مهندسی عمران فردوسی
سال:1393 | دوره:25 | شماره:2 |تعداد مقالات:11

در طراحی بر اساس عملکرد، تعیین نیازهای لرزه ای یک گام مهم و اساسی در روند طراحی می باشد. نیازها را می توان به کمک روش های خطی یا غیرخطی تعیین نمود. دستورالعمل به سازی لرزه ای ساختمان های موجود، روش های تحلیلی مختلفی را به منظور ارزیابی و تعیین نیازها معرفی می نماید. از آن جایی که انتظار می رود اعضای سازه ای تحت اثر نیروی لرزه ای رفتار غیرخطی از خود بروز دهند، لذا منطقی است که در تعیین نیازهای اعضا، روش های غیرخطی مورد استفاده قرار گیرند. از بین دو روش غیرخطی، روندهای استاتیکی شامل تحلیل های بارافزون نسبت به روندهای تاریخچه زمانی مقبولیت بیش تری دارند. لذا در این مقاله به بررسی روش های غیرخطی و تفاوت های موجود بین روش های استاتیکی و دینامیکی غیرخطی برای تخمین نیازهای لرزه ای پرداخته می شود و نتایج و آثار استفاده از روش های بارافزون در تخمین نیاز لرزه ای اعضا تحت اثر زمین لرزه های حوزه دور و نزدیک مورد بحث و بررسی قرار می گیرد.مقایسه نتایج حاصل از روش بارافزون با نتایج تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی نشان می دهد که روش های بارافزون در سطوح فوقانی سازه نیازهای لرزه ای را در حد پایین تری تخمین می زنند. این امر اهمیت ارتباط مشارکت مدهای بالاتر را در سازه های میان مرتبه و بلندمرتبه مشخص می نماید.

تاکنون روش های مختلفی برای بهینه سازی شکل و ساختار سازه های مکانیکی با الهام از رفتار طبیعت تدوین گردیده است. در این مقاله با استفاده از اصل رشد سازگار بیولوژیکی، دو الگوریتم برای بهینه سازی شکل و ساختار ارائه شده است. الگوریتم اول به یک صفحه سوراخ دار و نیز یک فیلت و الگوریتم دوم به یک تیر مخروطی و نیز یک تیر با سطح مقطع متفاوت اعمال شده است. نتایج نشان می دهد که عمر خستگی صفحه سوراخ دار تا 40 برابر افزایش و تنش های ماکزیمم فیلت نسبت به نتایج دیگر پژوهشگران 6 درصد کاهش یافته است. هم چنین این الگوریتم می تواند حجم سازه را به طور قابل توجهی کاهش دهد.

تعیین تغییر حجم خاک های غیراشباع در حین بارگذاری و تغییر مکش از مشکلات اساسی آزمایشگاهی برای این نوع خاک ها محسوب می گردد. بررسی منابع نشان می دهد تاکنون تلاش های بسیاری برای ابداع ابزار آزمایشگاهی مناسب به منظور اندازه گیری تغییر حجم نمونه های غیراشباع خاک با دقت مناسب صورت گرفته است. این مقاله به شرح جزئیات و مزایای طراحی و ساخت یک دستگاه سه محوری با سلول دوگانه کاملا خودکار برای اندازه گیری تغییرحجم نمونه های غیراشباع خواهد پرداخت. در ادامه، مراحل کالیبراسیون برای تغییرحجم ظاهری ناشی از انبساط اولیه و جذب آب و انبساط اتصالات مربوطه دستگاه مذکور نیز ارائه شده است. آزمایش بر روی نمونه های غیراشباع خاک متورم شونده برای تعیین منحنی مشخصه آب خاک در شرایط غیرایزوتروپیک انجام شد. نتیجه های به دست آمده نشان دهنده عملکرد مناسب دستگاه ساخته شده می باشد. هم چنین نتایج آزمایش ها نشان می دهد که منحنی مشخصه رطوبتی خاک تابعی از اعمال بار وارد به نمونه می باشد.

