مهندسی عمران شریف
سال:1395 | دوره:32-2 | شماره:2/1 |تعداد مقالات:15

بسته به شدت نیروی زلزله، نواحی با تغییرشکل غیرکشسان یا به بیان دیگر، مفاصل خمیری در تیرها و ستون های بتن مسلح شکل می گیرند. بعد از زلزله، به منظور حفظ یک پارچگی سازه و عملکرد مورد انتظار از سازه، این اجزاء سازه یی باید ترمیم و یا تعویض شوند. به دلیل هزینه بالای تعویض، معمولا گزینه ی ترمیم انتخاب می شود. سیستم مهاربند فولادی می تواند به طور موثر در ترمیم ساختمان های بتن مسلح آسیب دیده و بهسازی سازه های موجود مورد استفاده قرار گیرد. در این پژوهش، به صورت تحلیلی و عددی به بررسی پارامترهای مختلف تاثیر دستک فولادی در مقاوم سازی و ترمیم قاب های خمشی بتن مسلح از قبیل: درصد جذب برش، تغییرمکان جانبی نسبی، و محل تشکیل مفاصل خمیری پرداخته شده است. همچنین تاثیر محل قرارگیری دستک فولادی، سطح مقطع دستک و اندازه ی دهانه ها در مدل های مختلف با تحلیل دینامیکی طیفی و تحلیل بارافزون مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج تحلیل نشان می دهند که روش پیشنهادی تغییر محل تشکیل مفصل خمیری به کمک دستک فولادی، مشکلات ضعف سختی، کاهش مقاومت و ظرفیت تغییرمکان سازه های ضعیف و آسیب دیده را در حین زلزله جبران می کند.

در این نوشتار روشی موثر برای شناسایی خرابی در قاب های برشی براساس پردازش سیگنال با استفاده از تبدیل S با پنجره ی مختلط و مدولاسیون فاز (SCW) معرفی شده است. تبدیل S برای غلبه کردن بر محدودیت های ذاتی تبدیل موجک در نمایش زمان- بسامد سیگنال در چند سال گذشته توسعه داده شده است. نوع تعمیم یافته ی این تبدیل، تبدیل S با پنجره ی مختلط و مدولاسیون فاز (SCW) است، که قابلیت بالایی در موضعی سازی اشکال موجی در حوزه ی زمان- بسامد بر روی سیگنال دارد. در این نوشتار تبدیل SCW به دلیل عملکرد مطلوب آن در تشخیص محل و تخمین مقدار خسارت مورد استفاده قرار گرفته است. عملکرد تبدیل SCW در روش معرفی شده با استفاده از دو مثال عددی و مقایسه ی نتایج آن با نتایج به دست آمده از روش تبدیل موجک بررسی شده است. مقایسه بین محل و مقدار خسارت به دست آمده از روش معرفی شده و روش تبدیل موجک در مدل شبیه سازی شده، بیانگر این مطلب است که روش نسبت به محل و مقدار خسارت حساس است و علاوه بر تشخیص محل آسیب در سازه، تخمین بسیار خوبی از مقدار خرابی در سازه در دو حالت وجود و عدم وجود نویز در سیگنال های ثبت شده را به دست می دهد.

زلزله ها همواره به عنوان یکی از مخرب ترین بلایای طبیعی شناخته می شوند. به دلیل خسارت های اقتصادی و تلفات جانی بسیار بالا، پیش بینی زلزله امری ضروری به نظر می رسد. در این نوشتار، تغییرات زمانی پارامتر b از رابطه ی گوتنبرگ ریشتر قبل از زلزله هایی با بزرگای Mw=6.0 و یا بالاتر از آن در ناحیه ی جنوبی ایران، منطقه ی قشم و اطراف آن مورد بررسی قرار گرفته است. از دو روش خوشه بندی K-Means و نقشه ی خود سازمان ده SOM ، برای یافتن الگو از این نوع زلزله ها استفاده شده است. براساس دو سنجه ی سیلوئیت و دیویس بولدین، تعداد 3 خوشه به عنوان تعداد بهینه ی خوشه برای هر دو روش مذکور به دست آمده است. قبل از تمامی زلزله های مورد بررسی، خوشه یی که معرف کاهش در مقدار b است، مشاهده شده است. به عنوان نتیجه ی نهایی، کاهش مقدار b در بازه ی زمانی مشخص به عنوان یک الگوی مشخص برای رخداد این زلزله های مخرب معرفی شده است.

