مهندسی عمران شریف
سال:1396 | دوره:33-2 | شماره:3/2 |تعداد مقالات:16

بررسی ها در خصوص سیستم قالب تونلی، حاکی از تقدم مدهای پیچشی بر مدهای انتقالی در بسیاری از ساختمان های متداول با سیستم مذکور است. این ویژگی مختص ساختمان های نرم پیچشی است، که در آنها غالبا خروج از مرکزیت جرم، سختی و مولفه ی پیچشی زلزله سبب افزایش پاسخ های نیرویی و تغییرمکانی می شود. در مطالعه ی حاضر، حساسیت لرزه یی ساختمان های قالب تونلی 5 و 10 طبقه به توزیع نامتقارن جرم در پلان ارزیابی و به ازاء خروج از مرکزیت های مختلف جرم، سطح عملکرد ساختمان های مذکور در زلزله ی طرح به روش تحلیل تاریخچه ی زمانی و بارافزون تعیین شده است. برآورد نسبت بسامدهای غیرهمبسته و ارائه ی منحنی های شکنندگی به کمک تحلیل دینامیکی افزایشی از دیگر دستاوردهای پژوهش حاضر است. نتایج به دست آمده بیان گر ظرفیت زیاد و عملکرد لرزه یی مناسب ساختمان های ذکرشده تحت پیچش ناشی از توزیع نامتقارن جرم است، به گونه یی که ساختمان ها به ازاء خروج از مرکزیت های مختلف جرم، در زلزله ی طرح در سطح عملکردی قابلیت استفاده ی بی وقفه قرار گرفتند.

در نوشتار حاضر، اثرات نامنظمی های جرم، سختی، مقاومت، و ترکیب سختی و مقاومت در ارتفاع، در عملکرد لرزه یی سازه های فولادی با سیستم باربر جانبی قاب خمشی فولادی ویژه، در قالب منحنی های سطوح اطمینان عدم تجاوز از اهداف عملکردی ارزیابی شده است. اثرات انعطاف پذیری پی با در نظر گرفتن رفتار غیرخطی خاک، در مدل های تحلیلی اعمال شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که نامنظمی های غیرهندسی مذکور باعث می شوند تا با افزایش شدت ارتعاشات لرزه یی و تقاضای جابجایی متناظر با آن ها، نسبت به سازه ی منظم، از قابلیت اطمینان سازه کاسته شود. در بین تمام مدل های نامنظم مورد بحث مشاهده می شود که دسترسی به سطوح قابلیت اطمینان مطلوب در سازه های با نامنظمی ناشی از تغییرات مقاومت، عمدتا در شدت ارتعاشات لرزه یی پایین مقدور است که به موجب آن جابجایی و تقاضای متناظر با سطوح اطمینان کاهش می یابد؛ به نحوی که در مقایسه با سازه منظم، اختلافی تا مرز 85% در نتایج مشاهده می شود.

احداث تونل های زیرزمینی به منظور کنترل ترافیک و ایجاد شبکه های حمل و نقل می تواند در پاسخ لرزه یی سطح زمین و به دنبال آن در سازه های روسطحی تاثیرگذار باشد. لذا در نوشتار حاضر سعی شده است تا با به کارگیری روش عددی اجزای مرزی دوبعدی در حوزه ی زمان و در یک محیط همگن و همسان به بررسی پاسخ لرزه یی و الگوی بزرگ نمایی سطح زمین واقع بر حفره ها و تونل های زیرزمینی بدون پوشش (لاینینگ) تحت تاثیر امواج برشی SV در بسامدهای مختلف پرداخته شود. نتایج به دست آمده نشان می دهد که تونل های زیرزمینی دوقلو، مولفه های افقی و قائم جابه جایی سطح زمین را در مقایسه با تونل های منفرد، تحت تاثیر بیشتری قرار می دهند. افزایش فضای حبس موج در بالای تونل های دوقلو بدون پوشش به نسبت تونل منفرد می تواند یکی از عمده ترین دلایل موجود برای افزایش بزرگ نمایی لرزه یی سطح زمین باشد. با فاصله گرفتن حفره های دوقلو از یکدیگر، تاثیر لرزه یی متقابل آنها در یکدیگر و به دنبال آن در پاسخ لرزه یی سطح زمین کاهش می یابد.

