مهندسی عمران شریف
سال:1399 | دوره:36-2 | شماره:3/2 |تعداد مقالات:14

ستون های بتنی مسلح شده با فولاد (SRC) نوعی از ستون های مرکب هستند که به دلیل مزایای فراوانی که نسبت به ستون های بتن آرمه و ستون های فقط فولادی دارند، استفاده از آن ها رواج زیادی پیدا کرده است. در پژوهش حاضر، جهت بررسی برخی از عوامل موثر در ظرفیت باربری ستون های بتنی مسلح شده با فولاد(SRC) تحت بار خارج از مرکز، یک مطالعه ی عددی با نرم افزار آباکوس انجام و مدل المان محدود ایجاد شده و با نتایج آزمایشگاهی اعتبارسنجی شده است. در مجموع 39 ستون برای مطالعه ی پارامتریک تحلیل شدند که متغیرهای هندسی و مصالح از قبیل: درصد فولاد، نسبت لاغری ستون، نسبت خروج از مرکزیت نیرو، مقاومت فشاری بتن و فاصله ی میلگردهای عرضی در ظرفیت باربری ستون ها بررسی شدند و براساس مقادیر محاسبه شده، نمودارهای نیرو تغییرمکان محوری، نیرو تغییرمکان جانبی، و نیرو-لنگرخمشی ترسیم شدند، به طوری که با افزایش درصد فولاد و کاهش فاصله بین میلگردهای عرضی، شاخص شکل پذیری افزایش یافته است، اما با کاهش فاصله بین میلگردهای عرضی، ظرفیت باربری ستون به صورت جزیی افزایش یافته است.

در نوشتار حاضر، به بررسی فرسایش رسوب های چسبنده در حضور رسوب های بستر پرداخته شده است. آزمایش های فرسایش با استفاده از فلوم دایره یی و برای 6 حالت بستر)بستر صاف و 5 دانه بندی رسوب های درشت دانه از $rm{D_{50}=2/8 mm}$ تا $rm{D_{50}=48 mm}$(، پنج تنش برشی جریان و رسوبات ته نشین شده با دوره ی تحکیم 24 ساعت انجام شد. پارامترهای هیدرولیکی جریان با استفاده از دستگاه سرعت سنج صوتی اندازه گیری شد و نتایج نشان داد با وجود افزایش تنش برشی در بسترهای حاوی رسوب های درشت دانه، میزان فرسایش رسوب های چسبنده نسبت به بستر صاف کاهش می یابد. مقادیر غلظت رسوب هایفرسایش یافتهپس از پایان یافتن آزمایش ها برای بسترهایصافو غیرصاف)با موادبستر $rm{D_{50}=48/2 mm}$(به ترتیب 47 و 1٫ 9 گرم بر لیتر به دست آمد، کهنشان می دهد بستر درشت دانه توانسته است تا 96٪ نسبت به بستر صاف، فرسایش رسوب های چسبنده را کاهش دهد. این در حالی است که به ازای یک نیروی ثابت، تنش برشی متوسط جریان در بستر درشت دانه، 5٫ 5 برابر بستر صاف است. کاهش پدیده ی فرسایش و نرخ آن در بسترهای حاوی رسوب های درشت دانه ناشی از تله اندازی رسوب های ریزدانه در میان فضای خالی رسوب های درشت دانه ی بستر است که اجازه ی دوباره معلق شدن پیدا نمی کنند. در پژوهش حاضر، تنش برشی آستانه ی فرسایش رسوب های چسبنده در بستر صاف، 0٫ 12 نیوتن بر مترمربع به دست آمد. این در حالی است که تنش برشی بحرانی فرسایش برای بستر زبر)$rm{D_{50}=2/8 mm}$ تا $rm{D_{50}=48 mm}$(به ترتیب 0٫ 16 و 0٫ 92 نیوتن بر مترمربع به دست آمده است.

