مهندسی عمران فردوسی
سال:1395 | دوره:27 | شماره:2 |تعداد مقالات:12

تیرهای عمیق، به دلیل داشتن هندسه خاص، دارای رفتاری متفاوت از تیرهای معمولی هستند و تحقیقات گسترده ای توسط محققان مختلف بر روی رفتار آنها صورت گرفته است. در این مقاله بحث مقاوم سازی این تیرها با الیاف پلیمری کربنی (CFRP) به صورت آزمایشگاهی مورد توجه قرار گرفته و با آزمایش بر روی 10 نمونه، در مورد نحوه مقاوم سازی آنها بحث شده است. نتایج مطالعات آزمایشگاهی نشان می دهد که استفاده از باندهای CFRP در جهت عمود بر ترک های قطری در شرایطی مناسب تر از استفاده از CFRP قائم می باشد که به جای استفاده از تعداد CFRP کمتر با عرض زیاد، از باند بیشتر با عرض کمتر استفاده شود. همچنین مقایسه ای بین نتایج آزمایشگاهی با نتایج به دست آمده از روابط موجود در منابع صورت گرفته است که نشان می دهد روابط موجود نمی توانند پیش بینی صحیحی را از رفتار و بار نهایی تیرهای عمیق مقاوم شده با FRP در این مقاله ارائه نمایند.

این مقاله به بررسی آزمایشگاهی اثر قوس زدگی به صورت ایجاد ساختاری به شکل قوس پایدار در مصالح دانه ای پرداخته است. بدین منظور یک دستگاه توسعه یافته دریچه ساخته شده و به کمک آن ابعاد قوس ایجاد شده در مصالح دانه ای بر حسب زاویه اصطکاک داخلی، قطر متوسط و زاویه قرارگیری بستر مصالح مورد پژوهش قرار گرفته است. مشاهدات آزمایشگاهی نشان می دهند که برای همه مصالح مورد آزمایش با افزایش عرض دریچه و کاهش زاویه قرارگیری بستر مصالح دانه ای، عرض و ارتفاع قوس تشکیل شده افزایش می یابد و شکل تمامی قوس ها به صورت یک سهمی است. از طرفی به ازای یک عرض دریچه و زاویه بستر ثابت، با افزایش زاویه اصطکاک داخلی و چگالی مصالح دانه ای، ارتفاع و عرض قوس افزایش می یابد.

دیوار برشی فولادی یک سیستم باربر جانبی نوین است که در آن ورق فولادی طی فرآیند جوشکاری سنگین توسط تسمه های واسط به قاب پیرامونی متصل می شود. معمولا برای اتصال ورق های فولادی به قاب پیرامونی از جوش ذوبی استفاده می شود. این جوشکاری به دلیل افزایش موضعی دما تا حد دمای ذوب در محل اتصال و سپس سرد شدن سریع محل اتصال و توزیع نامتقارن دما و کرنش های پلاستیک، باعث ایجاد تنش های پسماند در فلز جوش و فلز پایه می شود. این مساله می تواند بر رفتار مکانیکی ورق و قاب پیرامونی تاثیرگذار باشد. در این مقاله جوشکاری ورق به اعضای محیطی به صورت دو بعدی و کوپل غیرمستقیم حرارتی- مکانیکی از طریق کدنویسی در نرم افزار آباکوس مدل سازی شده و فلاکس حرارتی به صورت سطحی و دایره ای شکل اعمال شده است. اعمال فرآیند جوشکاری و مدل سازی تنش های پسماند در ورق های دیوار برشی فولادی سه طبقه دارای اتصال گیردار نشان می دهد که میزان سختی، بار تسلیم، بار نهایی، شکل پذیری و جذب انرژی در مدل دارای تنش پسماند نسبت به مدل بدون تنش پسماند به ترتیب %7.1، %1.3، %1.2، %7.1 و %3.1 کاهش یافته است.

