مهندسی عمران امیرکبیر (امیرکبیر)
سال:1389 | دوره:42 | شماره:1 |تعداد مقالات:16

تحقیقات انجام شده نشان داده است که ظرفیت باربری شالوده ها در هنگام زلزله به علت ممان های چرخشی و بارهای افقی وارده کاهش می یابد. در این مقاله ضمن افزایش دقت و کنترل مدل عددی ساخته شده در محیط نرم افزاریFLAC  با داده های حاصل از انجام آزمایش بر روی مدل های کوچک مقیاس شالوده مسلح به بررسی میزان نهایی ظرفیت باربری شالوده های ماسه ای مسلح تحت بارهای سیکلی افقی پرداخته شده است. در این بررسی ضمن تعریف فاکتور ظرفیت باربری افقی (HBCR) در کنار فاکتور ظرفیت باربری در حالت قائم (BCR)، تاثیر عواملی مثل تعداد سیکل ها و شدت بارگذاری لایه های ژئوگرید بر مقدار ظرفیت باربری و مقاومت شالوده مسلح مزبور در مقابل بارهای سیکلی افقی و لغزش پرداخته شده است.

نشت از پی سازه های دریائی و از جمله دایک های ساحلی، یکی از مسائل مهم در امر کنترل شوری اراضی ساحلی و نیز پایداری سازه های دریائی به شمار می رود. در خصوص نشت از پی سازه های آبی تاکنون تحقیقات زیادی، بویژه در قالب مدل های عددی انجام شده است که برای ارزیابی درستی آنها به داده های صحرائی و آزمایشگاهی نیاز است. در این تحقیق برای بررسی اثر عوامل موثر بر نشت از پی دایک های ساحلی، یک مدل آزمایشگاهی به طول 9 متر، ارتفاع و عرض یک متر با استفاده از اسکلت فولادی و جداره های شیشه ای و پلکسی گلاس (Plexiglas) ساخته شد. مصالح پی، ماسه تمیز ساحلی بود که با تراکم یکنواخت در عمق 50 سانتیمتری پایینی فلوم مورد استفاده قرار گرفت. پرده آب بند و پتوی رسی (بلانکت) بعنوان متغیرهای طولی، از ورقه های پلکسی گلاس ساخته شدند. ترازهای پیزومتریک در وجه پایین دست دایک با استفاده از پیزومترهای شفاف با قطر کم اندازه گیری شدند. نتایج این تحقیق نشان داد که نسبت طول بهینه بلانکت و عمق پرده آب بند به عمق آب مخزن و ضخامت پی به منظور حداقل نمودن دبی نشت و کنترل فرسایش درونی، به ترتیب برابر 8 و 0.8 می باشد.

ورق در دیوارهای برشی فولادی دارای توانایی بالایی در جذب انرژی زلزله است. مطالعات آزمایشگاهی نشان می دهد که علت خرابی و ضعف تعدادی از این نوع دیوارها زیپ شدگی ورق از گوشه و لبه ورق واسط می باشد. برای جلوگیری از زیپ شدگی در این تحقیق پس از انجام مطالعات نظری با نرم افزار المان محدود یک نمونه دیوار برشی فولادی یک طبقه آزمایش شده است که در گوشه های آن چهار سخت کننده نصب شده است. نتایج آزمایش نشان می دهد که با قرار دادن سخت کننده های یاد شده می توان از زیپ شدگی ورق جلوگیری کرد. در این آزمایش پارگی ورق از یک گوشه سخت کننده شروع شده و ابتدا به داخل ناحیه ورق مثلثی محصور به سخت کننده و لبه ورق های واسط گسترش یافته، سپس در لبه ورق واسط در بیرون ناحیه یاد شده به آرامی پیش می رود. حتی بعد از پارگی قابل توجه ورق، سخت کننده ها توانایی تشکیل میدان پس کمانش را دارند.

