مهندسی عمران شریف
سال:1394 | دوره:31-2 | شماره:4/2 |تعداد مقالات:15

در این نوشتار با استفاده از تحلیل های عددی غیرخطی، آسیب پذیری لرزه یی یکی از مقاطع دیوار ساحلی بندر کوبه، که در زمین لرزه کوبه (1995) به علت وقوع روان گرایی خسارت های زیادی به آن وارد شده، مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا پاسخ عددی به دست آمده نسبت به جابه جایی های افقی و قائم گزارش شده پس از زلزله و همچنین با نتایج به دست آمده توسط دیگر پژوهشگران اعتبارسنجی شده است. سپس با تحلیل های احتمالاتی، منحنی های شکست برای سطوح مختلف عملکردی همچون سرویس پذیری، تعمیرپذیری، و نزدیک به واژگونی به دست آمده اند، تا احتمال خسارت براساس پارامترهای مختلف شدت برای سطوح خسارت مذکور بررسی شود و نشان داده شده است که در هر زمین لرزه، پارامترهای مختلف لرزه یی، احتمال خسارت های مختلفی را به دست می دهند و منحنی شکست فقط براساس یک پارامتر خاص نمی تواند معرف احتمال شکست سیستم سازه یی باشد.

ژئوسل ها از انواع ژئوسینتتیک ها هستند که اخیرا جهت تسلیح خاک به کار برده شده اند. با توجه به عملکرد منحصر به فرد این نوع سیستم تسلیح (محصورکنندگی بالا ناشی از هندسه سه بعدی)، استفاده از آن ها در حال توسعه بوده و پژوهش های وسیعی روی آن ها در حال شکل گیری است. مطالعات آزمایشگاهی نسبتا وسیعی روی سیستم تسلیح با ژئوسل صورت گرفته است، اما مطالعه عددی عملکرد آن ها، که برای درک رفتار دقیق شان لازم است، بندرت انجام شده است. به همین دلیل روش های تئوری و طراحی موجود برای این سیستم، بسیار عقب تر از کاربردهای آن در زمینه های مختلف از جمله در راه سازی است. لذا در این پژوهش، به مطالعه عملکرد سیستم تسلیح با ژئوسل در خاکریزهای راه و عوامل موثر در آن بر مبنای روش عددی تفاضل محدود با استفاده از نرم افزار FLAC3D پرداخته شده و تاثیر پارامترهای خاک درون ژئوسل و نیز نحوه قرارگیری لایه های ژئوسل در عملکرد این خاکریزها مورد بررسی قرار گرفته است.

در این پژوهش نقش دو اسکاونجر الکترونی پراکسید هیدروژن و هیپوکلریت سدیم و اسکاونجر حفرهEDTA در فرایند فتوکاتالیستی نانوذرات دی اکسید تیتانیوم پوشش داده شده بر بستر سیمانی در حذف رنگ زای آبی مستقیم 71 مورد بررسی قرار گرفته است. طبق نتایج، 0.006 مولار پراکسید هیدروژن، 100 (mg/L) رنگ زا را در 8PH در مدت زمان 20 دقیقه با سرعتی حدود 15 برابر حالت بدون اسکاونجر تحت تابش 90 UV-C وات رنگ بری کرده است. همچنین 0.01 مولار هیپوکلریت سدیم باعث کاهش زمان رنگ بری 100 (MG/l) رنگ زا در 11Ph از 255 دقیقه به 15 دقیقه تحت 90UV-C وات شده است. به عبارت دیگر، این اسکاونجر سرعت حذف رنگ زا را حدود 35 برابر نسبت به شرایط بدون حضور آن افزایش داده است. استفاده از 0.03 مولار EDTA نیز باعث افزایش سرعت حذف 75 (mg/L) رنگ زا در 6ph تحت تابش لامپ 60UV-C وات از 225 به 75 دقیقه، یعنی 2.5 برابر شده است. بدین ترتیب از اثر تسریع کنندگی این سه اسکاونجر می توان در کاهش زمان فرایند فتوکاتالیستی استفاده کرد.