هدف از این پژوهش ارزیابی تاثیر ارتفاع در توزیع انرژی در ساختمان های فولادی بهسازی شده با میراگرهای ویسکوز مایع در اثر ضربه است. بدین منظور 3 مدل زوج قاب های دو بعدی 6، 8 و 12 طبقه ی 3 و 4 دهانه، مطابق آیین نامه ی 2800 ایران (ویرایش سوم) طراحی و در نصف فاصله ی مجاز آیین نامه ی استاندارد 2800 ایران 0.01) ارتفاع ساختمان کوتاه تر) در کنار یکدیگر قرار داده شده و در حالت با و بدون میراگر در مقابل 7 زوج شتاب نگاشت با نرم افزارPerform-3D  تحلیل دینامیکی غیرخطی شده و انرژی اعضاء اصلی سازه استخراج و بررسی شده است. با بررسی اثر ضربه این نتیجه حاصل شده است که با توجه به زیادشدن ارتفاع و تشدید ضربه بین زوج قاب ها، بیشترین میزان اتلاف انرژی در سازه های بلندتر است و با قراردادن میراگر، بیشترین اتلاف انرژی به وسیله ی میراگر ویسکوز در سازه ی 12 طبقه صورت گرفته است. وجود میراگر ویسکوز در میان قاب ها همواره موجب کاهش چشم گیر اثر ضربه و میزان انرژی اتلاف شده ی خمیری در المان های اصلی سازه شده است.

با توجه به بررسی سوابق پژوهشی، تاکنون مطالعات قابل توجهی در به کارگیری الگوریتم های فراکاوشی برای بهینه سازی کنترل کننده ی فازی بر روی سازه های مجهز به ATMD صورت نگرفته است، لذا انجام پژوهش با تمرکز بر بهینه سازی کنترل کننده های فازی الزامی به نظر می رسد. این نوشتار به بررسی کاربرد میراگر جرمی تنظیم شده ی فعال  (ATMD)برای کنترل پاسخ لرزه یی یک سازه ی واقعی 11 طبقه پرداخته است. نیروی کنترل فعال از ترکیب کنترل کننده ی منطق فازی (FLC) و الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO) به دست آمده است. این کنترل کننده ی فازی بهینه شده، PSFLC نامیده شده است. در این مطالعه، معیار بهینه سازی، کمینه کردن تغییرمکان بام سازه است. با توجه به نتایج به دست آمده از بهینه سازی برای 4 زلزله ی مرجع، کنترل کننده ی PSFLC با ضرایب عمومی معرفی شده است. عملکرد کنترل کننده ی پیشنهادی (PSFLC) برای زلزله های مختلف ارزیابی و تغییرمکان و جذر مجموع مربعات تغییرمکان بام سازه (RMS) با کنترل کننده های PSFLC و FLC محاسبه و با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد، در حالی که نیروی کنترل بیشینه در هر دو کنترل کننده اختلاف چندانی با هم ندارند، کنترل کننده ی PSFLC تغییرمکان و RMS تغییرمکان بام سازه را 10 الی 30 درصد بیشتر از کنترل کننده ی FLC کاهش می دهد. بنابراین کنترل کننده ی فازی بهینه شده (PSFLC) جایگزینی برای کنترل کننده ی فازی معمولی (FLC)، به منظور کاهش بیشتر پاسخ لرزه یی سازه ها پیشنهاد می شود.

در این نوشتار، یک روش تحلیلی برای حل مساله ی شکست هیدرولیکی در حالت کرنش صفحه برای سنگ شکننده ی نفوذناپذیر و سختی زیاد و تحت شرایط متقارن ارائه شده است. جریان سیال غیرقابل تراکم و آرام فرض شده و ترک در همه ی زمان ها کاملا از سیال پر شده است. انتشار ترک در چارچوب مکانیک شکست خطی (LEFM) است. این مساله توسط گاراگاش در سال 2006 در مجله ی «Engineering Fracture Mechanics» بدون درنظرگرفتن اثر اندرکنش پارامترهای اینرسی و گرانروی بررسی شده است. در این پژوهش با درنظرگرفتن اثر مذکور، بازشدگی، فشار داخلی سیال در ترک، و میزان رشد ترک تحت تزریق سیال از روش اغتشاش تعیین و نتایج این کار با اسناد موجود مقایسه و بررسی شده است.

