مهندسی عمران شریف
سال:1399 | دوره:36-2 | شماره:1/1 |تعداد مقالات:14

طی سالیان اخیر اجرای بسیاری از پروژه های عمرانی عمومی در کشور با تاخیرات زیاد، کیفیت پایین، اختلافات قراردادی و درنتیجه افزایش هزینه ها همراه بوده است. از نگاه سیستمی، بسیاری از این مشکلات ریشه در سازوکارهای پیچیده ی ناشی از روابط علت و معلولی بین ارکان مختلف پروژه و تحت تاثیر قوانین و مقررات حاکم بر اجرای این پروژه ها، به خصوص قراردادهای همسان تهیه شده توسط سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور، دارد. در این پژوهش تحلیلی مفهومی از دینامیک سازوکارهای اجرایی تحت تاثیر دو قرارداد همسان مورد استفاده در روش تحویل طراحی مناقصه ساخت، شامل قرارداد همسان خدمات مشاوره و قرارداد همسان پیمانکار ساخت، صورت گرفته و نشان داده شده که روابط تعریف شده در این قراردادها می تواند منشاء بسیاری از مشکلات موجود در روند اجرای پروژه های عمرانی عمومی کشور باشد؛ همچنین اصلاح ساختار اجرایی در نظر گرفته شده برای پروژه های عمومی در این قراردادها می تواند به مرور زمان به رفع بسیاری از این مشکلات بینجامد.

در این مطالعه تاثیر الیاف پلیمری ماکرو در کنترل ترک خوردگی جمع شدگی ناشی از خشک شدن نظیر زمان وقوع اولین ترک، نرخ توسعه ی تنش های کششی و عرض ترک ها با استفاده از آزمایش حلقه ی مقید مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین اثر الیاف پلیمری ماکرو بر روی برخی از ویژگی های مکانیکی و فیزیکی بتن نظیر مقاومت فشاری، مقاومت کششی و جمع شدگی آزاد بتن مورد بررسی قرار گرفت. برای مقایسه، مخلوط های حاوی الیاف پلیمری ماکرو و الیاف فولادی نیز ساخته و بررسی شدند. نتایج نشانگر عملکرد مشابه الیاف پلیمری ماکرو و الیاف فولادی در مقادیر استفاده کم و متوسط)0٫ 25 و 0٫ 5 درصد مصرف(هستند. در 0٫ 5 درصد مصرف الیاف توانسته اند عرض ترک ها را تا حدود 50 درصد کاهش دهند. با افزایش مقدار مصرف به 1 درصد، عملکرد الیاف فولادی در کنترل ترک خوردگی جمع شدگی به میزان قابل توجهی بهتر از الیاف پلیمری ماکرو بوده است.

درک رفتار پل های مورب و پارامترهای موثر در مبنای آسیب پذیری آنها در حین تحریک های لرزه یی، اهمیت بسیار دارد. شناسایی پارامترهای تاثیرگذار در آسیب پذیری لرزه یی باعث خواهد شد تا طراح پل مورب بتواند در حین طراحی از جنبه های مختلف، شناخت صحیحی از انتخاب هندسه و توزیع عوامل ایجاد سختی در پل مورب داشته باشد. در پل های مورب با توجه به شرایط هندسی، برخی از مودهای ارتعاشی درگیر (Cupled) بوده و در شرایطی، دوران قابل توجه عرشه حول محور قایم در حین وقوع زمین لرزه مشاهده شده است. برای بررسی و به دست آوردن پارامترهای تاثیرگذار در غلبه ی مودهای دورانی در پل های مورب، در پژوهش حاضر از یک مدل سه بعدی سه درجه آزادی، که پیش از این ارایه و صحت سنجی شده، استفاده شده است. نتایج محاسبات عددی نشان می دهد پارامترهای تاثیرگذار در غالب شدن مود دورانی عبارت اند از: نسبت سختی عرضی به سختی طولی ستون ها، نسبت طول به عرض عرشه، نسبت جرم کل پل به جرم روسازه، نسبت سختی پیچشی هر ستون به حاصل ضرب مقدار سختی طولی آن ستون در مجذور عرض عرشه ی پل، نسبت برون محوری ستون ها از مرکز جرم به عرض عرشه، و زاویه ی تورب. در ادامه ی بررسی ها، یک مدل اجزاء محدود از پل بلوار فوت هیل ایجاد شده و مهم ترین پارامتر تاثیرگذار در رفتار لرزه یی پل های مورد نظر، که زاویه ی تورب است، بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهند با افزایش زاویه ی تورب، دوران عرشه حول محور قایم بر مرکز جرم عرشه افزایش می یابد.