در کنار مزایای مختلفی که دال های توپر در ساخت سقف ها ایجاد می کنند، وزن بالای آنها موجب ایجاد مشکلاتی می شود. به منظور کاهش مشکلات اشاره شده، سیستم های مختلفی با نام دال مجوف دوطرفه معرفی شده است. در بعضی از سیستم های مذکور، از گوی های پلاستیکی کروی و لهیده، که در کیج های فلزی محصور شده اند، استفاده شده است، تا بتن غیرموثر حذف شود. به دلیل وجود ابهام در عملکرد خمشی سیستم اخیر، در پژوهش حاضر، دو نمونه با مقیاس واقعی با ابعاد $300times1200times6500$ میلی متر)طول $times$ عرض $times$ ارتفاع(ساخته شده است، تا ظرفیت خمشی، ترک خوردگی و خیز دال توپر و مجوف با یکدیگر مقایسه شود. در نهایت مشخص شد که مواردی همچون نمودار بار-تغییرمکان، ظرفیت خمشی و مود شکست دو نمونه شبیه یکدیگر است و در مقابل، کیج های فلزی موجب افزایش ظرفیت نمونه های مجوف می شوند. همچنین ظرفیت خمشی نمونه ی مجوف با استفاده از روابط 141318ACI قابل پیش بینی است.

تعیین ظرفیت باربری جانبی گروه شمع، همواره از مسایل مهم در طراحی است. در پژوهش حاضر، به منظور بررسی اثر شکل مقطع شمع در ظرفیت باربری جانبی گروه شمع، آزمون های آزمایشگاهی با 4 شکل شمع با سطح مقطع مساوی شامل شمع H و شمع های ته بسته ی لوله ی ساده، مربع و لوله ی بالدار انجام شده است. پارامترهای ارزیابی شده، شامل: آرایش های شمع در گروه، فاصله ی بین شمع ها و تراکم نسبی برای شکل های مختلف مقطع شمع بوده است. نتایج نشان دادند که مقاومت جانبی گروه شمع بالدار، مربعی و H نسبت به شمع لوله ی ساده به ترتیب برابر با 1٫ 4، 1٫ 19 و 0٫ 85 بوده است. با افزایش فاصله بین شمع ها از $3D_{p}$ به $6D_{p}$، میزان نیروی قابل تحمل هر شمع حدود 97٪ الی 133٪ افزایش یافته است. با افزایش مقدار تراکم نسبی، اگرچه به میزان مقاومت جانبی گروه شمع افزوده می شود، ولی باعث کاهش ضریب تاثیر گروه تا حدود 50٪ می شود.

در پژوهش حاضر، یک ورق ساندویچی حاوی سیال ویسکوکشسان مغناطیسی در هسته با رویه های کامپوزیتی ارزیابی شده است. همچنین روابط حاکم با در نظر گرفتن درجه های آزادی مستقل ناشی از خمش برای لایه های فوقانی و زیرین هسته، بر مبنای اصل همیلتون و با استفاده از روش نوار محدود اسپلاین استخراج شده است. جهت صحت سنجی نتایج، نتایج به دست آمده با سایر پژوهش های مشابه، که با روش هایی نظیر المان محدود به بررسی ارتعاش آزاد ورق های ساندویچی پرداخته بودند، مقایسه شده است. در پژوهش حاضر، تاثیر پارامترهای گوناگون، از جمله شرایط مختلف مرزی، که در سایر مطالعات چندان به آنها توجه نشده، ارزیابی شده است. همچنین تاثیرپذیری بسامد و ضریب استهلاک، تحت اثر عوامل مختلفی، نظیر شدت میدان مغناطیسی بررسی شده اند. نتایج بیان گر آن هستند که روش نوار محدود اسپلاین، سرعت هم گرایی و دقت مناسبی دارد و نیز مشخص شد که افزایش شدت میدان مغناطیسی به افزایش بسامد و ضریب استهلاک منجر می شود.

