مهندسی عمران شریف
سال:1396 | دوره:33-2 | شماره:4/1 |تعداد مقالات:16

پروژه های عمرانی در طول عمر مفید خود برای رسیدن به اهداف از پیش تعیین شده، همواره با ریسک های متعددی مواجه هستند. بنابراین مدیران ساخت و ساز برای کنترل و مدیریت بهتر پروژه ها، نیازمند داشتن ابزاری مناسب و کارا به منظور شناسایی، آنالیز و کاهش ریسک های مذکور هستند. همچنین با توجه به اهمیت ماشین آلات عمرانی در پروژه های زیربنایی کشور، بهره گیری از روش های انتخاب بهینه ماشین آلات ضروری است. در نوشتار حاضر، آنالیز و مدیریت برنامه یی ریسک پیشرفته برای ترکیب بهینه ماشین آلات توسعه یافته و علاوه بر ریسک های هزینه و زمان (مدیریتی)، مسائل زیست محیطی را نیز در نظر گرفته است. سپس 3 ترکیب ممکن از ماشین آلات حفاری که معمولا در پروژه های قطار شهری استفاده می شوند، بررسی شده اند. پس از برآورد هزینه های مربوط به ماشین آلات موردنظر، با استفاده از روش دلفی، ریسک های مدیریتی و زیست محیطی شناسایی شده است. سپس نمودارهای حاصل از بهینه سازی ریسک های موجود، جهت ترکیب بهینه ماشین آلات پروژه موردنظر ارائه شده است.

خاک ها ماهیت ناهمسان دارند و گسیختگی می تواند با اعمال مدهای مختلفی از برش بر آنها وارد شود.در نوشتار حاضر، اثرات جهت محور تنش اصلی، تنش برشی اضافی در حین تحکیم و نسبت تنش سیکلی بر روی فشار آب حفره یی اضافی بررسی شده است. به همین منظور یک سری آزمایش سیکلی زهکشی نشده بر روی نمونه های شل و تحکیم ناهمسان یافته به وسیله دستگاه استوانه توخالی سیکلی انجام شده و نتایج نشان داده است که جهت محور تنش اصلی بیشینه در حین تحکیم، تاثیر چندانی در روند تولید فشار آب حفره یی اضافی ندارد. از طرفی افزایش نسبت تنش سیکلی و اعمال برش در حین تحکیم، منجر به افزایش فشار آب حفره یی ماندگار شده است. آنالیز برازش انجام شده بر روی نتایج آزمایش های نمونه های شل و تحکیم ناهمسان یافته ی بابلسر، منجر به اصلاح مدل تجربی بوکر و ساده سازی مدل توانی بر پایه انرژی مستهلک شده برای پیش بینی فشار آب حفره یی ماندگار شده است.

بروز پدیده ی ترک خوردگی در وجه بالادست سدهای بتنی وزنی و به خصوص در محل پاشنه که به دنبال ایجاد تنش های کششی ناشی از بار هیدروستاتیکی مخزن به وقوع می پیوندد، یکی از شایع ترین انواع آسیب های محتمل در این نوع سازه هاست. با توجه به امکان ورود آب با فشاری معادل هد مخزن به داخل ترک های کششی مذکور، درنظر گرفتن توزیع واقعی فشار آب داخل ترک در آنالیز ترک خوردگی سازه می تواند تاثیر قابل ملاحظه یی در وضعیت میدان تنش در اطراف نوک ترک داشته باشد و در نتیجه پیشروی ترک را تسریع کند. مدل اندرکنشی ارائه شده در نوشتار حاضر جهت اعمال توزیع فشار آب داخل ترک شامل دو بخش اصلی است: 1. مدل ترک پخشی چرخشی برای مدل سازی ترک خوردگی بتن، 2. معادله ی تنش موثر بایوت و وابسته کردن دو ترم فشار حفره یی و ضریب تخلخل موثر محیط به میزان خسارت المان ترک خورده. در ادامه نوشتار حاضر، سد وزنی کوینا به عنوان یک مطالعه ی موردی انتخاب و روند تاثیرگذاری این پدیده در پاسخ کلی سد و پایداری سازه تحت اثر بارگذاری سیلاب مطالعه شده است. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که اعمال فشار آب داخل ترک، تاثیر قابل ملاحظه یی در روند خرابی سد و همچنین بیشینه تراز سیلاب قابل تحمل توسط سازه خواهد داشت.

