مهندسی عمران و نقشه برداری
سال:1389 | دوره:44 | شماره:3 |تعداد مقالات:15

در این مقاله تحلیل دینامیکی غیرخطی سدهای بتنی قوسی با استفاده از مدل های الاستو - پلاستیک بتن ارایه شده است. پس از بررسی مدل های الاستو-پلاستیک مرسوم، در نهایت مدل پنج عاملی ویلیام-وارنکه برای مدل سازی شکست فشاری و کششی برگزیده شد. این مدل و مدل های موهر - کولمب و دراکر-پراگر در تحلیل سد ماروپوینت به کار برده شدند. الگوریتم مناسب برای انتگرال گیری تنش ها و تبدیل تنش های مهندسی به تنش های عینی مورد استفاده در تحلیل تغییر شکل های بزرگ از ویژگی های مدل پیشنهادی است. در تحلیل ها، مدل سازی اندرکنش دینامیکی کامل سد و مخزن با حل عددی معادله هلمهولتز به روش نوسانی انجام شده است. تراکم پذیری سیال و شرایط مرزی مناسب در مدل لحاظ شده اند. نتایج تحلیل ها نشانگر آن است که مدل های رفتاری مرسوم همانند موهر-کولمب و دراکر-پراگر برای مدل سازی رفتار واقعی سدهای بتنی تناسب کمتری دارند. برای مدلسازی سدهای بتنی با مدل های پلاستیسیته، توصیه می شود از مدل های رفتاری خاص بتن همچون ویلیام-وارنکه استفاده شود.

پیش بینی صحیح نرخ انتقال رسوبات و میزان رسوبگذاری از عوامل مهم و تاثیر گذار در طراحی بنادر و سازه های ساحلی می باشند. اگر چه در حال حاضر تلاش های بسیاری به منظور تعیین کمی میزان انتقال رسوبات با تحقیق بر روی عوامل تاثیرگذار در حرکت رسوبات در جریان است، استفاده از روابط تقریبی و نسبتا ساده انتقال رسوب همچنان بسیار متداول می باشد. روابط CERC  و Kamphuis از جمله روابط مشهور محاسبه پتانسیل نرخ انتقال رسوب موازی ساحل می باشند. با این همه، دقت پیش بینی نرخ انتقال رسوب حاصل از این فرمول ها در مناطق مختلف دنیا یکسان نبوده است. در مقاله حاضر با استفاده از تعداد محدودی آمار و اطلاعات مربوط به امواج محلی و خصوصیات دانه بندی رسوبات، نرخ انتقال رسوب موازی ساحل در بخشهایی از سواحل جنوبی کشور محاسبه شده و با نتایج حاصل از مقادیر واقعی رسوبگذاری در پشت موج شکن ها و رانه گیرها مقایسه گردیده است. احجام رسوبگذاریها با استفاده از اختلاف نقشه های هیدروگرافی به دست آمده است. صحت سنجی این روابط در سواحل جنوبی کشور، نشان دهنده دقت بالاتر رابطه Kamphuis نسبت به رابطه CERC می باشد. همچنین تابعی جهت محاسبه ضریب K رابطه CERC بر مبنای پارامتر شکست ارایه گردید. 

این مقاله به بررسی الگوی خسارت در تیرهای بتن مسلح به کمک ماتریس نرمی می پردازد. ماتریس های نرمی از داده های مودال تجربی محاسبه شدند و داده های مورد نیاز با انجام آزمایش های ایستا و ارتعاشی روی نمونه های تیر بتنی به دست آمدند. تغییرات ماتریس نرمی با روش پیشنهادی این مقاله بر پایه بردارهای Ritz تعیین شد. این روش ناحیه ترک خورده را به صورت سهمی در بخش میانی تیر نشان می دهد که اندازه آن با پیشروی خسارت افزایش و با مقاوم سازی با ورق های CFRP کاهش می یابد. الگوی خسارت پیشنهادی بر پایه بردارهای Ritz، با روش هایی که کاهش سفتی تیرهای بتنی را در اثر ترک های خمشی آشکار می کنند هماهنگ است و در یک چارچوب ریاضی قابل اثبات، برآوردی از کاهش و افزایش سفتی در طول نمونه های تیرهای بتنی به دست می دهد.

