطی است. در این پژوهش، روش های تعیین علامت راه حل پیش بینی و تاثیر این روش ها در عملکرد روش طول کمان مورد بررسی قرار گرفته است. در مثال های انجام یافته، عملکرد هر یک از روش ها در عبور از نقاط بحرانی مورد بررسی قرار گرفته است. علاوه بر روش های موجود، یک روش پیشنهادی و جدیدی نیز معرفی شده است که صحت عملکرد این روش نیز در مثال ها بررسی شود. از دیگر متغیرهای تاثیرگذار در عملکرد روش طول کمان، متغیر مقیاسی است. در تحلیل سازه های خرپایی، روش کنترل طول کمان با متغیر مقیاسی پیشنهاد شده، قادر به تحلیل و ترسیم نمودارهایی با نقاط ویژه است.

انتخاب حرکات زمین در بحث برآورد پاسخ غیرخطی سازه ها- به گونه یی که بتوان با کمینه تعداد حرکات زمین، پاسخ قابل اطمینانی از سازه به دست آورد- تبدیل به موضوعی کلیدی در مهندسی زلزله براساس عملکرد و نیز نسل بعدی آیین نامه های لرزه یی شده است. برای بهبود انتخاب و نیز شناخت بهتر ویژگی های طیفی حرکات زمین، پارامترهای نوین طیفی از جمله اپسیلون شتاب طیفی و اتا در ادبیات فنی معرفی و در گام بعدی تلاش شده است تا با بهره گیری از این پارامترها، طیف های مشروط برای بهبود تخمین پاسخ سازه معرفی شوند. کاربرد اتا به دلیل وابستگی به اپسیلون سرعت بیشینه، برای محاسبه طیف مشروط با مشکلاتی مواجه است. هدف اصلی این پژوهش، تفکیک لرزه یی اتاست، که نتایج آن با روش های موجود در این زمینه مقایسه شده است. نتایج بیان گر آن است که تدقیق در محاسبه اتای هدف در ناحیه زمان تناوب های پایین طیف های شرطی موثر است.