مهندسی عمران و نقشه برداری
سال:1390 | دوره:45 | شماره:6 |تعداد مقالات:10

علی رغم تحقیقات وسیعی که در سال های اخیر در موضوع اندرکنش خاک و آلودگی صورت گرفته است در زمینه افزایش قابلیت نگهداری آلودگی توسط نانورس ها تحقیقات قابل توجهی انجام نشده است. همچنین ارزیابی تحقیقات گذشته بیانگر آن است که در پژوهش های انجام شده تاکنون، به قابلیت های ویژه نانورس ها در جذب و نگهداری آلاینده های فلزی توجه کاملی معطوف نشده است. بر این اساس هدف این پژوهش اثبات ویژگی خاص نانورس ها در جذب و نگهداری آلاینده های فلز سنگین است. در این راستا با انجام یک سری آزمایش های ژئوتکنیک زیست محیطی، رفتار ژئوتکنیک زیست محیطی چند نمونه نانورس و نیز فرآیند اندرکنش نانورس-آلاینده فلز سنگین مورد مطالعه قرار گرفته است. به منظور مطالعه و مقایسه رفتار ژئوتکنیک زیست محیطی نانورس با بنتونیت و اثبات قابلیت خاص نانورس ها در جذب و نگهداری آلاینده های فلز سنگین، درصدهای مختلف کربنات به نمونه های نانورس مورد مطالعه اضافه شد. با انجام یک سری آزمایش های ژئوتکنیک زیست محیطی شامل آزمایش های قابلیت جذب و نگهداری آلودگی بر نمونه های نانورس، قبل و بعد از اضافه نمودن کربنات، نشان داده شده است که قابلیت جذب بیشتر در نمونه بنتونیت در مقایسه با نمونه های نانورس صرفا به واسطه درصد قابل توجه کربنات (8%) در این نمونه است. به طوری که نمونه های نانورس غنی شده با این میزان کربنات از قابلیت جذب بیشتری نسبت به نمونه بنتونیت برخوردارند. در این مقاله همچنین فرآیند اندرکنش آلاینده و نانورس به کمک انجام آزمایش های اشعه ایکس مطالعه شده است. اگرچه نتایج آزمایش های ظرفیت بافرینگ و میزان نگهداری فلز سنگین سرب به وسیله نانو ذرات اصلاح شده در حضور کربنات نشان می دهد که در مقایسه تاثیر سطح مخصوص خاک و درصد کربنات نمونه، بخش قابل توجهی از ظرفیت بافرینگ و قابلیت خاک در نگهداری آلاینده، ناشی از حضور کربنات است، لیکن بیشتر بودن ظرفیت بافرینگ نانورس های غنی شده در مقایسه با بنتونیت، بیانگر کارائی نمونه های نانورس در جذب و نگهداری آلاینده های فلز سنگین است که این موضوع به سطح مخصوص بسیار بزرگ نمونه های نانورس نسبت داده شده است. نتایج تحقیق حاضر نشان می دهد که در نمونه های بنتونیت، کائولینیت و چهار نانورس کلوزایت، ترتیب قابلیت نگهداری آلودگی نمونه های بنتونیت، کائولینیت و نانورس های فاقد کربنات به صورت ذیل بوده است: Bentonite>Cloisite®Na+>Kaolinite>Cloisite®30B>Cloisite®20A>Cloisite®15A این در حالی است که با افزایش درصد کربنات، ترتیب قابلیت نگهداری آلاینده توسط نمونه های رسی فوق تغییر می کند. به نحوی که هنگامی که نمونه های نانورس با 8% کربنات غنی می شوند ترتیب قابلیت نگهداری آلودگی توسط نمونه ها به صورت ذیل بوده است: Cloisite®Na+>Cloisite®15A>Cloisite®20A>Cloisite®30B>Bentonite