به تازگی میانقابی پیشنهاد و آزمایش شده است که فیوز لغزشی اصطکاکی در ارتفاع میانی دیوار دارد. نتایج آزمایشگاهی و عددی نشان داده است که این میانقاب ها مقاومت جانبی و شکل پذیری بالایی مشابه دیگر المان های سازه یی دارند و از این رو میانقاب مهندسی نام گذاری شده اند. در این نوشتار، تاثیر این میانقاب ها در بهبود رفتار لرزه یی سازه های فولادی بررسی و در ادامه، عملکردشان نسبت به سازه های با دیوار برشی، یا با میانقاب بتنی ساده و همچنین سازه با میانقاب جداشده از قاب مقایسه شده است. ساختمان های فولادی با تعداد طبقات 1، 3، 5 و 7 سیستم قاب خمشی، براساس آیین نامه ایران طراحی شده اند. به منظور مقایسه رفتار لرزه یی ساختمان های مورد مطالعه، یک قاب از هر یک انتخاب و مورد تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی قرار گرفته است. برای مدل سازی قاب های دو بعدی و انجام تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی از برنامه Version 2d IDARC استفاده شده است. براساس نتایج به دست آمده، میانقاب های مهندسی با فیوز برشی لغزان، تاثیر بسیار مطلوبی در بهبود رفتار لرزه یی سازه های فولادی نسبت به دیوار برشی و سایر موارد مطرح شده دارند.

تفاوت چشم گیر در گستره و نوع خرابی سازه ها ناشی از زلزله های حوزه نزدیک و دور، موجب توجه پژوهشگران به زمین لرزه های نواحی نزدیک گسل شده است. هدف این نوشتار، توسعه روش برآورد نیاز لرزه یی سازه ها برای شبیه سازی اثر زلزله های حوزه نزدیک است. در این راستا، تعمیم روابط مربوط به منظور پیشنهاد استفاده در طراحی ساختمان ها در دستور کار قرار گرفته است، که با اقتباس از نتایج مطالعات تحلیل خطر لرزه یی برای تعدادی از مناطق حوزه نزدیک کشور، ضرایب اصلاحی پیشنهادی ارائه می شوند. نتایج بررسی های انجام شده حاکی از افزایش قابل ملاحظه نیاز لرزه یی سازه در محدوده دوره های تناوب کوتاه و متوسط در مقایسه با مقادیر پیشنهادی در آئین نامه طرح لرزه یی است. به عنوان نمونه در مورد سایت حوزه نفتی شهر اهواز از دیدگاه روش طراحی براساس ظرفیت، نیاز لرزه یی سازه در محدوده دوره های تناوب کوتاه و متوسط در حدود 2.7 برابر مقادیر پیشنهادی در آئین نامه طرح لرزه یی است. شایان ذکر است که در این پژوهش رویکردهای تعینی و احتمالاتی مورد استفاده قرار گرفته و با کاربرد روابط کاهندگی مختلف و ترکیب نتایج حاصل در درخت منطقی، پارامترهای طراحی موردنظر ارائه شده اند.

امروزه با وجود گسترش استفاده از دیوارهای برشی فولادی، طراحی آنها در آیین نامه ها هنوز براساس روش های نیرویی است. روش های نیرویی به دلیل درنظرنگرفتن رفتار غیرکشسان به تدریج جای خود را به روش های طراحی براساس عملکرد داده اند. یکی از این روش ها، روش طرح خمیری براساس عملکرد است، که یکی از پارامترهای اولیه طراحی در آن، پارامتر تعیین مقدار رانش تسلیم سازه است، که در اغلب مطالعات با کاستی هایی همراه بوده است. در این نوشتار ضمن ارائه روش طراحی مذکور برای سازه های با دیوار برشی فولادی بدون سخت کننده، روشی برای تعیین مقدار رانش تسلیم سازه نیز ارائه شده است. لذا جهت کنترل، 6 سازه 5 و 10 طبقه با شکل پذیری های متفاوت با زلزله طرح آیین نامه 2800 ایران طرح شده است. با تحلیل غیرخطی استاتیکی سازه ها مشاهده شده است که شکل پذیری هدف و شکل پذیری واقعی سازه ها به هم نزدیک است. همچنین عدم اصلاح مقدار رانش تسلیم سبب ایجاد خطا در طرح خواهد شد.

