نشریه دانشکده مهندسی
سال:1386 | دوره:19 | شماره:1 (ویژه نامه مهندسی عمران) |تعداد مقالات:12

دامنه تغییرات ضریب رفتار قاب های خمشی بتن مسلح با شکل پذیری زیاد و متوسط بر مبنای میزان تاثیر محصور شدگی بتن برای دو نوع بستر و میزان خطر پذیری، مورد بررسی و تحقیق قرار گرفت. بدین منظور رفتار بتن در فشار و کشش برای بتن محصور و بتن نامحصور مورد ارزیابی قرار گرفته و پس از بررسی مدل های رفتاری دو گونه بتن یاد شده، مناسبترین آنها با اصلاحات مورد نیاز در تحلیل غیر ارتجاعی مورد استفاده قرار گرفت. با استفاده از مدل رفتاری منتخب منحنی های تنش - کرنش انواع مختلف تیرها و ستون های بتن مسلح در قاب های مورد مطالعه، تعیین و سپس با استفاده از نرم افزار IDARC-5 و به روش بار افزون (Push-over) تحلیل شده اند. در این تحلیل ضمن اعمال بارهای ثقلی (بارمرده +20 درصد بار زنده)، در توزیع بار جانبی در ارتفاع قاب از روش توانی تعمیم یافته استفاده شده است. سپس با استفاده از منحنی های ظرفیت به دست آمده به کمک روش تساوی انرژی ارتجاعی - خمیری و روش کاهش سختی و تساوی جاری شدگی، ضریب رفتار ساختمان برای قاب های با بتن محصور و نامحصور با استفاده از توصیه های ATC-19 محاسبه شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که ضرایب رفتار قاب های با بتن محصور و قاب های با بتن نامحصور، متفاوت بوده و همچنین به ارتفاع سازه بستگی دارد.

همانگونه که نیاز به طراحی لرزه ای سازه های مقاوم در برابر زلزله روز به روز افزایش می یابد، مطالعات آزمایشگاهی و عددی فراوانی نیز برای تخمین و برآورد پاسخ غیرخطی این نوع سازه ها انجام می پذیرد. دیوارهای برشی بالدار (Flanged shear walls)، یک سیستم مقاوم در برابر بارهای جانبی است که به دلیل رفتار و مزایای مناسب، اعم از عملکرد مناسب در دو جهت متعامد، شکل پذیری زیاد، قابلیت جذب انرژی زیاد و همچنین مقاومت و سختی زیاد، که منجر به کاهش اثرات مرتبه دوم و افزایش ضریب اطمینان سازه در مقابل فروریزی و کاهش درجه خرابی اعضا غیرسازه ای می شود، مورد توجه قرار گرفته است. با وجود این، روش هایی که توسط آیین نامه های طراحی ذکر می گردد، همیشه تخمین دقیقی از ظرفیت اینگونه دیوارها نمی باشد. آیین نامه بتن ایران (آبا)، برای تخمین عرض موثربال (Flange effective width) در دیوارهای برشی بالدار (دیوارهای با مقطع U, T و (L، عبارت ساده ای را که تابعی از ارتفاع کل دیوار می باشد، پیشنهاد می کند. متغیرهای موثر دیگر از قبیل تغییر مکان نسبی طبقه، عرض دیوار و مقدار بار محوری در این عبارت آیین نامه مورد توجه قرار نگرفته است. در این مقاله به منظور بررسی تاثیر این پارامترها بر روی عرض موثر بال که در فشار و یا در کشش قرار می گیرد، تعدادی از دیوارهای برشی بالدار بتن آرمه به کمک یک برنامه غیرخطی المان محدود لایه ای (NONLACS2) مورد تحلیل قرار گرفتند و نتایج به دست آمده از طریق مقایسه با نتایج آزمایشگاهی ارزیابی شده و به صورت جداول و نمودارهایی ارایه گردیده است. نتایج تحلیل نشان می دهد که عرض موثر بال وابستگی زیادی به پارامترهای مورد بررسی اعم از تغییر مکان نسبی طبقات، عرض دیوار و مقدار بار محوری دارد. بر اساس نتایج تحلیل غیرخطی، ضوابطی برای تخمین عرض موثر بال در دیوارهای برشی بالدار ارایه شده است که جهت درج در آیین نامه بتن ایران (آبا) پیشنهاد می گردد. این ضوابط به قرار زیر می باشند: هنگامی که دیوار تحت کشش قرار می گیرد، بدون توجه به ابعاد و بال دیوار، کل عرض بال موثر در نظر گرفته می شود. در موقعیتی که دیوار تحت اثر خمش خالص قرار دارد با توجه به سطح تغییر مکان نسبی می توان عرض موثربال را تعیین نمود؛ بدین صورت که در تغییر مکان 5/0 درصد، عرض موثربال برابر 0.85L، در تغییر مکان نسبی 1 درصد، عرض موثربال برابر 1.35L و در تغییر مکان نسبی 2 درصد، عرض موثربال برابر 1.9L پیشنهاد می گردد. همچنین هنگامی که دیوار تحت فشار ثقلی قرار دارد، عرض موثربال به صورت زیر توصیه می گردد: در تغییر مکان 0.5 درصد، عرض موثربال برابر 0.5L، در تغییر مکان نسبی 1 درصد، عرض موثربال برابر 0.95L و در تغییر مکان نسبی 2 درصد، عرض موثربال برابر 1.1L پیشنهاد می گردد.