شبکه های حمل ونقل، یک زیرساخت اساسی و پرهزینه در جوامع امروزی است، که باید به شکل بهینه استفاده شوند. بدین منظور برای رویارویی با عدم قطعیت ها و انواع تغییرات سیستم، لازم است رویکردی با انعطاف پذیری بیشتر اتخاذ شود. در مطالعه ی حاضر، مدل طراحی شبکه بر مبنای افزایش انعطاف پذیری و با تمرکز بر افزایش قابلیت بقا(نسبتی از تقاضا که پس از شکست یک یا چند کمانگره همچنان پاسخ داده می شود)، در مقابل تغییرات روزانه توسعه یافته است. پاسخ کاربران به هرگونه تغییر در شبکه و پیش بینی الگوی ترافیکی بر اساس یک مدل رفتاری مناسب، بخش اساسی مسیله ی طراحی شبکه است. با توجه به محدودیت های تیوری مطلوبیت، تیوری حسرت به عنوان جایگزین معرفی شده و برای مدل سازی پاسخ کاربران به بهبود شبکه، یک مدل تعادل احتمالی کاربر با استفاده مفهوم حسرت توسعه یافته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که شبکه ی بهبود یافته با مدل طراحی شبکه بر مبنای قابلیت بقا، در صورت انسداد هر یک از کمان ها، عملکرد بهتری نسبت به شبکه ی بهبود یافته با سایر مدل ها به نمایش می گذارد.

در پژوهش حاضر رفتار پی های رینگی مستقر بر بستر ماسه یی مسلح شده با خرده لاستیک و ژیوگرید در برابر سطوح مختلف بارهای تکراری ناشی از پر و خالی شدن مخزن با استفاده از آزمایش های تجربی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد افزودن یک لایه مخلوط خاک و خرده لاستیک در ترکیب با ژیوگرید می تواند نشست های خمیری پی را تا 63٫ 5٪ کاهش داده و باعث عملکرد ارتجاعی تر سیستم شود، به گونه یی که نسبت (سهم) نشست کشسانی از 5٫ 95٪ در خاک غیرمسلح تا 24٫ 2٪ در خاک مسلح افزایش یابد. همچنین ضخامت بهینه ی مخلوط خاک و خرده لاستیک در هر دو حالت حضور یا عدم حضور ژیوگرید برابر با نصف قطر خارجی پی رینگی است. همچنین نتایج نشان می دهد، استفاده ی همزمان از مسلح کننده های خرده لاستیک و ژیوگرید تاثیر بیشتری در بهبود عملکرد پی رینگی دارد.

استفاده از مصالح مختلف در ترکیب با خاک، جهت بهبود رفتار یا سبک سازی آن در حال توسعه است. یکی از انواع مصالح اشاره شده جهت اختلاط با خاک و سبک سازی آن، دانه های پلی استایرن منبسط شده (EPS) است. در نوشتار حاضر، جهت بررسی رفتار مخلوط خاک-دانه های EPS و همچنین تاثیر لایه های ژیوتکستایل محصور در لنز ماسه یی در مقاومت آن، تعداد 34 آزمایش سه محوری استاندارد انجام شده است. نتایج نشان می دهند که اگرچه دانه های EPS سبب سبک شدن مخلوط می شوند، اما صلبیت کم آن ها سبب افت مقاومت مخلوط نسبت به فقط خاک می شوند. جهت ایجاد تعادل بین کاهش وزن مخصوص و عدم افت زیاد مقاومت مخلوط، مقدار 0٫ 5٪ جرمی دانه هایEPS در مخلوط مناسب به نظر می رسد. استفاده از 4 لایه ی ژیوتکستایل محصور در 4 لایه ی لنز ماسه یی در نمونه، ضمن کاهش 25٪ در وزن مخصوص مخلوط، سبب افزایش مقاومت آن در کرنش 3٪ به میزان 123٪ نسبت به حالت مخلوط غیرمسلح می شود.