در تحلیل دینامیکی سدهای بتنی وزنی از المان نیمه بینهایت سیال، برای مدل کردن قسمت نامحدود مخزن استفاده می شود. این قسمت از ناحیه مخزن بصورت محدوده ای با ارتفاع ثابت که در بالادست تا بینهایت ادامه دارد، فرض می گردد. با بکارگیری المان نیمه بینهایت سیال دو بعدی، می توان به تحلیل دینامیکی دقیق سدهای بتنی دست یافت. لازم به ذکر است، روش رایجی که برای محاسبه ماتریس امپدانس المان نیمه بینهایت سیال دو بعدی استفاده می شود، منجر به حل مساله مقادیر ویژه مختلط به ازای هر فرکانس گردیده که زمان قابل توجهی را به خود اختصاص می دهد. این مطالعه به پیشنهاد یک روش بهینه اختصاص یافته و با ساده سازی روند یاد شده در تحلیل المان نیمه بینهایت سیال دو بعدی، به طرز چشمگیری، زمان محاسبات کاهش می یابد. دقت این روش برای تمام حالات بررسی شده و نتیجه گیری می شود که تحت همه شرایط عملی، جواب های دقیقی حاصل می گردد.

آیین نامه آبا، بار و مقاومت را در ضرایب اطمینان جزئی ضرب می کند تا قابلیت اعتماد سازه را افزایش دهد. در این مقاله به محاسبه و بررسی شاخص قابلیت اعتماد سازه های طراحی شده بر اساس آبا پرداخته شده و نشان داده می شود که به ازای ضریب تغییرات مختلف برای پارامترهای طراحی، شاخص قابلیت اعتماد متفاوتی برای سازه بدست می آید. این امر اهمیت تدوین آیین نامه بر اساس تئوری قابلیت اعتماد را بیان می کند. به عبارت دیگر برای بدست آوردن ضرایب اطمینان مناسب برای پارامترهای طراحی سازه در آیین نامه می بایستی آنالیز قابلیت اعتماد با توجه به داده های آماری محلی پارامترها (در ایران) انجام شود.

طیف خطر یکنواخت روشی جدید و مفید برای دستیابی به طیف طراحی محسوب می شود که سطح ایمنی مطلوب به صورت یکنواخت را در عملکرد سازه ها با زمان های تناوب مختلف تامین می کند. در این تحقیق طیف طرح خطر یکنواخت برای گستره شهر تهران با در نظر گرفتن چشمه های لرزه زای سطحی و خطی در گستره طرح و با استفاده از تحلیل احتمالاتی خطر زمین لرزه و روابط کاهندگی طیفی تعیین شده است. از آنجا که ارتعاشات زمین در مناطق نزدیک به گسل باعث ایجاد خرابی های گسترده ای می شود، در این تحقیق علاوه بر روابط کاهندگی طیفی حوزه دور، با در نظر گرفتن روابط کاهندگی طیفی حوزه نزدیک اثرات نزدیکی ساختگاه به چشمه لرزه زا، بررسی گردیده است.نتایج حاصل از این روش در قالب طیف های خطر یکنواخت و نقشه های شتاب حداکثر زمین و شتاب طیفی در زمان های تناوب مختلف ارائه شده است. با بکار بردن روش های تقریبی، طیف طرح خطر یکنواخت با استفاده از مقادیر میانگین شتاب طیفی در دو یا سه زمان تناوب کنترل کننده بدست آمده و با طیف های پیشنهادی آیین نامه های 84-2800 ایران و UBC97 مقایسه شده است.

خاک های ماسه ای و رسی بخش وسیعی از خاک های شمال کشور را تشکیل می دهند. اغلب خاک های رسی در این مناطق اگر چه در حالت خشک مقاومت خوبی دارند، در حالت اشباع، تضعیف شده و مقدار تورم قابل توجهی را متحمل می گردند. خاک های ماسه ای مناطق ساحلی که به ماسه بادی معروفند، در حالت محدودشده قابلیت باربری قابل توجهی دارند، ولی در حالت محدود نشده در صورتی که در مسیر جریان آب قرار بگیرند، به دلیل دانه بندی یکنواخت و نداشتن چسبندگی، شسته می شوند. در این تحقیق اثرات سیمان آب زدا بر خصوصیات رفتاری این خاک ها، با اثرات سیمان نوع 2 و آهک مقایسه شده است. برای تولید سیمان آب زدا، در مرحله آسیاب کلینکر سیمان پرتلند معمولی، حدود 2 درصد اسید چرب به آن اضافه می گردد. این تغییر باعث افزایش دوام در برابر رطوبت و تاخیر هیدراسیون تا زمان اختلاط کامل می گردد. در عملیات تثبیت ابتدا ماده تثبیت کننده بر روی لایه مورد نظر پخش شده سپس عملیات اختلاط آغاز می گردد. بنابراین در صورت استفاده از سیمان معمولی با توجه به وجود رطوبت در خاک بخشی از سیمان قبل از شروع عملیات اختلاط هیدراته شده و درصد سیمان هیدراته نشده که با خاک مخلوط می گردد کمتر از مقدار بهینه تعیین شده می باشد. بنابراین در صورت تایید اثرات مفید سیمان آب زدا بر خصوصیات رفتاری خاک، استفاده از این سیمان با توجه به هزینه های تولید یکسان آن با سیمان معمولی مفیدتر می باشد. آزمایش های مورد استفاده در این تحقیق شامل حدود اتربرگ، مقاومت فشاری محدود نشده و CBR می باشند. نتایج حاکی از اثرات بسیار مناسب سیمان آب زدا بر خصوصیات مقاومتی و اثرات متوسط آن بر خصوصیات خمیری خاک ها می باشند.