امروزه با توسعه استفاده از محصولات نفتی بحث افزایش آلودگی خاک و نیاز به پاک سازی آن از مسائل جدی و مطرح می باشد. علت فراوانی استفاده از روش (Soil Vapor Extraction) SVE برای پاک سازی خاک، آسانی کار، هزینه مناسب و راندمان خوب آن بوده است. به نظر می رسد با توجه به جوان بودن این بحث در کشورمان نیاز است تا با ابعاد مختلف آن بیش تر آشنا شویم و از این روش برای پاک سازی خاک های آلوده در گذشته و آینده استفاده نماییم. در این مقاله تاثیر نوع خاک و حرارت به عنوان دو پارامتر مهم در راندمان روش استخراج بخارات مورد بررسی قرار گرفته است. خاک مورد استفاده ماسه بادی بوده که با درصدهای مختلف از رس کائولینیت مخلوط گردید. با ساخت پایلوت و انجام آزمایش، نتایج پاک سازی این خاک ها از هیدروکربن های آلیفاتیک موجود در گازوئیل گزارش شده است. نتایج به دست آمده بیان کننده این مطلب است که با افزایش میزان رس در خاک ماسه بادی، راندمان پاک سازی به شدت کاهش می یابد به طوری که در حالت عدم وجود رس، راندمان پاک سازی بعد از 24 ساعت تا 78.4% پیشرفت داشت. هنگامی که خاک دارای 20% رس بود راندمان حذف به 25.24% رسید و در حالت 40% رس راندمان به 23.75% رسید. اعمال حرارت درحالت عدم وجود رس تاثیر محسوسی در افزایش راندمان پاک سازی نداشت. در حالت وجود 20% رس، حرارت بیش ترین تاثیر را داشت و راندمان پاک سازی را به میزان 20.6% افزایش داد. در حالت وجود 40% رس تاثیر حرارت دوباره کاهش یافت و به میزان 12.57% رسید. در مجموع نقش بافت خاک پررنگ تر از اثر حرارت بود و افزایش درصد رس راندمان پاک سازی را کاهش داد.

بتن از پر مصرف ترین مصالح ساختمانی در جهان محسوب می شود و نانوسیلیس به علت طبیعت پوزولانی بالا، برای استفاده در بتن مورد توجه قرار گرفته است. از این رو، مطالعه عملکرد زیست محیطی آن ضروری به نظر می رسد. در این مطالعه برای بررسی کارآمدی بتن حاوی نانو سیلیس و مقایسه آن با بتن متعارف از روش ارزیابی زیست محیطی چرخه عمر استفاده شده است. هم چنین طبق توصیه ASTM از روش ارزیابی اقتصادی چرخه عمر به منظور ارزیابی اقتصادی بهره گرفته شده است. در پایان نیز با استفاده از روش تصمیم گیری چند شاخصه، نتایج ارزیابی زیست محیطی و اقتصادی به منظور نتیجه گیری تلفیق شده اند. در این مطالعه کاهش اثرات زیست محیطی در شاخص گرمایش جهانی و مصرف سوخت های فسیلی در صورت جایگزینی 1.5% نانوسیلیس با سیمان، به ترتیب به میزان 26.05 و 10.88 درصد به دست آمد. نتایج ارزیابی اقتصادی نیز نشان داد که جایگزینی 1.5% نانوسیلیس در بتن، هزینه چرخه عمر بتن را در حدود 10 درصد کاهش می دهد. نمرات ارزیابی تلفیقی دو سناریو نیز به ترتیب 52.8 و 47.6 به دست آمد.

بررسی اثر محصورشدگی بتن بر عملکرد و رفتار لرزه ای سازه های پانلی که با روش قالب بندی ماندگار ساخته می شوند، موضوع این مقاله است. به این منظور چند مدل ساختمانی با ارتفاع های مختلف و آرایش یکسان دیوارها، با و بدون در نظر گرفتن اثر محصورشدگی (اثر اجرای المان های مرزی)، مورد مطالعه قرار گرفته است. برای انجام مطالعات با به کارگیری نرم افزار PERFORM 3D، رفتار غیرخطی این سازه ها توسط اجزای محدود پوسته ای چندلایه دارای مقاطع الیافی مدل شد. در مدل اجزای محدود این مقاطع از دو نوع الیاف بتنی محصور شده و محصور نشده، برای مطالعه این اثر استفاده گردید. پس از مدل سازی و انجام تحلیل های غیرخطی، عملکرد هر یک از نمونه ها در دو سطح خطر تعیین شده و نتایج مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که اجرای عناصر مرزی در این سیستم ها نه به طور چشمگیر بلکه تنها اندکی عملکرد لرزه ای را بهبود می بخشد؛ اما عامل محصورشدگی می تواند به طور قابل ملاحظه ای پارامترهایی چون نسبت شکل پذیری، بیشینه مقاومت محتمل و میزان اتلاف انرژی اعمال شده به سازه را افزایش دهد و رفتار لرزه ای این سیستم های سازه ای را بهبود بخشد.