میراگرهای فلزی جاری شونده همانند المان های افزاینده میرایی و سختی، از جمله متداول ترین ابزار اتلاف انرژی برای کنترل و کاهش پاسخ دینامیکی سازه ها محسوب می شوند. انتخاب مناسب پارامترهای طراحی این نوع میراگرها تاثیر زیادی در رفتار غیرخطی سازه دارد. یکی از این پارامترها، جابجایی تسلیم میراگر است. براساس پژوهش های پیشین، از میان پارامترهای طراحی این نوع میراگرها، جابجایی تسلیم بیشترین تاثیر را در تقاضای شکل پذیری سازه دارد. در این نوشتار روشی برای انتخاب این مشخصه طراحی میراگر در طبقات مختلف قاب های خمشی فولادی پیشنهاد شده است، تا نیاز شکل پذیری طبقات مختلف یکنواخت شود. با استفاده از الگوریتم پیشنهادی در چند مثال شامل قاب های خمشی 3، 5 و 10 طبقه ملاحظه شده است که کاهش قابل ملاحظه یی در اندیس خرابی قاب های ساختمانی ایجاد می شود. همچنین رفتار چرخه یی میراگرها بهبود می یابد و میراگرهای کلیه طبقات مشارکت موثری در استهلاک انرژی ورودی زلزله از خود نشان می دهند.

در این نوشتار پس از صحت سنجی یک مدل عددی با نتایج آزمایش های سانتریفیوژ انجام شده بر روی یک تونل مترو، اثر انعطاف پذیری پوشش تونل در پاسخ شتاب سطح زمین مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج مطالعه پارامتری نشان می دهد که دو سیستم با ضریب انعطاف پذیری یکسان، ولی با جنس متفاوت منجر به پاسخ یکسان شتاب در سطح زمین می شوند. پارامتر ضریب انعطاف پذیری، پاسخ شتاب در سطح زمین را تحت تاثیر قرار می دهد و این مساله تحت تاثیر محتوای بسامدی حرکت ورودی و بسامد طبیعی سیستم است. پوشش سخت تر (با ضریب انعطاف پذیری کمتر) باعث بزرگ نمایی بیشتر پاسخ در دوره های تناوب پایین نسبت به پوشش های منعطف تر شده است، که می تواند برای ساختمان های کوتاه مجاور تونل مساله ساز باشد. در حالی که پوشش منعطف تر منجر به پاسخ بیشتر شتاب در دوره های تناوب بلندتر نسبت به پوشش های سخت تر می شود، که سازه های بلند را تهدید می کند.

ضریب رفتار در استانداردهای تحلیل و طراحی مبین جذب انرژی لرزه یی ورودی از زمان تشکیل اولین مفصل خمیری تا مکانیزم خرابی است و از آن برای کاهش نیروهای طراحی استفاده می شود. پارامترهای مختلفی چون ضریب کاهش در اثر شکل پذیری، مقاومت افزون و درجه نامعینی در تعیین مقدار آن موثرند. میراگرها نیز به عنوان ابزار بهسازی لرزه یی باعث استهلاک بخشی از انرژی ورودی زلزله می شوند. تاکنون پژوهش های بسیاری در حوزه ضریب رفتار صورت گرفته است، ولی نقش میراگر اصطکاکی و تاثیر آن در پارامترهای ضریب رفتار هنوز به خوبی بررسی نشده است. در این نوشتار، با درنظرگرفتن میراگر اصطکاکی پال در طبقات و با استفاده از تحلیل های غیرخطی، تاثیر این میراگر در ضریب رفتار قاب های دو بعدی فولادی 3، 6 و 9 طبقه دارای 3، 5 و 7 دهانه طراحی شده براساس پیش نویس ویرایش چهارم استاندارد 2800 و آخرین ویرایش مبحث ششم و دهم و تجدیدنظر اول نشریه 360 مورد بررسی قرار گرفته است، که حکایت از بهبود ضریب رفتار تا %100 در سیستم های دوگانه فولادی و مهاربندی هم گرا به همراه میراگر پال نسبت به نمونه های قاب بدون میراگر دارد.