آبشستگی پیرامون پایه پل ها از مهم ترین مباحث در علم هیدرولیک به شمار می رود. وقوع آبشستگی موضعی در اطراف پایه و تکیه گاه پل ها یکی از عمده ترین دلایل تخریب پل ها است. در زمینه آبشستگی اطراف پل ها تمرکز تحقیقات بیشتر بر روی پایه بوده است تا تکیه گاه در حالی که بررسی آمار موجود بر روی شکست پل ها نشان می دهد که بیشتر مشکلات، مربوط به تکیه گاه است و بالطبع هزینه های بیشتری نیز در این بخش صرف شده است. یکی از روش های کاهش آبشستگی اطراف پایه ها و تکیه گاه پل، نصب طوقه بر روی آن است. طوقه ها بستر را در مقابل جریان های گردابی اطراف پایه محافظت می کنند. در تحقیق حاضر تاثیر دو نمونه طوقه کامل و ال شکل در کاهش آبشستگی پیرامون تکیه گاه پل مورد بررسی قرار گرفت و نموداری کاربردی در این زمینه استخراج و مشخص گردید که ابعاد طوقه بر عملکرد آن، تاثیر بسزایی دارد. نتایج نشان داد با افزایش ابعاد طوقه عمل کرد آن بهبود می یابد. با مقایسه دو نوع طوقه، مشخص شد، در صورتی که پیش آمدگی طوقه در طول، بیش از نیم برابر طول تکیه گاه باشد، طوقه های ال شکل موثرتر از طوقه کامل عمل می کنند. طوقه های ال شکل به دلیل این که مانع حرکت رسوبات ناشی از فعالیت گرداب برخاستگی در پایین دست تکیه گاه نمی شوند، عملکرد بهتری از خود نشان دادند، از طرفی طوقه های ال شکل به دلیل مساحت کمتر در مقایسه با طوقه های کامل، در صورت کاربردی شدن از نظر اقتصادی نیز به صرفه تر خواهند بود.

در این تحقیق برای ارزیابی شکل پذیری قاب های ساختمانی ساده توام با مهاربندهای ضربدری واقع در دو دهانه میانی مجاور هم، 16 قاب ساختمانی ساده توام با مهاربندهای هم گرای معمولی و 16 قاب ساختمانی ساده توام با مهاربندهای هم گرای ویژه مورد مطالعه قرار گرفته است. در قاب های مهاربندی شده ضربدری معمولی، با وجود آن که در اکثر قاب ها، سازه تغییر مکان هدف را تجربه نمی نماید، لیکن به دلیل بالاتر بودن سطح نیروهای طراحی این نوع قاب ها، شکل پذیری مورد نیاز تامین می شود. نتایج به دست آمده از این تحقیق نشان می دهد که ضریب رفتار پیشنهاد شده در ویرایش چهارم استاندارد 2800 ایران (R=5.5) برای مهاربندهای ضربدری ویژه منطقی تر از ضریب رفتار پیش بینی شده در آئین نامه ASCE7 (R=6) است. بر اساس نتایج این تحقیق، ضریب رفتار قاب های مهاربندی شده ضربدری ویژه و دارای زمان تناوب محاسباتی بیش از یک ثانیه (حدودا بالای 10 طبقه)، برابر 5 پیشنهاد می شود.

در این مقاله، الگوریتمی برای تشکیل بردارهای پایه پوچی بهینه که منجر به تشکیل ماتریس نرمی تنک می شود، ارائه شده است. در مدل سازی مساله بهینه یابی برای برقراری شرط استقلال بردارهای پایه پوچی که متناظر با سیستم های خود متعادل می باشند، برای هر سیستم یک مولد در نظر گرفته شده و سپس توالی انتخاب مولدها به عنوان متغیر تصمیم در مساله بهینه یابی مدل سازی شده است. با توجه به این که پس از انتخاب مولدها، دستگاه معادله های حاصل برای یافتن سایر درایه های بردارهای پایه پوچی یک دستگاه فرومعین خواهد بود، به منظور محاسبه پرصفرترین پاسخ، یک مدل برنامه ریزی عدد صحیح مختلط توسعه داده شده است. در این مقاله برای حل مدل پیشنهادی از الگوریتم فرا ابتکاری جستجوی سیستم ذرات باردار استفاده می شود، از آن جایی که مکانیزم الگوریتم جستجوی سیستم ذرات باردار بر مبنای حرکت ذرات به صورت پیوسته در فضای پاسخ است، بنابراین در این مقاله برای حل مساله در فضای گسسته صفر و یکی راهکاری پیشنهاد شده و عملگر احتمال جهش نیز اضافه گردیده است. نتیجه عددی محاسبات نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی با دقت و سرعت مناسب قادر به یافتن پاسخ نزدیک بهینه می باشد.