ضربه ی قوچ یکی از پدیده های مخرب هیدرودینامیکی است که در بیشتر ایستگاه های پمپاژ، خطوط انتقال آب و نیروگاه های برق آبی ایجاد می شود. نظر به آثار مخرب پدیده ی مذکور بر روی خطوط انتقال آب و تاسیسات برق آبی، در نظر گرفتن نوسان های پارامترهای مختلف نظیر سرعت و فشار می تواند تاثیر قابل ملاحظه یی در طراحی ایمن خطوط انتقال آب داشته باشد. یکی از روش های کنترل نوسان های ذکرشده در هنگام وقوع پدیده ی ضربه ی قوچ، احداث مخزن موج گیر در مسیر انتقال است. در پژوهش حاضر، ضمن تشریح عملکرد انواع مخازن موج گیر و نقش آن ها در تعدیل فشارهای مثبت و منفی خطوط انتقال نیروگاه برق آبی، دو نوع مخزن گیر ساده و تفاضلی روزنه دار انتخاب و تاثیر هر کدام در تغییرات فشار و سرعت در طول خط لوله انتقال بررسی شده است. برای تحلیل معادلات حاکم بر پدیده، از روش تفاضل محدود استفاده شده و گسسته سازی معادلات و حل آن ها در نرم افزار مطلب انجام شده است. نتایج به دست آمده از تحلیل عددی نشان داده است که مخزن موج گیر تفاضلی می تواند تاثیر قابل ملاحظه یی در استهلاک انرژی و کاهش نوسان های تراز آب مخزن داشته باشد که این تاثیر موجب کاهش 40 درصدی ابعاد مخزن تفاضلی نسبت به مخزن ساده شده است. به لحاظ کنترل نوسان های فشار نیز مخزن موج گیر تفاضلی به مراتب عملکرد بهتری نسبت به مخزن ساده داشته است.

در نوشتار حاضر، اتصال دارای میراگر لوله یی جدید که در آن اتلاف انرژی عمدتا با استفاده از ظرفیت جذب انرژی خمیری مصالح فولادی میراگر انجام می شود، بررسی شده است. میراگر پیشنهادی، سرعت نصب و تعویض زیادی دارد که بعد از زلزله برای بهره برداری مجدد از سازه، مزیت بزرگی محسوب می شود. با به کارگیری میراگر لوله یی جدید در اتصالات خمشی تیر به ستون می توان از توسعه تغییر شکل های غیرکشسان در اعضاء اصلی مانند تیر و ستون جلوگیری کرد؛ در حالی که سختی، مقاومت و شکل پذیری آن ها نسبت به اتصالات خمشی متداول در حد قابل قبولی باقی می ماند. نتایج نشان می دهد که میراگرهای لوله یی درصد زیادی از انرژی مستهلک شده را بدون نیاز به اعضاء اصلی به تنهایی جذب می کنند و برتری های نسبی، نظیر نیاز به فناوری ساده و هزینه ساخت کمتر نسبت به سایر انواع میراگرها دارند.

پرش هیدرولیکی مستغرق تحت تاثیر بلوک های میانی حوضچه ی آرامش، به صورت دو نوع رژیم اتفاق می افتد 1. جریان منحرف شده به سطح یا رژیم DSJ؛ و 2. به صورت جت دیواره یی دوباره متصل شونده یا رژیم .RWJ نوشتار حاضر به بررسی تاثیر پارامترهای فاصله بلوک ها از دریچه، ارتفاع بلوک ها، و شکل بلوک ها بر روی طول پرش هیدرولیکی پرداخته است. بدین منظور از نرم افزار فلوئنت برای شبیه سازی استفاده و در مجموع 20 مدل برای مقادیر مختلف پارامترهای ذکرشده طراحی و اجرا شده است. نتایج نشان داده است که مهم ترین عامل در کاهش طول پرش، تلاش در جهت شکل گیری رژیم DSJ است؛ به طوری که بلوک ها در رژیم RWJ فقط در حدود %14 طول پرش را کاهش داده اند، این در حالی است که در رژیمDSJ ، بسته به اینکه بلوک ها در چه فاصله یی از دریچه قرار گیرند، می توان انتظار بیش از %40 کاهش طول پرش را داشت.

سفرهای آموزشی می توانند سهم بزرگی در رشد بلوغ فکری کودکان دبستانی (مخصوصا زمانی که مستقل سفر می کنند) داشته باشند. تاکنون در تحلیل شیوه های سفرهای تحصیلی کودکان دبستانی به بررسی متغیرهای اقتصادی- اجتماعی بسنده شده و به کمی سازی و بررسی عوامل روان شناختی در انتخاب شیوه های سفرهای دانش آموزان دبستانی پرداخته نشده است. در مطالعه ی حاضر به تحلیل نقش متغیرهای درک از خطر و نگرانی های والدین در نحوه ی همراهی و شیوه های مستقل سفر کودکان در کنار سایر متغیرها پرداخته شده است. تعداد 1078 پرسش نامه میان والدین دانش آموزان پایه های اول تا سوم دبستان در 9 مدرسه ی پسرانه و دخترانه دولتی و غیردولتی شهر رشت در اسفندماه سال 1392 توزیع شده است. بر اساس داده های حاصل از پرسش گری میدانی، نتایج مدل لوجیت چندگانه و تحلیل واریانس چندمتغیره نشان می دهد کودکانی که با همراهی والدین به مدرسه رسانده می شوند، والدین نگران تری دارند و هرچه نگرانی والدین بیشتر شود، احتمال سفرهای مستقل کودکان دبستانی به مدرسه کمتر می شود.