در بسیاری از سازه های امروزی به خصوص در سازه هایی که در سواحل دریا ساخته می شوند بحث خوردگی آرماتورها و کاهش ظرفیت سازه برای تحمل بارهای ثقلی و جانبی یک موضوع جدی می باشد. استفاده از الیاف پلیمری FRP تا حدودی می تواند این مشکل را مرتفع سازد. در مقاله حاضر یک تحقیق آزمایشگاهی و عددی بر روی اثر جایگزینی خاموت های ساخته شده از الیاف FRP به جای خاموت های فلزی تحت بارگذاری استاتیکی صورت گرفته است. به همین منظور سه نمونه تیر بتنی ساخته و تحت بارگذاری تک نقطه ای در وسط دهانه آزمایش گردید. از سه نمونه تیر یک تیر به عنوان مرجع دارای خاموت فلزی و دو تیر دیگر دارای خاموت ساخته شده از الیاف FRP در محل کارگاه بودند. آرماتورهای طولی همه نمونه ها فلزی بودند. ضمنا دو تیر آزمایشگاهی دارای خاموت فلزی و FRP به وسیله نرم افزار المان محدود ANSYS مدل سازی گردید و پس از اعتبار سنجی، دو گروه تیر بتنی دیگر نیز مدل سازی و تحلیل شد. نتایج حاصل نشان دادند که خاموت های FRP دارای عملکرد ظرفیت برشی مناسبی در مقایسه با خاموت های فلزی بودند و در مواردی کرنش نهایی خاموت های ساخته شده از FRP تا 0.8 درصد نیز رسید که دو برابر مقادیر پیشنهادی آیین نامه ها برای طراحی این گونه سازه های بتنی با الیاف کامپوزیت می باشد.

بهره برداری بهینه از مخازن سدها از جمله مسایل مهم در علوم مهندسی آب است که روش های بهینه سازی متعددی به منظور حل آن به کار گرفته شده است. امروزه کارشناسان مهندسی آب به استفاده از الگوریتم های فراکاوشی به منظور حل این مساله گرایش پیدا کرده اند. یکی از این الگوریتم ها، الگوریتم بهینه سازی جامعه مورچگان است که بر مبنای شبیه سازی رفتار جستجوی غذا در جامعه مورچگان ارائه شده است. در این تحقیق قابلیت های چهار الگوریتم مختلف از الگوریتم های بهینه سازی جامعه مورچگان به نام های الگوریتم پایه سیستم مورچگان، الگوریتم سیستم مورچگان نخبه، الگوریتم سیستم مورچگان ترتیبی و الگوریتم سیستم مورچگان بیشینه-کمینه به منظور حل دو مساله تک هدفه بهره برداری از مخزن سد دز به منظور تامین آب مورد نیاز (بهره برداری ساده) و بهره برداری برقابی از مخزن سد دز مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این مطالعه نشان می دهد که الگوریتم بهینه سازی جامعه مورچگان، الگوریتمی مناسب در حل مسایل بهره برداری از مخازن سدها می باشد. هم چنین، از میان الگوریتم های مورد مطالعه، الگوریتم سیستم مورچگان بیشینه - کمینه به منظور حل مسایل مورد نظر مناسب تر عمل نموده است.

