مهندسی عمران و نقشه برداری
سال:1390 | دوره:45 | شماره:3 |تعداد مقالات:13

با توجه به هزینه بالای ساخت سیستم های جمع آوری فاضلاب و نقش کلیدی که این سیستم ها در ارائه خدمات به ساکنین شهرها و حفاظت محیط زیست ایفا می کنند،‏ بهینه نمودن هزینه های ساخت و اجرای شبکه های جمع آوری فاضلاب نقش اساسی در اجرای سریعتر و هر چه بیشتر چنین طرح هایی در سراسر کشور خواهد داشت. بر اساس تجارب کشورهای پیشرفته در زمینه نگهداری و بهره برداری از شبکه های موجود،‏ علاوه بر بهینه نمودن هزینه های ساخت شبکه،‏ بهینه سازی عملکرد سیستم به منظور کاهش هزینه های زمان بهره برداری و نگهداری شبکه از اهمیت بسزایی برخوردار است. بنابراین طرح شبکه ای با سرویس دهی مطلوب و قابلیت اطمینان بالا که قادر به انتقال فاضلاب بدون ایجاد بار هیدرولیکی اضافی به سیستم باشد،‏ باید مورد توجه قرار گیرد. در این تحقیق،‏ بهینه سازی شبکه جمع آوری فاضلاب خانگی با هدف حداقل ساختن هزینه های ساخت و راهبری شبکه با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک و همچنین گنجاندن قیود شاخص های عملکرد شبکه و قید قابلیت اطمینان علاوه بر قیود مرسوم در طراحی شبکه های فاضلاب انجام شده است. در این راستا کوشش شده است تعریف مناسبی از قابلیت اطمینان شبکه فاضلاب ارائه شود و از شاخص های عملکرد شبکه در ارزیابی کارآمدی آن استفاده گردیده است. عملکرد مناسب مدل پیشنهادی در مقایسه با سایر مدل ها با حل مساله نمونه در حالت مشابه از نظر قیود،‏ نشان داده شده است. همچنین با حل مساله نمونه در حالت هایی که قید عملکرد هیدرولیکی شبکه و قابلیت اطمینان منظور شده است،‏ مشاهده می شود با افزایش اندکی در هزینه ساخت شبکه از احتمال بروز مشکلات ناشی از تحمیل اضافه بار هیدرولیکی به سیستم و اثرات زیست محیطی کاسته می شود.

گروه شمع،‏ به طور گسترده در سازه های دریایی مورد استفاده قرار می گیرد. بارهای وارد بر این سازه ها به دو گروه اصلی بارهای قائم و جانبی تقسیم می شوند. استفاده از شمع های قائم برای تحمل بارهای قائم،‏ مورد توافق همه محققان می باشد. ولی برای استفاده از شمع های مایل تردید وجود دارد. عده ای از دانشمندان استفاده از شمع مایل را برای مقابله با بارهای جانبی توصیه می کنند در حالی که عده ای دیگر فقط به استفاده از ظرفیت باربری جانبی شمع های قائم اعتقاد دارند. شمع مایل در گروه شمع رفتار و عملکرد دوگانه ای دارد: با استفاده از شمع مایل،‏ از یک طرف تغییر مکان جانبی گروه شمع و عرشه بر اثر بارهای جانبی کاهش می یابد و از طرف دیگر تمرکز تنش زیادی در محل اتصال این شمع به سرشمع به وجود می آید. بنابراین درک صحیح رفتار شمع های مایل و قائم از اهمیت بالایی برخوردار است. تحقیق حاضر بر اساس روش عددی تفاضل های محدود استوار است. خاک به صورت محیط پیوسته و با مدل رفتاری موهر - کولمب در نظر گرفته شده و شمع ها و سرشمع از جنس بتن و با مدل رفتاری الاستیک فرض شده اند. برای صحت سنجی تحلیل ها،‏ بین نتایج به دست آمده از مدل سازی عددی و نتایج حاصل از آزمایش های بارگذاری شمع و فرمول های تجربی موجود مقایسه صورت گرفته است.

