دانشکده فنی دانشگاه تهران
سال:1386 | دوره:41 | شماره:6 (پیاپی 108) |تعداد مقالات:16

در این مقاله روشی سریع برای حل مسایل الاستیسیته به کمک روش اجزای مرزی ارایه می شود. نکته اصلی این روش، استفاده از تبدیل موجک برای فشرده کردن ماتریس های پرو نامتقارن ناشی از روش اجزای مرزی است. موجکهای متعامد Daubechies برای فشرده کردن ماتریس های سیستم اجزای مرزی در مسایل عملی الاستیسیته استفاده شده اند. تبدیل موجک به شکل جعبه سیاه به برنامه های اجزای مرزی موجود اعمال شده است. آنالیز حساسیت نتایج عددی تغییر مکانها و تنشها برای پارامترهای آستانه مختلف ارایه شده است. مزیت عمده این روش تبدیل ماتریس های پر در روش اجزای مرزی به ماتریس های شبه نواری است که عناصر غیر صفر آن کم بوده و حول و حوش قطر اصلی توزیع شده اند. این ویژگی باعث کاهش قابل ملاحظه زمان حل سیستم معادلات خطی با روش تکراری GMRES می گردد. مثال های ارایه شده کارایی روش را در حل سیستم های بزرگ اجزای مرزی نمایان می سازد. 

در مرجع [2]، جواب کامل مسایل الاستودینامیک در محیط های همسان جانبی بر حسب دو تابع پتانسیل معرفی شده است. کامل بودن جواب، با استفاده از معادلات تکراری موج در محیط های همسان جانبی اثبات شده است. همچنین نشان داده شده است که در حالت تقارن محوری دو تابع پتانسیل به یک تابع تنها تبدیل می شوند. محدودیت تابع پتانسیل فوق الذکر در حالت تقارن محوری بدون پیچش آن است که نیروهای حجمی در این مسایل حداکثر می توانند به صورت بردار (0,0,bz(r,z,t)) نوشته شود. در این مقاله محدودیت فوق برداشته شده و نیروهای حجمی به شکل کلی خود یعنی (br(r,z,t),0,bz(r,z,t)) برای حالت متقارن محوری بدون پیچش قابل اعمال می باشد. جواب مسایل انتشار امواج ارایه شده در این مقاله برای حالت استاتیکی ساده شده و نیز برای مسایل انتشار امواج و مسایل استاتیکی در محیط های همسان ساده تر می گردد. همچنین نشان داده می شود که جواب ارایه شده در اینجا برای مسایل استاتیکی در محیط های همسان به جواب [14] Simmonds، که خود توسعه یافته جواب [9] Loveمی باشد، همگرا می گردد.

پیش بینی رفتار سدهای بتنی در هنگام زلزله، یکی از مسایل مهم در دینامیک سازه هاست. یکی از روش های موجود برای این منظور، روش مودال می باشد که به دلیل کاهش درجات آزادی سیستم، از سرعت و کارایی بالایی برخوردار است. در این مقاله، دو روش برای تحلیل مودال سدهای قوسی در محدوده زمان بررسی می شود و نتایج آن با روش مستقیم، به عنوان روش دقیق مقایسه می گردد؛ روش مودال غیروابسته، از مدهای مستقل سد و آب مخزن استفاده می کند و روش مودال وابسته که بر اساس مدهای سیستم وابسته سد و آب مخزن می باشد. برای محاسبه مدهای سیستم وابسته، لازم است یک مساله مقدار ویژه نامتقارن حل شود، که احتیاج به برنامه نویسی پیچیده ای دارد؛ ولی در روش مودال غیروابسته، با حل یک مساله متقارن که از حذف بخش های نامتقارن مساله اولیه بدست آمده، شکل مدهایی بدست می آید که می توان برای تحلیل از آن ها استفاده کرد. سد بتنی قوسی شهید رجایی به عنوان مثال کنترلی انتخاب شده و تعداد مدهای لازم برای رسیدن به جواب دقیق برای این دو روش مودال با هم مقایسه شده است.