در این مقاله با استفاده از معادلات مبتنی بر نظریه پلاستیسیته مواد و بر پایه روش های تعادل حدی، روابطی به منظور تخمین نیروی برآیند محرک وارد بر دیوارهای حائل صلب ناشی از خاکریزهای لایه ای ارائه می گردد. به این منظور با استفاده از معادلات پلاستیسیته حاکم بر سطوح گسیختگی (معادلات کوتر) و با در نظر گرفتن اثر نیروهای استاتیک فشار عکس العمل، نیروی عکس العمل خاک ثابت بر روی گوه خاک محاسبه می گردد. علاوه بر روش تحلیلی حل، فرم خلاصه جواب برای زاویه شکست گوه خاک پشت دیوار حائل و در نتیجه فرم خلاصه برای محاسبه نیروی کل محرک به دست آمده است. نتایج به دست آمده در این مقاله برای خاکریزهای لایه ای نیز بسط داده شده است. با توجه به ایجاد رابطه ای برای محاسبه فشار ناشی از عکس العمل خاک از نیروهای ناشی از گوه، به صورت ویژه به توضیح قابلیت ویژه این روش در محاسبه بازوی نیروی جانبی برآیند به صورت تحلیلی در خاکریزهای چندلایه و تک لایه بدون در نظر گرفتن فرضیات هندسی پرداخته شده است. نتایج به دست آمده از روش حاضر برابری مقدار نیروی برآیند جانبی به دست آمده از روش حاضر را با مقدار به دست آمده از روش کولمب نشان می دهد. هم چنین ارتفاع نقطه اثر نیروی برآیند، وابسته به خصوصیات خاک خاکریز می باشد. علاوه بر این نتایج به دست آمده نشان می دهد که در حالت استاتیکی و با فرض مد حرکت چرخش حول پاشنه برای دیوار حائل، مقادیر لنگر به دست آمده از روش کولمب در جهت اطمینان و برای طراحی دیوارهای حائل مناسب می باشد.

در این تحقیق، ابتدا مشخصات سازه ای مدل سه بعدییک ساختمان اسکلت فلزی چهار طبقه با مقیاس 1:12 از چندین روش تعیین می گردد. اندازه گیری میرایی های مودال و اشکال مودی بروش جاروی فرکانسی صورت می گیرد و مقادیر بهینه پارامترهای مختلف TMD با استفاده ازروش آزمون و خطا به دست می آید. سپس، TMD مربوط ساخته شده و در تراز بام نصب می شود و سازه تحت تحریک هارمونیک پایه بر روی میز لرزه مورد آزمایش قرار می گیرد. اندازه گیری های آزمایشگاهی حاکی ازعملکرد بسیار مناسب سیستم کنترلی طراحی شده در تحریک های هارمونیکی پایه، با فرکانسی برابر با فرکانس غالب سازه اصلیمی باشد. برای بررسی عملکرد سیستم کنترلی بهینه شده برای تحریک غیر هارمونیک پایه، پاسخ سیستم تحت تحریک 23 زلزله داخلی و خارجی با محتواهای فرکانسی متفاوت، به صورت تحلیلی نیز محاسبه شده است.

نقش اصلی هسته در سدهای خاکی و سنگریزه ای کاهش و کنترل نشت آب از بدنه سد می باشد. برای دستیابی به این هدف عموما از خاک های رسی برای هسته استفاده می شود که به خاطر نفوذپذیری اندک، این نوع خاک می تواند این وظیفه را به خوبی انجام دهد. ولی نفوذپذیری اندک این نوع خاک همزمان با بالا رفتن درجه اشباع خاک ناشی از افزایش سربار می تواند باعث ایجاد فشار آب حفره ای در هسته سد در زمان ساخت گردد و این فشارهای آب منفذی نمی تواند به سادگی استهلاک یابد. لذا افزایش سرعت خاکریزی می تواند باعث افزایش فشار های آب منفذی در هسته به میزان قابل توجهی گردد. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار اجزا محدودPLAXIS7.2  و مدل رفتاری پلاستیک سخت شونده مقادیر فشار آب حفره ای و تنش های کل در هسته سد سنگریزه ای مسجد سلیمان در زمان ساخت و اولین آبگیری محاسبه می شود و با مقادیر حاصل از ابزار دقیق مقایسه می گردد. به طور کلی نتایج تحلیل تطبیق خوبی را با مقادیر حاصل از ابزار دقیق نشان می دهد.