در مطالعه ی حاضر، خواص مکانیکی و دوام کامپوزیت های حاوی الیاف و پلیمر بررسی و در طی آن از سیمان کلسیم آلومینات و سیمان پرتلند به صورت مجزا استفاده شده است. الیاف شیشه و پلیمر پایه ی آکریلیک برای اصلاح مخلوط ها مصرف شده است. نمونه های ساخته شده حاوی 2 و 4درصد الیاف شیشه و 5٪ وزن جامد پلیمر هستند. آزمون های مکانیکی انجام شده، شامل: مقاومت فشاری، مقاومت خمشی، مقاومت کششی، طاقت و مقاومت ضربه یی است. آزمون مهاجرت تسریع شده ی یون کلراید و همچنین آزمون تغییر طول ناشی از جمع شدگی نیز مطالعه شده است. مقاومت فشاری نمونه های ساخته شده با سیمان کلسیم آلومینات از نمونه های ساخته شده با سیمان پرتلند بیشتر است، لیکن با افزودن پلیمر و الیاف شیشه به مخلوط ها، مقاومت فشاری کاهش می یابد. استفاده از الیاف و پلیمر در کامپوزیت های سیمانی، سایر خواص مکانیکی را بهبود بخشیده است، لیکن در آزمون دوام، مخلوط های الیافی سبب افزایش نفوذ یون کلراید شده اند. همچنین برخلاف پلیمر، اضافه کردن درصد بالای الیاف به مخلوط ها سبب کاهش تغییر طول ناشی از جمع شدگی شده است.

مدل سازی انتخاب مقصد، نقش مهمی در تحلیل تقاضای سفر و ارزیابی تاثیر سیاست های حمل ونقل ایفا می کند. در مدل لوجیت ترکیبی برای برخی از ضرایب تابع مطلوبیت، توزیع تصادفی منظور و ناهمگونی افراد لحاظ می شود. در مدل مقدار حدی با ناهمسانی واریانس، برای قسمت تصادفی توابع مطلوبیت توزیع مستقل و غیریکسان گامبل)ناهمگونی گزینه ها(منظور می شود. هدف نوشتار حاضر، بررسی ناهمگونی میان افراد و گزینه ها در انتخاب مقصد سفرهای خرید است. در پژوهش حاضر، انتخاب مقصد بر اساس فاصله تا خانه صورت گرفته است. نتایج مقایسه ی مدل های سفرهای خرید ساکنان قزوین برای 1570 نفر-سفر، حاکی از برتری مدل لوجیت ترکیبی در مقایسه با دو مدل دیگر است. ناهمگونی رفتار و داشتن دیدگاه های متفاوت در مواجهه با متغیرهای فاصله و زمان عزیمت قبل از ظهر نسبت به مقاصد دور از خانه مشاهده شده است. نتایج نوشتار حاضر، از محدودیت های مدل های مرسوم انتخاب مقصد می کاهد و باعث در نظر گرفتن ناهمگونی و در نتیجه نتایج نزدیک تر به واقعیت می شود.

در پژوهش حاضر، تاثیر چرخش تنش های اصلی اولیه در رفتار ناهمسان ماسه ی فیروزکوه نیمه متراکم با استفاده از دستگاه پیچش استوانه ی توخالی بررسی شده است. نمونه های ماسه ی فیروزکوه با روش بارش خشک ساخته شده و در مرحله ی تحکیم تحت تنش های ناهمسان با نسبت تنش های اصلی $(R_{c}=frac{sigma'_{1c}}{sigma'_{3c}}=2)$ و زوایای تنش های اصلی مختلف قرار گرفته اند. در مرحله ی بارگذاری، تنش انحرافی در شرایط زهکشی شده با کنترل زاویه ی اضافه ی تنش های اصلی تا گسیختگی نمونه افزایش یافته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که رفتار تنش کرنش و مقاومت برشی نمونه های ماسه یی نیمه متراکم در شرایط زهکشی شده تحت تاثیر زاویه ی تنش های ناهمسان اولیه است. نمونه های تحکیم یافته تحت تنش های ناهمسان اولیه، مقاومت برشی و سختی کمتری نسبت به نمونه های تحت تنش های اولیه ی همسان نشان می دهند. هم راستایی اضافه تنش های وارده با تنش های ناهمسان اولیه باعث کاهش نسبی مقاومت برشی و سختی برشی ماسه می شود و ضریب ناهمسانی به میزان قابل توجهی افزایش می یابد.