خاک مسلح شده با الیاف، به عنوان یک ماده مرکب عمل می کند به طوری که الیاف های قرار گرفته شده در آن از مقاومت کششی بالایی برخوردار می باشد. تنش های برشی ایجاد شده در خاک ناشی از بسیج مقاومت کششی الیاف ها بوده بطوریکه باعث افزایش مقاومت خاک می گردد. این مقاله به مطالعه و بررسی تاثیر الیاف های مصنوعی در اصلاح خواص مقاومت دینامیکی یک خاک ماسه ای ریز می پردازد. از اهداف این طرح می توان به تبدیل مواد اضافی موکت به فراورده با ارزش افزوده در تسلیح خاک نیز اشاره نمود. بدین منظور یک سری آزمایش های سه محوری سیکلی کنترل تنش بر روی نمونه های ماسه ریز مسلح شده به کمک الیاف با توزیع تصادفی انجام گردید. از خصوصیات تغییر شکل دینامیکی ماسه مسلح شده می توان به مدول برشی و نسبت میرایی اشاره نمود. در این آزمایشات تاثیر پارامترهایی نظیر میزان الیاف، نسبت اضلاع، تعداد سیکل های بارگذاری و سطوح تنش همه جانبه بر روی نسبت میرایی بررسی گردیده است. نتایج به روشنی نشان می دهد که در اثر مسلح شدن نسبت میرایی نمونه های مسلح تحت تنش های همه جانبه مختلف افزایش می یابد. این روند افزایش در مقادیر بالای درصد وزنی و نسبت اضلاع الیاف به خوبی دیده می شود.

تکرار بارگذاری چرخ سبب افزایش افت و خیز به علت نرم شدگی مصالح و کاهش سختی سیستم روسازی می شود. در این تحقیق میزان کاهش سختی لایه های آسفالتی با انجام تحلیل برگشتی بر روی منحنی های خیز سطح روسازی زیر بار چرخ تعیین گردید. در تحلیل برگشتی از مدل غیر خطی ویسکو - الاستوپلاستیک و روش اجزاء محدود استفاده شد. مدلسازی رفتار بتن آسفالتی با مدل ویسکو - الاستوپلاستیک به منظور بررسی کاهش سختی روسازی برای اولین بار در اینجا مورد توجه قرار می گیرد. برتری این مدل بر مدل های ویسکوالاستیک توانایی در برآورد دقیق تر عملکرد و در پایان طول عمر مفید روکش های آسفالتی است.

دیوارهای برشی فولادی از دهه 1970 میلادی در ساختمان های مختلف به عنوان سیستم مقاوم در برابر بارهای جانبی مورد استفاده قرار گرفته اند. برتری ویژه این نوع دیوارها، قابلیت شکل پذیری بالا می باشد. در دیوارهای برشی فولادی با ورق نازک با کمانش ورق فولادی، میدان کشش قطری در دیوار تشکیل می گردد. دو راه حل کلی برای جلوگیری از کمانش ورق وجود دارد که یکی استفاده از سخت کننده های فلزی و دیگری بهره گرفتن از پوشش بتنی است که از طریق برشگیرها به ورق فولادی متصل می شود.در این تحقیق ضمن بررسی رفتار دیوارهای برشی با ورق فولادی و لایه بتنی جانبی با استفاده از روش های عددی برای بهینه سازی هندسی این دیوارها اقدام شده است. بدین منظور مدل های مختلفی از این دیوارها انتخاب و با تغییر ضخامت پوشش بتنی و فاصله برشگیرها با روش اجزا محدود تحلیل شده اند، بر اساس نتایج حاصل مقاومت برشی دیوار با افزایش ضخامت پوشش بتنی نسبت مستقیم و با افزایش فاصله بین برشگیرها نسبت عکس دارد. نتایج تغییرشکل نمونه ها بر حسب تغییر در فاصله میان برشگیرها و ضخامت پوشش بتنی در قالب نمودار ارائه شده است و بر اساس این نتایج مقادیر ضخامت و فاصله مناسب پیشنهاد شده است.