در اثر شکست دانه ها،‏ رفتار مقاومتی و تغییر شکلی مصالح سنگریز دچار تغییرات محسوسی می شود. در عمده مطالعات عددی انجام گرفته در راستای شبیه سازی پدیده شکست دانه ها،‏ نحوه شکست و به ویژه هندسه دانه های جدید حاصل از شکست،‏ از ابتدای شبیه سازی ها فرض شده اند. در تحقیق حاضر برای نخستین بار دانه های اولیه در داخل نمونه شبیه سازی شده کاملا سالم و ترک نخورده فرض می شوند و در مراحل مختلف تحلیل های عددی بر اساس نحوه توزیع تنش در داخل هر دانه بر پایه نتایج حاصل از تحلیل تنش - کرنش بر روی آن و در صورت ارضای معیارهای شکست؛ دانه مورد نظر دچار شکست می گردد. در این تحقیق با ترکیب روش های DEM و FEM امکان شبیه سازی پدیده شکست در ذرات تیزگوشه بدون نیاز به فرضیات اولیه فراهم گردیده است. در مجموع نتایج حاصل نشان می دهد که شکست ذرات در مصالح سنگریز باعث کاهش مقاومت این مصالح شده و از رفتار اتساعی آنها می کاهد. نکته جالب اینکه شکستن ذرات به نوعی باعث تعدیل رفتار تغییر شکل این مصالح می گردد. ضمنا تاثیر پدیده شکست ذرات بر روی مقاومت برشی مصالح به شدت تحت تاثیر تنش همه جانبه می باشد. ضمنا نتایج تحقیق با یافته های آزمایشگاهی بر روی مصالح سنگریز مورد مقایسه قرار گرفته است.

یکی از روش های کاهش آبشستگی موضعی در اطراف پایه های پل ها استفاده از صفحات مستغرق است. در این تحقیق تاثیر صفحات مستغرق در کاهش آبشستگی پایه های مستطیلی با دماغه گرد بررسی شد. آزمایشات برای پایه با زاویه 0،‏ 5 و 10 درجه با جهت جریان و صفحات مستغرق با آرایش های مختلف انجام شد. نتایج نشان داد که با افزایش زاویه پایه با جهت جریان از تاثیر صفحات مستغرق در کاهش آبشستگی کاسته می شود. حداکثر کاهش آبشستگی برای پایه 0،‏ 5 و 10 درجه با صفحات مستغرق با ارتفاع 2.5 سانتیمتر در روی بستر و زاویه 30 درجه با جهت جریان به ترتیب در حدود 45.57، 39.76 و 27.78 درصد بود.

به دلیل تفاوت جنبش نیرومند زمین در زمین لرزه های میدان نزدیک و دور،‏ مطالعه رفتار لرزه ای دامنه های لغزشی که در فاصله های گوناگون از رومرکز زمین لرزه قرار می گیرد،‏ اهمیت بسیاری دارد. در این پژوهش،‏ توده لغزشی شفارود با پارامترهای ژئوتکنیکی شناخته شده،‏ برگزیده شد. برای بررسی کارایی نرم افزار،‏ پس از انجام تحلیل دینامیکی مدل ها،‏ پاسخ لرزه ای مدل دره ای نیم دایره ای شکل به محرک موجک ریکر بدست آمد و با نتیجه پژوهش های پیشین مقایسه شد. سپس بر روی مدل عددی دامنه و توده لغزشی موجود در مخزن سد شفارود،‏ با هشت نگاشت میدان نزدیک و میدان دور زمین لرزه های ایران،‏ آنالیز دینامیکی انجام،‏ و اندازه جابجایی ماندگار توده لغزشی در زمین لرزه های گوناگون محاسبه شد. نتیجه ها نشان می دهد که اندازه جابجایی های ایجاد شده در حالتی که دامنه ناپایدار در میدان نزدیک زمین لرزه باشد،‏ کمتر از حالتی است که در میدان دور قرار گیرد. همچنین جابجایی مذکور،‏ بیش از آنکه تحت تاثیر دور یا نزدیک بودن به زمین لرزه باشد،‏ تحت تاثیر محتوای فرکانسی زمین لرزه است.