در ایران به دلیل عدم تولید مقاطع بال پهن، استفاده از ستون دوبل بسیار متداول است. اتصال خمشی تیر به ستون دوبل در شکل متداول آن دارای عملکرد نیمه گیردار می باشد. در این تحقیق جهت اصلاح رفتار این اتصال، روش جدیدی پیشنهاد شده است. این روش مشتمل بر تقویت صفحه روپوش ستون در محاذات محل اتصال بال تیر به ستون با استفاده از صفحه ای با عرض و ضخامت بیش از صفحه روپوش و جوش دور تا دور این صفحه به بال های ستون و صفحه روپوش می باشد. به منظور بررسی رفتار سیکلی اتصال پیشنهاد شده، مدل ریز سازه اتصال یک قاب خمشی از یک سازه فولادی متداول با ابعاد واقعی با اتصال پیشنهاد شده و با اتصال متداول، مورد تحلیل اجزا محدود و آزمایش قرار گرفتند. نتایج بررسی مدل های کامپیوتری و آزمایشگاهی نشان می دهند که اتصال پیشنهاد شده نیازهای اتصال یک قاب خمشی ویژه در رابطه با مقاومت و شکل پذیری را پاسخگو می باشد. همچنین سختی به دست آمده از اتصال، اتصال را در گروه کاملا گیردار قرار می دهد.

وجود عدم قطعیت در هر یک از قسمت های تحلیل سازه مانند ویژگی های مواد، هندسه سازه، بارگذاری و الگوهای تحلیلی سبب دور شدن نتیجه ها از مقدارهای واقعی می گردد. یک راهکار عملی برای حل این مشکل انجام تحلیل احتمال اندیشانه و شبیه سازی رفتار سازه در اثر این عدم قطعیت ها می باشد. در این شیوه ها از روش های آماری برای شبیه سازی کمیت هایی که دارای عدم قطعیت می باشند، استفاده می گردد. در این مقاله، تحلیل دینامیکی ناخطی احتمال اندیشانه برای سازه قاب پرتال انجام می پذیرد. کمیت های دارای عدم قطعیت شامل جرم حجمی، ضریب کشسانی و ابعاد و اندازه های مقطع عضو می باشند. برای شبیه سازی این عامل ها از روش مونت-کارلو استفاده می شود. شبیه سازی هر کمیت با سه نوع تابع چگالی احتمال مختلف و هر کدام با سه مقدار متفاوت ضریب پراکندگی انجام می پذیرد. تحلیل دینامیکی قاب برای هر نمونه شبیه سازی شده با شیوه های عددی انجام می شود و نتایج حاصل با یکدیگر مقایسه می گردد. در این رهگذر، حساسیت پاسخ بیشینه سازه به ضرایب پراکندگی و نوع تابع چگالی احتمال متغیرهای ورودی مشخص می شود و احتمال خرابی سازه در حالت های مختلف تعیین می گردد.

برای به دست آوردن مدل سازی دقیقی که قابل مقایسه با نتایج آزمایشگاهی باشد، ویژگی های ذرات نظیر شکل، اندازه، الاستیسیته و پلاستیسیته، قابلیت خردشدگی و موارد مشابه باید با دقت زیادی مدل شوند. از آن جایی که شکل ذره بر رفتار مکانیکی گروه ذرات نظیر مقاومت برشی تاثیر بسیار زیادی دارد، بنابراین مدل سازی مناسب شکل ذره از اهمیت بالایی برخوردار است. در اکثر مدل سازی هایی که تا کنون انجام شده اند و به بررسی رفتار خاک پرداخته اند، شکل ذرات به صورت دایره، بیضی و چند ضلعی مدل شده است که هیچ کدام مدل سازی مستقیمی از شکل ذره نامنظم محسوب نمی شوند و بنابراین رفتار مکانیکی را به خوبی نمایان نمی سازند. روشی که در این مقاله به کار برده شده است، در واقع مدل سازی مستقیم شکل ذره می باشد. در این روش شکل نامنظم ذرات واقعی، با ترکیب کردن تعداد دلخواهی المان دایره ای شکل که می توانند با یکدیگر هم پوشانی داشته باشند و به صورت صلب به هم متصل شده اند مدل سازی شده است. برای بررسی تاثیر شکل ذرات بر ویژگی های مکانیکی خاک های دانه ای سه گروه ذرات یعنی ذرات تیز گوشه، ذرات با زاویه داری متوسط و ذرات گردگوشه در نظر گرفته شده اند. سپس با استفاده از روش اجزا مجزا یک سری آزمایش دو محوری شبیه سازی شده در فشارهای همه جانبه مختلف، ضرائب اصطکاک مختلف و نسبت تخلخل های مختلف بر روی مجموعه های ایجاد شده از هر دسته ذرات انجام شده اند. نتایج نشان می دهند که میزان زاویه داری ذرات بر رفتار خاک تاثیرات قابل ملاحظه ای دارد. هم چنین نتایج به دست آمده به طور کیفی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده اند که تطابق خوبی بین نتایج دیده شده است.