آلودگی خاک به مواد آلی از جمله نگرانی های مهم زیست محیطی به شمار می رود که در کیفیت خاک، هوا و آب زیرزمینی موثر است. امکان بهسازی خاک های آلوده ذکر شده همواره از موضوعات مورد توجه پژوهشگران بوده است. در پژوهش حاضر، تاثیر افزودن سیمان به منظور بهسازی خاک رسی آلوده به ماده آلی آنتراسن از منظر ریزساختاری و آزمایشگاهی مطالعه شده است. بدین منظور نمونه های خاک طبیعی، خاک آلوده به آنتراسن، خاک سیمان و خاک آلوده بهسازی شده با مقادیر (5، 10، 15، 20 و 30 درصد) سیمان، در زمان های عمل آوری (3، 7، 14 و 28 روزه) تهیه و آزمایش مقاومت تک محوری بر روی آنها انجام شده است. بررسی نتایج آزمایشگاهی و همچنین تصاویر گرفته شده توسط میکروسکوپ الکترونی نشان داده است که افزودن آنتراسن به خاک، علی رغم ایجاد حالت لخته در خاک آلوده، مقاومت آن را نسبت به خاک طبیعی کاهش می دهد و افزودن سیمان به مخلوط ذکر شده، سبب افزایش مقاومت آن می شود که این افزایش تابعی از درصد سیمان به کار رفته و زمان عمل آوری است، بنابراین می توان نتیجه گرفت که خاک آلوده به آنتراسن قابلیت بهسازی با سیمان را دارد.

ژئوسل یکی از انواع مسلح کننده های سه بعدی خاک است که به لحاظ ساختار سلولی شکل خود، عملکرد مطلوبی از لحاظ افزایش ظرفیت باربری خاک از خود نشان می دهد. در پژوهش حاضر، به منظور مطالعه رفتار سیکلی و فراسیکلی پی های نواری واقع بر خاک ماسه یی مسلح شده با ژئوسل، از یک مدل فیزیکی کوچک مقیاس استفاده شده است که چشمه های ژئوسل به کار رفته در آن با استفاده از فقط ماسه و خرده لاستیک و نیز مخلوط خاک ذرات لاستیکی، با شرایط تراکمی کنترل شده پر شده است. نتایج نشان داده اند که در شرایط تراکمی یکسان با جایگزین کردن بخشی از ماسه با خرده های لاستیک با ابعاد بزرگ تر از دانه های ماسه (با درصد اختلاط خاص)، کاهش تغییر شکل های خمیری و افزایش تغییر شکل های کشسان ایجاد می شود، لذا با درنظر گرفتن شرایط هندسی ژئوسل و درصد اختلاط بهینه، استفاده از مخلوط ماسه خرده لاستیک (با دانه بندی درشت تر از دانه های خاک)، ضمن بهره مندی از ضایعات لاستیکی، به بهبود رفتار سیکلی، افزایش ظرفیت باربری و کاهش نشست پی های نواری منجر می شود.

آب شستگی موضعی اطراف پایه پل، پدیده یی است که اگر به درستی به آن پرداخته نشود، می تواند باعث تخریب پل شود. در پژوهش حاضر، به بررسی الگوی آب شستگی پیرامون زوج پایه های هم گرا و واگرا ( شکل و V شکل) مستقر در موقعیت های مختلف قوس تند 180 درجه پرداخته شده است. کانال مورد استفاده با زاویه قوس 180 درجه، عرض 1 متر و شعاع مرکزی 2 متر در رده قوس های تند قرار می گیرد. آزمایش ها در شرایط آستانه حرکت با قطر مصالح 1.5 میلی متر انجام شده و نتایج به دست آمده نشان داده اند که شکل پایه در نحوه آب شستگی تاثیر به سزایی دارد و می تواند باعث تغییر موقعیت عمق بیشینه از پایه اول به پایه دوم و بالعکس شود. عمق بیشینه آب شستگی با استقرار زوج پایه V شکل در موقعیت 90 درجه اندازه گیری شده است که معادل %97 عمق جریان است. بحث و نتیجه گیری تفصیلی پیرامون آزمایش ها در نوشتار حاضر ارائه شده است.