پایش سلامت سازه ها پس از یک رخداد مهم، مانند وقوع زلزله های متوسط تا شدید امری بسیار ضروری است. در بسیاری از سازه ها و به ویژه سازه های بتنی، رفتار هیسترتیک غیرخطی توام با بروز پدیده هایی مانند: زوال سختی و مقاومت، اثر باریک شوندگی (پینچینگ) و یا ترکیبی از آن هاست. در نوشتار حاضر، یک روش موثر به منظور تخمین اشتراکی برخط حالت و پارامتر سیستم های دارای رفتار هیسترتیک غیرخطی با درنظر گرفتن اثر زوال و پدیده ی باریک شوندگی پیشنهاد شده است. تخمین هم زمان حالت و پارامتر در روش مذکور با بهره گیری از ترکیب فیلترکالمن بی رد و روش تقریب تصادفی رابینز مونرو انجام شده است. همچنین روش پیشنهادی بر روی دو سازه ی برشی یک طبقه و یک سازه ی 3 طبقه پیاده سازی شده و نتایج حاصل از فرایند شناسایی ارایه شده است. نتایج شبیه سازی های انجام شده از کارایی و استحکام روش پیشنهادی در تخمین هم زمان حالت ها و پارامترهای مجهول سازه حکایت دارد.

در پژوهش حاضر، تاثیر افزودن درصد حجمی 0٪ و 2٪ از الیاف فولادی دو سر خم شده در تیرهای دارای 3 طول وصله به اندازه های: 43، 34 و 26 سانتی متر و سنگ دانه ی بازیافتی 0٪ و 100٪ در ترک خوردگی و مسیر گسترش ترک ها بررسی شد. هدف از انجام بررسی انجام شده، کاهش کمینه ی عرض ترک خوردگی به ازای افزودن الیاف فولادی در تیر بتن مسلح ساخته شده از سنگ دانه ی بازیافتی دارای وصله ی میلگرد کششی است. از آن جایی که ایجاد وصله ی میلگرد به دلیل افزایش میزان لغزش آرماتور در تیرهای بتنی باعث افزایش عرض ترک خوردگی می شود، در مطالعه ی حاضر سعی شده است تا با افزودن الیاف فولادی دو سر خم شده، ضعف ذکر شده در افزایش عرض ترک خوردگی در تیرهای بتن مسلح کاهش داده شود. به منظور انجام بررسی، 12 نمونه تیر آزمایشگاهی به ابعاد: عرض مقطع 150، ارتفاع 200 و طول 1500 میلی متر با درصدهای متفاوت از الیاف فولادی و سنگ دانه ی بازیافتی ساخته شدند. نمونه ها تحت خمش چهارنقطه یی ارزیابی شدند. در آزمایش ها، منحنی بار تغییرمکان وسط دهانه ی نمونه ها، مسیر گسترش ترک خوردگی و تاثیر افزودن الیاف فولادی در ترک خوردگی نمونه ها تحت فشار و کشش غیرمستقیم بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان داد با افزودن الیاف فولادی در تیرهای ساخته شده از سنگ دانه ی بازیافتی به مقدار 2٪ حجمی، می توان طول وصله ی میلگردها را به میزان 40٪ کاهش داد.