رفتار تنش ـ کرنش خاک های رسی معمولا بر اساس مدل های ریاضی بیان می شود به طوری که رابطه ای ریاضی بین کرنش و تنش برقرار می گردد. در این مدل ها، شرایط محیطی و آزمایشگاهی خاک در نتایج به دست آمده تاثیرگذار نیستند؛ چرا که تاثیر بسیاری از خصوصیات خاک ها مانند حدروانی، دامنه خمیری و… در نمودار تنش ـ کرنش ارایه شده در مدل های موجود دیده نشده است. تئوری مجموعه ها و سیستم های فازی یکی از ابزارهای توانمندی است که این امکان را فراهم می کند تا اثر عوامل جانبی در نمودار تنش ـ کرنش تاثیر داشته باشند. در این مقاله به کمک اطلاعات آزمایشگاهی که مربوط به نمونه های گرفته شده از منطقه سد کرخه و سد سیازاخ می باشد، مدلی ارایه شده است تا از طریق آن با دقت مناسب بتوان تنش – کرنش خاکهای رسی را به دست آورد. در این مدل با دادن ده پارامتر شناسایی خاک به برنامه می توان نمـودار تنش ـ کرنش خاک رس را مدل نمود. مدل ارایه شده بر اساس نتایج آزمایشات تحکیم نیافته زهکشی نشده طرح شده است.