در پژوهش حاضر، مساله بهره برداری بهینه از سیستم سد تک مخزن بررسی شده است. تاکنون برای حل آن، روش های متنوعی ارائه شده است. در این میان، از الگوریتم های فراکاوشی به دلیل عملکرد بهتر استقبال بیشتری صورت گرفته است. یکی از جدیدترین الگوریتم های مذکور، الگوریتم جست وجوی گرانشی است که مبنای آن بر اساس قانون گرانش نیوتن است. در پژوهش حاضر، مساله ی بهره برداری بهینه ساده و برقابی سد دز با استفاده از الگوریتم جست وجوی گرانشی برای دوره های 60 و 240 ماهه و در دو حالت حل شده است. در حالت اول، میزان آب رها شده از مخزن و در حالت دوم میزان حجم ذخیره مخزن در انتهای هر ماه به عنوان متغیر تصمیم منظور شده است. مقایسه نتایج حاصل با سایر نتایج موجود از جمله نتایج حاصل از الگوریتم بهینه سازی جامعه مورچگان، الگوریتم هوش جمعی ذرات و الگوریتم بهینه سازی جفت گیری زنبورعسل، نشان دهنده عملکرد مناسب تر و با سرعت همگرایی بیشتر الگوریتم جست وجوی گرانشی است. به عبارت دیگر، نتایج به دست آمده از الگوریتم جست وجوی گرانشی در بهترین حالت برای مساله بهره برداری ساده و دوره زمانی 60 ماهه به ترتیب 7.43%، 74.4% و 8.71% بهتر از نتایج الگوریتم های بهینه سازی جامعه مورچگان، هوش جمعی ذرات و جفت گیری زنبورعسل بوده است. همچنین نتایج به دست آمده از الگوریتم جست وجوی گرانشی در بهترین حالت برای مساله بهره برداری برقابی و دوره زمانی 60 ماهه به ترتیب 5.56% و 34.69% بهتر از الگوریتم های بهینه سازی جامعه مورچگان و هوش جمعی ذرات بوده است. علاوه بر این، با استفاده از الگوریتم هوش جمعی ذرات برای مسائل بهره برداری ساده و برقابی جواب شدنی حاصل نشده است و لیکن با استفاده از الگوریتم جست وجوی گرانشی، جواب شدنی برای مسائل حاصل شده است. همچنین در مقایسه دو حالت مذکور، با توجه به کوچک تر بودن فضای جست وجوی مساله در حالت اول، نتایج حل حالت اول از حالت دوم مناسب تر بوده است.

مدیریت پروژه در محیط های متغیر دنیای امروز نیازمند تسلط بر نوع و میزان تغییرات عوامل مختلف موثر در پروژه است. از این رو، هدف پژوهش حاضر، جمع آوری مجموعه یی از شاخص های اطلاعاتی مناسب برای تدوین چارچوب داشبورد جامع مدیریت پروژه است، به طوری که شاخص های منتخب، توانایی نمایش همه جانبه وضعیت عملکردی پروژه را داشته باشند. برای این منظور، پس از مطالعه شاخص های پیشنهادی در مطالعات اخیر، تعداد 60 شاخص مهم ارزیابی عملکرد پروژه ها جمع آوری شدند. سپس، در قالب یک مطالعه میدانی در مجموعه یی از پروژه های عمرانی بزرگ کشور، شاخص های کاربردی در سیستم های پیمانکاری آنها شناسایی و به فهرست قبل اضافه شدند. بر اساس مطالعات انجام شده، پرسش نامه یی بر مبنای مقیاس لیکرت طراحی شد که به وسیله آن متخصصان مدیریت پروژه های عمرانی، شاخص ها را به تفکیک 10 حوزه مدیریت پروژه اولویت بندی کردند.یافته های پژوهش، فهرستی از پرکاربردترین شاخص های ارزیابی عملکرد برای مدیریت ابعاد مختلف پروژه های صنعت ساخت از جمله مدیریت هزینه و تامین مالی، دعاوی، محیط زیست و سایر حوزه های مدیریت پروژه های عمرانی را منطبق بر مطالعات پژوهشگران بین المللی و شرایط پروژه های داخلی ارائه می دهد. داشبورد مدیریت پروژه یی، که با شاخص های ذکر شده طراحی می شود، این قابلیت را برای مدیران پروژه صنعت ساخت فراهم می کند که مهم ترین موضوعات تعیین کننده عملکرد پروژه را شناسایی و تحت مدیریت قرار دهند.

