مهندسی عمران شریف
سال:1395 | دوره:32-2 | شماره:3/1 |تعداد مقالات:14

ژئوسل ها از انواع ژئوسینتتیک ها هستند، که با توجه به مزایای متعدد، استفاده از آن ها درحال توسعه بوده و امروزه مطالعات وسیعی روی آن ها در حال شکل گیری است. مکانیزم رفتاری ژئوسل ها با ژئوسینتتیک های صفحه یی کاملا متفاوت است. آن ها با ایجاد محصورکنندگی جانبی قابل توجه برای خاک (به علت هندسه ی سه بعدی)، خواص مقاومتی آن را به طرز چشم گیری ارتقاء می دهند. با وجود مطالعات آزمایشگاهی نسبتا وسیع در زمینه ی ذکرشده، مطالعه ی عددی عملکرد ژئوسل ها که برای درک رفتار دقیق آن ها ضروری است، بندرت انجام شده است. بنابراین علی رغم ویژگی های منحصر به فرد ژئوسل و استفاده از آن در پروژه های راه سازی، به دلیل نبود روش های تئوری و طراحی کافی، این سیستم تسلیح همچنان نتوانسته است جایگاه واقعی خود را در پروژه های بهسازی خاک بیابد. لذا در این پژوهش، به مطالعه ی بستر ماسه یی پی های مسلح به ژئوسل بر مبنای روش عددی تفاضل محدود با استفاده از نرم افزار  FLAC3Dپرداخته شده و عملکرد سیستم تسلیح ژئوسل و شرایط بهینه ی طراحی و اجرای آن در بستر فونداسیون ها مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین کارایی سیستم های تسلیح سلولی (ژئوسل) نسبت به سیستم های تسلیح صفحه یی به عنوان دو سیستم با جنس یکسان، ولی با مکانیزم رفتاری متفاوت مورد مقایسه قرار گرفته است.

اغلب ساختمان های معمول بر روی شالوده ی سطحی ساخته می شوند. بررسی نشست شالوده های سطحی خصوصا وقتی بارهای لرزه یی به روانگراشدن خاک زیر شالوده منتهی می شوند، موضوع تازه یی است. در این نوشتار سعی شده است با مدل سازی عددی، تاثیر عوامل مختلف در نشست شالوده ی سطحی بر روی خاک دو لایه ی روانگرا در دو حالت مختلف مورد بررسی قرار گیرد. در همین راستا، پارامترهای عرض شالوده، بسامد تحریک ورودی، بیشینه ی دامنه ی تحریک ورودی، و نسبت عمق لایه ی بالایی به کل ضخامت خاک مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از مدل سازی عددی صورت گرفته نشان می دهد که با افزایش عرض شالوده، کاهش بسامد، و افزایش دامنه ی تحریک ورودی، میزان نشست سازه افزایش می یابد. همچنین هر چه نسبت عمق لایه ی بالایی به کل دامنه بیشتر باشد، در حالت خاک متراکم بر روی خاک سست، شاهد کاهش و در حالت خاک سست بر روی خاک متراکم، شاهد افزایش نشست سازه خواهیم بود.

مسائل مورد توجه پژوهشگران بوده و الگوهای بار متداول آیین نامه یی، الگوی بار متناسب با شکل مود اصلی سازه و الگوی بار جانبی متناسب با جرم است. در همین زمینه، یکی از روش های مورد استفاده برای تعیین تغییر مکان هدف برای الگوی بار جانبی متناسب با شکل مود اصلی سازه، استفاده از روش طیف ظرفیت است. در این نوشتار، یک روش پیشنهادی درخصوص رسم طیف ظرفیت در الگوی بار متناسب با جرم ارائه شده است. نتایج استفاده از روش پیشنهادی در تحلیل استاتیکی غیرخطی فزاینده جهت رسم طیف ظرفیت و تعیین تغییرمکان هدف در یک پل دارای انحناء در پلان، نشان دهنده ی کارایی روش پیشنهادی در تعیین تغییرمکان هدف در نقاط کنترل در مقایسه با نتایج تحلیل دینامیکی فزاینده است.