بتن در صنعت ساخت وساز بسیار پرکاربرد است. اما نقاط ضعفی از جمله مقاومت کششی کم و تردی زیاد دارد، که می تواند کاربرد آن را در برخی از موارد به چالش بکشد. استفاده از الیاف، راهکاری مناسب برای غلبه بر نقاط ضعف ذکر شده است. در نوشتار حاضر، تاثیر الیاف فولادی قلاب دار در رفتار برشی تیرهای بتنی بررسی شده است. 12 تیر در 3 ارتفاع مختلف (350، 675 و 915 میلی متر) با بتن حاوی 0، 0.5، 0.75 و 1 درصد الیاف فولادی با استفاده از روش اجزاء محدود تحلیل شده اند. نتایج حاکی از آن است که الیاف فولادی باعث افزایش قابل توجه مقاومت برشی (تا 131.5%) تیر شده و در عین حال شکست تیرهای الیافی نیز نرم تر بوده است. همچنین مشخص شده است که وجود الیاف در تیرهایی با ارتفاع بیشتر موثرتر است، در نتیجه می توان گفت الیاف فولادی اثر اندازه در مقاومت برشی را تخفیف می دهد.

امروزه شناسایی منبع آلاینده یی ناشناخته که به محیط های آبی وارد می شود، یک مساله چالش برانگیز است. شناسایی منبع آلاینده در رودخانه ها نیازمند ابزارهای دقیقی است. روش احتمال برگشتی، یکی از ابزارهایی است که قادر است اطلاعات قابل اطمینانی را از مکان گذشته ی آلاینده و زمان تخلیه ی آن ارائه دهد. مدل مذکور در ابتدا به منظور شناسایی منبع آلاینده در آب های زیرزمینی توسعه داده شده است. بنابراین یکی از اهداف پژوهش حاضر، کاربرد روش مذکور در شناسایی منبع آلاینده در آب های سطحی است. بر همین اساس یک مدل عددی بر پایه آنالیز الحاقی توسعه داده شده است. در بخش اول، ابتدا کاربرد مدل مذکور در رودخانه ی سورن انگلستان بررسی و سپس سعی شده است که کاربرد آن در شبکه یی از رودخانه ها نیز بررسی شود. در پایان نتایج نشان داده است که مدل ذکرشده به خوبی قادر است فقط با یک مرتبه شبیه سازی، تمامی نقاط مشکوک به منبع آلاینده را شناسایی کند.

به دلیل ساختار پیچیده ی بتن توانمند، ارائه ی مدلی برای پیش بینی رفتار آن دشوار است. مثلا مطالعاتی مستقلا نشان داده اند که مقدار اسلامپ بتن توانمند، فقط به مقدار آب و بیشترین اندازه مصالح درشت دانه بستگی ندارد، بلکه مقدار آن تحت تاثیر سایر اجزاء تشکیل دهنده ی بتن نیز هست. در پژوهش حاضر، عملکرد شبکه های عصبی مصنوعی تغذیه رو به جلو و آبشاری رو به جلو و رگرسیون خطی چندگانه ی هم زمان و قدم به قدم در مدل سازی اسلامپ و مقاومت فشاری 28 روزه ی بتن توانمند بررسی شده است. داده های آزمایش مورد استفاده در پژوهش حاضر از مرجع داده های استاندارد دانشگاه کالیفرنیا استخراج شده است. نتایج پژوهش و بررسی جذر میانگین مربعات و ضریب همبستگی نشان داده است که مدل شبکه ی عصبی مصنوعی آبشاری رو به جلو توانسته است با دقت بهتری اسلامپ و مقاومت فشاری 28 روزه را نسبت به روش های دیگر مدل سازی کند.