دستورالعمل هایFEMA273  حداکثر نیازهای تغییر شکل را به سطوح عملکرد، مرتبط می سازند، در صورتی که چنین ضوابطی در مورد نیازهای تغییر شکل تجمعی موضعی اعضا وجود ندارد. از طرفی پارامتر نیاز تغییر شکل تجمعی، معیاری را برای میزان خسارت ارایه کرده و می تواند تصویر متفاوتی را از پاسخ سازه نسبت به پاسخ های حاصل از حداکثر نیازهای تغییر شکل ارایه نماید. به منظور مقایسه پارامترهای پاسخ حداکثر و تجمعی، و از مطالعه موردی بر روی سازه های 4، 10 و 25 طبقه سه دهانه تحت رکورد زلزله منجیل، سه پارامتر حداکثر پاسخ با پارامتر drift  تجمعی در هر یک از طبقات قاب های یاد شده محاسبه و مورد ارزیابی قرار می گیرد. نتایج مربوط به خسارت تجمعی در سطوح ایمنی جان و جلوگیری از شکست، بسیار مهم بوده و ممکن است بر سطوح رفتاری بالاتری مانند خسارت های قابل تعمیر، نیز اثر بگذارند. خسارت وارده به سازه توسط شاخص های آسیب پذیری که تابعی از شکل پذیری سازه، انرژی مستهلک شده در سازه، دامنه، تعداد دوره های بارگذاری، محدوده حداکثر جابه جایی طبقه و... می باشند، معرفی و مقدار عددی حاصل از آن بر اساس طبقه بندی مشخصی به خسارت وارده به عضو یا کل سازه مرتبط می شوند. در این مطالعه از معرفی محدوده حداکثر جا به جایی طبقه (Ddps,i) به عنوان شاخصی از خسارت سازه ای در سطح طبقه، مشخص گردید که تخمین نیازهای تغییر شکل تجمعی در سازه های غیر ارتجاعی (در معرض زمین لرزه های بلند مدت و با اثرات قابل توجه مودهای بالاتر و به علت افزایش تعداد چرخه های غیر ارتجاعی) امری مهم و بحرانی در تخمین نیازهای قاب های خمشی فولادی محسوب می گردد. همچنین مشخص گردیدکه اختلاف میان پارامترهای حداکثر و تغییر شکل های تجمعی پلاستیک (ناشی از محل حداکثر نیازها در ارتفاع سازه و یا ناشی از بزرگی نیازهای نسبی بـیـن طبقات مختلف) در طبقات فوقانی سازه افزایش قابل توجهی می یابد که آن را به افزایش تعداد سیکل های غیر ارتجاعی در طبقات فوقانی و به اثر مودهای بالاتر نسبت می دهیم.

بررسی رفتار تغییر حجم ماسه ها یکی از مسایل مهم و بحث انگیز در مهندسی ژئوتکنیک می باشد. فرمولبندی یک مدل تحلیلی - ریاضی برای شبیه سازی و پیش بینی رفتار تنش - کرنش و مقاومت خاک ها در شرایط تنش های مختلف، به ویژه خاک های دانه ای اشباع تحت بارگذاری سیکلی، مستلزم آگاهی و اطلاع از چگونگی رفتار تغییر حجم خاک در هنگام بارگذاری و بار برداری می باشد. علیرغم برخی مزایا و کارآیی مدل های رفتاری ارایه شده توسط محققان مختلف، توانایی و دقت آنها در پیش بینی رفتار خاک در باربرداری بشدت کاهش یافته و بعضا منجر به نتایج غیر قابل قبول می گردد. در این مقاله ضمن بررسی مکانیزم تغییر حجم در خاک های دانه ای نشان داده خواهد شد که تغییر حجم کل خاک را می توان ناشی از سه مکانیزم متفاوت در نظر گرفت. برای هر کدام از مولفه های تغییر حجم روابطی جدید پیشنهاد گردیده که در نهایت برآیند آنها به عنوان تغییر حجم کلی خاک در حین بارگذاری و یا بار برداری معرفی شده است. برای بررسی تغییرات نسبت تنش و همچنین تنش - اتساع در شرایط بارگذاری و تنش های سه محوری از رابطه جدید استفاده گردیده و مدل رفتاری مناسبی ارایه شده است. برای نشان دادن صحت و دقت روابط پیشنهادی از نتایج آزمایش های سه محوری فشاری قابل دسترس روی ماسه و مقایسه آنها با نتایج پیش بینی شده توسط مدل پیشنهادی استفاده گردیده است. نشان داده شده که مدل پیشنهادی بخوبی قادر به برآورد و پیش بینی رفتار ماسه در شرایط مختلف تنش و تراکم ماسه است.