خاک سیمان مخلوطی از سیمان پرتلند، خاک، و آب است، که به واسطه ی عمل هیدراتاسیون سیمان و تراکم اجزاء آن به هم چسبیده و ترکیبی متراکم، با دوام، با نفوذپذیری کم، و مقاوم در برابر سایش ایجاد می کند. پارامترهای تاثیرگذار در مقاومت فشاری مصالح خاک سیمان مورد پژوهش پژوهشگران مختلفی قرار گرفته و عواملی همچون نسبت آب به سیمان، میزان سیمان و نوع آن از پارامترهای موثر در مقاومت این مصالح عنوان شده اند. هدف از این مطالعه، بررسی پارامترهای دیگری نظیر: ارزش ماسه یی، شاخص خمیری و نوع دانه بندی بر روی مقاومت فشاری و خمشی با استفاده از آزمایش تک محوری و خمشی روی این مصالح است، که بر روی 7 نوع دانه بندی مختلف مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج آزمایش ها حاکی از آن بوده است که مقاومت فشاری و خمشی مصالح خاک سیمان با افزایش ارزش ماسه یی و کاهش اندیس خمیری متناسب بوده است. همچنین مدل سازی عددی بر روی سازه ی فرازبند سد بختیاری حاکی از پایداری آن با استفاده از مصالح مذکور بوده است.

با توجه به رفتار غیرخطی سیستم های سازه یی و تصادفی بودن تحریک ورودی، یکی از راه حل های منطقی برای تعیین پاسخ احتمالاتی سازه ها تحلیل تاریخچه ی زمانی تحت مجموعه یی از رکوردهاست. اما این موضوع مستلزم انجام تعداد زیادی تحلیل های دینامیکی است، که می تواند با هزینه ی محاسباتی زیادی همراه باشد. این در حالی است که نیاز به روشی ساده و نسبتا دقیق جهت تعیین خصوصیات پاسخ سیستم است. بنابراین، توسعه ی یک روش محاسباتی که جایگزین روش های دقیق دینامیکی غیرخطی قرار گیرد، هدف این پژوهش است. در این پژوهش یک روش جامع و بسته ی مبتنی بر یک الگوریتم محاسباتی ساده برای تعیین توزیع احتمالاتی و بیشینه ی پاسخ سیستم های دینامیکی یک و چند درجه ی آزاد تحت تحریک های گوسی مانا و غیرمانا ارائه شده است. دقت روش مذکور در مقایسه با روش دقیق، از طریق تعداد زیادی تحلیل دینامیکی غیرخطی ارزیابی شده است.

در این نوشتار رفتار لرزه یی سازه های نامنظم هندسی دارای پس رفتگی در ارتفاع مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور، 20 قاب خمشی ویژه ی فولادی 9 طبقه دارای پس رفتگی در ارتفاع با پیکربندی های هندسی مختلف طراحی و ویژگی های دینامیکی آنها شامل دوره ی تناوب و نسبت مشارکت جرم موثر مودی برای سه مود ارتعاشی اول و همچنین نسبت ضریب مشارکت مودی برای مود دوم به مود اول بررسی شده است. رفتار لرزه یی این نوع سازه ها با استفاده از تجزیه و تحلیل تاریخچه ی زمانی غیرخطی با به کارگیری 7 رکورد زلزله ی حوزه ی دور با تاکید بر موقعیت و سطح پس رفتگی بررسی شده است. همچنین با توجه به توسعه ی روش های تحلیل بار افزون ارتقاء یافته، به ارزیابی پاسخ های لرزه یی سازه های انتخابی با استفاده از روش های بار افزون ارتقاء یافته شامل: تحلیل استاتیکی غیرخطی مودال (MPA)، تحلیل بار افزون کران بالا (UBPA)، تحلیل بار افزون مودال متوالی (CMP)، و روش N2 توسعه یافته (EN2) پرداخته شده و دقت نتایج حاصل از تحلیل های بار افزون ارتقاء یافته مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که پاسخ لرزه یی سازه های مذکور و دقت روش های بار افزون ارتقاء یافته به ویژگی های دینامیکی و پیکربندی هندسی سازه های ذکرشده بستگی دارد.

در این نوشتار، عوامل موثر در رفتار بار- جابه جایی شمع- ستون مانند: مقاومت خاک، نسبت های طول آزاد به طول مدفون، و قطر شمع- ستون مورد بررسی قرار گرفته است. پاسخ بارـ جابه جایی مدل شمع- ستون واقع در خاک، با پاسخ یک ستون با انتهای گیردار بدون حضور خاک مقایسه شده است، تا طول موثر ستون معادل (طول ستون به اضافه ی مقداری از طول شمع به نام عمق گیرداری) تعیین شود. تحلیل ها نشان داده اند هر چقدر نسبت طول آزاد به طول مدفون افزایش یابد، شمع- ستون رفتار صلب تری از خود نشان می دهد. افزایش عمق مدفون و قطر شمع- ستون و مقاومت خاک منجر به افزایش ظرفیت باربری شمع- ستون می شود، با این حال در هر شرایط عمقی وجود دارد که بعد از آن، افزایش طول مدفون تاثیری در مقدار باربری ندارد. در خاک ماسه یی متراکم با افزایش طول آزاد شمع- ستون، عمق گیرداری کاهش می یابد، ولی در خاک ماسه یی سست روند خاصی ملاحظه نشده است.