 در مناطق شهری، زمانی که بحرانی رخ می دهد (به ویژه زلزله)، چگونگی تعیین مناطق پرخطر، انتقال شهروندان به مناطق امن و ایمن و کاهش تلفات و مصدومان از عمده ی موارد نگرانی مدیران شهری و مقامات دولتی است. برای تسریع در حمل و نقل اضطراری پس از وقوع سوانح باید بهینه ترین مسیرها مورد توجه قرار گیرند. با توجه به اهمیت موضوع در پژوهش توصیفی- تحلیلی حاضر، رویکرد تحلیل چندعاملی به منظور تعیین و ارزیابی پارامترهای موثر در انتخاب مسیرهای بهینه ی حمل و نقل اضطراری مورد توجه قرار گرفته و در منطقه ی یک شهر تهران عملیاتی شده است. نتایج نشان داده است که در تعیین مسیرهای حمل و نقل اضطراری، 17 شاخص تاثیرگذار و پارامترهای اصلی شامل: ایمنی، طول مسیرها، ترافیک و فرهنگ هستند. در کل، تراکم جمعیت با %23.55 بیشترین و کیفیت خودروها با %2.13 کمترین میزان اهمیت را دارند.

در پژوهش حاضر، بهسازی تیرهای بتن مسلح با استفاده از الیاف پلیمری مسلح FRP بررسی شده است. در ابتدا جهت تایید صحت مدل سازی ها، نتایج به دست آمده از تحلیل های حاصل از نرم افزار ABAQUS با نتایج مطالعات انجام شده آزمایشگاهی، مقایسه و در ادامه به بهسازی تیرهایی که نیاز به تقویت داشته اند، پرداخته و تاثیر FRP در انحناء و ظرفیت چرخشی تیر بررسی شده است. در نهایت، شکل پذیری متناسب با سطوح عملکردی و معیارهای پذیرش تیرهای بهسازی شده با توجه به کنترل پذیر بودن توسط نیرو یا تغییر شکل استخراج شده است. نتایج حاصل از تحلیل ها نشان داده است که رفتار تیرها بعد از بهسازی با توجه به اینکه نسبت تغییر شکل حد کاهش مقاومت به تغییر شکل حد خطی آنها کمتر از 2 می شود، تغییر یافته و معیار پذیرش برای این گونه تیرها، کنترل پذیر بودن توسط نیرو است.

در پژوهش حاضر، یک شیوه برای پایش رانش زمین در سطوح شیب دار واقع در کوهپایه یا دامنه کوه با استفاده از شبکه های حس گر بی سیم معرفی، تحلیل و شبیه سازی شده است. اساس این روش در قراردادن آرایه یی از گره های حس گر بی سیم فرستنده در نواحی ویژه در سطح شیب دار مورد نظر و دریافت و آنالیز سیگنال های ارسالی از آرایه مذکور از طریق دو گره گیرنده بی سیم سنکرون استوار است. در واقع سیستم پیشنهادی برای پایش پدیده ی رانش زمین، تغییرات اختلاف فاز بین دو گره گیرنده ی بی سیم سنکرون را در قبل و بعد از وقوع رانش زمین اندازه می گیرد و قابلیت اطمینان و دقت قابل قبولی را برای پایش سطوح شیب دار کوهپایه یی محدود، اما با شرایط ویژه یا بحرانی از خود نشان می دهد. در این مورد آزمایش میدانی انجام نشده است، اما شبیه سازی جامع و کاملی با استفاده از آرایه یی از 6 فرستنده و 2 گیرنده صورت گرفته و نتایج و دقت آن به تفصیل بررسی و ارزیابی شده است.

بالابودن زمان و بالتبع هزینه محاسبات، از جمله مشکلات پیش رو جهت بررسی عملکرد لرزه یی ساختمان های قالب تونلی در محدوده ی رفتار غیرخطی است. در مطالعه ی حاضر، ضمن بررسی سطح عملکرد ساختمان های 5 و 10 طبقه، تحت زلزله ی طراحی آیین نامه ی ایران به کمک تحلیل های استاتیکی و دینامیکی، کارایی روش نوین زمان دوام در تخمین پاسخ لرزه یی این قبیل ساختمان ها نیز ارزیابی شده است. نتایج تحلیل ها مبین باقی ماندن ساختمان های مورد مطالعه در سطح عملکردی قابلیت استفاده ی بی وقفه به ازاء زلزله ی طرح و دقت بالای روش زمان دوام در تخمین پاسخ سازه ها با صرف تلاش محاسباتی بسیار کمتر است. تحلیل های انجام یافته در برآورد پاسخ ها، مبین بیشینه ی 53.76 و 21.74 درصد خطا به ترتیب بین نتایج حاصل از تحلیل های بارافزون و زمان دوام با نتایج حاصل از تحلیل دقیق تاریخچه زمانی برای ساختمان های مورد مطالعه است. زمان صرف شده برای انجام تحلیل زمان دوام فقط 20 و 25 درصد زمان لازم برای تحلیل های بارافزون و تاریخچه ی زمانی برآورد شده است. به نظر می رسد که به خصوص برای سیستم ساختمانی قالب تونلی، روش زمان دوام می تواند جایگزین مناسبی برای روش های مذکور باشد.