در گذشته هیدروگراف واحد لحظه ای ژئومورفولوژی به عنوان ابزاری برای تولید هیدروگراف سیل از بارندگی پیشنهاد شده بود. اما امروزه با کمک سیستم اطلاعات جغرافیایی از هیدروگراف توزیع مکانی که شبیه هیدروگراف واحد ژئومورفولوژی است، استفاده می شود. در این مقاله یک مدل شبیه سازی هیدروگراف سیل بر پایه مفهوم هیدروگراف واحد مکانی ارایه می شود. ابتدا حوضه آبریز به سلول های مربعی تقسیم می شود و سپس روندیابی رواناب هر سلول تا خروجی حوضه با استفاده از تابع پاسخ چگالی معکوس گوس و بر اساس میانگین و واریانس توزیع زمان جریان که از معادله انتقال - انتشار مشتق شده است، محاسبه می گردد. سرعت جریان برای سلول های سطح زمین از معادله اورتون و برای سلول هایی که کانال های جریان را تشکیل می دهند از معادله مانینگ و بر اساس شیب، ضریب زبری و شعاع هیدرولیکی محاسبه می شود. رواناب کل حوضه آبریز در خروجی با توجه به اصل جمع آثار و با کمک انتگرال پیچش با مشارکت همه سلول های شبکه به دست می آید. مدل برای حوضه آبریز معرف کامه که در استان خراسان رضوی قرار دارد، آزمایش می گردد و نتایج تطابق قابل قبولی با هیدروگراف سیل مشاهده ای دارا می باشند. آنالیز حساسیت نشان می دهد که پارامتر های ضریب زبری مانینگ و آستانه شیب حداقل، اثر بیشتری نسبت به پارامتر آستانه سطح زهکشی در رسم شبکه جریان در دبی ماکزیمم و زمان اوج و شکل هیدروگراف خروجی دارند. از طرفی چون مدل توزیع مکانی هیدرولوژی و خصوصیات فیزیوگرافی حوضه را بیان می کند پس پتانسیل زیادی در مطالعه اثرات تغییرات کاربری اراضی یا پوشش زمین در رفتار هیدرولوژی حوضه آبریز دارد.

برای دستیابی به پاسخ لرزه ای هر چه دقیقتر سدهای قوسی در حوزه فرکانس، باید تحلیل دینامیکی آنها را با در نظر گرفتن اثرات اندرکنشی سد و سنگ پی به انجام رساند. در این میان، می توان اثر سنگ پی را به یاری ماتریس امپدانس آن و با بهره جویی از روش زیر سازه وارد تحلیل ساخت. در این مقاله، ماتریس مزبور در حالت استاتیکی و با به کارگیری روش اجزای مرزی سه بعدی که توانایی مدلسازی هر نوع هندسه دلخواه دره سد قوسی را داراست، به دست می آید و بدین ترتیب، اثر انعطاف پذیری سنگ پی در تحلیل دینامیکی سد قوسی وارد می شود. در بخش نتایج عددی که به کمک برنامه رایانه ای به نگارش درآمده توسط نویسندگان مقاله استخراج شده، برای نشان دادن درستی راهکار پیشنهادی، به مقایسه آن با فن اجزای محدود پرداخته شده و در ادامه، پاره ای از عوامل موثر بر پاسخ سد مورد بررسی قرار گرفته است.

این مقاله تحقیقی است به منظور تعیین نسبت های اختلاط بتن سبک سازه ای با مقاومت بالا که برای کاهش وزن آن از دانه های رس منبسط شده (لیکا) که در ایران توسط صنعت تولید می شود، استفاده شده است. برای دستیابی به بتنی با مقاومت بالا از افزودنی های معدنی و شیمیایی استفاده گردید. همچنین از پودر سنگ به منظور کاهش تخلخل و افزایش مقاومت فشاری استفاده شد. با در نظر داشتن جنبه های اجرایی این نوع از بتن، متغیرها در طرح های مختلف عبارتند از: نسبت آب به مصالح سیمانی، مقدار دانه های سبک در کل حجم بتن، مقدار سیمان و پودر سنگ. آزمایش های مقاومت فشاری، مقاومت کششی غیر مستقیم و مقاومت خمشی بر روی نمونه ها انجام گرفت. نمونه های ساخته شده در آزمایشگاه بتن دانشگاه مازندران تا روز آزمایش در زیر آب قرار گرفتند. برای بررسی تاثیر عمل آوری بر مقاومت فشاری این گونه بتن ها، از هر طرح نمونه هایی نیز در هوای آزاد قرار گرفتند. نتایج این پژوهش نشان می دهد که می توان با استفاده از دانه های سبک لیکا، بتن سبک سازه ای در محدوده وزن مخصوص خشک 1965-1610 کیلوگرم بر متر مکعب با مقاومت فشاری مکعبی از 34 تا 71 مگا پاسگال دست یافت. همچنین ملاحظه گردید که نقش پودر سنگ در بهبود خواص مکانیکی بتن دانه سبک لیکا قابل ملاحظه است .

