مهندسی عمران شریف
سال:1385 | دوره:22 | شماره:35 (ویژه مهندسی عمران) |تعداد مقالات:10

احداث شبکه های جمع آوری و دفع فاضلاب به دلیل وسعت و گستردگی آنها از یک طرف، و پر هزینه بودن عملیات خاکی و سازه ای حجیم آنها از سوی دیگر، ضروری است. بدین ترتیب بدیهی است که هر گونه صرفه جویی در احداث این شبکه ها از طریق کاهش حجم مصالح و عملیات مورد نیاز آنها می تواند به صرفه جویی قابل توجهی منجر شود. این امر، به ویژه در ایران که بخش عمده ای از مناطق شهری آن فاقد سیستم جمع آوری فاضلاب است و اثرات زیست محیطی ناشی از این فقدان، سیاست عمومی را بر احداث این گونه شبکه ها استوار ساخته است، از اهمیت بیشتری برخوردار است. در این تحقیق برای بهینه سازی طراحی شبکه های فاضلاب مدلی بر اساس برنامه ریزی غیر خطی، با جانمایی مشخص ارایه شده است. با استفاده از روش توابع تاوانی، ابتدا مساله بهینه سازی به صورت مساله ای نامقید فرمول بندی شده و سپس مساله حاصل با استفاده از نرم افزار عمومی DOT حل شده است. شیب لوله ها به عنوان متغیر تصمیم در نظر گرفته شده، و با استفاده از آن قطر لوله ها به صورت گسسته محاسبه شده است. کارایی این مدل با استفاده از یک مثال تحلیلی و طرح دو مساله نمونه نشان داده شده است. نتایج نشان داده است که مدل پیشنهادی قادر به بهبود نتایج ارایه شده در روش صفحه گسترده و روش غیر خطی مقید است.

هرگاه دو سیال با ویژگی های فیزیکی گوناگون (در این مورد آب و هوا)، به صورت هم زمان در یک مجرا جریان داشته باشند، الگوهای مختلفی از جریان به صورت تصادفی رخ می دهند. الگوی جریان، چگونگی توزیع هر فاز جریان در مجرا در برابر فاز دیگر است. به عبارت دیگر مهم ترین مشخصه جریان های دو فازی وجود فصل مشترک بین فازهای هوا و آب است. این فصل مشترک اشکال مختلفی دارد، و در حالت کلی می توان با طبقه بندی انواع حالات و توزیع فصل مشترک بین دو فاز آب و هوا، که اصطلاحا رژیم های جریان یا الگوهای جریان نامیده می شوند، به توضیح و تفسیر این نوع جریان ها پرداخت. در این نوشتار بررسی آزمایشگاهی مهم ترین الگوهای محتمل جریان در مجاری طویل (نظیر تونل ها) مد نظر بوده است و ضمن انجام تحلیل ابعادی مناسب و تعیین پارامترهای بی بعد موثر بر جریان به ارایه نقشه های الگوهای مختلف جریان بر اساس اعداد بدون بعد و ترکیب مناسب آنها برای شیب های مختلف می پردازیم و در نهایت اثر تلفیقی پارامترهای مختلف بدون بعد در یک نقشه کلی ارایه شده است. بررسی ها نشان می دهند، شیب خط لوله و برخی اعداد بدون بعد – نظیر کسر حجمی هوا یا عدد فرود موثر بر جریان – اثرات قابل ملاحظه ای بر تغییر فصل مشترک دو فاز ایجاد می کنند.

امروزه نقش «مدیریت ایمنی ترافیک» در شبکه، برجسته تر از سایر موارد در مباحث ایمنی ترافیک به نظر می رسد. «شاخص خطر» یکی از ابزارهای مدیریت ایمنی شبکه است که روابط آن برای شناسایی، رتبه بندی اجزای خطرزای شبکه و در برخی موارد تعیین نواقص ایمنی راه ها به کار می روند. در این نوشتار ابتدا مفاهیم پایه ای و اهمیت «شاخص خطر» مورد بحث قرار می گیرد و سپس تاریخچه ای از تکامل روابط مربوط به آن ارایه می شود و سپس به تشریح مراحل دست یابی به یک رابطه جدید برای تعیین «شاخص خطر» خواهیم پرداخت. ویژگی عمده عوامل و اوزان عددی به کار رفته در این رابطه هماهنگی و سازگاری آن ها با شبکه ترافیکی ایران است که منتج از نظر خواهی از متخصصین ترافیک و نیز استفاده از روش های «تصمیم گیری چند معیاره» است. این رابطه ها در دو بخش و با توجه به 12 عامل موثر در تصادفات تنظیم شده است.