عملکرد سیستم جریان سطحی (OF)، که یکی از سیستم های تصفیه طبیعی زمین است، برای تصفیه تکمیلی پساب تصفیه خانه های فاضلاب شهری و صنعتی ارزیابی و مقایسه شدند. سه پایلوت در تصفیه خانه فاضلاب شاهین شهر- اصفهان به مدت هشت ماه برای تصفیه تکمیلی سه پساب: تصفیه اولیه، تصفیه ثانویه لجن فعال و تصفیه لاگونی فاضلاب نساجی، با سه آهنگ کاربرد 0.25, 0.15 (AR) و 0.35 متر مکعب در متر عرض پایلوت در ساعت (m3/m.h) مورد بهره برداری قرار گرفتند. بعد از سه ماه دوره خوگیری با عملکرد نسبتا ناپایدار، عملکرد نسبتا پایدار سیستم به مدت پنج ماه ارزیابی عبارت است از: میانگین حذف اکسیژن خواهی بیوشیمیایی پنج روزه کل (TBOD5)، اکسیژن خواهی شیمیایی (COD)، مواد معلق کل (TSS)، نیتروژن کل (TN)، فسفر کل (TP) و کدورت برای پساب تصفیه اولیه به ترتیب 35.6, 39.4, 66.2, 54.8, 74.5 و 67.7 درصد؛ برای پساب تصفیه ثانویه به ترتیب 50.1, 39.8, 44.6, 66.5, 52.9, 52.9 درصد؛ و برای پساب تصفیه لاگونی فاضلاب نساجی به ترتیب 41.3, 41.7, 70.3, 58.7, 65.7 و 54.9 درصد. مدل اسمیت و شرودر به خوبی به داده های TBOD5 برازش شد. برای تمام پارامترها، مدل مرتبه یک استاندارد از برازش ضعیف، لیکن مدل مرتبه یک اصلاح شده از برازش رضایت بخشی برخوردار است. رویهم رفته نتیجه گیری می شود که سیستم جریان سطحی می تواند پساب تصفیه خانه های فاضلاب را با شرایط استاندارد تخلیه پساب در منابع آب منطبق سازد و لذا گرینه ایست اقتصادی با کاربری آسان برای تصفیه تکمیلی فاضلابها.

فشارهای هیدرودینامیکی موثر بر وجه بالادست سدهای بتنی تحت اثر زلزله یکی از پارامترها بسیار مهم در طراحی و ارزیابی ایمنی این سازه ها در مناطق زلزله خیز می باشد. تعیین فشارهای هیدرودینامیکی به دلیل تفاوت رفتاری آب مخزن سد با مصالح تشکیل دهنده جسم سد باعث پیچیدگی تحلیل سیستم های سد-مخزن نسبت به سازه های متعارف تحت بار زلزله می گردد. بدلیل این پیچیدگی، فرمول بندی های متفاوتی جهت مدل نمودن سیستم سد-مخزن تحت بارهای دینامیکی نظیر زلزله توسط محققین ارایه گردیده است. فرمول بندهای ارایه شده در مخزن سد را به دو گروه کلی لاگرانژی و اویلری می توان تقسیم نمود که هر کدام دارای معایب و محاسن خاص خود می باشند. در این مقاله ابتدا فرمول بندی مناسبی بر اساس روش اجزا محدود به روش های لاگرانژی و اویلری جهت مدلسازی مخزن سدهای بتنی برای تعیین فشارهای هیدرودینامیکی ارایه گردیده، سپس دو روش مذکور جهت تعیین فشار هیدرودینامیک مخزن روی وجه بالادست سد و تغییر مکان سد تحت بار زلزله برای سیستم سد-مخزن با ابعاد و مشخصات مختلف و تحت اثر زلزله های متفاوت مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج حاصله از دو روش مذکور از جنبه های مختلف نظیر دقت، کاهش حجم محاسبات، تاثیر فرکانس بارگذاری، شرایط مرزی، شیب بالادست وجه سد، رسوبات کف مخزن در جذب انرژی، عمق و شیب کف مخزن و نیز ابعاد اجزا مورد استفاده در روش اجزا محدود با یکدیگر مقایسه شده اند. همچنین در فرمول بندی مخزن به روش لاگرانژی به منظور اعمال شرایط مرزی از جزیی استفاده گردیده که نسبت به سیستم های متداول لاگرانژی در روش اجزا محدود منجر به کاهش درجه آزادی می گردد.

