مهندسی عمران امیرکبیر (امیرکبیر)
سال:1390 | دوره:43 | شماره:1 |تعداد مقالات:11

در ابتدا کلیات تکنیک تحلیل دینامیکی غیرخطی به روش زیرفضای تعمیم یافته توضیح داده شده و نیاز به گسترش تحلیل با این روش پرداخته شده است. در ادامه به بررسی روش تحلیل زیرفضای یک بعدی پرداخته خواهد شد. سپس با توجه به نیاز فرآیند حل به انجام تکرار در هر گام زمانی، اصلاحات مورد نیاز بر روی مراحل حل با استفاده از شتاب دهنده آیتکن انجام گرفته است.در پایان تحلیل های عددی انجام شده بر اساس الگوریتم حل اصلاح شده، به طور خلاصه آورده شده اند.

با توجه به اهمیت مدیریت عرضه امکانات حمل و نقل در وضع موجود و تخصیص این منابع در بخش حمل و نقل ریلی، پیش بینی تعداد مسافرین از اولویت بالایی برخوردار است. در این تحقیق با استفاده از مدل های سری زمانی، تقاضای مسافرت در شبکه راه آهن جمهوری اسلامی ایران پیش بینی شده است. سری های زمانی ایستا و ناایستای تقاضای مسافر ریلی با آزمایش وجود ریشه واحد و ریشه واحد فصلی قبل از مراحل تخمین، انتخاب مدل و پیش بینی مورد تحلیل قرار می گیرند. برای مدلسازی تقاضا از روش باکس-جنکینز استفاده شده است که دلایل فراوانی برای انتخاب این روش ها وجود دارد. بیشتر این دلایل، وابسته یا همبسته بودن تقاضای سفر در فصل ها و ماه های مختلف سال و همچنین تکرار رفتاری منظم در دوره های زمانی با طول ثابت می باشد. برای ارزیابی عملکرد مدل ها از درصد میانگین خطای مطلق (MAPE) و میانگین ریشه مربعات خطا (RMSE) استفاده شده است. تایید و بازبینی مدل ها، توسط آزمون های زیادی صورت پذیرفته که تمامی این آزمون ها تاییدی برای عملکرد مناسب مدل ها و اطمینان بخش بودن آنها می باشند. مدل های برازش شده پایانی از الگوی فصلی ARIMA پیروی کرده و حداقل 92% دقت در پیش بینی را دارا می باشند.

آسفالت متخلخل اشباع شده در سیمان (قشر مرکب) مخلوطی آسفالتی با درصد ریزدانه بسیار کم (حدود 2%) و درصد تخلخل زیاد (حدود 20%) است که با دوغاب سیمان پر شده است. این نوع آسفالت یک مخلوط انعطاف پذیر و مقاوم و رویه ای مناسب از لحاظ تامین اصطکاک برای روکش جاده ها است. با استفاده از قیر مناسب در مخلوط می توان آن را در مناطق با دماهای مختلف استفاده نمود. آسفالت مرکب در مقایسه با بتن آسفالتی متداول، حساسیت کمتری نسبت به حرارت دارد. برای ارزیابی این نوع مخلوط، نمونه هایی از یک مخلوط آسفالتی متخلخل با درصدهای متفاوت دوغاب سیمان (4%، 32% و 45%) اشباع شده و آزمایش های مارشال، خزش و کشش غیر مستقیم (با دستگاه (UTM در دماهای 10-، صفر و 40 درجه سانتی گراد بر روی آن ها انجام گرفت.نتایج بدست آمده نشان دهنده کاهش مقاومت در اثر افزایش دما برای مخلوط های مختلف بوده است. نمونه های با 32% دوغاب سیمان بعنوان نمونه های بهینه، بیش ترین مقاومت را داشتند ولی گرانروی آنها کمتر از حد مجاز استاندارد بوده است. همین نتایج با آزمایش کشش غیر مستقیم نیز بدست آمدند. نتایج تحقیقات نشان دادند که مخلوط های اشباع شده در دوغاب سیمان علاوه بر تامین خصوصیات مخلوط های آسفالت متخلخل (مانند مقاومت در برابر اصطکاک) اشکالات این مخلوط ها را که مانند مقاومت پائین در دمای بالا را ندارند.