چشمه اتصال یکی از مهم ترین المان های قاب خمشی فولادی در انتقال نیروی جانبی است. این المان بعضا به علت رفتار شکل پذیر خود، شکل پذیری کلی قاب خمشی را به همراه تیرها، که خود عضوی شکل پذیرند، افزایش می دهد. طراحی درست این ناحیه و اجزا و جزییات آن ممکن است بر کارایی کلی قاب خمشی فولادی تاثیر زیادی داشته باشد. با توجه به این که تاکنون تحقیقات کمی در مورد رفتار لرزه ای چشمه اتصال، خصوصا با تیرهای نابرابر در دو طرف، صورت گرفته است و تاثیرات نابرابری تیرها در دو طرف، بر چشمه اتصال در هنگام بارهای رفت و برگشتی کم تر مورد توجه بود ه است. هدف اصلی این نوشتار بررسی تحلیلی ظرفیت چشمه اتصال خصوصا در تیرهای نابرابر در دو طرح بر مبنای «طراحی مقاومتی چشمه اتصال» است.روش تحقیق در این نوشتار به این صورت است که ابتدا مشخصات یک نمونه سرهم بندی شده آزمایشگاهی در نرم افزار اجزای محدود ANSYS مدل سازی می شود و با استناد به انطباق جواب آزمایشگاهی و جواب تحلیلی، نمونه هایی تحلیلی که از نقطه نظر پارامتر هندسی چشمه اتصال، ارتفاع تیرهای دو طرف و ضخامت بال ستون متفاوت اند، مدل سازی می شوند. سپس نتایج لرزه ای چشمه اتصال برای بررسی و مقایسه ظرفیت های پیشنهادی آیین نامه ها از نظر مبنای مقاومتی (فرمول ارایه شده در استاندارد 2800) برای چشمه اتصال به کار می رود.نتایج به دست آمده از این تحقیق حاکی از این است که فرمول های ارایه شده در استاندارد 2800 (ویرایش سوم) در مورد تخمین ظرفیت چشمه اتصال در برخی شرایط هندسی محافظه کارانه و در برخی غیر محافظه کارانه است. هنگامی که ضخامت بال ستون افزایش می یابد ظرفیت چشمه اتصال که در استاندارد 2800 ارایه شده است، نسبت به مقدار به دست آمده از نتایج تحلیل در این تحقیق کم تر است و هنگامی که ضخامت بال ستون کاهش می یابد در حالتی که ستون تنها به یک تیر متصل است، یا در تیرهای برابر، نتایج تحقیق نسبت به استاندارد 2800 کم تر است.

روش تحلیل استاتیکی نیروهای زلزله که ساده ترین روش پیشنهاد شده در آیین نامه برای طراحی مقاوم در برابر زلزله است با ارایه بارگذاری جانبی معادل، مقاومت و سختی لازم در سازه را تامین می کند. یکی از روش های جدید تحلیل که فاقد بعضی محدودیت های روش تحلیل استاتیکی بوده و به منظور تحلیل دقیق تر سیستم های نامنظم و غیر خطی، قابل استفاده است روش زمان دوام است. در این نوشتار کاربرد روش زمان دوام برای تحلیل و طراحی لرزه ای قاب های فولادی مورد ارزیابی قرار گرفته و نتایج آن با روش تحلیل استاتیکی مقایسه شده است. قاب های فولادی یک یا 12 طبقه بر اساس روش تحلیل استاتیکی طراحی شده و در مرحله بعد، این قاب ها تحت شتاب نگاشت های افزاینده خاصی قرار گرفتند که با طیف آیین نامه کالیبره شده اند؛ سپس قابلیت پیش گویی این توابع شتاب در مورد چگونگی وضعیت سازه هایی که بر مبنای تحلیل استاتیکی قوی یا ضیف اند، مورد ارزیابی قرار گرفته است. تنش و تغییر مکان در نقاط مختلف سازه محاسبه، و با مقدار هدف مقایسه شده است. در مجموع، نتایج حاصل بیان گر دقت و قابلیت مناسب روش زمان دوام در پیش بینی نتایج تحلیل استاتیکی با استفاده از تحلیل تاریخچه زمانی است.