مدل های برآورد سیلاب و آلودگی،‏ نیاز به داده های مشاهداتی با گام زمانی کوتاه باران (داده های ساعتی) دارد که اغلب در دسترس نبوده،‏ در صورتی که داده های مشاهداتی بارش روزانه براحتی در اختیار قرار می گیرد. جهت ارائه راه حلی برای این مشکل،‏ در این مقاله سعی بر آن است تا با طراحی مدل تصادفی آبشاری و بکارگیری داده های روزانه مشاهداتی مربوط به یک ایستگاه باران سنجی در شمال تهران بتوان داده های با گام زمانی کوتاه بدست آورد. قبلا در این رابطه مدلی به نام Olsson معرفی شده است. در این مقاله،‏ پس از معرفی این مدل نسبت به اصلاح آن که بتواند بهتر داده های کوتاه مدت تولید نماید اقدام می گردد. پس از اصلاح و طراحی مدل جدید،‏ اجرای مدل در دو مرحله انجام می گیرد. مرحله اول عبارت است از بررسی نحوه تبدیل داده های 45 دقیقه ای به داده های روزانه (24 ساعته) و مرحله دوم نیز برای تبدیل داده های 24 ساعته به داده های کمتر از 45 دقیقه ای. در پایان نتایج حاصل از کاربرد مدل اصلاح شده مورد بحث قرار می گیرد. نتایج حاصل نشان می دهد که ویژگی های آماری داده های تولیدی بارش در بازه زمانی کوچک تر در مقایسه با داده های مشاهداتی می تواند حفظ گردد.

در این مقاله،‏ الگوریتمی جهت محاسبه نیروی محرک وارد بر دیوارهای حائل در شرایط لرزه ای ارائه شده است. در این الگوریتم که فرمولاسیون آن بر اساس روش مرز پائین آنالیز حدی پایه ریزی شده است،‏ با در نظر گرفتن یک ناپیوستگی تنش و یافتن میادین تنش قابل قبول در دو سمت آن،‏ نیروی محرک در حالت کلی،‏ یعنی با در نظر گرفتن چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی خاک و نیز لحاظ نمودن چسبندگی و اصطکاک بین خاک و دیوار محاسبه می شود. نتایج در حالاتی خاص با دیگر محققان مقایسه شده که صحت اعتبار الگوریتم ارائه شده را بخوبی نشان می دهد.

استفاده از مواد و مصالح مختلف در بهبود خصوصیات رفتاری قیرها همواره مدنظر محققان بسیاری بوده است تا بدین ترتیب بتوانند عمر روسازی های آسفالتی را افزایش دهند. در این مقاله تاثیر دو نوع اصلاح کننده نوین شامل کربنات کلسیم رسوبی و نانورس،‏ با ساخت نمونه هایی به روش تراکمی مارشال،‏ مورد کنکاش قرار می گیرد. در این تحقیق از آزمون تجربی مارشال و همچنین دیگر آزمون های عملکردی متداول چون کشش غیرمستقیم،‏ مدول برجهندگی،‏ خزش دینامیکی و خستگی قطری نیز به منظور مقایسه تاثیر اصلاح کنندها استفاده می شود. این آزمایش ها در شرایط دمایی و بارگذاری مختلف انجام شده اند. نتایج این تحقیق به وضوح بیانگر تاثیر اصلاح کننده نانورس در بهبود چسبندگی قیر و افزایش پایداری مارشال،‏ مقاومت کششی،‏ مدول برجهندگی و رفتار خزشی است اما عملکرد مناسبی در رفتار خستگی ندارد زیرا با کاهش انعطاف پذیری قیر،‏ رفتار نمونه ها را ترد می کند. اصلاح کننده کربنات کلسیم رسوبی،‏ تاثیر چندانی بر پایداری مارشال و مقاومت کششی ندارد و رفتار خزشی آن در دماهای بالا ضعیف است اما مدول برجهندگی و رفتار خستگی را بهبود می دهد.