در مقاله حاضر، به منظور بررسی امکان سنجی و شناخت نقاط ضعف و قوت کاربرد شبکه های دولایه فضاکار به عنوان سقف ها و دیوارها در سازه های مسکونی، آموزشی، بیمارستانی، تجاری و اداری متعارف در مناطق لرزه خیز، از طریق مجموعه مطالعاتی تحلیلی به روش های استاتیکی و دینامیکی، مدل های نمونه سازه های فضاکار مورد ارزیابی کمی قرار داده شده اند. در ارتباط با مدل های سازه های ساختمانی یک طبقه نمونه ای که منطبق با ملزومات روش های طراحی مبتنی بر تنش های مجاز طراحی گردیده و مورد مطالعه تحلیلی قرار داده شده اند، نتایج تحلیل بار افزون حاکی از آن بوده است که می توان ضمن کاهش قابل ملاحظه وزن سازه، به سختی و مقاومت به مراتب افزونتری در مقایسه با نمونه سازه قاب خمشی فولادی متناظر دست یافت. همچنین نشان داده شده است که با اعمال محدودیت نسبت لاغری بر تعدادی از اعضای بحرانی منتخب می توان میزان شکل پذیری سازه را به میزان قابل ملاحظه ای ارتقا داد. در زمینه اهمیت رفتار پس کمانشی اعضا نشان داده شده است که میزان شیب پس کمانشی منحنی های رفتاری اعضا تاثیر تعیین کننده ای در رفتار مجموعه سازه دارد. مقایسه نتایج تحلیل دینامیکی غیر خطی تاریخچه زمانی تحت تاثیر تحریک سه مولفه ای زمین لرزه با حالت تک مولفه ای حاکی از آن است که صرفنظر نمودن از اثر مولفه قائم می تواند قابلیت اعتماد طرح را به طور قابل ملاحظه ای کاهش دهد. مقاومت قابل ملاحظه و شکل پذیری مطلوب حاصل از تحلیل مدل سازه فضاکار با اعمال محدودیت نسبت لاغری در تعدادی از اعضا کلیدی، تحت تاثیر زمین لرزه آلتادنا با بیشینه شتاب مقیاس شده به 1.0 g (شتاب ثقل)، نوید دهنده آن است که با توجه به سبکی وزن، درجه نامعینی نسبتا زیاد و قابلیت تولید انبوه صنعتی، سیستم سازه پیشنهادی به عنوان گزینه ای ذیربط در احداث سازه های ساختمانی متداول فوق الاشاره در مناطق لرزه خیز به شمار آید. بنابراین گسترش مطالعات نظری و آزمایشگاهی در این زمینه مورد توصیه است.

موضوع تحقیق حاضر، تحلیل پایداری شیروانی های خاک مسلح تحت بارگذاری استاتیکی و شبه استاتیکی و تعیین مقدار و طول مورد نیاز جوشن جهت مقابله با گسیختگی این شیروانی ها است. با استفاده از روش آنالیز حدی مرز بالا الگوریتمی تدوین شده که با مدل کردن مکانیزم لغزش و بهینه سازی آن، پایداری شیروانی های خاک مسلح را تحلیل می کند. در این تحقیق از بلوک های لایه ای برای تشکیل مکانیزم گسیختگی استفاده شده است. این امر باعث ساده سازی فرمولاسیون و سهولت اعمال شتاب های ناشی از زلزله در حالت سه بعدی می گردد. مکانیزم مذکور از چند بلوک که هر کدام شامل یک لایه جوشن از جنس ژئوسینتتیک می باشد، تشکیل شده است. توزیع جوشن در ارتفاع شیروانی به صورت یکنواخت در نظر گرفته شده است. نتایج بدست آمده در این تحقیق به صورت نمودارهای بدون بعد جهت بررسی تاثیر پارامترهای مختلف در تحلیل پایداری شیروانی های خاک مسلح ارائه شده است.