در این تحقیق دو الگوی Lax-Wendroff و NOC در مدل سازی پدیده تبادل جریان دو لایه غیر دایمی مورد مقایسه قرار می گیرند. جریان تبادلی در اثر حذف یک مانع از کانال متصل کننده در بدنه سیال با تفاوت چگالی اندک، ایجاد می شود. پدیده های تبادل جریان دو لایه، معمولا به صورت لایه های هموژن سیال غیر گران رو با سرعت های عمودی کوچک و قابل اغماض مدل می شوند، که در آنها می توان توزیع فشار را هیدرواستاتیک فرضش کرد و معادلات هیدرولیک یا معادلات آب های کم عمق را در هر لایه می توان به کار برد. نتایج دو الگو با نتایج آزمایشگاهی Gu (تبادل جریان دو لایه  دایمی در کانالی با عرض و عمق ثابت) و مطالعات عددی Helfrich (تبادل جریان دو لایه غیر دایمی غیر گران رو در کانالی با عرض متغیر) مقایسه شد. نتایج گویای آن است که استفاده از الگوی Lax-wendroff به زمان اجرای کم تری نیاز دارد و مطابقت بیشتری با نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد، اگر چه اختلاف نتایج دو الگو در حالت های مذکور بسیار اندک است.

در این نوشتار بر اساس روش کار و انرژی برای سازه های قابی مستوی تحت بار مشخص، ابتدا بر حسب بدترین و بهترین مکانیزم انهدام سازه، دو پوش کمینه و بیشینه کار مقاوم خمیری داخلی سازه تعیین شده است. (منحنی کار خارجی خمیری سازه الزاما در بین این دو حد قرار می گیرد). سپس بر اساس بارگذاری و هندسه سازه، نمودار کار خارجی سازه، ناشی از بارگذاری خارجی و مکانیزم انهدام سازه (بر اساس پوش بیشینه) به دست آمده است. در جایی که این منحنی از دو حد بالا تجاوز کند، سازه منهدم خواهد شد که از آنجا می توان ضریب بار λc  و تعداد مفصل های خمیری سازه را به هنگام انهدام مشخص کرد.

در پاسخ به لزوم افزایش مقاومت و کنترل جریان آب در خاک هایی که ریز بودن بیش از حد منافذشان مانع از نفوذ مواد تزریقی سیمان پرتلند است، از مواد شیمیایی برای تزریق خاک استفاده می شود. با توجه به تجربه موفقیت آمیز استفاده از تزریق شیمیایی در کنترل زه در 50 سال اخیر، و پس از بررسی ها و مطالعات گوناگون، برای اولین بار در کشور روش تزریق شیمیایی برای آب بنی قسمتی از پی جوش سنگی (کلوخه ای) سد کرخه در ناحیه ای موسوم به گالری 950 (با توجه به عدم امکان احداث دیوار آب بند در محل مذکور و نیز عدم موفقیت کامل پرده تزریق سیمانی اجرا شده در جلوگیری از نشت) مورد توجه قرار گرفت. به منظور دست یابی به بعضی از اهداف اولیه، تزریق شیمیایی آزمایشی در دو نوبت انجام شد. نوبت اول که در نیمه اول آبان 1382 به اتمام رسید، گمان های مثلثی به فواصل 1.5 متر و عمق تقریبی 5 متر را شامل می شد که در ترانشه ای در نزدیکی گالری 950 حفاری شده بودند. در نوبت دوم تزریق شیمیایی آزمایشی که تا اواخر اسفند 1382 به طول انجامید، از گمان های خطی به فواصل تقریبی 1.8 متر و عمق تقریبی 60 متر استفاده شد که شرایط موجود در این نوبت تا حد زیادی مشابه تزریق اصلی شیمیایی است. تزریق های آزمایشی انجام شده در سد کرخه، ضمن به اثبات رسیدن کارایی روش اتخاذ شده در کنترل زه، نتایج و تجربیات گران بها و منحصر به فردی را به همراه داشت که مهم ترین آنها را می توان سازمان و روش اجرا، انتخاب مصالح و مواد مورد نیاز، مشخص شدن مشکلات اجرایی، طرح های اختلاط مناسب و نیز سیستم های تهیه، تحویل و تزریق مواد شیمیایی بر شمرد. به عبارت دیگر، با تجربه تزریق شیمیایی آزمایشی در سد کرخه گام بلندی در راستای بومی کردن فناوری تزریق شیمیایی در کشور برداشته شد. در این نوشتار ضمن معرفی مختصر تزریق شیمیایی، نتایج و تجربیات حاصل از تزریق های آزمایشی در سد کرخه مورد بحث قرار می گیرد.