اخیرا استفاده از روش بست و بند برای طراحی مستقیم تیرهای عمیق با و بدون بازشو گسترش یافته است؛ به طوری که بسیاری از آیین نامه های معتبر، روش مذکور را جایگزین روش های طراحی پیشین کرده اند. لیکن پژوهش های صورت گرفته در این زمینه نشان می دهد که این روش قادر به مدل سازی دقیق رفتار تیرهای عمیق، به خصوص تیرهای عمیق با بازشو نیست. برخی از معایب این روش به علت عدم انطباق خرپای فرضی روش بست و بند و نواحی تنش واقعی سازه ایجاد می شود. استفاده از روش بهینه سازی همگن کامل FH برای تعیین مدل خرپایی روش بست و بند را می توان از جمله راه های اصلاح آن دانست. در این پژوهش با هدف بررسی روش FH،  4تیر عمیق بتن مسلح با بازشو ساخته و آزمایش شده اند. این نمونه ها شامل 2 نمونه ی بتن مسلح و 2 نمونه ی بتن مسلح با الیاف فولادی بوده اند. خرپای مدل بست و بند نمونه های بتن مسلح براساس الگوی حاصل از روش بهینه سازی FH تعیین و بر این اساس نمونه ها طراحی و ساخته شده اند. نتایج استفاده از روش FH نشان داده است که تیرهای بتن مسلح که خرپای اولیه ی آنها با استفاده از روش بهینه سازی همگن کامل تعیین شده بود، با کمینه ی تقویت ممکن بار مناسبی را تحمل کرده اند.

در این پژوهش به بررسی تاثیر بازشوهای مستطیلی تقویت شده در مقاومت، سختی اولیه، شکل پذیری و ظرفیت جذب انرژی دیوارهای برشی فولادی پرداخته شده است. با هدف کاهش تعداد اعضاء تقویتی در لبه ی بازشوها و صرفه ی اقتصادی بیشتر، بازشوها در کل ارتفاع طبقه فرض شده است. در مطالعات، اثر نسبت طول دهانه به ارتفاع طبقه ی مدل ها و مشخصات بازشوها (طول و موقعیت بازشو) در نظر گرفته شده است. نتایج نشان می دهد که در نتیجه ی ورود بازشو، مقاومت ورق متناسب با کاهش در سطح مقطع آن کاهش می یابد، درصورتی که به دلیل حضور المان های تقویتی به مقاومت قاب همواره افزوده می شود. درنتیجه، مقاومت کل سیستم بسته به موقعیت و طول بازشو می تواند کاهش یا افزایش یابد. سختی و شکل پذیری سیستم ها نیز همواره با ورود بازشو کاهش می یابد، اما درصورتی که ابعاد بازشو قابل توجه نباشد، ظرفیت جذب انرژی در سیستم می تواند بدون تغییر و یا با افزایش همراه باشد.