در این مقاله کرنش های تورمی در زمین اطراف تونل بر اساس مدل ریاضی تعمیم یافته اند و به صورت تابعی از زمان و تنش در توده سنگ تعیین شده اند. با توجه به نمودارهای توسعه کرنش های تورمی-زمان از روی نتایج آزمایشگاهی گذشته، مدل ریاضی مناسبی برای این کرنش ها در نظر گرفته شده است. این کرنش ها باعث همگرایی و کاهش سطح مفید تونل می شوند. در این روش تحلیلی، کرنش های تورمی در زمان های معین، از شروع حفاری تا پس از نصب حائل، برای نقاط روی جداره تونل محاسبه شده و با کرنش های ناشی از بارگذاری جمع شده اند و سپس با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده اند که نتایج قابل قبولی حاصل بدست آمده است.با این روش تحلیل می توان حداکثر تاخیر ممکن در نصب حائل را با در نظر گرفتن زمان خود ایستایی زمین اطراف تونل به طوری در نظر گرفت که حداکثر رهاسازی تنش در زمین و تا حد امکان، حداقل تنش ها در حائل ایجاد شود. از دیگر قابلیت های این روش تحلیل، بررسی اثر شکل مقطع در میزان کرنش های تورمی و نیز اثر حائل های انعطاف پذیر در تنش های ایجاد شده در حائل تونل در سنگ های تورمی است.

دیوارهای برشی اغلب به گونه ای طراحی می شوند که رفتاری خمشی و شکل پذیر داشته باشند. این دیوارها در عمل به صورت تیر طره عمل نموده و در محدوده اتصال به پایه خود دارای لنگر قابل توجهی هستند و بدین ترتیب بیش تر جذب انرژی زلزله در پایین این دیوارها صورت خواهد گرفت. در این تحقیق سعی شده است با ایجاد رفتار دوگانه شکل پذیر خمشی-برشی در این دیوارها از قسمت های فوقانی دیوار نیز در جذب انرژی استفاده شود و از این طریق عملکرد دیوارهای برشی ارتقا داده شود. این مساله در ابتدا از طریق یک مدل ساده سازه ای بررسی گردید و نشان داده شد که رفتار دوگانه شکل پذیری می تواند در عمل به بهبود عملکرد سازه کمک نماید. سپس سه نوع دیوار برشی (دیوارهای برشی شکاف دار، سوراخ دار و میان خالی) که دارای چنین قابلیتی هستند معرفی شده و عملکرد هر یک از آنها در این ارتباط مورد بحث قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان می دهند که از میان این سه دیوار به ترتیب دیوارهای برشی میان خالی، سوراخ دار و شکاف دار عملکرد مناسب تری دارند.

در این تحقیق جریان فوق بحرانی در کانال خمیده رینر و هاگر با روش عددی حجم محدود Roe-TVD مطالعه شده و با روش تحلیلی ناپ-ایپن، روش عددی HLL و داده های آزمایشگاهی موجود رینر و هاگر مقایسه گردید. آنگاه با استفاده از نتایج روش عددی، درستی فرضیات راه حل تحلیلی ارزیابی شده و دیده شد که امواج مورب فوق بحرانی ایستا در مسیر خود در خم پخش می شوند. در اعداد فرود ورودی Fr0<4.2، فرض های ثابت بودن سرعت متوسط مقطع در طول خم و بدون اصطکاک بودن جریان یا ثابت بودن انرژی مخصوص با خطای حدود یک درصد قابل قبول است و تغییرات سرعت در دیوار خارجی با خطای حداکثر چهار درصد قابل چشم پوشی است. با افزایش عدد فرود ورودی، جریان در دیواره داخلی خم خشک می شود و فرضیات فوق بی اعتبار می شوند.