در این نوشتار به بررسی خصوصیات بتن خودمتراکم پلیمری به همراه رزین سنگ مصنوعی که در دو محیط آب و سولفات منیزیم نگهداری شده اند، پرداخته شده است. برای این منظور 15 طرح اختلاط مختلف ساخته و در سولفات منیزیم و آب نگهداری شده است. پلیمر مورد استفاده دارای آلژینات است، که در دندان پزشکی کاربرد دارد. در این مطالعه نمونه ها در 3 فاز ساخته شده اند. فاز اول شامل نمونه های با %1 رزین، فاز دوم با %1.5 رزین و فاز سوم با %2 رزین است. در تمامی فازها از آلژینات با درصدهای 0.5، 1، 1.5 و 2 استفاده شده است. مقاومت فشاری و خمشی، و جذب آب نمونه ها در سنین مختلف اندازه گیری شده است. نتایج پژوهش نشان داده است که استفاده از %0.5 آلژینات و %2 رزین، مقاومت فشاری بتن را در محیط سولفات حدود %25 افزایش داده است. همچنین استفاده از %2 آلژینات و %2 رزین، مقاومت خمشی نمونه ی عمل آوری شده در محیط سولفات را %67 افزایش و جذب آب را کاهش داده است.

بارهای غیرعادی ناشی از حوادث طبیعی، خطاهای اجرا و برخی مسائل دیگر می توانند باعث به وجودآمدن خرابی پیش رونده در سازه ها شوند. بیشتر مطالعاتی که در زمینه ی ارزیابی خرابی پیش رونده در ساختمان های فولادی انجام شده است، مدل های دوبعدی از قاب های فولادی هستند، که در آنها توزیع سیستم های سقف در نظر گرفته نشده است و این مورد می تواند باعث کاهش دقت در مدل سازی موردنظر شود. در حالی که درنظرگرفتن و محاسبه ی اثرات سه بعدی و همچنین وجود دال های بتنی در سقف های کامپوزیت، می تواند نقش تاثیرگذاری در پاسخ سازه داشته باشد. به همین دلیل در این پژوهش مدل المان محدود سه بعدی یک ساختمان فولادی 5 طبقه یک بار با درنظرگرفتن دال و بار دیگر بدون درنظرگرفتن دال با استفاده نرم افزار ABAQUS/CAE6.11 شبیه سازی شده و پتانسیل وقوع خرابی پیش رونده در آنها مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج حاصل از تحلیل ها نشان می دهد که درنظرنگرفتن دال به هنگام محاسبات می تواند منجر به ایجاد خطا در ارزیابی پتانسیل وقوع خرابی پیش رونده در سازه شود.

یکی از راهکارهای ارائه شده جهت بهبود رفتار اتصالات سازه های بتنی در زلزله و رفع مشکلات عدیده ی آن ها نظیر ازدحام آرماتور، مهار آرماتور، و ...، استفاده از تیر فولادی به جای تیر بتنی است. در این پژوهش یک اتصال بتنی به عنوان اتصال مرجع استاندارد و 3 اتصال ترکیبی تیر فلزی به ستون بتنی شامل: 1. اتصال با دیافراگم های محیطی و ورق های میان گذر، 2. اتصال با دیافراگم های محیطی و برش گیرهای داخلی، 3. اتصال ترکیبی پس تنیده، ساخته شده و تحت بارگذاری چرخه یی مورد آزمایش قرار گرفته اند. در کلیه ی اتصالات ترکیبی مورد بررسی، ستون بتنی در ناحیه ی اتصال توسط غلافی فولادی محصور شده است. با مرکب کردن اتصال، مقاومت بیشینه ی نمونه های ترکیبی با دیافراگم و ورق میان گذر، با دیافراگم و برش گیر و اتصال پس تنیده نسبت به نمونه ی بتنی مرجع به ترتیب به میزان 39، 389 و 156 درصد افزایش یافته است. همچنین افزایش شکل پذیری اتصالات ترکیبی با دیافراگم محیطی و ورق میان گذر و اتصال ترکیبی با برش گیر نسبت به نمونه ی بتنی به ترتیب به میزان 118 و 25 درصد مشاهده شده است.