در آیین نامه ی موجود برای طراحی بر اساس تغییر مکان(DBD12) رابطه یی برای در نظر گرفتن اثرات پیچش در سازه ها بیان شده است. این رابطه با فرض رفتار غیرخطی در جهت اعمال حرکت زمین و رفتار خطی در جهت متعامد تنظیم شده است. در این پژوهش رابطه ی فوق برای حالت اعمال زلزله در دو جهت متعامد اصلاح می شود. به این منظور، سازه های فولادی با تعداد طبقات معمول(3، 7 و 10 طبقه)، خروج از مرکزیت های مختلف با سیستم قاب خمشی و رفتار غیرخطی تحت رکوردهای 11 زلزله تحلیل می شوند. مقادیر چرخش طبقات برای زلزله های مختلف محاسبه شده و در نتیجه رابطه ی آیین نامه با اعمال ضرایب اصلاح مناسب برای اثر زلزله با دو مولفه ی افقی متعامد اصلاح می شود. در این تحقیق نشان داده شده که مقادیر دقیق زاویه ی پیچش طبقه می تواند تا دو برابر مقادیر حاصل از روابط آیین نامه باشد. این در حالی است که با استفاده از رابطه ی اصلاح شده در این تحقیق، بیشترین اختلاف نسبی این دو دسته مقادیر به کمتر از 10٪ کاهش می یابد.

«خرابی پیش رونده» به خرابی موضعی که بر اثر عوامل مختلف در اعضای باربر سازه ایجاد و سپس به اعضای مجاور سرایت می کند و در کل سازه گسترش می یابد اطلاق می شود. یکی از عوامل موجد خرابی در سازه ها «زلزله» است. بر اثر زلزله های شدید ممکن است در اجزای سازه نیروهای مضاعف ایجاد شود که باعث گسیختگی عضو باربر و در نتیجه پدیده خرابی پیش رونده می شود. بدین منظور در این مطالعه، به مقایسه ی رفتار قاب های خمشی فولادی با شکل پذیری متوسط، در دو حالت پایه ثابت و دارای جداسازی لرزه یی لاستیکی با هسته ی سربی، تحت خرابی پیش رونده و با استفاده از تحلیل های استاتیکی و دینامیکی غیرخطی در موقعیت های مختلف حذف ستون پرداخته ایم. افزودن سیستم جداساز لرزه یی به سازه باعث کاهش پاسخ سازه ها تحت زلزله می شود. همچنین نتایج تحلیل های خرابی پیش رونده نشان می دهد که افزایش تعداد طبقات سازه موجب کاهش پتانسیل خرابی پیش رونده می شود و استفاده از سیستم جداساز لرزه یی تاثیر قابل توجهی در موضعی کردن خرابی ها تحت بارهای لرزه یی و جلوگیری از گسترش آنها در سازه دارد.