در این تحقیق، حرکت رسوب ناشی از شکست سد، در بستر متحرک به صورت دو بعدی، شبیه سازی عددی شده است. معادلات، در چارچوب روش حجم محدود منقطع شده و از شمای دو مرحله ای پیش بینی-اصلاح مک کورمک، برای حفظ دقت مرتبه دوم در مکان و زمان استفاده شده است. همچنین برای مهار نوسانات غیر واقعی و غیر فیزیکی از روش component-wise TVD به علت ساده تر بودن آن نسبت به دیگر روش های TVD به خاطر عدم نیاز به ماتریس ژاکوبین و تجزیه مشخصه ها، استفاده شده است. در زمینه هیدرولیک بستر متحرک، باید به واکنش قوی بین جریان و رسوب و تغییرات ریختاری بستر رودخانه توجه شود. از اینرو در اینجا معادلات بقا، برای مدل سازی رسوب، به صورت کوپل، که به حل همزمان معادلات آب و رسوب می پردازد، نوشته شده است. برای کنترل جواب ها و صحت یابی مدلسازی، از آزمون های شکست سد در بستر متحرک استفاده شده که نتایج قابل قبولی به همراه داشته است.

در طراحی سدهای بتنی قوسی اغلب از تحلیل الاستیک استفاده می شود. اما در بیشتر مواقع نتایج توزیع تنش این تحلیل ها، حداقل به صورت موضعی دور از واقعیت است. برای رفع این مشکل می توان از روش های مختلفی استفاده کرد. یکی از این روش ها که در ژئوتکنیک مقبول است، استفاده از مدل های الاستوپلاستیک برای سنگ پی و تکیه گاه ها است. در این مقاله با استفاده از نرم افزار اجزای محدود ABAQUS، تاثیر استفاده از مدل الاستوپلاستیک مور-کولمب در سنگ پی بر تنش ها و تغییر شکل های بدنه و پی سدهای بتنی قوسی بررسی می شود. بدین منظور تنش ها و تغییر شکل ها در دو حالت پی الاستیک و الاستوپلاستیک با یکدیگر مقایسه شده و همچنین مطالعه پارامتریک نیز روی متغیرهای الاستوپلاستیک نظیر زاویه اتساع، زاویه اصطکاک و چسبندگی انجام شده است. برای واقع بینانه تر شدن نتایج این تحقیق، از سد بتنی دو قوسی کارون 3 به عنوان مطالعه موردی استفاده شده است.

شکم دادگی عضو های سازه یا انحنای نخستین یکی از رایج ترین نقص ها در فرآیند ساخت و نصب سازه ها است. شیوه پیشنهادی این مقاله، شکم دادگی را به طور صریح الگو سازی می کند و اثر آن را در ماتریس سختی جزء وارد می سازد. ماتریس سختی مماسی ناکشسان جزء تیر-ستون دارای انحنای نخستین، زیر اثر نیروی محوری، لنگرهای گرهی و بار گسترده میانی حساب می شود. بر پایه این ماتریس، تحلیل پیشرفته قاب های فولادی دو بعدی انجام می پذیرد. در این روش، می توان هر عضو را تنها با یک جزء الگو سازی کرد و برای عضو های فشاری و کششی، رابطه ای یکسان را به کار برد. نمودار بار-تغییر مکان فن پیشنهادی با تحلیل های دقیق ناحیه خمیری مقایسه می شود و در بیشتر نمونه های عددی، هم خوانی خوبی وجود دارد. نتیجه ها نشان می دهند که جزء پیشنهادی، مسیر ایستایی را به گونه ای مناسبی می پیماید و به خوبی ظرفیت باربری ناکشسان مرتبه دوم قاب های فولادی را برآورد می کند.

روش های کنترل غیرفعال با کاهش نیاز لرزه ای و افزایش شکل پذیری، میزان آسیب پذیری سازه ها را در برابر زلزله کاهش می دهند. یکی از موثرترین و در عین حال ساده ترین روشهای کنترل غیر فعال استفاده از تیر پیوند قائم می باشد که به عنوان یک عضو فرعی و فیوز شکل پذیر در سازه عمل می نماید. تیر پیوند قائم به صورت قائم بین گره دو مهار بند شورون و بال تیر کف نصب می شود و با جاری شدن برشی جان آن، انرژی زلزله مستهلک شده و سایر عناصر سازه الاستیک باقی می مانند. در این مقاله تاثیر استفاده از این سیستم در افزایش شکل پذیری و استهلاک انرژی اعمال شده به سازه به صورت آزمایشگاهی و با استفاده از پروفیل های موجود در کشور بررسی می گردد. برای این منظور، پنج نمونه تیر پیوند قائم مورد آزمایش قرار گرفتند. در این نمونه ها، زاویه تغییر شکل برشی تیر پیوند پیش از گسیختگی به 0.128 تا 0.156 رسید. شکل پذیری مناسبی برای قاب ها با متوسط نسبت میرایی معادل بین 26.7 تا 30.6 درصد و ضریب رفتار قابها حدود 7.15 تا 10.65 به دست آمد. با استفاده از این قطعات که تقریبا به تنهایی تمام انرژی وارد شده به سازه را مستهلک نمودند، مشخص شد فرض الاستیک باقی ماندن تیر، ستون و مهاربند کاملا صحیح می باشد. بنابراین با توجه به اینکه پس از زلزله تمام اعضا ارتجاعی باقی می مانند، می توان تنها با تعویض قطعه تیر پیوند قائم دوباره از سازه استفاده نمود که کاملا نشان دهنده به صرفه بودن استفاده از این قطعات برای طراحی لرزه ای ساختمان های فولادی جدید و بهسازی ساختمانهای موجود در برابر زلزله می باشد.

