مهندسی عمران فردوسی
سال:1390 | دوره:23 | شماره:1 |تعداد مقالات:9

در این مقاله، با بهره گرفتن از روش های عددی و نتیجه های آزمایشگاهی، رفتار تیرهای خمشی بتن مسلح تقویت شده با ورق های FRP مورد بررسی قرار می گیرد. در تحلیل عددی، از الگو آسیب دیدگی مومسان بتن برای شبیه سازی رفتار غیرخطی بتن و نرم شوندگی کرنش آن استفاده می شود. در بخش آزمایشگاهی 8 عدد تیر بتن مسلح تقویت شده با ورق های FRP به ابعاد مقطع 150 و 200 میلی متر و طول 2300 میلی متر در آزمایشگاه ساخته و آزمایش شدند. رفتار خمشی این تیرها و 4 نمونه تیر آزمایشی دیگر پژوهشگران (در مجموع 12 نمونه) به کمک نرم افزار توانمند اجزای محدود ABAQUS که از توانایی کاربرد الگوی آسیب دیدگی مومسان بتن برخوردار است، تحلیل شدند. مقایسه بین نتیجه های تحلیل های عددی و آزمایشگاهی نشان می دهد که تحلیل عددی انجام شده با دقت بالایی می تواند نمودار بار- جابه جایی، بار بیشینه، توزیع کرنش و حالت شکست تیرهای بتنی تقویت شده با FRP را پیش بینی می کند. برای تعیین اثر عامل های مختلف بر نتیجه های حاصل از تحلیل عددی و همچنین برای تعیین شرایط بهینه الگوسازی عددی، تحلیل حساسیتی بر روی بعضی از نمونه ها انجام شده است. بر اساس تحلیل حساسیت انجام شده، از مهمترین عامل های اثرگذار الگو در تحلیل عددی، کارمایه، شکست می باشد که نقش تعیین کننده ای در پیش بینی شکست های ناشی از جداشدگی FRP ایفا می کند.

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 از سه نوع اصلاح کننده جدید شامل کربنات کلسیم رسوبی و دو نوع نانورس استفاده می شود. قیر اصلاح شده در درصدهای وزنی مختلف و در شرایط مختلف پیرشدگی کوتاه مدت و درازمدت تحت آزمون های مختلف رئولوژیکی قرار گرفتند تا تاثیر نوع و مقدار اصلاح کننده بر بهبود مشخصات رئولوژیکی و پیرشدگی مورد ارزیابی قرار گیرد. ترکیب قیر و نانورس با به کارگیری یک فرایند ترمودینامیکی و به روش سعی و خطا انجام می شود و سازگاری نانورس با قیر و ساختار ترکیبی آن نیز با به کارگیری تکنیک پراش اشعه ایکس مورد کنکاش قرار می گیرد. نتایج این تحقیق به وضوح نشان دهنده بهبود رفتار رئولوژیکی قیر و افزایش مقاومت در برابر پدیده پیرشدگی در درازمدت و کوتاه مدت است که تابعی از نوع و مقدار اصلاح کننده است.

در سازه های بتنی پیش ساخته صفحه ای، طراحی ها با فرض صلب بودن اتصالات انجام می گیرد. ولی، در بارهای لرزه ای اتصالات وارد محدوده غیرخطی- غیرکشسان می شوند و باید رفتار واقعی سازه با در نظر گرفتن اتصالات غیرکشسان بررسی شود. در این مقاله سه گونه اتصال معمول در سازه های صفحه ای بررسی و با کمک برنامه غیرخطی ANSYS و به کارگیری پوش منحنی های تناوبی، الگوسازی شده اند. نتیجه ها نشان می دهد که الگوی رفتاری فنر غیرخطی بسیار نزدیک به رفتار واقعی اتصال می باشد و با حالت صلب تفاوت دارد. الگوی غیرخطی در اتصالات زوج دیوارهای برشی پیش ساخته بتنی، که سامانه مقاوم در برابر بارهای جانبی زلزله هستند، به کار رفت و تحلیل های متفاوت انجام شد. بر اساس تحلیل های انجام شده نیروهای به وجود آمده در اتصالات و تغییر شکل های سازه، با فرض اتصال صلب متفاوت است و با الگوسازی اتصالات به صورت واقعی، نتیجه های دیگری به دست می آیند. نیروهای داخلی در اتصال با فرض غیرخطی بودن رفتار، کمتر از حالت صلب می شود و تغییر شکل های سازه نیز بیشتر است. نتیجه ها نشان می دهد که کاهش نیروهای داخلی در حدود 6.7 برابر و افزایش تغییر شکل ها در حدود 4 برابر می باشد.

