دانشکده فنی دانشگاه تهران
سال:1383 | دوره:38 | شماره:2 (پایپی 84) |تعداد مقالات:14

راههای مختلفی برای نیل به کارایی اقتصادی در یک سیستم ریلی وجود دارد. از جمله این راهها که بویژه در شرایط کشور ما موفقیت بیشتری را نوید می دهد. مدیریت بهینه منابع با استفاده از بهینه سازی عملیات است. امروزه یکی از ابزارهای مهمی که برای این منظور در اختیار قرار دارد. استفاده از مدل های ریاضی است. در این رابطه می توان به سیستم های پشتیبان تصمیم اشاره نمود که هسته اصلی آنها را یک مدل بهینه سازی ریاضی تشکیل می دهد.در این مقاله که حاوی نتایج یک تحقیق دانشگاهی است، یک مدل بهینه سازی جدید برای سطح برنامه ریزی تاکتیکی (میان مدت) ارائه شده است که مسئله تشکیل قطارهای باری در ایستگاههای راه آهن را مورد بررسی قرار می دهد. شناسایی گلوگاه ها، تعیین طول اقتصادی قطار، اولویت بندی زوج های تقاضا و تحلل هزینه ها از جمله کاربردهای این مدل هستند. این مدل ابزار مناسبی برای مسیریابی جریان بار در شبکه و برنامه ریزی سرویس های باری تحت شرایط معین است. جواب بدست آمده از حل این مدل می تواند راهنمای مناسبی برای برنامه ریزی هوشمندانه توسط مدیران سیستم باشد.

در این مقاله پارامترهای موثر بر رفتار دینامیکی پل های خرپایی طره ای تحت تاثیر زلزله مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور سه پل سه دهانه با طول های کلی 360 و 552 و744 متر براساس آیین نامه آشتو طراحی گردید و اثرات حرکات تکیه گاهی هماهنگ و ناهماهنگ ، سرعت انتشار موج، انتقال امواج و هماهنگی میان امواج لرزه ای ورودی در جهت طولی پل ها و با در نظر گرفتن اثر توام و همزمان زلزله در جهت های عرضی و طولی مورد مطالعه قرار گرفت. در جهت عرضی به علت اینکه عرض پلها خیلی کم است و اثر ارتعاش ناهماهنگ اهمیت ندارد امواج زلزله برای تمام پایه ها یکسان در نظر گرفته شد. برای تحلیل سه بعدی دینامیکی خطی تاریخچه زمانی از نگاشتهای تاریخچه زمانی تغییر مکان زمین استفاده شده که بصورت مصنوعی و اتفاقی ناهماهنگ گوسی، مبنی بر شبیه سازی حرکات تصادفی ایستا بطوریکه با تابع چگالی طیفی خود همبستگی و یک تابع هماهنگی مشخص مطابقت داشته باشند توسط یک برنامه کامپیوتری که در فضای Matlab طراحی گردید، شبیه سازی شده اند. تغییر مکان های تولید شده مصنوعی زمین در فواصل مختلف در سرعت های نسبتاٌ بالا دارای پیوستگی خوبی می باشند ولی در سرعت های پایین کاملاٌ ناپیوسته هستند و در سرعت های بالا حرکت امواج اثر ناچیزی بر تغییر مکان های تولید شده مصنوعی زمین دارند. فرض زمین لرزه های یکنواخت در تمامی تکیه گاهها همیشه بحرانی ترین حالت در محاسبه پاسخ ها نمی باشد و سرعت انتشار امواج تنها در صورتیکه اثرات ناهماهنگی در نظر گرفته شوند تاثیر قابل توجهی بر تغییر مکان های طولی و عرضی و قائم پل ها دارد و برای دستیابی به یک طرح مناسب تخمین دقیقی از سرعت انتشار امواج مورد نیاز است. اثر ناهماهنگی امواج لرزه ای بر تغییر مکان های عرشه در مقایسه با اثر حرکات موج تاثیر بیشتری بر تغییر مکان های عرشه دارد. برای طرح و آنالیز پلها در صورت نداشتن دادهایی که در آنها اثر ناهماهنگی و اثر عبور موج لحاظ نشده باشند، لحاظ تاخیر زمان یا همان اثر عبور موج به تنهایی جواب های قابل قبول تری را می دهد و به منظور دستیابی به یک طرح مناسب، تخمین دقیقی از سرعت انتشار موج مورد نیاز است.