در سال های اخیر با توجه به افزایش شمار سدهای بتن غلتکی در سرتاسر دنیا و به علت توجیه فنی و اقتصادی و نیز به علت سرعت زیاد اجرا و همچنین با توجه به این نکته مهم که اجرا سدها جزء پرهزینه ترین سازه های عمرانی در هر کشور می باشد، هر روز پیشنهادات جدیدی در خصوص طراحی و اجرا و بررسی تنش های سازه ای و همچنین انتخاب جزئیات و مشخصات فنی مصالح با تنش ها، مطرح می شود. با توجه به این که تعداد زیاد درزه های افقی اجرائی در بدنه سد بتن غلتکی، تقریبا پنج تا هفت برابر بیشتر از سدهای بتن متعارف می باشد همچنین تنش برشی ناشی از بارهای استاتیکی و دینامیکی، یکی از مهم ترین تنش های ایجاد شده در این گونه سدها، در مناطق زلزله خیز می باشد و نیز هزینه به سازی درزه، تقریبا 10 درصد از هزینه کل بدنه سد می باشد، بنابراین در این پژوهش به ناحیه بندی بهسازی درزه در عرض مقطع سد و همچنین در ارتفاع سد، پرداخته می شود طوری که مقطع یک سد بتن غلتکی تحت اثر بارهای دینامیکی طرح، به روش تاریخچه زمانی به کمک نرم افزار اجزا محدود ANSYS آنالیز می شود و تنش های نرمال و برشی با در نظر گرفتن اندرکنش سد بتنی غلتکی با پی و مخزن در برابر زلزله بدست آورده می شود. با توجه به نتایج این تحلیل و نتایج آزمایشات مقاومت برشی درزه در آزمایش های آزمایشگاهی، ناحیه بندی به سازی درزه از لحاظ برشی در عرض مقطع سد و همچنین در ارتفاع سد، انجام می گردد. از نتایج قابل توجه در این تحقیق، عدم نیاز به به سازی در منطقه قابل ملاحظه ای از مقطع سد می باشد.

برای ماسه های سست سطحی به نام سطح مرزی حالت قابل تعریف است که نمونه بعد از رسیدن به آن ناپایدار می شود و می تواند از خود رفتارهای جریانی توام با پدیده هایی مثل روانگرایی نشان دهد. در این مطالعه با انجام حدود 100 آزمایش سه محوری بر روی ماسه تمیز و ترکیبات آن با رس های با پلاستیسیته مختلف، سعی شده است تا ضمن بررسی تغییرات سطح مرزی حالت در فضای سه بعدی، بررسی جامعی در خصوص تاثیر درصد رس و پلاستیسیته آن روی رفتار حالت بحرانی ماسه های رس دار صورت گیرد. نتایج بدست آمده نشان داده است که مشخصات سطح مرزی حالت تا حد زیادی به درصد ریزدانه موجود در ماسه و پلاستیسیته آن بستگی دارد. همچنین با تفسیر تغییرات سطح مرزی حالت، نتایج ارزشمندی در خصوص تاثیر درصد ریزدانه و پلاستیسیته آن بر روی مشخصات رفتاری و پتانسیل روانگرایی ماسه های رس دار بدست آمده است.

در آیین نامه های بارگذاری لرزه ای کنونی، اثرات پیچش اتفاقی ناشی از عدم قطعیت موقعیت بارگذاری کف ها توسط پارامتری به نام خروج از مرکزیت اتفاقی اعمال می شود. تعریف صحیح مرکز سختی که در آیین نامه های مختلف تعاریف مختلفی داشته و به صورت تابعی از مشخصات سازه ای در پلان و یا ارتفاع فرض شده، از اهمیت بسزائی برخوردار است. تمام تعاریف به کار گرفته شده در ادبیات فنی در مورد مرکز سختی و در نتیجه خروج از مرکزیت استاتیکی در قالب یکی از این سه تعریف قابل ارزیابی است. در این مقاله میزان دقت سه تعریف مختلف از مرکز سختی سازه که جهت تعیین خروج از مرکزیت استاتیکی به کار می رود، مقایسه شده است. برای هر یک از این تعاریف، روابط لازم برای ارزیابی اثرات پیچشی ارائه شده و در مورد سه ساختمان بتن مسلح که بصورت یک بعدی مدل شده اند بکار گرفته و نتایج حاصل مقایسه شده اند. نتایج این بررسی نشان داده است که تعریف به کار رفته در استاندارد 2800 ایران مناسب ترین روش برای تعیین مرکز سختی ساختمان ها می باشد.