امروزه روش های مختلفی برای ارزیابی معیارهای موجود در بهسازی ساختمان ها مورد استفاده قرار می گیرد. در این میان روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP) با توجه به رویکرد آن از جایگاه ویژه ای برخوردار است. با توجه به میزان لرزه خیزی مناطق وسیعی از کشور و وجود تعداد قابل توجه سازه های مصالح بنایی غیرمسلح، کاربرد این روش در مورد انتخاب گزینه برتر بهسازی ساختمان های مصالح بنایی غیرمسلح با رویکرد یک طبقه بسط داده شده است. پارامترهای موثر در ارزیابی گزینه های بهسازی لرزه ای ساختمان های مصالح بنایی غیرمسلح طبقه بندی و اولویت گذاری شده و گزینه های مرتبط با تقویت این گونه ساختمان ها در مقایسه با یکدیگر مورد ارزیابی قرار گرفته اند. نتایج بررسی بیانگر برتری تقویت سازه با استفاده از شاتکریت دیوارهای مصالح بنایی در مقایسه با سایر گزینه های پیشنهاد شده می باشد.

در این تحقیق از الگوریتم بهینه سازی جامعه مورچه ها و مکانیزم تظریف تطبیقی قطعی در حل مسایل بهینه سازی استفاده می شود. با توجه به اینکه بسیاری از مسائل واقعی پیوسته می باشند، به کارگیری الگوریتم گسسته جامعه مورچه ها در حل آنها نیازمند به گسسته سازی متغیرهای تصمیم مساله می باشد. چگونگی گسسته سازی بر روی همگرائی و کیفیت جوابها تاثیر می گذارد. در این تحقیق مکانیزمی به نام تظریف تطبیقی قطعی، به منظور بهبود عملکرد الگوریتم مورچه ها و رسیدن به جواب هایی در حد جواب های بهینه مطلق، ارائه شده است. مکانیزم موردنظر روشی تکراری است که در آن فضای جستجو مساله در هر تکرار، به اطراف جواب های بهینه حاصل شده در تکرارهای قبلی محدود می شود. در این مقاله کاربرد مکانیزم فوق در نمونه هایی از مسائل پیچیده ریاضی و مساله بهره برداری بهینه از سدها مورد بررسی قرار گرفته و با نتایج حاصل از مدل سازی مساله در نرم افزار LINGO و سایر روش های موجود مقایسه شده است. مقایسه نتایج نشاندهنده آنست که مکانیزم به کار گرفته شده تاثیر زیادی در بهبود جواب های مساله داشته و توانایی پیدا کردن جواب هائی نزدیک به جواب بهینه مطلق را با هزینه محاسباتی کم دارا می باشد.

جابه جایی ذره های رسوب ناشی از تغییر الگوی جریان، آبشستگی نامیده می شود. این پدیده یکی از دلیل های پایدار نبودن پل ها و در نهایت خراب شدن آن ها به شمار می رود. از این رو ارائه روش هایی برای مهار و کاهش آبشستگی اهمیت دارد. به کارگیری تجهیزاتی مانند طوق و شکاف بر روی پایه برای فراهم ساختن پایداری پل ها می تواند از راهکارهای مناسب برای رسیدن به این هدف باشد. در این پژوهش، نخست کارکرد دو گونه طوق مربعی و دایره ای روی یک الگوی تک پایه استوانه ای بررسی شد. سپس با ایجاد شکاف روی پایه و ترکیب طوق و شکاف اثر با هم این دو روش در کاهش میزان آبشستگی مورد توجه قرار گرفت. نتیجه ها نشان داد، طوق مربعی نسبت به گونه دایره ای در کاهش عمق آبشستگی کارکرد بهتری دارد. به کارگیری ترکیبی از طوق و شکاف روی پایه سبب شد عمق آبشستگی به میزان بیشتری کاهش یابد، به گونه ای که در این حالت (ترکیب طوق مربعی با W/D=2-5 و شکاف) توانست عمق آبشستگی را تا 80% کاهش دهد.