خرابی پیش رونده وضعیتی است که در آن بروز یک خرابی موضعی در یک عضو سازه یی منجر به شکست اعضاء مجاور آن و فروریزش های اضافی در ساختمان می شود. هرگونه ضعف در طراحی و یا اجرای المان های سازه یی ممکن است باعث به وجودآمدن پدیده خرابی پیش رونده در سازه ها حین بارگذاری انفجار و یا لرزه یی شود. لذا مدل کردن پاسخ ساختمان ها در برابر خرابی پیش رونده، نظر پژوهشگران بسیاری را در دو دهه گذشته به خود جلب کرده است و تلاش هایی برای توسعه روش های تحلیل و طراحی در برابر این پدیده صورت گرفته است. در این نوشتار به منظور تخمین ایمنی لرزه یی، با استفاده از تحلیل دینامیکی غیرخطی، تغییرمکان جانبی نسبی طبقات، چرخش و روند توزیع مفاصل خمیری در تیرها و ستون ها در قاب های خمشی فولادی سالم و آسیب دیده با سیستم های باربر جانبی گوناگون تحت خرابی پیش رونده مورد ارزیابی قرار گرفته است. با بررسی پاسخ سازه ملاحظه می شود عملکرد لرزه یی سازه ها اساسا وابسته به موقعیت حذف ستون و نوع سیستم باربر جانبی است و نشان از برتری سیستم قاب خمشی ویژه به همراه مهاربند برون محور دارد. نتایج حاصل بینش بهتری را برای درک تاثیر نوع سیستم باربر جانبی در پاسخ دینامیکی و ایمنی لرزه یی قاب های فولادی ویژه تحت خرابی پیش رونده به دست می دهد و بیان می کند که در هنگام ایجاد خرابی موضعی در طبقه پایینی سیستم های فولادی طراحی شده براساس الزامات ویژه لرزه یی، پتانسیل ایجاد خرابی پیش رونده وجود ندارد.

یکی از روش های نوین ساخت مسکن به روش صنعتی، شیوه قالب تونلی است. رفتار و عملکرد لرزه یی این سیستم، که با آیین نامه های موجود طراحی و اجرا می شود، هدف اصلی این پژوهش است. در این نوشتار، 18 مدل سازه بتنی با سیستم اجرای قالب تونلی (6 پلان متفاوت با تعداد طبقه های 6، 9، 12) که معرف سازه های کوتاه تا متوسط هستند، انتخاب، تحلیل و طراحی شده اند. سپس با استفاده از تحلیل های بار افزایشی استاتیکی غیرخطی، پارامترهای موثر در رفتار لرزه یی این سازه ها از جمله: شکل پذیری، مقاومت افزون، ضریب برش پایه، جابجایی نسبی بام و ضریب رفتار بررسی و مشخص شده است که با توجه به مساحت نسبی دیوارهای برشی در دو راستای اصلی سازه ها، مود غالب آن ها می تواند پیچشی باشد. هم چنین در سازه های کوتاه، ضوابط آیین نامه بر مقاطع دیوارهای برشی حاکم است و از این رو مقدار مصالح مصرفی بیشتر از مصالح مورد نیاز است و به دنبال آن ضریب مقاومت افزون نیز مقادیر بزرگی را به خود اختصاص خواهد داد. به همین دلیل استفاده از سازه های قالب تونلی برای ساختمان های کوتاه مناسب نیست. هم چنین، افزایش تعداد دیوارهای برشی موازی تاثیری در مقاومت و ضریب برش پایه سازه ندارد.