روش اجزای محدود سیستم های با درجات آزادی نا محدود را به مدلی با تعداد درجات آزادی محدود که رفتار فیزیکی مشابهی دارند، تبدیل می کند. روش های تغییر مبنا این تعداد درجه آزادی را به تعداد محدودتری در مختصات جدید تبدیل می کند. یکی از روش های تغییر مبنا با استفاده از بردارهای ریتز-ویلسون حاصل می شود که به دلیل ساده تر بودن استخراج و وابستگی به بار دینامیکی در بسیاری موارد بر روش مرسوم تغییر مبنا یا استفاده از بردارهای ویژه برتری دارد. همچنین از معایب بردارهای ویژه می توان به هزینه بالای محاسباتی در سیستم های بزرگ و در نظر نگرفتن عامل بارگذاری اشاره کرد. تعداد کم بردارهای ریتز لازم در مقایسه با بردارهای ویژه و در نظر گرفتن توزیع مکانی بارگذاری خارجی و محتوای فرکانسی غالب بارگذاری، پژوهشگران را به طرف استفاده از بردارهای ریتز سوق داده است. روش های تغییر مبنا در مسایل غیرخطی به دلیل تغییرات پیاپی ماتریس های سیسستم اغلب کارایی زیادی ندارند. روش زیرفضای یک بعدی تعمیم یافته راه حل مناسبی برای تحلیل مسایل غیرخطی هندسی دینامیکی با تکنیک ریتز-ویلسون ارایه می کند. در این مقاله روش زیر فضای یک بعدی تعمیم یافته در ترکیب آن با تکنیک مود-شتاب برای تحلیل مسایل دینامیکی غیرخطی به کار گرفته شده است. با تکیه بر مولفه خطای داخلی و روش زیر فضای یک بعدی تعمیم یافته معیاری اصلاحی با استفاده از تکنیک مود-شتاب برای به هنگام کردن بردارهای پایه مورد نیاز در تغییرات سختی در آنالیز دینامیکی غیرخطی پیشنهاد شده است. نتایج نشان دهنده دقت و سرعت مناسب روش اصلاح شده است.

سد تبارک آباد، یک سد خاکی با هسته رسی می باشد که دارای 74 متر ارتفاع از روی پی سنگی است. این سد با تاجی به طول 193.5 متر، روی رودخانه تبارک آباد در شمال شرقی ایران قرار گرفته است. عملیات ساخت سد از بهمن ماه سال 1381 آغاز شده و در مهر ماه سال 1383 به اتمام رسیده است. این سد ابزاربندی خوبی شده است تا اطلاعات مورد نیاز برای رفتارنگاری آن را در اختیار قرار دهد. در این مقاله سیستم ابزاربندی نصب شده در بدنه سد به همراه تحلیل های برگشتی انجام شده برای رفتارنگاری آن، شامل فشار آب حفره ای، فشار خاک و تغییر شکل ها ارایه شده است.

در این مقاله رفتار یکی از اشکال اتصال خمشی با صفحه انتهایی بلند با چهار پیچ و بدون سخت کننده، به روش اجزا محدود تحت اثر بار محوری، ارزیابی و بررسی شده است. در مدل اجزا محدود تمامی اثرات غیر خطی شامل رفتار مصالح و هندسه در نظر گرفته شده است. به این منظور مطالعه روی رفتار اتصال تحت ترکیب بارهای ذکر شده (نیروی محوری و لنگر خمشی) صورت گرفته و منحنی های اندرکنش نیروی محوری-لنگر خمشی ترسیم گردید. ملاحظه گردید که وجود نیروی محوری با میزان کم هم (نسبت به نیروی تسلیم مقطع تیر)، می تواند موجب تغییر در مود گسیختگی اتصال و در نتیجه تغییر در ظرفیت خمشی پیش بینی شده اتصال شود. همچنین ملاحظه گردید که شکل عمومی نمودار اندرکنش نیروی محوری-لنگر خمشی تابع ابعادبندی اتصال نمی باشد.