ابداع بتن خودمتراکم تحول عظیمی در صنعت بتن در دو دهه گذشته می باشد. در مقایسه با بتن سنتی، این نوع بتن نیازی به لرزاندن ندارد و می تواند بتنی با فشردگی کافی و سطحی صاف و بدون حفره ایجاد نماید. از آنجا که به دلیل ابعاد و شرایط خاص لایه های تعمیری بتنی، متراکم نمودن این لایه ها بسیار دشوار می باشد، و به دلیل تاثیر مستقیم میزان تراکم بر چسبندگی بین لایه تعمیری و بتن قدیم، می توان از بتن خودمتراکم که نیازی به عوامل خارجی تراکم کردن ندارد، به گستردگی در کارهای تعمیری در سازه های مختلف استفاده نمود. در این مقاله بررسی میزان چسبندگی بتن و ملات خودمتراکم به عنوان لایه تعمیری با بستر بتنی دارای شرایط سطوحی مختلف ارائه گردیده است. این بررسی ها با به کارگیری روش های "پیچش" و "انتقال اصطکاک" انجام و پیش بینی نتایج با استفاده از منطق فازی نیز ارائه شده است. نتایج به دست آمده بیانگر آنست که شرایط سطحی بتن بستر، نسبت سنگدانه به خمیره در لایه تعمیری، مقاومت فشاری لایه تعمیری، بتن یا ملات بودن لایه تعمیری و اشباع یا خشک بودن بتن بستر بر چسبندگی بین لایه تعمیری و بستر بتنی تاثیر می گذارد. همچنین مشاهده گردید که برای پیش بینی مقدار چسبندگی، می توان از منطق فازی استفاده نموده و نسبت به روش های آماری نتایج دقیق تری به دست آورد.

مطالعات بسیاری در زمینه اثر جدا از هم ضریب اصطکاک یا عمق بافت بر روی تصادف ها در راه انجام شد، ولی تاکنون پژوهشگران اثرهای این دو متغیر را با هم نسنجیده اند. در این پژوهش اندرکنش اصطکاک و عمق بافت رویه آسفالتی و نرخ تصادف های، در سی مقطع آزادراهی بررسی شده است. در این راستا آمار و داده ها تصادف ها جمع آوری و برای اندازه گیری ضریب اصطکاک دستگاهی طراحی و ساخته شد. با تحلیل رگرسیون غیرخطی روی آمار و داده ها یک الگوی نمایی ترکیبی به دست داده اند. نتیجه های الگوسازی نشان می دهد که برخلاف رابطه موجود میان ضریب اصطکاک و عمق بافت روسازی، هر یک از آن ها اثرهای مستقلی دارند که می تواند کاهش چشمگیری در نرخ تصادف های آزادراهی ایجاد کند.

شیارافتادگی روسازی های آسفالتی با افزایش تردد وسایل نقلیه سنگین به ویژه در ناحیه های گرمسیر، مشکلات زیادی ایجاد می کند. مخلوط های آسفالتی گرم با مصالح سنگی درشت ((Large Stone Asphalt Mix (LSAM) نسبت به مخلوط های معمول (سنتی)، سختی، مقاومت برشی و در نتیجه در برابر شیارافتادگی، مقاومت بیشتری دارند. بنابراین استفاده از این مخلوط ها در لایه های ضخیم روسازی های آسفالتی ناحیه های گرم می تواند به عنوان یک گزینه مناسب طرح اختلاط، در نظر گرفته شود. مخلوط آسفالتی با مصالح سنگی درشت، مخلوطی است که بیشترین اندازه اسمی مصالح سنگی آن 63-25 میلیمتر باشد. برای طرح اختلاط این مخلوط ها روش اصلاح شده طرح اختلاط مارشال، بنا به استاندارد ASTM-D5581 به کار می رود. در این پژوهش آزمایشگاهی تلاش شده که مقاومت شیارافتادگی مخلوط های آسفالتی با مصالح سنگی درشت مورد ارزیابی قرار بگیرد و با مخلوط های آسفالتی معمول مقایسه شود. برای این هدف، چهار گونه مخلوط آسفالتی گرم با مصالح سنگی درشت با دانه بندی های متفاوت و یک گونه مخلوط آسفالتی معمول، طراحی شد. سپس نمونه های شیارافتادگی برای هر یک از مخلوط های آسفالتی با مصالح سنگی درشت با چهار مقدار متفاوت قیر و نیز برای مخلوط معمول با مقدار قیر بهینه تهیه شدند و با استفاده از دستگاه شیارافتادگی ویل تراک با 12000 سیکل رفت و برگشتی چرخ بارگذاری و در دمای 60 درجه سانتیگراد مقدار عمق شیارافتادگی آن ها تعیین گردید. داده های حاصل از آزمایش های طرح اختلاط و شیارافتادگی با کمک نرم افزار SPSS Ver.11.5 تحلیل شدند و به این ترتیب، اثر عامل های گوناگونی مانند درصد قیر، درصد فضای خالی مخلوط آسفالتی و گونه دانه بندی بر روی مقاومت شیارافتادگی مخلوط های آسفالتی گرم با مصالح سنگی درشت، مورد بررسی قرار گرفت. در پایان نیز برای تخمین مقدار عمق شیارافتادگی مخلوط های آسفالتی گرم با مصالح سنگی درشت، یک الگوی ریاضی ارایه شد.