تخمین و ارزیابی آسیب های وارده به سازه های اطراف گود به واسطه جابجایی های زمین، از مسائل حائز اهمیت در ملاحظات مربوط به طراحی سیستم میخ کوبی در مناطق شهری است. این مساله در صورت حضور سازه های با عمر زیاد و یا با درجه استحکام پایین در مجاورت گود اهمیت بیشتری دارد. به واسطه نبود داده های مستند و دقیق و همچنین تعدد متغیرهای تاثیرگذار در پاسخ سازه ها به جابجایی های ناشی از گودبرداری، در حال حاضر معیارهای تخمین درجه آسیب سازه های مجاور گود، بسیار معدود و در بسیاری از موارد به واسطه محدودیت های موجود کاربردی نیستند. در این پژوهش سعی شده است با تکیه بر 10 مطالعه موردی و همچنین بهره گیری از آنالیزهای عددی و احتمالاتی، ضمن تحلیل عملکرد سیستم میخ کوبی در تثبیت دیواره گودبرداری های عمیق، به ارائه سطوح خرابی سازه های مجاور گود براساس تابع پتانسیل خرابی پرداخته شود. سطوح خرابی پیشنهادی در این نوشتار، نشانگر میزان خرابی محتمل در سازه های مصالح بنایی مجاور دیواره های میخ کوبی شده، با توجه به فاصله قاب سازه از بر گود و به ازاء بیشینه مقادیر تغییرشکل افقی دیواره گود است.

کشور ایران در زمره کشورهایی است که خاک های رمبنده دارد و در صورت عدم شناسایی این خاک ها، اگر سازه، راه و یا خطوط ریلی روی آنها احداث شود، می تواند در اثر اشباع شدن خاک، مشکلات قابل توجهی را ایجاد کند. در این پژوهش به بررسی و مطالعه آزمایشگاهی تثبیت خاک و کاهش رمبندگی و افزایش خصوصیات مقاومت برشی آن با استفاده از تزریق آهک پرداخته شده و سپس رمبندگی خاک مورد تزریق و خاک در حالت طبیعی مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که تزریق آهک باعث کاهش پتانسیل رمبندگی خاک می شود. همچنین پارامترهای مقاومت برشی خاک پس از تزریق بهبود یافته و مقدار fu بعد از تزریق تقریبا 2.15 برابر شده و پارامتر f’، 1.62 برابر شده است، که با توجه به ثابت بودن تنش ها در هر دو آزمایش خاک در حالت طبیعی و خاک تزریق شده با آهک، افزایش زاویه اصطکاک داخلی و کاهش چسبندگی خاک را به همراه داشته است، که حاکی از بهبود رفتار خاک پس از تزریق است.

هدف این نوشتار به دستاوردن منحنی های شکنندگی ساختمان های بنایی متداول مدارس ایران است. در این مطالعه با استفاده از یک روش تحلیلی منحنی های شکنندگی برای ساختمان های بنایی در 3 حالت 1، 2 و 3 طبقه و روی انواع خاک های ذکرشده در استاندارد 2800 به صورت مجزا توسعه داده شده اند. از دیگر مزایای این پژوهش این است که به منظور دستیابی به منحنی های شکنندگی واقعی تر برای هر ساختمان 24 تحلیل انجام شده و این موارد مدنظر قرار گرفته اند: اعمال نیرو در هر دو جهت اصلی x و y، توزیع نیروی جانبی به صورت مود اول و یکنواخت، خروج از مرکزیت، اعمال نیروی جانبی در جهت مثبت و منفی محورها. برای تحلیل ساختمان های بنایی، نرم افزار سازه یی Tremuri مورد استفاده قرار گرفته، تحلیل های استاتیکی غیرخطی انجام شده و منحنی های ظرفیت سازه به دست آمده اند. همچنین از طیف آئین نامه 2800 به عنوان طیف تقاضا استفاده شده است. نهایتا با فرض توزیع لوگ نرمال برای تابع چگالی احتمال منحنی های شکنندگی به دست آمده اند. شایان ذکر است که شتاب بیشینه زمین (PGA) به عنوان پارامتر نمایان گر شدت حرکت لرزه یی زمین انتخاب شده است.