استفاده از نظریه الاستیسیته یا روش های عددی برای محاسبه تنش افقی افزوده ناشی از سربار از ابزارهای سودمندی می باشند که امروزه از آنها استفاده می شود. با توجه به اینکه در عمل مقدار تنش های افقی افزوده ناشی از سربار اندازه گیری شده دو برابر تنش های افقی محاسبه شده با رابطه بوسینسک (مبتنی بر نظریه الاستیسیته) نتیجه شده است. لذا در این تحقیق با استفاده از نرم افزار عددی مبتنی بر روش عددی المان محدود به بررسی و مقایسه نتایج تنش های افقی ناشی از سربار خطی و نواری در خاک محاسبه شده با استفاده از رابطه بوسینسک و روش عددی المان محدود پرداخته شده است. نتایج حاصل از تحلیل های انجام شده با روش المان محدود نشان دهنده آن است که مقدار متوسط تنش های افقی افزوده ناشی از سربار محاسبه شده توسط روش المان محدود 1.5 برابر تنش های افقی محاسبه شده با رابطه بوسینسک می باشد.

روش بهینه یابی بر اساس الگوریتم ژنتیک (GA)‎ از جمله موثرترین و کارآمدترین روش های بهینه یابی است. اما کندی فرآیند بهینه یابی از طریق GA جهت نیل به نقطه بهینه و عدم شناخت دقیق پارامترها و روابط حاکم بر GA،‏ از قبیل تعداد نسل ها،‏ نرخ پیوند،‏ نرخ جهش،‏ چگونگی فرآیند انتخاب و .... سبب می شود تا در برخی موارد GA بهینه محلی را بیابد و در آن متوقف شود. در این مقاله سعی شده است تا با ارائه روشی نوین،‏ بهینه یابی سطح مقطع و توپولوژی سازه های خرپایی به نحوی انجام شود که مشکلات فوق الذکر تا حد امکان بر طرف شود. برای این منظور از روش جستجوی چند منظوره با یک سیستم کامل و زیربخش های متفاوت تحت عنوان جزیره،‏ استفاده شده است. در هر جزیره عملگرها و پارامترهای متفاوت،‏ به طور جداگانه به کار گرفته می شود. در ادامه پس از طی چند نسل مشخص،‏ بر اساس نرخ مهاجرت،‏ بهترین اعضای هر جزیره بطور تناوبی به جزیره دیگر منتقل شده و جایگزین اعضایی با شایستگی کم می شود. سپس بر اساس روش های پیشنهادی مطروحه،‏ فرآیند GA بر اساس نتایج و روش های مناسب دنبال می شود تا بهینه عمومی با کمترین وابستگی به پارامترهای GA بدست آید. در خاتمه با طرح و ارائه چند مثال مطرح،‏ نتایج مورد بررسی قرار گرفته است.