خصوصیات دینامیکی سازه ها (فرکانس های طبیعی ارتعاش، شکل مود ها و نسبت های میرایی)، نقش تعیین کننده ای در تبیین رفتار سازه ها در برابر بارگذاری های لرزه ای دارند. در این تحقیق خصوصیات دینامیکی یک سازه سه طبقه (فرکانس های طبیعی ارتعاش و مقادیر نسبت های میرایی) به روش آزمایش ارتعاش آزاد مورد مطالعه قرار گرفت. این آزمایش با استفاده از اعمال یک جابجایی اولیه در سازه انجام شد و پاسخ آن توسط یک دستگاه جی پی اس اندازه گیری گردید. نتایج حاصل برای تعیین فرکانس های طبیعی با استفاده از دستگاه جی پی اس تطابق خوبی با نتایج حاصل از روش تحلیلی داشت. به عنوان مثال در یکی از آزمایش ها، فرکانس های طبیعی سازه در جهت x، با استفاده از جی پی اس و روش تحلیلی، به ترتیب برابر 1.07 و 0.93 هرتز به دست آمد. نتایج نشان می دهد، استفاده از جی پی اس روش خوبی برای اندازه گیری فرکانس های طبیعی سازه است. در این تحقیق مقادیر به دست آمده برای نسبت های میرائی بسیار کم بوده است که می تواند ناشی از سختی و جرم پائین سازه مورد آزمایش باشد.

پیش بینی ظرفیت باربری نهایی پی های سطحی یکی از مسائل اساسی در مهندسی ژئوتکنیک است و تاکنون روش های متفاوتی برای پیش بینی دقیق آن ارائه شده است. در سال های اخیر، روش های محاسبات نرم مانند شبکه های عصبی مصنوعی (ANN) و ماشین های بردار پشتیبان (SVM) برای پیش بینی ظرفیت باربری نهایی پی های سطحی مورد استفاده قرار گرفته است. با این حال، در این روش ها فرآیند مدل سازی پیچیده است و استفاده از آنها مانند روش های تجربی آسان نیست. در این تحقیق، از مدل درختی M5P به عنوان یک روش محاسبات نرم جدید، برای پیش بینی ظرفیت باربری نهایی پی های سطحی استفاده شده است. مزیت اصلی مدل های درختی نسبت به شبکه های عصبی مصنوعی و ماشین های بردار پشتیبان، سادگی کاربرد و مهم تر از آن، قوانین ریاضی قابل درک است. به منظور توسعه و ارزیابی مدل از نتایج آزمون های تجربی آزمایشگاهی پی های سطحی روی خاک های دانه ای با متغیرهای زاویه اصطکاک داخلی، وزن مخصوص خاک و هندسه پی شامل عمق، عرض و طول پی استفاده شده است. نتایج به دست آمده از مدل پیشنهادی با نتایج حاصل از فرمول های محاسباتی Meryehof، Hansen و Vesic مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که مدل درختی M5P نسبت به روش های نظری مذکور عملکرد بهتری دارد.

هزینه های انرژی، درصد قابل توجهی از هزینه های بهره برداری از شبکه های آبرسانی را تشکیل می دهند. مدیریت بهینه این هزینه های انرژی برای تامین آب مورد نیاز متقاضیان با کیفیت مطلوب اهمیت فوق العاده ای دارد. برای رسیدن به این مهم، بهینه سازی به عنوان ابزاری قدرتمند معرفی شده است. در این مقاله با معطوف شدن به فاز بهره برداری سعی می شود، بهینه سازی چندهدفه عملکرد شبکه های آبرسانی با درنظر گرفتن هیدرولیک و کیفیت آب بررسی شود. در هر یک از این حالت ها، هدف اول حداقل ساختن هزینه انرژی مصرفی و هدف دوم حداکثر نمودن قابلیت اطمینان هیدرولیکی، کیفی و یا تلفیقی می باشد؛ یعنی در عمل لازم است تا برنامه کاری پمپ ها در طول یک دوره زمانی بررسی عملکرد، مثلا یک روز، به گونه ای تنظیم شود تا عمل پمپاژ، با تغییرات تقاضا در طول روز، تغییرکند و تا حد ممکن با این تغییرات منطبق گردد. در کنار این امر لازم است تا قابلیت اطمینان هیدرولیکی، کیفی و تلفیقی در شبکه نیز حداکثر گردد. در این مقاله، به منظور انطباق هر چه بیشتر حالت های عملکردی ایستگاه پمپاژ، از پمپ دور ثابت و دور متغیر استفاده می شود. به منظور بهینه سازی عملکردی شبکه توزیع آب به علت کارایی بالا و سادگی پیاده سازی الگوریتم جامعه مورچگان، الگوریتمNA-ACO-CD در محیط Visual C++ تدوین شده است. کارایی الگوریتم تدوین شده با بهینه سازی توابع ریاضی آزمایش و اثبات شده است و قابل اجرا بر روی شبکه های توزیع آب می باشد.روش پیشنهادی با استفاده از شبکه توزیع آب Anytown ارزیابی گردید و این نتیجه حاصل شد که نمی توان به ترکیبی از دور پمپ دست یافت که هر سه قابلیت اطمینان پمپ، هیدرولیکی و کیفی به طور همزمان بالا باشند.