شیارشدگی از جمله خرابی های شایع در روسازی های انعطاف پذیر است. مطالعه حاضر به ارزیابی خرابی شیارشدگی در سرعت های مختلف پرداخته است. لذا، 48 نمونه ی مخلوط آسفالتی گرم تهیه و تحت آزمایش قرار گرفته اند. نمونه ها در دماهای 40 و 55 درجه سانتی گراد، تحت تنش های 100 و 200 کیلوپاسکال، در 3 زمان مختلف بارگذاری و نیز در 2 زمان استراحت، آزمایش شده اند. نهایتا یک مدل عددی با ضریب همبستگی 0.9077 به عنوان خروجی اصلی پژوهش ارائه شده است. نتایج پژوهش حاضر نشان داده اند که تاثیرگذارترین عوامل در رشد خرابی در روسازی انعطاف پذیر به ترتیب: دما، تغییرات زمان بارگذاری و تنش هستند. در ادامه، در مدل به دست آمده رشدی حدود 76% در عمق شیار روسازی در نامناسب ترین شرایط محیطی، با افزایش زمان بارگذاری از 100 میلی ثانیه به 1000 میلی ثانیه مشاهده شده است. در نهایت، به منظور کاهش خرابی های روسازی آسفالتی در مناطق گرمسیری، کمینه سرعت حرکت خودرو 20 کیلومتر بر ساعت تعیین شده است.

روباره مس یکی از پس ماندهای حاصل از فرایند تولید مس است که با توجه به حجم بالای تولید آن در ایران، به وفور در صنایع ماسه پاشی به عنوان ماده ساینده استفاده می شود. پس از چندین بار استفاده به دلیل گردگوشه شدن، این ماده خاصیت سایندگی خود را از دست می دهد و بلااستفاده در طبیعت رها می شود. از سوی دیگر، با توجه به لزوم استفاده از مصالح ریزدانه 3-0 در ساخت جدول های بتنی، هزینه تهیه آن به دلیل دشواری های تولید نسبت به سایر اندازه های ماسه بیشتر خواهد بود. در پژوهش حاضر، به منظور ارائه یک راهکار عملی برای دفع این ماده ضایعاتی، از آن به عنوان جایگزین درصدهای مختلف ریزدانه در جدول های پیش ساخته بتنی تولید شده با فناوری پرسی تر استفاده شده است. نتایج حاصل از انجام آزمایش های مکانیکی بر روی جدول های تولید شده نشان می دهد که ضمن بهبود نسبی مشخصات مکانیکی، از نقطه نظر فنی و اجرایی، امکان جایگزینی این ماده ضایعاتی تا 100% با ریزدانه 3-0 طبیعی وجود دارد.

صنعت ساخت در کشورهای در حال توسعه، مصالح زیادی مصرف می کند. هدررفت مصالح، ماحصل استفاده ناکارآمد از مصالح است که از دیدگاه توسعه پایدار، نیازمند توجه بیشتر است. طی سال های گذشته، در کشور ما توجه چندانی به مساله مذکور نشده و حتی در زمینه تولید ضایعات ساختمانی، آمار دقیقی ثبت نشده است. در نوشتار حاضر، تلاش شده است که تولید ضایعات ساختمانی بر اساس مطالعات موجود و با توجه به پارامترهای قابل کنترل، به تفکیک مصالح ساختمانی پرکاربرد، کمی سازی شود. بررسی مطالعات پیشین نشان می دهد که پارامترهای موقعیت منطقه یی، قرارداد، زیربنا و تعداد طبقات در اتلاف مصالح موثر هستند. طبق نتایج، سیمان بیش از سایر مصالح مورد مطالعه اتلاف می شود و با انتخاب قرارداد «اضافه بر هزینه»، تولید ضایعات ساختمانی افزایش می یابد. با به کارگیری برازش خطی برای مدل سازی اتلاف مصالح، پارامترهای مطالعه شده، آثار مثبت و منفی خود را نشان می دهند. به علاوه، ضریب تعیین اصلاح شده برای مدل های اتلاف میلگرد، سیمان، آجر و بتن به ترتیب معادل 0.907، 0.875، 0.920 و 0.790 به دست می آید. بدان معنا که کمی سازی صورت گرفته به ترتیب حدود 90%، 87%، 92% و 79% عوامل موثر در اتلاف مصالح را پوشش داده است.