دیوار برشی بالدار، یک سیستم مقاوم در برابر بارهای جانبی بوده که به دلیل رفتار و مزایای مناسب اعم از عملکرد مناسب در دو جهت متعامد، شکل پذیری زیاد، قابلیت جذب انرژی زیاد و همچنین مقاومت و سختی زیاد، که منجر به کاهش اثرات مرتبه دوم و افزایش ضریب اطمینان سازه در مقابل فروریزی و کاهش درجه خرابی اعضای غیرسازه ای می شود، مورد توجه قرار گرفته است. هنگامی که بتن در ناحیه فشاری یک دیوار برشی توسط آرماتورهای عرضی محصور می گردد، مقاومت و شکل پذیری دیوار افزایش می یابد. با این وجود، هیچ یک از روش های تحلیلی موجود در آیین نامه ها این اثر را در نظر نگرفته اند. از سوی دیگر، مقاطع بالدار استعداد بیشتری برای خردشدگی جان نسبت به دیوارهای مستطیلی دارند. از آنجایی که خردشدگی بتن به عنوان عامل محدودکننده عملکرد غیرالاستیک سازه ای می باشد، در نتیجه با محصور نمودن بتن می توان مقاومت خردشدگی جان را افزایش داد. لذا در این مقاله یک مدل اجزای محدود که اثرات محصورشدگی بتن را در نظر می گیرد، جهت تحلیل غیرخطی سازه های بتن آرمه ارایه شده است. در این مقاله تاثیر محصورشدگی آرماتورهای عرضی با منظور نمودن شاخص محصورشدگی پیشنهادی توسط کاپوس (Kappos) در منحنی تنش- کرنش فشاری بتن در نظر گرفته شده است. به منظور بررسی توانایی و دقت مدل پیشنهادی، دیوارهای برشی آزمایش شده توسط محققین تحت اثر بار محوری ثابت و بار جانبی افزاینده یکنواخت مورد تحلیل قرار گرفتند و نتایج تحلیلی اعم از مدهای شکست و منحنی بار- تغییرمکان دیوارهای تحلیل شده انطباق خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارند. به کمک مدل اجزای محدود، مطالعه پارامتریک بر روی تاثیر محصورشدگی بتن در مقاومت جانبی دیوارهای برشی I شکل صورت گرفت. بر اساس نتایج تحلیل مشخص گردید که تاثیر محصورشدگی بتن در دیوارهای برشی با نسبت ارتفاع به عرض بیشتر جان دیوار و هنگامی که تحت تاثیر بارهای محوری بزرگتری قرار می گیرند، حایز اهمیت می باشد.

در این مقاله با طراحی و ساخت نمونه هایی از جداسازهای لرزه ای الاستومر چند لایه که با لایه های بافته شده الیاف کربن مسلح شده اند و نیز ساخت جداساز مشابه و هم اندازه مسلح با صفحات فولادی و با انجام آزمایش های بارگذاری قائم و بارگذاری افقی سیکلی دینامیکی و بررسی و مقایسه مشخصات مکانیکی و دینامیکی آنها، عملکرد جداسازهای لرزه ای مسلح با الیاف فوق الذکر مورد بررسی قرار می گیرد. این بررسی ها نشان می دهد که جداسازهای مسلح با الیاف فوق الذکر که دارای صفحات انتهایی بالا و پایین نیز می باشند، ضمن دارا بودن خواص برشی مطلوب از جمله قابلیت تحمل کرنش های برشی بسیار بزرگ، می توانند سختی قائم و نسبت سختی قائم به سختی افقی برابر و یا حتی بزرگتر از جداسازهای مسلح با فولاد متناظر (با سطح مقطع عرضی و ضخامت کل لاستیک برابر و آمیزه لاستیک یکسان) ایجاد نمایند و بنابراین با دارا بودن مزیت های وزن بسیار کمتر و روش ساخت بسیار ساده تر نسبت به جداسازهای مسلح با فولاد، می توانند در جداسازی لرزه ای سازه ها بکار روند .