یکی از اهداف آئین نامه طراحی لرزه ای ایران (استاندارد 2800)،‏ تعیین حداقل ضوابط و مقررات برای طرح و اجرای ساختمان ها در برابر اثرهای ناشی از زلزله است به گونه ای که ساختمان های با اهمیت خیلی زیاد (مثل بیمارستان ها)،‏ در زمان وقوع زلزله های شدید (زلزله طرح)،‏ بدون آسیب عمده سازه ای،‏ قابلیت بهره برداری بدون وقفه خود را حفظ کنند. هدف از ارائه این مقاله،‏ بررسی اهداف استاندارد 2800 در طراحی ساختمان های با اهمیت خیلی زیاد و ارزیابی میزان موفقیت آن در نیل به اهداف پیشنهاد شده است. برای این منظور،‏ چند ساختمان بتنی از نوع قاب خمشی با تعداد طبقات مختلف،‏ با عنوان ساختمان های با اهمیت خیلی زیاد انتخاب گردیده و بر اساس ضوابط استاندارد 2800 و آئین نامه ACI بارگذاری و طراحی شدند. در طراحی آنها،‏ تمامی ضوابط مربوط به زلزله های طرح و بهره برداری،‏ ضوابط تیر ضعیف - ستون قوی،‏ ضوابط شکل پذیری زیاد اعمال گردید و ضریب اهمیت برابر1.4  در نظر گرفته شد. ساختمان های انتخابی با استفاده از ضوابط دستورالعمل بهسازی لرزه ای ساختمان های موجود (نشریه 360) و به کمک تحلیل استاتیکی غیر خطی،‏ مورد ارزیابی آسیب پذیری قرار گرفتند. نتایج نشان می دهد که ساختمان های فوق،‏ اهداف استاندارد 2800 را برای قابلیت بهره برداری بی وقفه در برابر زلزله های شدید تامین نمی کنند. به طور کلی می توان گفت،‏ ساختمان های با اهمیت خیلی زیاد که بر اساس ضوابط استاندارد 2800 طراحی می شوند،‏ بر اساس ضوابط دستورالعمل بهسازی لرزه ای ساختمان ها،‏ آسیب پذیر محسوب می شوند و برای تحقق اهداف،‏ نیاز به مقاوم سازی دارند.

در اغلب شبیه سازی ها دقت در اثر بروز نویز کاهش می یابد. نویز عمدتا ناشی از مشاهده و اندازه گیری یا خطای مدلسازی است. یکی از روش های کاهش خطای مدل،‏ استفاده از فیلتر کالمن است. امروزه روش های توسعه یافته فیلتر کالمن در بسیاری از سیستم ها با فضای حالت خطی و غیرخطی و با تابع توزیع دلخواه نویز بکار می رود. در این مقاله با استفاده از فیلتر کالمن در فضای حالت خطی،‏ نتایج مدل ماسکینگام و ARMA بکار رفته در بازه 63.2 کیلومتری از رودخانه دز حد واسط ایستگاه های بامدژ و حرمله اصلاح می شود. برای این منظور در بازه مذکور ضمن ایجاد مدل ماسکینگام وARMA ،‏ نتایج حاصل از فیلتر مدل های فوق با روش های کاملا وفقی مقایسه شده است. همچنین در این مقاله نحوه تغییرات خطای مدل به تناسب خطای موجود در اطلاعات به نحوه مناسبی تشریح شده است.

در مقاله حاضر روشی برای تحلیل عددی کاویتاسیون آکوستیکی در مخزن سدها و موج ضربه ای ناشی از آن با استفاده از روش اجزاء محدود جهت بررسی اثرات آن بر پاسخ لرزه ای سدهای بتنی ارائه شده است. وقوع زمین لرزه شدید موجب جدا شدگی محیط سد و مخزن و افت فشار مطلق در محیط سیال تا حد فشار بخار اشباع در ناحیه ای در مجاورت فصل مشترک سد و سازه می گردد که متعاقبا باعث ایجاد محیط مایع حباب دار در بخشی هایی از مخزن می گردد. انفجار این حباب ها در هنگام تغییر جهت زمین لرزه و اعمال بار ضربه ای موجب تغییراتی در پاسخ دینامیکی سازه خواهد شد. روش پیشنهادی برای تحلیل چند مثال مورد استفاده قرار گرفته و نتایج بدست آمده با نتایج حاصل از سایر مطالعات مقایسه گردیده اند. نتایج حاصل حاکی بر تاثیر اندک کاویتاسیون بر پاسخ دینامیکی سدهای بتنی می باشد.