در پژوهش حاضر، یک مدل دوفازی برای تحلیل دینامیکی و غیرخطی سازه های خاک مسلح ارایه شده است، که از مدل خمیری تعمیم یافته ی پاستور زینکوویچ چان برای خاک و یک مدل ارتجاعی خمیری کامل ترسکا برای مسلح کننده بهره می برد. مدل دوفازی توسعه یافته، یکی از روش های همگن سازی است، که بر پایه ی روش کار مجازی بنا نهاده شده است. در مدل دوفازی، توده ی خاک مسلح از بر هم نهی دو فاز پیوسته ی ماتریس (خاک) و مسلح کننده (جوشن) تشکیل شده است. مدل خمیری تعمیم یافته، ابتدا اصلاح و سپس برای رفتار فاز ماتریس استفاده شده است. بین فازها از فرض پیوند کامل استفاده شده است. برای صحت سنجی مدل توسعه داده شده، تعداد دو سری دیوار خاک مسلح در مقیاس کوچک تحت بارهای دینامیکی میزلرزه شبیه سازی شده اند. تغییر شکل های جانبی و ماندگار پیش بینی شده در مدل دوفازی با نتایج آزمون های میزلرزه مقایسه شدند. بررسی الگوی تغییر شکل و سطوح گسیختگی بالقوه در مدل دوفازی، حاکی از مود تغییر شکل واژگونی و تشکیل گوه ی لغزشی دو خطی در دیوار خاک مسلح است، که با نتایج آزمایشگاهی سازگار است.

در نوشتار حاضر، به بررسی رفتار پس از حرارت بتن های حاوی نانولوله ی کربنی چندجداره پرداخته شده است. بدین منظور، تعدادی نمونه در قالب های استوانه یی به ابعاد 10*20 سانتی متر حاوی مقادیر 0\٪ ، 0٫ 5\٪ ، 1\٪ ، و 1٫ 5\٪ وزنی سیمان نانولوله ی کربنی چندجداره ساخته شدند. سپس نمونه ها در کوره ی الکتریکی تحت دماهای 25، 100، 250، 500 و 700 درجه ی سانتی گراد قرار گرفتند. پس از انجام عملیات حرارتی، آزمایش های مقاومت فشاری و کششی بر روی آن ها انجام شده است. نتایج حاکی از آن است که با افزایش درصد استفاده از نانولوله ی کربنی چندجداره در بتن، مقاومت فشاری و کششی تا میزان 138\٪ و 88\٪ افزایش می یابد. همچنین ظرفیت جذب انرژی و مدول کشسانی تا دو برابر حالتی خواهد بود که از مواد نانو در بتن استفاده نشده است. همچنین بر روی نمونه ها، آزمایش SEM نیز صورت گرفت که نتایج آن گویای پیوند قوی بین ذرات بتن حاوی مواد نانو در دمای اتاق (25 درجه ی سانتی گراد) و دماهای بالاست.

جهت طراحی دقیق پی سازه ها و همچنین آنالیز پایداری سازه های خاکی، مطالعه ی مقاومت برشی خاک ها با توجه به اثر ناهمسانی اهمیت زیادی دارد. از طرف دیگر، در سال های اخیر ساخت و ساز و بلندمرتبه سازی در نوار شمالی و شمال شرق شهر تبریز رواج پیدا کرده است. مصالح سطحی مناطق مذکور عمدتا از مارن های زرد و زیتونی رنگ تشکیل یافته است. با توجه به اجرای پی ساختمان ها بر روی مصالح ذکر شده و همچنین لزوم پایداری گودبرداری های موجود در منطقه و عدم لحاظ اثر ناهمسانی در خاک مناطق نوار شمالی و شمال شرق، ویژگی های رفتاری خاک مناطق اخیر اهمیت زیادی پیدا کرده است. در پژوهش حاضر، رفتار مکانیکی خاک های مارن مناطق مرزداران و نگین پارک با انجام آزمایش سه محوری و با لحاظ ناهمسانی ذاتی مطالعه شده و نتایج نشان داده است که ناهمسانی در مقاومت برشی و فشار آب حفره یی هر دو خاک تاثیرگذار بوده و باعث شده است که در یک زاویه ی خاص، مقاومت برشی کمترین و فشار آب حفره یی بیشترین مقدار را داشته باشد. میزان بیشینه ی کاهش مقاومت برشی در فشارهای محصورکننده ی 200، 300 و 500 کیلوپاسکال برای مارن زرد به ترتیب 32٪ ، 31٪ و 20٫ 4٪ و برای مارن زیتونی به ترتیب 30٪ ، 29٫ 7٪ و 21٫ 8٪ بوده است. روند مشابهی برای تغییرات مقاومت در سطوح کرنش مختلف مشاهده شده است.