بر اساس نتایج آزمایشات بارگذاری بر روی نانوتیوبهای کربنی و کامپوزیتهای آن، شکل پذیری و جذب انرژی قابل توجهی در ورای حد الاستیک در این نانوسازه ها دیده شده است. با توجه به محدودیت های محاسباتی روش های تحلیلی (نظیر دینامیک مولکولی و مکانیک کوانتومی) برای شبیه سازی این رفتار، در این مقاله از روش مدلسازی مکانیک محیط پیوسته در قالب روش اجزای محدود استفاده شده است. به این صورت که ابتدا چگونگی بروز رفتار غیرالاستیک در نانوتیوبها و سپس شیوه های مدلسازی در این اندازه و اعتبار آنها در قالب روش های مکانیک محیط پیوسته بررسی شده است. سپس رفتار غیر الاستیک نانوتیوبها به دو روش تحلیلی و عددی (بر پایه مدل الاستو - پلاستیک) و برای سنجش میزان دقت، نتایج هر دو مدل با نتایج آزمایشگاهی و روش دینامیک مولکولی مقایسه شده است. در پایان نیز محدودیت ها و امکانات این روش مورد بررسی قرار گرفت.

در این مطالعه رفتار آزمایشگاهی و عددی ستون های بتنی با مقطع دایره ای و با دور پیچ معمولی و متقاطع تحت بارهای خارج از مرکز (ترکیب نیروی محوری و لنگر خمشی) مورد بررسی قرار گرفته و مقاومت و شکل پذیری ستون های دایره ای بتنی با دور پیچ های متقاطع در مقایسه با ستون های با دورپیچ معمولی مورد ارزیابی واقع شده است. تعداد 14 نوع ستون با قطر ثابت 250 میلی متر و با ارتفاع 2000 میلی متر تحت خروج از مرکزیت های متفاوت قرار گرفتند. همچنین برای ارزیابی دقیق تر شکل پذیری، آرماتورهای عرضی با دو تنش تسلیم متفاوت، انتخاب شدند. نتایج نشان داد که ستون های با دورپیچ معمولی در همه نمونه ها مقاومت بالاتری نسبت به ستون های با دورپیچ متقاطع داشته، در صورتیکه ستون های با دورپیچ متقاطع شکل پذیری مناسب تری داشتند. به علاوه، استفاده از آرماتورهای عرضی با تنش تسلیم بالاتر باعث افزایش شکل پذیری قابل ملاحظه ای نسبت به آرماتورهای با تنش تسلیم کمتر گردید.

مبانی تحلیل پوش اور دینامیکی شبیه پوش اور استاتیکی است با این تفاوت که در آن بارگذاری زلزله یا موج به صورت دینامیکی به سازه اعمال و گام به گام با افزایش شدت بارگذاری دینامیکی، سازه مورد تحلیل دینامیکی قرار می گیرد. نتیجه هر دو تحلیل نموداری موسوم به نمودار پوش اور است که نشان دهنده رفتار و ظرفیت تحمل بار سازه است. در این تحقیق دو سکوی مورد مطالعه ابتدا مورد تحلیل پوش اور استاتیکی تحت بار موج و سپس تحلیل پوش اور دینامیکی قرار گرفتند. نتایج در دو حالت با هم مقایسه شد. در محدوده خطی از رفتار سکوها، رفتار سکو در دو تحلیل مشابه ولی در محدوده غیرخطی، حالت دینامیکی و استاتیکی با هم تفاوت دارند. تحلیل پوش اور دینامیکی در هر دو سکو ظرفیت ذخیره بیشتری را نسبت به حالت استاتیکی پیش بینی می کند. سکوهای مورد مطالعه، ظرفیت شکل پذیری بیشتری را در حالت پوش اور دینامیکی از خود نشان داده و توانایی پذیرش تعداد بیشتری از گسیختگی های جزیی در اعضاء سازه هستند.