با پیشرفت فن آوری وسایل نقلیه موتوری و افزایش سرعت و شتاب حرکت آنها و نیز عمومیت پیدا کردن استفاده از آنها، خطرات بالقوه زیادی برای پل ها آشکار گردیده و علت آن تصادفاتی است که در اثر برخورد با موانع جانبی یا سقوط وسایل نقلیه از روی آنها صورت می گیرد به طوریکه اکنون پل ها، جزو نقاط تصادف خیز(Black spots)  راه ها به شمار می آیند. در این تحقیق ابتدا اطلاعات مربوط به تصادفات، مشخصات فیزیکی و تردد ترافیکی مربوط به 19 پل از میان بیش از 25 پل مورد مطالعه در جاده های برون شهری استان خراسان، با استفاده از روش ها و مراجع مختلف جمع آوری گردید. سپس مجموعه ای از عملیات ریاضی شامل بسط مدل های رگرسیون آماری که قابلیت پیش بینی میزان تصادفات برحسب عوامل موثر در تصادفات را دارند، بر روی اطلاعات جمع آوری شده صورت گرفت. نتیجه تحقیق نشان می دهد که از میان عوامل فیزیکی و ترافیکی پل ها، کاهش شانه دارای بیشترین تاثیر در ایمنی محل پل هاست. عوامل بروز تداخل ترافیکی و عرض پل ها نیز تقریبا به یک میزان، عوامل بعدی موثر در تصادفات محل پل ها هستند. این تحقیق در نهایت برای اولین بار به ایجاد یک مدل شاخص ایمنی مخصوص پل های ایران BSIir) (Bridge Safety Index  for Iran Bridges)) می انجامد که فواید اقتصادی مهمی همچون پیش بینی میزان ایمنی در محل پل ها، بهینه سازی هزینه های بهسازی و نگهداری پل ها و توجیه طرح های ایمن سازی در محل پل ها را دارد.

از عوامل بسیار مهم در عملکرد یکپارچه لایه تعمیری و بتن قدیم، چسبندگی بین این دو می باشد. اگر چه روش هایی برای اندازه گیری چسبندگی در آزمایشگاه و در محل سازه موجود می باشد ولی اندازه گیری دقیق آن تحت تاثیر عواملی چون‏ مقاومت و حالت سطح بتن قدیم، شیوه اعمال نیرو، محل وقوع شکست و تعبیر نتایج حاصله، می باشد. در این مقاله، نتایج حاصل از به کارگیری روش «انتقال اصطکاک» برای اندازه گیری چسبندگی سیستم های های مختلف تعمیری (سیمانی، پلیمری و رزینی) رایج در صنعت بتن ارایه گردیده است. بسترهای بتنی مورد بررسی قرار گرفته شامل سطح حاصل از برش با اره الماسه و سطح زبر طبیعی به وجود آمده از ترک خوردگی و شکست می باشد. سیستم های مختلف تعمیری، که چسبندگی آنها در این مطالعه به صورت آزمایشگاهی و کارگاهی مورد ارزیابی قرار گرفته اند عبارتند از: «ملات ماسه سیمان» با و بدون دوغاب، «ملات ماسه سیمان پلیمری»، «ملات رزین های اپوکسی و پلی استری» و ملات های مختلف با چسباننده های سیمانی و رزینی. بر اساس تحلیل های «بهینه سازی» و «آماری» ارایه شده در این مقاله، معادله ای ارایه گردیده است که می تواند با مدنظر قرار دادن درصد شکست به وجود آمده در قسمت های مختلف (لایه تعمیری، بتن قدیم و مرز بین این دو) و تنش نهایی قرایت شده، مقدار چسبندگی لایه تعمیری را به دست دهد.