در این تحقیق شتاب نگاشت های ثبت شده در زلزله مخرب دیماه 1382 بم (Mw=6.5) با استفاده از روش تصادفی گسل محدود شبیه سازی شده اند. در این روش حرکات زمین به صورت مجموع پاسخ تصادفی چشمه های نقطه ای، شبیه سازی می شود. برای بررسی اثر مدل لغزش فرض شده بر روی نتایج، توزیع لغزشی که از مطالعات قبلی -حل معکوس- به دست آمده با نتایج یک "توزیع لغزش تصادفی" و "توزیع لغزش یکنواخت" روی سطح گسل مورد استفاده قرار گرفته و مقایسه بین دقت این مدل های مختلف صورت گرفته است. نتایج این تحقیق تاییدی بر صحت استفاده از مدل توزیع لغزش تصادفی یا یکنواخت در شبیه سازی حرکات زمین لرزه های محتمل آینده (یا زمین لرزه های گذشته که اطلاعی از نوع لغزش روی گسل مسبب آنها در دست نیست) در یک ساختگاه است. طول گسل 16 کیلومتر و عرض آن 12 کیلومتر فرض شده و صفحه گسل به تعداد 5´3 المان تقسیم شده است. شبیه سازی حرکات زمین بر مبنای پارامترهای حاصل از تحقیقات قبلی و نیز کالیبره کردن اندازه زیر گسلها با رکوردهای ثبت شده، صورت گرفته است. نتایج حاصل از این تحقیق تطابق خوبی بین تاریخچه زمانی ها و طیف های مشاهده شده و باز تولید شده را نشان می دهد. به منظور بررسی صحت مدل موج برشی به کار رفته، تحلیل حساسیت با تغییر دادن این متغیر در محدوده قابل قبول این پارامتر صورت گرفته است. تحلیل خطای حاصل، بیانگر درستی مدل موج برشی مفروض است. در گام بعدی مدل کالیبره شده حاصل از این تحقیق برای تولید حرکات زمین در نقاطی که دستگاه ثبت وجود نداشته، به کار رفته است. نتایج این بررسی آشکار می کند که اثرات چشمه لرزه زا به خوبی می تواند الگوی مشاهده شده توزیع خسارت در زلزله بم را توضیح دهد. به طور خاص این موضوع را که شرق شهر بم ـ در مقایسه با روستای بروات که در فاصله ای یکسان با شرق بم، از رومرکز زلزله قرار دارد ـ متحمل بیشترین خسارات شده است، با به دست آوردن نقشه هم شتاب در منطقه می توان به عنوان اثر چشمه لرزه زا به صورت کمی تبیین کرد.

در مقاله حاضر اثر وجود شالوده های سطحی در بالادست شیب ها بر روی نتایج محاسبات پایداری شیروانی ها و شکل مکانیسم گسیختگی در حالات استاتیکی و لرزه ای مورد بررسی قرار گرفته است. تحلیل یک شیب در شرایطی که شالوده ای سطحی در بالادست آن قرار دارد مساله ای سه بعدی است که در حال حاضر بدلیل پیچیدگی مساله و در دسترس نبودن نرم افزار مناسب، مهندسان آن را غالبا به صورت دوبعدی تحلیل می کنند. در این مقاله روند متداول ارزیابی ظرفیت باربری شالوده های واقع در بالادست شیب ها مرور گردیده و سپس این روند، در شرایط استاتیکی و لرزه ای با کاربرد روش مرز بالای آنالیز حدی و الگوریتمی که امکان انجام تحلیل های پایداری را در حالات سه بعدی میسر می نماید مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته شده است. نتایج این بررسی نشان می دهد که تغییرات بار شالوده در محدوده ای خاص تاثیری بر پایداری شیب ندارد. تعیین این محدوده که تنها در تحلیل های سه بعدی میسر است می تواند جهت کنترل طرح و انتخاب ضریب اطمینان مناسب طراحی در حالات استاتیکی و دینامیکی سودمند باشد.