فلات ایران، یکی از مناطق لرزه خیز جهان است که به دلیل شرایط توپوگرافی ویژه، همواره در معرض زمین لغزش های ناشی از زلزله بوده است. در نوشتار حاضر، با استفاده از جمع آوری 3954 رکورد لرزه یی رخداده در ایران و تحلیل بلوک صلب اصلاح شده بر مبنای اثر دوران و با به کارگیری ضرایب گسیختگی و طول های لغزش مختلف، یک مدل نیمه تحلیلی برای پیش بینی تغییرمکان ماندگار لرزه یی شیب های خاکی در فلات ایران پیشنهاد شده است. انحراف معیار خطای مدل در حد قابل قبول و در حدود 0٫ 6 بوده است. مقایسه ی مدل پیشنهادی با سایر مدل ها نشان می دهد که انحراف معیار خطای مدل در حدود 1٫ 25 و 3٫ 33 برابر کمتر از مدل مشابه ارایه شده برای ایران و جهان است. به کارگیری مدل نیمه تحلیلی پیشنهادی می تواند کمک شایانی به شناسایی عملکرد لرزه یی شیب های موجود در کشور انجام دهد.

تیرهای قرار گرفته بر بسترهای ارتجاعی، یک مدل پر کاربرد در تحلیل و بررسی سازه های مهندسی هستند. در دهه های اخیر، به دلیل داشتن مقاومت بالا در برابر حرارت، جذب انرژی و وزن سبک، مطالعاتی در رابطه با مواد نوین همچون مواد مدرج هدفمند انجام شده است. خواص مکانیکی مواد مدرج هدفمند به صورت پیوسته از یک سطح به سطح دیگر و از فلز به سرامیک تغییر می کند. در نوشتار حاضر، برای اولین بار معادلات حاکم بر ارتعاش آزاد تیرهای مدرج هدفمند بر بستر ارتجاعی دو پارامتری شامل فنر خطی و لایه ی برشی با استفاده از نظریه ی برشی مرتبه ی اول به دست آمده و با به کارگیری روش دیفرانسیل کوادریچر تجزیه شده اند. با تجزیه ی شرایط مرزی با روش دیفرانسیل کوادریچر، اثر شرایط مذکور در معادلات حاکم تجزیه شده بررسی و دستگاه معادلات به دست آمده به حوزه ی بسامد منتقل و بسامد مسیله تعیین شده است. تاثیریر شرایط مرزی، پارامترهای بستر ارتجاعی، نسبت طول به ضخامت، و ضریب کسر حجمی از موارد بررسی شده در نوشتار حاضر است.

یکی از عوامل مهم تخریب سدهای خاکی آب شستگی است. این پدیده با وقوع یک ترک حتی کوچک در بدنه ی سد می تواند شروع و گسترش یابد. از علل وقوع ترک پدیده ی قوس زدگی است و با رعایت محدوده ی مناسب شاخص خمیری و نفوذپذیری، می توان تا حدود زیادی سد را در برابر تخریب ناشی از آب شستگی و قوس زدگی ایمن کرد. از آن جا که مصالح قرضه ی در دسترس همیشه مناسب نیستند می توان با اختلاط توام مصالحی چون آهک و بنتونیت ضمن تثبیت خاک از عواقب افزودن مواد تثبیت کننده نیز جلوگیری کرد. این مقاله، مطالعه یی است در خصوص خاک قرضه ی سد میرزاخانلو واقع در استان زنجان (شهرستان طارم)، که پتانسیل واگرایی بالایی دارد و برای استفاده در بدنه ی سد باید اصلاح شود. هدف از اصلاح رسیدن به عدم واگرایی و در عین حال به منظور کاهش خطر ترک خوردگی، دست یابی به شاخص خمیری (PI) در محدوده ی 16 تا 30 است. طبق نتایج حاصله، ترکیب 5 درصد آهک و 15 درصد بنتونیت مناسب ترین حالت برای تامین عدم واگرایی و شاخص خمیری مطلوب است.