در این مطالعه، اثر ماده ی افزودنی میکروسیلیس در بهبود خصوصیات ژئوتکنیکی خاک رس سیلتی منطقه ی نازلوی شهرستان ارومیه بررسی شده است. پس از به دست آوردن پارامترهای ژئوتکنیکی خاک و میکروسیلیس، خاک با 5 الی 30 درصد میکروسیلیس ترکیب و پارامترهای ژئوتکنیکی مصالح مخلوط اندازه گیری شده اند. افزایش میکروسیلیس از 5 تا 30 درصد وزنی خاک، موجب افزایش شاخص خمیری، کاهش چگالی ویژه، افزایش رطوبت بهینه، و کاهش وزن مخصوص خشک بیشینه ی خاک شده است. سپس اثر میکروسیلیس در ضریب نفوذپذیری، مقاومت برشی و تک محوری و ضریب انتشار مولکولی خاک رس سیلتی بررسی شده است. افزایش میکروسیلیس موجب کاهش ضریب نفوذپذیری، بهبود خواص مقاومتی، و افزایش چسبندگی خاک شده است. افزودن میکروسیلیس به خاک موجب شده است ضریب انتشار مولکولی یون کلر در خاک قدری افزایش یابد، لیکن مقادیر اندازه گیری شده در محدوده ی استاندارد توصیه شده برای خاک های رسی بوده است. نتیجه گیری کلی این مطالعه حاکی از بهبود خصوصیات ژئوتکنیکی خاک رس سیلتی نازلو در اثر افزودن بیشینه ی %30 وزنی میکروسیلیس به خاک بوده است، طوری که بتوان از آن برای ساخت آسترهای رسی در کف مدفن های زباله در منطقه استفاده کرد.

در این پژوهش، کارائی الزامات جدید آئین نامه های طراحی لرزه یی ساختمان های فولادی و نیز تاثیر تعداد طبقات در ضریب کاهش شکل پذیری قاب های مهاربندی شده از نوع 7 و 8 ترکیبی مورد ارزیابی قرار گرفته است. براساس نتایج این پژوهش، بیشینه ی ارتفاع مجاز این نوع قاب های مهاربندی شده ی معمولی، می تواند از مقدار موردنظر آئین نامه یASCE  (10.7 متر) بیشتر در نظر گرفته شود و می تواند تا 5 طبقه (حدودا 15 متر)نیز افزایش یابد. به لحاظ میزان مصالح مصرفی، این نوع قاب های مهاربندی شده ی ویژه نسبت به قاب های هاربندی شده ی معمولی به ترتیب برای قاب های از 1 تا 16 طبقه، 0 الی 29 درصد مقرون به صرفه تر است. همچنین مطابق نتایج ه دست آمده، ضریب رفتار پیشنهادشده در پیش نویس ویرایش چهارم استاندارد 2800 ایران (R=5.5) برای قاب های مهاربندی شده ی همگرای ویژه منطقی تر از ضریب رفتار پیش بینی شده در آئین نامه ی(R=6) ASCE7  است. متاسفانه در این نوع قاب های مهاربندی شده ی ویژه، در قاب های حدودا بالای 10 طبقه، شکل پذیری مورد نیاز تامین نمی شود و برای قاب های بالای 10 طبقه باید از ضریب رفتار کوچک تری استفاده شود. براساس نتایج این پژوهش، برای این نوع قاب های مهاربندی شده ی ویژه و بالای 10 طبقه، ضریب رفتار می تواند به میزان بیشینه ی 5 در نظر گرفته شود.

در تحلیل خطر لرزه یی احتمالاتی مرسوم، از لحاظ اثر عدم قطعیت عمق رخدادها چشم پوشی شده و یک توزیع یکنواخت برای آن منظور می شود؛ در حالی که عمق رخدادها در طبیعت از یک توزیع یکنواخت تبعیت نمی کند و حتما متغیری تصادفی با پراکندگی قابل ملاحظه است. در این نوشتار، با آگاهی از محدودیت های روش کلاسیک و به منظور ارزیابی اثر لحاظ این عدم قطعیت در نتایج نهایی تحلیل خطر، از روش شبیه سازی مونت کارلو در مطالعه ی موردی تحلیل خطر شهرستان ازنا استفاده شده است. ابتدا نتایج حاصل از روش مونت کارلو در مقابل روش کلاسیک صحت سنجی شده و در ادامه، با اعمال فرض توزیع غیریکنواخت حاصل از تحلیل داده های کاتالوگ، فرایند تحلیل خطر تکمیل شده است. نتایج نشان داده است که درنظرگرفتن توزیع واقع گرایانه ی عمق می تواند تاثیر قابل ملاحظه یی در نتایج نهایی تحلیل خطر در خلاف جهت اطمینان داشته باشد.