در این مقاله ابتدا بررسی و تایید روش اجزای محدود برای تحلیل غیرخطی اتصال با ورق انتهایی هم تراز انجام گرفته است. سپس روابط طراحی اجزای اتصال ورق پیشانی هم تراز که بر پایه تئوری خطوط تسلیم برای ورق انتهایی و روش کندی و همکارانش برای تعیین نیروی پیچ ها می باشند، ارایه گردیده است. هشت نمونه از این اتصال تحت بارگذاری متناوب به روش اجزای محدود تحلیل گردیده اند. با استفاده از منحنی های هیسترزیس لنگر- چرخش بدست آمده از تحلیل، ظرفیت خمشی برای هر نمونه تعیین گردید. در پایان صحت معادلات طراحی که شامل تعیین ظرفیت خمشی ورق انتهایی و نیروی پیچها برای این اتصال می باشند، جهت تحلیل های لرزه ای به روش اجزای محدود بررسی گردیدند.

یکی از پرسش هایی که در هر پروژه ای مطرح می شود، این است که "هزینه پایانی پروژه چقدر خواهد بود؟" یا "تکمیل آن چه مدت به طول خواهد انجامید؟" مدیریت ارزش کسب شده روشی را برای پیش بینی این نتایج ارایه می دهد. در روش ها و فرمول های رایج در سیستم مدیریت ارزش کسب شده، عملکرد آینده پروژه صرفا بر اساس روند گذشته آن پیش بینی شده و تغییر شرایط محیطی یا دیگر عوامل موثر در تغییر عملکرد پروژه در آینده در نظر گرفته نمی شود. اما مدیریت ریسک افقی دورتر را درون آینده می بیند و آینده نامشخص و نامعلوم را جستجو می کند تا خطرات و فرصت های بالقوه را شناسایی کرده و رویداد آنها را جهت تاثیر بر عملکرد پروژه کنترل نماید. در این مقاله با استفاده از فرآیند مدیریت ریسک و با به چالش کشیدن ابعاد و عوامل تاثیرگذار بر عملکرد آینده پروژه از جنبه های گوناگون، ضریب ریسکی در ترکیب با ضرایب کنونی سیستم مدیریت ارزش کسب شده برای صحت و دقت بیشتر در تخمین نتایج پایانی پروژه ارایه می شود. هدف این روش تمرکز بخشیدن به توجه مدیریت در حصول به اهداف پروژه، به وسیله تعامل بین این دو روش در تعیین ضریب عملکرد دقیق آینده پروژه است. با استفاده از این ضریب پیش بینی دقیق نتایج پایانی کار قابل دستیابی است.

در ادبیات علمی مربوط به سازه‏های دریایی، یکی از روش های توجیه طبیعت تصادفی امواج اقیانوس ها استفاده از خصوصیات آماری آنها می ‏باشد. برای ساده ‏تر کردن مطالعات یک موج تصادفی پارامترهای مختلف آن از قبیل سطح موج، ارتفاع و پریود موج به صورت توابع احتمال مورد مطالعه قرار می‏ گیرند. از آنجایی که نیروهای اصلی حاکم بر سازه ‏های دریایی نیروی ناشی از امواج دریا می ‏باشد، چنانچه بتوان واکنش سازه ‏ها، از جمله لنگر ناشی از نیروهای طولی و عرضی و نیز لنگر کل وارده بر پایه ‏ها که از واکنش های مهم تلقی می ‏شوند را در مقابل امواج تبیین کرد قدم اصلی برای طراحی و اجرای سازه ‏ها برداشته شده است. در این مقاله امواج تصادفی ‏ای که شرح انجام آزمایش های آنها بر روی نمونه ‏های پایه استوانه ‏ای، ارایه خواهد شد، مورد بررسی و تحقیق قرار می ‏گیرند. نوسانات بعضی از واکنش های نمونه ‏ها اعم از خطی یا غیرخطی بصورت آماری مورد بحث قرار گرفته و سپس تحلیل طیفی انجام شده و در نهایت تحلیل آماری دامنه آنها بررسی و توابع احتمال حاکم بر آنها تعیین می ‏گردد.