هدف از این مطالعه، استخراج یک فرمول تحلیلی برای تعیین دامنه ماکزیمم امواج بلند ناشکنای نوسانی و تنها در محل خط ساحلی روی ساحلهای چند شیبه می باشد، که میتوان آن را معادل بالا روی در نظر گرفت. در گام اول، با استفاده از معادلات خطی موج آب کم عمق، حل تحلیلی بالا روی امواج نوسانی و تنها که به ترتیب توسط Keller & Keller [1] و Synolakis [2] برای سواحل ساده یک شیبه بدست آورده شده است، به سواحل دو شیبه بسط داده می شود و به همان طریق، حل تحلیلی بالا روی برای سواحل سه شیبه بدست می آید. با مقایسه فرمول بالا روی سواحل یک شیبه، دو شیبه و سه شیبه و با استفاده از روش استقراء حل تحلیلی بالا روی امواج برای سواحل n شیبه بدست می آید که در قالب یک معادله ارائه می شود. جهت کنترل صحت معادله استخراج شده، حل عددی معادلات خطی آب کم عمق با استفاده از روش تفاضل محدود انجام می شود و نتایج عددی حاصله با نتایج تحلیلی مقایسه می گردد.

برای تحلیل دینامیکی سازه ها لازم است از رکوردهای ثبت شده زلزله استفاده شود. داده های خام حاصل از دستگاههای ثبت حرکات زمین ممکن است دارای خطاهایی باشند که بایستی منابع ایجاد خطا و میزان آن با دقت ارزیابی شده و تصحیحات لازم بر روی آنها صورت گیرد. هدف اصلی این تحقیق تعیین محدوده فرکانسی مناسب تصحیح رکوردها از دیدگاه مهندسی زلزله برای پردازش داده های شتابنگاشتهای ثبت شده در ایران برای انواع شرایط ساختگاهی می باشد. برای دستیابی به این هدف روشهای مختلف تعیین فرکانس تصحیح مورد بررسی قرار گرفته و سرانجام استفاده از مدل استانداردw-2  برای طیف دامنه فوریه شتاب، انتخاب شده است. در انجام این تحقیق مجموعه ای شامل 78 رکورد زلزله ثبت شده در ایران انتخاب گردیده است. در این انتخاب معین بودن زلزله مسبب رکورد و مشخص بودن نوع زمین ایستگاه ثبت رکورد های انتخابی محاسبه گردیده و منحنی آنها ترسیم شده است. از تطابق طیف دامنه فوریه با مدل استاندارد w-2 فرکانس تصحیح رکوردها تعیین شده سپس رکوردها با استفاده از نرم افزار پردازشگر SWS در باند فرکانسی انتخابی تصحیح گردیده اند. اثر پارامترهای مختلف از جمله بزرگا، فاصله کانونی ایستگاه ثبت رکورد تا محل وقوع زمین لرزه و شرایط ساختگاهی ایستگاه ثبت رکورد بر فرکانس تصحیح مورد بررسی قرار گرفته است و در انتها براساس نتایج حاصل، برای تصحیح رکودهای ثبت شده در شرایط ساختگاهی مختلف محدوده ای جهت انتخاب فرکانس تصحیح پیشنهاد گردیده است.

در بسیاری موارد مقاومت فشاری 28 روزه آزمونه های مکعبی یا استوانه ای را نمایانگر بتنی در نظر می گیرند که در کارگاه برای ساخت قطعات به کار رفته است. ولی واقعیت این است که این آزمونه ها نمی توانند نماینده بتن بکار رفته در ساخت و اجرا باشند. این مساله می تواند بدلایل مختلف از جمله تفاوت اجرای کارگاهی و آزمایشگاهی اختلاف در انتقال و عمل آوری بتن و از همه مهمتردر نحوه اجرای سیستم سازه های پانلی نیمه پیش ساخته سبک باشد که به صورت بتن پاشی بوده و اصولا با بتن ریزی و متراکم کردن آن در سیستمهای معمولی متفاوت است. مساله دیگر ضخامت کم لایه بتنی در این سیستم می باشد که لازم است مغزه ها با حداقل قطر تهیه شوند که تحقیقات نشان می دهد مقاومت این مغزه ها انحراف معیار بیشتری نسبت به مغزه های با قطر بزرگتر دارند.برای ارزیابی مقاومت فشاری بتن پاشیده ضروری است که از چندین روش آزمایش استفاده شود، زیرا بعضی آزمایشها مانند مغزه گیری که قابلیت اعتماد بیشتری دارند، هزینه زیاد داشته و برخی دیگر مانند چکش بتن قابلیت اعتماد و در عین حال هزینه کمتری دارند. از طرفی بعضی از آزمایشها آسیب بیشتری به سازه وارد می کنند (مانند مغزه گیری) و بعضی دیگر غیر مخربند و سبب آسیب به سازه نمی شوند (مانند چکش بتن).با توجه به موارد ذکر شده در این مقاله سعی شده است که روابطی بین مقاومت آزمونه های معکبی استاندارد و مغزهای تهیه شده از بتن پاشیده و سایرآزمایشهای مخرب و غیر مخرب بدست آورده شود.