عملیات تزریق، یکی از راه های کاهش نشت آب، افزایش مقاومت، و تحکیم سنگ درزه دار در ساخت گاه هاست. یکی از مسائل مهم، برآورد حجم دوغاب تزریق یافته است، که موجب افزایش بازده عملیات می شود. در این پژوهش از 5 مدل تحلیلی، مدل سازی عددی، و شبکه ی عصبی برای پیش بینی حجم دوغاب استفاده شده است. با استفاده از نتایج حفاری های ژئوتکنیکی و تزریق آزمایشی در ساخت گاه سد سیمره، محاسبات خورند توسط مدل های تحلیلی و نیز مدل سازی عددی با نرم افزار UDEC انجام شده است. نتایج مدل های تحلیلی و عددی در مقایسه با خورند واقعی، برآورد ضعیف تری از حجم دوغاب ارائه داده اند. در نتیجه از روش شبکه ی عصبی استفاده شده است. مطالعات نشان داده است که از میان مدل های تحلیلی، مدل لمباردی (1985)، برآورد بهتری از حجم دوغاب نشان می دهد و مدل سازی عددی در مقایسه با مدل های تحلیلی، تخمین بهتری ارائه می دهد. همچنین مقایسه ی نتایج تحلیلی و عددی با روش شبکه ی عصبی نشان داده است که این روش دقیق ترین و بهترین پیش بینی از حجم دوغاب سیمانی را ارائه می دهد و استفاده از آن در تخمین خورند دوغاب در سایر ساخت گاه ها پیشنهاد می شود.

طی سال های گذشته، برای تعیین رفتار و طراحی شکل پذیری قاب های خمشی مقاوم در برابر بار لرزه یی، پژوهش های بسیاری شامل: انجام عملیات آزمایشگاهی و همچنین ارائه ی مدل های تحلیلی و مکانیکی برای تعیین مقاومت و پایداری اتصالات خمشی در قاب های مقاوم لرزه یی صورت گرفته است. در این نوشتار با استفاده از روش «مدل اجزاء تشکیل دهنده» به رفتار اتصال تیر I به ستون قوطی شکل با ورق های فوقانی و تحتانی پرداخته شده است. همچنین جهت بررسی جامع رفتار اتصال در محدوده ی وسیعی از رفتار غیرخطی از روابط مدل زوال اصلاح شده ی ایبارآـ کراوینکلر استفاده شده است. در ادامه، صحت نتایج به دست آمده با مقایسه ی منحنی بارافزون و متناوب از عملیات آزمایشگاهی و روش مذکور ارائه شده است. نتایج این مطالعه، کارآیی روش مذکور را در تعیین رفتار اتصال با ورق های فوقانی و تحتانی نشان می دهد.

ناپایداری جانبی تیرها در ناحیه ی کششی، که با عنوان کمانش انتقالی جان در کارهای پژوهشگران پیشین مورد بررسی قرار گرفته است، حالتی از ناپایداری است که در گسیختگی شاه تیرها و تیرورق های فولادی مشاهده شده است. مطالعات انجام گرفته در این زمینه، محدود و بر پایه ی مدل های ساده است و همچنین روابط پیشنهادی موجود براساس آنها، تخمین محافظه کارانه یی از بار بحرانی به دست می دهد. در این نوشتار مکانیسم ایجاد کمانش انتقالی جان بررسی و براساس آن یک مدل یک بعدی (اسکلتال) برای شبیه سازی این ناپایداری توسعه داده شده است. با استفاده از تحلیل پایداری مدل پیشنهادی، برای تیرهای تحت بارگذاری عرضی روابطی ارائه شده است که رخداد این پدیده و ظرفیت تیر را تحت ناپایداری جانبی در ناحیه ی کششی به نحو مطلوب پیش بینی کند. در مدل پیشنهادی، پارامترهای موثر به ویژه اثر ضخامت جان در بار بحرانی به خوبی در نظر گرفته شده و مقایسه ی بار تخمینی مدل پیشنهادی با نتایج آزمایشگاهی و تحلیل های عددی، سازگاری مطلوبی نشان داده است. مقدار اختلاف موجود بین نتایج در حدود %30 است، که در مقایسه با روابط طراحی آیین نامه ها برای این ناپایداری، که خطایی در حدود 35 تا 190 درصد را نشان می دهد، مطلوب و قابل پذیرش است.