ساخت سدها به شیوه بتن غلتکی فن آوری نسبتا جدیدی است که در چند ساله اخیر توسعه روزافزونی یافته است. با توجه به تعدد درزهای اجرایی افقی در بدنه سدهای بتن غلتکی و به منظور افزایش ضریب اطمینان در طراحی، تحقیقی آزمایشگاهی مبتنی بر بهبود مقاومت لایه بندی با بکارگیری دوغاب سیمانی بین لایه ای انجام گردید. نمونه های بتن غلتکی در دو لایه با حداکثر اندازه سنگدانه 25 mm، سیمان تیپ I کارخانه اصفهان و پوزولان خاش ساخته شدند. بطور کلی در شرایط مختلف استفاده از دوغاب با نسبت های آب به سیمان 1, 0.75, 0.5 و نیز حالت بدون دوغاب، مرحله اول آزمایش های مقاومت لایه بندی در مقادیر فشار نرمال 15 kg/cm2) و (0, 5, 10  با بکارگیری دستگاه طراحی شده در این پژوهش و مرحله دوم آزمایش ها در مقادیر فشار نرمال 40 kg/cm2) و (20, 25, 30, 35 با استفاده از دستگاه برش مستقیم سنگ شکل گرفت. از مجموع 250 نمونه ساخته شده، نتایج مقاومت لایه بندی و مقاومت فشاری در سنین 7، 28 و 90 روزه در مرحله اول و نتایج مقاومت لایه بندی حداکثر و ماندگار در سن 28 روزه در مرحله دوم حاصل گردید. بر اساس نتایج بدست آمده، پارامترهای مقاومت لایه بندی (c,j) محاسبه و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج این تحقیق نشان داد که معیار موهر کلمب به خوبی روند صعودی مقاومت لایه بندی را با افزایش مقادیر فشار نرمال برازش می کند و با افزایش مقادیر فشار نرمال از مرحله اول به مرحله دوم، میزان چسبندگی بین لایه ای کاهش یافته و زاویه اصطکاک بین لایه ای افزایش می یابد. همچنین استفاده از دوغاب بین لایه ای زمینه ساز افزایش مقاومت لایه بندی نسبت به حالت بدون دوغاب بوده، که در این مورد تغییرات پارامتر چسبندگی (c) از تغییرات مقاومت لایه بندی پیروی کرده، درصورتی که تاثیر محسوس تغییرات شرایط بین لایه ای برروی زاویه اصطکاک (j) مشهود نیست.

در پدیده هایی همچون گسیختگی در خاک ها، شکست در محدود باریکی از خاک متمرکز می شود که باند برشی نامیده می شود. این پدیده که در واقع یک رخداد بنیادین در خاک های دانه ای است، در چند ده اخیر طی تحقیقات آزمایشگاهی گوناگون که بسیار پر هزینه می باشند و نیز برخی مدلسازی های عددی بررسی شده است. اکثر روشهای عددی به کار گرفته شد قبلی بر مبنای تئوری های محیط های پیوسته می باشند که در آنها باندهای برشی به عنوان سطوحی در نظر گرفته می شدند، که توده های خاک به صورت اجسامی صلب بر روی آنها می لغزیدند. در این نوع تفسیر بسیاری پدیده های فیزیکی از جمله تغییراتی که در ساختمان خاک در محدود اطراف این سطح به وجود می آیند، در نظر گرفته نمی شود. در این مقاله از روش اجزای مجزا برای مدلسازی باندهای برشی استفاده شده است. از آنجایی که این روش برخی اشکالات موجود روش های آزمایشگاهی و مدلسازی بر مبنای محیط های پیوسته را بر طرف می کند، یک روش ایده آل برای به دست آوردن تنشها و کرنشها و بررسی باندهای برشی در یک محیط دانه ای هنگامی که تحت تاثیر نیروهای خارجی قرار می گیرد، می باشد. در این تحقیق با استفاده از روش اجزای مجزا و انجام یک سری آزمایش دو محوری تاثیر عوامل گوناگون از جمله انداز متوسط دانه ها، شکل دانه ها و تنش همه جانبه بر روی باندهای برشی بررسی شده است و با توجه به نتایج حاصله به نظر می رسد برخی از فاکتورهای بررسی شده از جمله قطر متوسط دانه ها و تنش همه جانبه تاثیر قابل ملاحظه ای بر خصوصیات باندهای برشی دارند.