یکی از مسائل مهم در طراحی سازههای ساحلی و فرا ساحلی، رانگرایی بستر دریا در اثرگذر موج می باشد. این پدیده سبب شناور شدن خطوط لوله، افت مقاومت مهارها، کاهش مقاومت جانبی شمعها، نشست قطعات بتنی محافظ موج شکنها و آبشستگی موضعی بستر دریا می شود. به غیر از مساله پایداری سازهها، از نظر مهندسی سواحل مساله پایداری بستر دریا از اهمیت زیادی برخوردار است. مکانیزم روانگرایی ناشی از موج، بسته به نحوه افزایشفشار آب منفذی به دو گروه طبقه بندی می شود. یک گروه، شبیه روانگرایی ناشی از زلزله، در اثر تنشهای برشی دوره های ایجاد می گردد. این تنشها موجب افزایش تدریجی فشار آب منفذی اضافی در بستر دریا و در نتیجه روانگرایی بستر می شود. به این نوع مکانیزم روانگرایی پسماند گفته می شود. نوع دیگر روانگرایی ناشی از موج که به طور گذر 21 اتفاق می افتد و همراه با تراکم نهشته نیز میباشد در اثر گوناگونی مکانی 3 فشار منفذی در بستر دریا به وجود میآید. در این حالت انتشار فشار آب در نهشته بستردریا، با میرایی و درنگ فاز 4 همراه است و این امر سبب می شود که در زمانهایی شرایط روانگرایی اولیه به وجود آید. در این مقاله، روانگرایی پسماند بررسی شده است. برای این منظور مقدار تنشها و فشار منفذی با استفاده از یک روش همبسته در بستر دریا با عمق محدود محاسبه شده و با استفاده از یک مدل ساده برای تولید فشار منفذی، مقادیر آن تخمین زده شده است. با استفاده از نسبت فشار منفذی میتوان امکان وقوع روانگرایی پسماند در بستر دریا را بررسی کرد. همچنین نتایج این روش با دیگر روشهای موجود مقایسه شده است.

در این مقاله اثر پارامتر حالت در بهبود پیش بینی مدلهای الاستوپلاستیک نشان داده شده است. برای این کار یک مدل رفتاری الاستوپلاستیک سطح حدی از طریق وارد کردن مفاهیم مکانیک خاک حالت بحرانی در فرمولبندی مدل اصلاح گردیده است. مدل اصلاح شده توانایی شبیه سازی رفتار نمونه های متراکم و شل ماسه در بارگذاریهای زهکشی نشده تک سویه و سیکلیک را دارا است. اصلاح مدل از طریق وابسته سازی زاویه انتقال فاز به پارامترحالت صورت پذیرفته است.پارامتر حالت به صورت فاصله میان نسبت تخلخل نمونه و نسبت تخلخل متناظر با فشار همه جانبه وارد بر نمونه روی خط حالت دایمی تعریف می گردد. مقایسه میان پیش بینی های مدل و رفتار واقعی خاک در بارگذاریهای زهکشی شده و زهکشی نشده ارایه شده است. مقایسه نتایج شبیه سازی با نتایج واقعی،کارایی ایده پیشنهادی را نمایش می دهد.