در پژوهش حاضر، تاثیر افزودن نانورس در بهبود خصوصیات خاک رسی نازلوی ارومیه و ماسه فیروزکوه بررسی شده است. نانورس باعث افزایش شاخص خمیری و رطوبت بهینه و کاهش وزن مخصوص خشک بیشینه ی رس نازلو شده است. در ماسه، نانورس موجب افزایش اندک وزن مخصوص خشک بیشینه شده و نانورس نیز باعث کاهش ضریب نفوذپذیری هر دو خاک شده است. به طوری که در رس، ضریب نفوذپذیری خاک تا حد استاندارد برای آستر رسی کاهش یافته است. لیکن در ماسه، کاهش مذکور به حد استاندارد نرسیده است. نانورس تاثیر چندانی در ضریب انتشار مولکولی رس نازلو نگذاشته و این ضریب در حد استاندارد باقی مانده است. نتیجه پژوهش حاضر نشان داده است که افزودن نانورس اثر مثبت در بهبود خصوصیات ژئوتکنیکی رس نازلو می گذارد، به طوری که بتوان از آن برای ساخت آستر رسی مدفن زباله استفاده کرد. لیکن خصوصیات ماسه ی فیروزکوه را آن چنان تغییر نمی دهد که بتوان از آن به عنوان جایگزین خاک رسی در ساخت آستر استفاده کرد.

محاسبه ی نیروهای بهینه کنترل با هدف برقراری تعادل بین کاهش پاسخ و انرژی کنترلی از اصلی ترین اهداف روش های کنترل فعال سازه هاست. الگوریتم های سنتی بدون درنظر گرفتن اثرات تحریکات خارجی، نیروهای کنترلی را تعیین می کنند که عملا دست یابی به پاسخ های بهینه غیرممکن می شود. روش های مدرن نظیر روش های فراکاوشی تاکنون به صورت منسجم در کنترل فعال سازه ها استفاده نشده اند. در پژوهش حاضر، رویکردی بهینه جهت کنترل فعال سازه ها پیشنهاد شده است که در آن ابتدا سیگنال زلزله به سطوح فرکانسی مختلف تجزیه و سپس در هر بازه، عناصر ماتریس بهره با هدف کمینه ساختن شاخص عملکرد توسط روش رقابت استعماری جستجو شده است. روند تکراری و عدم نیاز به حل معادله ریکاتی سبب درنظر گرفتن اثرات تحریک خارجی می شود. جهت بررسی کارایی کنترلر، ارتعاشات چند سازه تحت تحریک زلزله مصنوعی توسط کنترلر پیشنهادی و تنظیم کننده خطی مرتبه دوم کنترل و مقایسه شده است.شبیه سازی های عددی بیانگر موثر بودن کنترلر مذکور در ارائه مقادیر بهینه تر پاسخ ها و نیروهای کنترلی بوده است.

در پژوهش حاضر، یک روش تعادل حدی جدید ارائه شده است که کلیه شرایط تعادل را ارضا می کند. در روش پیشنهادی، شکل سطح لغزش به صورت دایره یی و غیردایره یی و قطعات در امتداد شعاع سطح لغزش و یا خطوطی در نظر گرفته شده اند که به یک نقطه هم گرا می شوند. همچنین معادلات تعادل نیروها و گشتاور، بدون هیچ گونه فرض ساده کننده یی استفاده شده اند. نوآوری پژوهش حاضر در شکل قطعات به صورت قطاع است که موجب حذف شدن فرضیات متداول در روش تعادل حدی می شود. بنابراین انتظار می رود که روش مذکور در تعیین ضریب اطمینان، خطای کمتری داشته باشد. به منظور محاسبه ضریب اطمینان با استفاده از روش پیشنهادی، یک مدل عددی توسعه داده شده است، که جهت ارضاء هم زمان معادلات تعادل نیرو و گشتاور، از روش تکراری (سعی و خطا) استفاده می کند. همچنین روش ارائه شده می تواند مقدار نیروهای قائم و برشی را در بین قطعات محاسبه کند. به منظور ارزیابی روش پیشنهادی و کارایی مدل توسعه داده شده، چند مثال با شرایط مختلف حل شده است که نتایج حاصل از آن ها تطابق خوبی با نتایج روش های دیگر دارد.