قاب های مهاربندی شده به عنوان سیستم باربر جانبی معمول در برابر زلزله شناخته شده اند. اگر در یک سیستم مهاربندی، طول محدودی از عضو فولادی دارای رفتار غیرارتجاعی شکل پذیر باشد، می توان رفتار لرزه ای کنترل شده ای را برای سازه فراهم نمود. یکی از سیستم هایی که این رفتار را ایجاد می کند، قاب های با مهاربندی زانوئی است. در این مقاله با مدلسازی قاب های مهاربندی یک طبقه (قطری و شورن) در نرم افزار ANSYS، رفتار این سازه ها مورد بررسی قرار گرفته است. با استفاده از معیارهای سطح منحنی هیسترزیس و ضریب شکل پذیری، عملکرد قاب های مهاربندی زانوئی قطری و شورون با یکدیگر مقایسه شده اند که مشخص گردید قاب با مهاربندی زانوئی شورن با داشتن اعضای زانوئی بیشتر، ظرفیت استهلاک انرژی بالاتری دارد. بر اساس نتایج این تحقیق، در دو قاب مشابه با داشتن ارتفاع و دهانه قاب و نیز مقاطع یکسان تیر و ستون، قاب CKBF1 دارای حداکثر تغییر مکان به میزان 25 میلی متر بوده در حالیکه این مقدار برای قاب DKBF2 به 15 میلی متر کاهش یافته است. هم چنین ضریب شکل پذیری در نمونه CKBF1 نسبت به نمونه DKBF2 به مقدار 60 درصد افزایش یافته است. مقایسه توزیع تنش فون میسز و تنش برشی المان زانویی نشان می دهد که هر چه قاب مورد بررسی از نظر هندسی متقارن تر باشد، استهلاک انرژی در عضو زانویی بهینه تر و با بهره گیری از ظرفیت بیشینه مقطع صورت می گیرد.

داده های مکانی حاصل از روش فتوگرامتری، یکی از مهمترین منابع داده برای سیستمهای اطلاعات جغرافیایی و تحلیلهای مکانی هستند. با این حال مشکلات فراوانی در ارتباط با ذخیره سازی، ساختاردهی و مدیریت درست این داده ها وجود دارد. با توجه به قابلیتهای سیستم مدیریت پایگاه داده مکانی، می توان گفت که تلفیق آنی سیستمهای فتوگرامتری و پایگاههای داده، ضمن صرفه جویی در زمان و هزینه تولید، ساختاردهی و بهنگام رسانی محصولات نقشه ای، سبب کاهش بسیاری از مشکلات موجود می شود. علاوه بر این، با استفاده از این سیستمهای تلفیقی که در آن عملیات ساختاردهی به داده های مکانی همزمان با عملیات رقومی سازی و طبق روابط توپولوژیکی و استانداردهای تعریف شده انجام می شود، شاهد تحولی بزرگ در زمینه استفاده از سیستمهای اطلاعات جغرافیایی به صورت آنی و بر خط خواهیم بود.