رفتار غیر خطی قابهای یک دهانه یک طبقه متشکل از تیرهای لانه زنبوری از طریق مطالعات اجزا محدود مدلهای تفصیلی قاب های نمونه تحت اثر ترکیب بارهای قائم وافقی مورد بررسی قرار داده شده است. قابهای مورد مطالعه دارای تیرهای با طولهای متفاوت (تعداد سوراخهای متفاوت) در نظر گرفته شده اند. همچنین دو نوع ستون مختلف (ستون با جان توپر وستون دوبل تسمه دار) مورد مطالعه قرار داده شده و رفتار قابهای متشکل از دو نوع ستون مزبور با یکدیگر مقایسه گردیده است. علاوه بر قابهای متشکل از تیرهای منفرد لانه زنبوری با اتصالات متقارب المحور، قابهای متشکل از تیرهای دوبل خرجینی با اتصالات متداول و همچنین اتصالات خرجینی اصلاح شده نیز مورد بررسی قرار داده شده اند. من توصیف رفتار غیر خطی قابها و پدیده های مشاهده شده، مسائل مربوط به بروز و گسترش پلاستیسیته بروز مکانیسم موسوم به ویرندیلی و کمانش جانبی پیچشی جان مورد توجه ویژه قرار داده شده است. مقایسه نتایج حاصل از این مطالعات با نتایج آزمایشات قبلی نگارنده اول حاکی از تطابق نزدیکی بوده است که نشان دهنده قابلیت روش به کار گرفته شده در تخمین رفتار غیر خطی قابهای متشکل از تیرهای لانه زنبوری می باشد.

در این مقاله یک المان پایدار پنج وجهی با یک نقطه انتگرال گیری توسط پایدارسازی مود HG برای تحلیل ارتجاعی - خمیری همراه با تغیر شکلهای بزرگ، ارائه شده است. این نوع المان بویژه برای تحلیل پوسته سازه هائی مناسب است که دارای ترکهای متعدد بدون هیچ جهت از پیش تعیین شده ای می باشند، که این مساله معمولا در تحلیل ترک خوردگی پوسته های مرکب تحت اثر بارهای ضربه ای رخ می دهد. قانون مندی المان و مراحل کنترل پایدار سازی مود HG براساس روش متداول کرنش فرضی برای پایدارسازی المان که قبلا توسط Belytschko بیان گردیده بود. استوار می باشد. چندین آزمایش عددی، از خمش تیر ساده گرفته تا آنالیز شکست در صفحات لایه ای برای ارزیابی المان فوق آورده شده اند.

حدود یک دهه از ارایه تکنیک مسطح نمودن شیروانی ها توسط پارچه گونه های قائم می گذرد. بررسی های تحلیلی و آزمایشگاهی چندی بر روی اینگونه سازه های خاکی مسطح انجام گرفته است. در بررسی های آزمایشگاهی وقوع پدیده قوس زدگی مشاهده و گزارش گردیده و در مطالعات تئوریک محدودی که در این زمینه صورت گرفته، بیان شده است که منظور نمودن این پدیده، ضریب اطمینان در برابر لغزش را به مقدار قابل توجهی افزایش می دهد. در این مقاله سعی گردیده تا با بکارگیری روشی مبتنی بر نظریه های متداول قوس زدگی، وقوع این پدیده هم در جهت قائم و هم در جهت افق، در شیروانی های مسطح به پارچه گونه های قائم مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد. با استفاده از نظریه های موجود در این زمینه، ابتدا شکل و موقعیت سه بعدی پوسته گسیختگی تعیین گشته، سپس با استفاده از روش مرسوم تعادل حدی و با منظور نمودن اثرات سربار یکنواخت بر روی تاج شیروانی، فشار آب حفره ای و نیروی افقی شبه استاتیکی معادل زلزله، ضریب اطمینان محاسبه می شود. وقوع پدیده قوس زدگی باعث کوچکتر شدن گوه لغزشی می شود که با کنترل توام اندازه گوه گسیخته شده و مقدار ضریب اطمینان می توان به طرح بهینه این سازه خاکی مسلح دست یافت.