در این پژوهش، روش جدیدی ارائه شده است که با ترکیب تحلیل استاتیکی غیرخطی مدل کامل و تحلیل دینامیکی یک سازه ی دو درجه آزادی قادر است تغییرمکان های دیوارهای میخ کوبی شده را در معرض تحریکات زمین لرزه محاسبه کند. دو منحنی ظرفیت به دست آمده از تحلیل های استاتیکی غیرخطی در برنامه ی تحلیل سیستم دو درجه آزادی به عنوان اطلاعات ورودی استفاده و تحلیل های استاتیکی غیرخطی با اعمال یک الگوی بار عمودی در پشت بلوک مسلح و روی سطح آزاد مدل چند درجه آزادی انجام شده است. نتایج تحلیل های استاتیکی غیرخطی به صورت وضعیت نقاط خمیری ارائه و با مکانیزم گسیختگی لرزه یی مقایسه و تطابق قابل قبولی بین نتایج روش پیشنهادی برای محاسبه ی تغییرمکان لرزه یی و روش تحلیل دینامیکی کامل مشاهده شده است، در حالی که روش پیشنهادی زمان تحلیل را کاهش می دهد. همچنین با توجه به نتایج حاصل، یک ابزار جدید ترکیبی عددی و آزمایشگاهی برای ارزیابی آثار زلزله در سازه های دیوار نگهبان میخ کوبی شده پیشنهاد شده است.

کشورهای مختلف برای طراحی سازه ها از آیین نامه های متفاوتی استفاده می کنند. در بیشتر آیین نامه ها، محاسبه و توزیع برش پایه براساس رفتار خمیری است. این مساله، رفتار واقعی سازه را تحت اثر زلزله های شدید درنظر نمی گیرد و ممکن است سازه دچار جابه جایی های بزرگ و خرابی های جبران ناپذیر شود. برای بهبود این مسئله، یک روش جدید، که اثر رفتار خمیری سازه را در محاسبه ی برش پایه و توزیع آن در ارتفاع لحاظ می کند، استفاده شده است. به این روش، طراحی خمیری براساس عملکرد  (PBPD)اطلاق می شود. این روش با موفقیت روی تعدادی از سیستم های سازه یی از جمله سیستم قاب خمشی، سیستم مهاربندی هم گرا و واگرا، و سیستم خرپایی ویژه به کار رفته است. در این نوشتار کاربرد روش PBPD روی دیوار برشی بتنی با تیر همبند فلزی توسعه داده شده است. نتایج نشان می دهد که در دیوارهای طراحی شده به روش PBPD، مفصل های خمیری، جابه جایی طبقات، و چرخش خمیری پیوندها به طور یکنواخت تر در ارتفاع توزیع می شوند.

در برخی از کاربردهای بتن نظیر روسازی ها و یا برخی سازه های هیدرولیکی، مقاومت سایشی بتن به عنوان یک ویژگی مهم مطرح است. در این خصوص کاربرد برخی از افزودنی ها می تواند به افزایش این مقاومت کمک کند. در این پژوهش ذرات نانوسیلیس و الیاف پلی پروپیلن به عنوان موادی که ممکن است تاثیری در مقاومت سایشی بتن داشته باشند، مورد استفاده قرار گرفته اند. اندازه گیری مقاومت سایشی براساس روش آزمایش  ASTMC1138انجام شده، که در آن مقاومت سایشی بتن در برخورد گلوله های فولادی معلق در آب مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که مقاومت سایشی بتن در صورت داشتن نانوسیلیس و الیاف پلی پروپیلن به طور قابل توجهی بهبود می یابد. با این حال، مقاومت سایشی بتن حاوی نانوسیلیس بسیار بیشتر از بتن حاوی الیاف بوده است. نرخ افزایش مقاومت سایشی بتن با افزایش مقدار نانوسیلیس و یا الیاف پلی پروپیلن کاهش می یابد.

بهای ردیف های فهرست بها، به صورت خام و فقط هزینه ی اجرای کار از قبیل نیروی انسانی، ماشین آلات، مصالح و حمل در آن ها دیده شده است و هزینه های جانبی از قبیل کسورات، سود، هزینه های دفتر مرکزی و هزینه های متفرقه باید با عنوان ضریب بالاسری دیده شود. ضریب بالاسری دست کم 30 الی 50 درصد از مبلغ نهایی هر قرارداد را به خود اختصاص می دهد؛ لذا، کوچک ترین اشتباه در نحوه ی محاسبه ی ضریب مذکور در هنگام مناقصه می تواند پروژه را با شکست مواجه کند. با توجه به این مهم، در این نوشتار سعی شده است با مطالعه ی موردی رشته ی راه و ترابری، کمبودها و کاستی های ضریب بالاسری نسبت به جایگاه سیستم فهرست بها بررسی شود. نتایج پژوهش نشان می دهد که ضریب بالاسری با مبلغ پیمان رابطه ی عکس دارد و با افزایش مبلغ پیمان، این ضریب کاهش می یابد. بر این اساس، معادله یی خطی جهت تعیین ضریب بالاسری با توجه به مبلغ قرارداد پیشنهاد شده است.