در بسیاری از زلزله های اخیر آسیب های گسترده ای به تونل های شهری و خارج شهری وارد آمده است. یکی از عوامل بسیار مخرب در این زلزله ها، پدیده روانگرایی خاک می باشد. روانگرایی باعث کاهش تنش موثر و درنتیجه کاهش مقاومت برشی می شود و این موضوع موجب ایجاد تغییر شکل های بزرگ در خاک و ساز مدفون در آن می گردد. روانگرایی موجب جوشش خاک، گسترش عرضی، فرونشست ساز و بالازدگی ساز مدفون می شود. در بسیاری از زلزله ها بالازدگی به علت روانگرایی خاک اطراف ساز به عنوان یکی از عوامل مخرب بر تونل ها و ساز های مدفون گزارش شده است. در این پژوهش رفتار تونل در زمین های مستعد روانگرایی مدل سازی شده است. از تحلیل تفاضل محدود دوبعدی برای مدل سازی آزمایش سانتریفیوژ استفاده گردیده است. مدل رفتاری ماسه UBC برای مدل سازی رفتار ماسه مستعد روانگرایی در نظر گرفته شده است. نتایج مدل سازی با اندازه گیری های صورت گرفته در آزمایش سانتریفیوژ مقایسه گردیده است و توانایی مدل برای ارزیابی پدیده روانگرایی در اطراف تونل ها مورد ارزیابی قرار گرفته است.

خرابی ناشی از زلزله های نرثریدج و کوبه، حاکی از اثرات تعیین کننده مولفه قائم زلزله نسبت به مولفه افقی آنها بود. از طرفی دیوار برشی فولادی با ورق نازک یکی از سیستم های مقاوم نسبتا جدید بوده است که تاکنون رفتار آن تحت مولفه قائم زلزله بررسی نشده است. بر این اساس در این مقاله اثرات مولفه قائم بر پاسخ های لرزه ای، همانند تغییر مکان و برش طبقات و نیروهای ستون ها و تیرها با استفاده از تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی تحت چندین نگاشت مولفه های افقی و قائم مختلف در قاب های 3، 10 و 20 طبقه بررسی شده است. نتایج تحلیل ها، نشان می دهد مولفه قائم زلزله تاثیر قابل توجهی بر پاسخهای لرزه ای دیوارهای برشی فولادی دارد.

انتشار مولکولی یکی از مهم ترین مکانیزم های انتشار آلودگی در خاک و سنگ می باشد. در این تحقیق ضریب انتشار مولکولی یون کلر در ماسه سنگ و سنگ مارن منطقه دفن زباله ارومیه با استفاده از روش برازش نمودارهای حاصل از مدل های آزمایشگاهی با نتایج نظری تعیین گردید. نمونه های سنگ مارن و ماسه سنگ به ترتیب تحت شرایط انتشار مولکولی «از میان سنگ» و «به داخل سنگ» قرار گرفتند و غلظت های مشاهده ای اندازه گیری شدند. برای انجام محاسبات نظری از نرم افزار Pollute استفاده گردید. ضرایب انتشار مولکولی متوسط نتیجه شده برای سنگ مارن و ماسه سنگ به ترتیب 2.48´10-10 (m2/s) و 2.55´10-10 (m2/s) بودند که نشان دهنده نزدیک بودن مقادیر این پارامتر در هر دو سنگ به دلیل معادل بودن اثر پارامتر های فیزیکی آنها مانند پوکی و دانسیته بود. تطابق خوب نتایج مشاهده ای آزمایشگاهی و مدل نظری، صحت روش های آزمایشگاهی و مدل نظری استفاده شده را تایید کرد. نتایج آنالیز حساسیت پارامترهای موثر در انتشار مولکولی در سنگ های مدل شده نشان داد که پارامترهای زمان و ضریب انتشار مولکولی اثر بیشتری در تغییر غلظت یون کلر در انتهای مسیر حرکت از میان سنگ دارد. نتایج بدست آمده در این مطالعه برای محاسبات انتقال آلودگی در طراحی مدفن های مواد زائد جامد مستقر در نهشته های سنگی می توان استفاده کرد.