در این مقاله نحوه استفاده از روش المان مرزی با کمک تکنیک DRM در تحلیل دیوارهای برشی (خصوصا دیوارهای برشی بازشودار) بررسی می شود. سپس چگونگی ساده سازی مسائلی که بار حجمی وجود دارد با استفاده از روش بسط تابعی و تکنیک مذکور از نظر می گذرد. به عبارت دیگر به کمک این دو روش انتگرالهای میدانی ناشی از بارهای حجمی موجود در روش المان مرزی که با ماهیت این روش تطابقی ندارند، به یکسری انتگرالهای مرزی تبدیل می شوند. در روند این ساده سازی و استفاده از روش بسط تابعی، توابع شکل مختلفی مورد بررسی قرار می گیرند و در ادامه تابع شکلی پیشنهاد می شود که در مقایسه با تابع شکل مرسوم در روش المان مرزی در محاسبه فرکانسهای ارتعاش آزاد دیوارهای برشی دارای خطای کمتری است. برای تعیین میزان دقت، جوابهای بدست آمده از این روش (فرکانسهای ارتعاش آزاد دیوار) با جوابهای حاصل از روش اجزا محدود مقایسه می شود و در نهایت نحوه تاثیر تابع شکل، شکل سازه (دیوار) و چگونگی شرایط مرزی در فرکانسهای ارتعاش آزاد مورد بررسی و نتیجه گیری قرار می گیرند.

پدیده آبشستگی یک جریان دو فازی می باشد که به روش نظری کمتر مورد بررسی قرار گرفته است و عموما از مطالعات صحرایی یا آزمایشگاهی برای شرایط خاص استفاده شده است. این تحقیق براساس نتایج آزمایشگاهی آبشستگی پایین کالورت لوله ای می باشد. ابعاد حفره آبشستگی ایجاد شده تابع پارامترهای متعددی نظیر دبی، ارتفاع ریزش جریان، عمق پایاب، قطر کالورت، قطر مصالح و ... می باشد. در این تحقیق به بررسی تغییرات ابعاد حفره آبشستگی و تغییرات ابعاد برآمدگی رسوبات ناشی از حفره آبشستگی در پایین دست آن، در اثر تغییرات پارامترهای سرعت جریان، قطر کالورت، ارتفاع ریزش و عمق پایاب پرداخته شده است. براساس مشاهدات آزمایشگاهی عمق و عرض حفره آبشستگی و ارتفاع برآمدگی رسوبات با افزایش قطر کالورت افزایش می یابد ولی طول حفره آبشستگی کاهش می یابد. با افزایش عمق پایاب، عمق و عرض حفره آبشستگی کاهش می یابد ولی طول حفره و ارتفاع برآمدگی رسوبات افزایش می یابد. علاوه بر این با افزایش ارتفاع ریزش، عمق و عرض حفره آبشستگی و ارتفاع برآمدگی رسوبات افزایش می یابد ولی طول حفره کاهش می یابد. با تحلیل نتایج آزمایشگاهی نسبت بی بعد هر یک از ابعاد حفره آبشستگی و برآمدگی ناشی از آن به ارتفاع ریزش جریان به صورت تابعی از نسبت عمق پایاب به قطر لوله Tw/D، عدد فرود ذرات SN و نسبت ارتفاع ریزش به قطر لوله Hc/D بدست آمده است.

از اهداف طرح سرریز پلکانی می توان به افزایش شدت استهلاک انرژی در طول سرریز و در نتیجه کاهش ابعاد حوضچه آرامش اشاره نمود. این موضوع در توجیه اقتصادی طرح نیز اثر داشته و موجب کاهش هزینه ها خواهد شد. هیدرولیک جریان بر روی سرریزهای پلکانی اخیرا مورد توجه دانشمندان و محققین علوم آبی قرار گرفته و در دهه اخیر تحقیقات بیشتری در این زمینه صورت گرفته است. نتیجه این تحقیقات روابط هیدرولیکی متعددی در این زمینه می باشد. معادلات افت وضریب اصطکاک در عمده روابط یاد شده براساس عمق متوسط بنا نهاده شده و یا اصولا اعداد ثابتی برای ضریب اصطکاک ارائه شده است. در این تحقیق با جمع بندی کلی درخصوص روابط هیدرولیکی حاکم به منظور استخراج رابطه ای برای ضریب اصطکاک ضمن در نر گرفتن پارامترهای هیدرولیکی موثر محاسبات در قالب معادلات پروفیل سطح آب صورت گرفته و رابطه مورد نظر نتیجه گیری شده است. رابطه مذکور براساس داده های تجربی و با بکارگیری تکنیک بهینه سازی غیر خطی استخراج شده است. صحت و دقت حاصله براساس روابط پیشنهادی با مقایسه با مقایسه با نتایج واقعی ارزیابی گردیده است.