روش های مختلفی برای تبدیل داده های نمونه برداری شده به سطح پیوسته وجود دارد که در یک تقسیم بندی کلی می توان آنها را به روش های کلاسیک، زمین آماری و روش هایی که از هوش محاسباتی بهره می برند، تقسیم نمود. یکی از روش های زمین آماری متداول، روش کریجینگ است که در آن تخمین بر اساس ساختار فضایی موجود در محیط موردنظر انجام می شود و دقت برآورد در آن، بالاتر است. بر خلاف بهبود چشمگیر دقت نسبت به سایر روشها، این روش نیز دارای معایبی است که از آنها می توان به حساسیت این روش به کیفیت و خطای داده های ورودی و پراکندگی آنها اشاره نمود. برای رفع مشکلات ناشی از نااطمینانی به داده های ورودی در روش کریجینگ می توان از محاسبات فازی استفاده نمود که در آن می توان نا اطمینانی های موجود در داده ها را مدل کرده و از این طریق نتایج تخمین را بهتر نمود. در این تحقیق هدف، ارائه روشی برای مدل کردن نااطمینانی های داده های ورودی با استفاده از محاسبات فازی است. در این روش تمام داده های ورودی با توجه به خطاهای موجود در اندازه گیری ها به شکل اعداد فازی، وارد معادلات کریجینگ شده اند. بنابراین همه معادلات به شکل فازی حل شده اند. در پایان برای تست نتایج، از کریجینگ فازی برای تخمین مقدار سدیم در آبخوان زنجان استفاده شده است. نتایج نشان دهنده بهبود دقت تخمین در این روش نسبت به روش کریجینگ معمولی است، هر چند محاسبات با استفاده از این روش پیچیده تر می شود. همچنین در مطالعه موردی انجام شده، میزان سدیم در آب های زیرزمینی پیرامون نواحی صنعتی و شهرهای بزرگ آبخوان بالاتر است.

با استفاده از تقریب زدن سود تجمعی با تابع خطی شکسته و حل عدد صحیح، روشی برای بهینه سازی ابعاد و مکان قرارگیری کارگاه های استخراج زیرزمینی ارائه شده است. در این روش از گسسته سازی یک، دو و یا سه بعدی ذخیره معدنی (مدل بلوکی) استفاده می شود. برای هر ردیف یا ستون از بلوک ها، هندسه کارگاه با تعیین نقاط بهینه شروع و انتهای عملیات استخراج، مشخص می شود. برای تعیین این نقاط از دو تقریب خطی شکسته تابع تجمعی سود استخراج بلوکهای هر پهنه استخراجی استفاده شده است. محدوده نهایی کارگاه به وسیله برنامه ریزی عدد صحیح و با استفاده از متغیر ویژه ای به نام متغیر «مجموعه های منظم ویژه نوع 2» تعیین می شود. این مقاله به تشریح گام به گام ساخت مدل، حل برنامه ریزی عدد صحیح و استفاده از نرم افزار GAMS/Cplex11 برای اعمال مدل بر روی مثال های عددی می پردازد. اعتبار سنجی مدل با مقایسه موارد مشابه ارائه شده است.

دستیابی به طراحی بهینه در فعالیت های مهندسی سنگ، نیازمند شناخت عوامل موثر و روابط بین آنها است. امروزه سیستم های مهندسی سنگ در تحلیل فرایندهای پیچیده مهندسی سنگ کاربرد روزافزونی دارند. در این روش عوامل مهم روی قطر اصلی ماتریس قرار گرفته و اندرکنش بین آنها با مقداردهی کمی در عناصر غیر قطری تعیین و سپس به کمک این ماتریس میزان اثردهی و اثرپذیری هر عامل در سیستم ارزیابی می شود. در این مقاله یک سیستم مهندسی با کدگذاری ماتریس اندرکنش و با استفاده از ریاضیات فازی ساخته شده است. از این سیستم برای ارزیابی پایداری تونل آب بر سد سیمره در ناحیه خردشده گرابن استفاده شده است. نتایج به دست آمده با طبقه بندی های مهندسی توده سنگ انجام شده مقایسه شده اند. نتایج نشان می دهند که لایه بندی و گسل ها مهم ترین عوامل کاهش ناپایداری در ناحیه گرابن هستند. با استفاده از این روش، توده سنگ ناحیه خرد شده گرابن در کلاس پایداری III (به نسبت پایدار) قرار می گیرد که به نتایج طبقه بندی های مهندسی سنگ صورت گرفته نزدیک است.