شناسایی آسیب در سازه، اهمیت زیادی دارد؛ چرا که بیشتر سازه ها به دلیل افت کارایی و بارگذاری های پیش بینی نشده، در معرض تهدیدهای عمده یی هستند. هدف اصلی نوشتار حاضر، بررسی ارتعاش آزاد سازه های پوسته ی استوانه یی دارای مواد هدفمند واقع بر بستر کشسان در حالت های سالم و آسیب دیده است. بدین منظور از یک روش تحلیلی مبتنی بر تیوری تغییرشکل برشی مرتبه ی اول استفاده شده است. معادلات مرتبط با کمک سری مک لورن استخراج و در نرم افزار میپل پیاده سازی شده و بسامدها و شکل های مودی آن استخراج شده است. در ادامه، صحت سنجی عددی مدل با کمک مراجع معتبر و نیز نتایج نرم افزار آباکوس انجام شده است. به منظور بررسی کارایی روش پیشنهادی در تشخیص محدوده ی آسیب دیده ی سازه، سناریوهای مختلف خرابی در شرایط تکیه گاهی مختلف و با شرایط بستر کشسان متفاوت اعمال شده است. در تعیین محدوده ی آسیب دیده ی سازه از مشتق های شکل های مودی استفاده شده است. بررسی ها نشان گر عملکرد مناسب مدل پیشنهادی در تشخیص محدوده ی آسیب هستند.

در پژوهش حاضر، میزان تاثیر استفاده از سه نوع پلیمر: استایرن بوتادین رابر، اتیلن وینیل استات و استایرن اکریلیک در درصدهای جایگزینی 5، 10، 15 و 20 درصد وزنی سیمان در مشخصات ملات پایه ی سیمانی ارزیابی شده است. برای مقایسه ی تاثیر مواد پلیمری در ملات های مورد مطالعه، مشخصات مکانیکی(مقاومت فشاری تک محوره و چقرمگی خمشی) و مشخصات مربوط به دوام و نفوذپذیری (میزان نفوذ مویینه و جذب حجمی، مقاومت در برابر اسید سولفوریک و ضریب مهاجرت تسریع شده ی یون کلراید) بررسی شده است. نمونه های مورد مطالعه تحت دو دوره ی عمل آوری مرطوب در سنین اولیه (7 روز ابتدایی) و عمل آوری خشک در سنین بالا (روز هشتم تا زمان انجام آزمون) قرار گرفتند. نتایج حاکی از ارتقاء برخی از مشخصات مکانیکی و همچنین بهبود قابل توجه خواص دوام و کاهش نفوذپذیری ملات های پایه ی سیمانی بوده است.

همکاری مطلوب بخش خصوصی با بخش دولتی در یک پروژه، به عنوان یکی از عوامل موفقیت آن پروژه شناسایی شده است. ارایه ی مدل همکاری مطلوب در پروژه های آزادراهی ایران، دغدغه ی اصلی پژوهش حاضر است. در پژوهش حاضر، ضمن تلاش جهت تعمیق مفهوم همکاری، عوامل موثر در همکاری مطلوب و نیز پیامدهای مترتب بر آن بررسی شده است. در مسیر پژوهش، از روش مطالعه ی موردی برای جمع آوری داده ها و از نظریه ی زمینه یی به منظور تجزیه و تحلیل داده ها استفاده شده است. در ادامه، مدل نظری همکاری مطلوب طرفین مشارکت ارایه شده است. بر اساس نتایج پژوهش، توانمندی بخش خصوصی، امنیت سرمایه، مشارکت ذینفعان، قرارداد، شایستگی مدیران دولتی، تسهیم ریسک و تصمیم گیری مشترک به عنوان عوامل موثر و اتمام پروژه با هزینه، زمان و کیفیت مناسب، دست یابی به منافع، رضایت مندی بخش خصوصی و ارتقاء باور بخش دولتی به بخش خصوصی به عنوان پیامدهای همکاری مطلوب طرفین مشارکت شناسایی شده اند.

سختی و میرایی از مهم ترین پارامترهای دینامیکی هستند. یکی از دلایل تفاوت بین مقادیر پارامترهای دینامیکی حاصل از آزمایش های آزمایشگاهی با مقادیر صحرایی، دست خوردگی نمونه هاست. در پژوهش حاضر، با انجام آزمایش ستون تشدید روی مصالح خاکی دست نخورده و دست خورده، رفتار دینامیکی خاک بررسی شده است. اثر تنش محدودکننده، رطوبت و ناهمسانی تنش در روند تغییرات پارامترهای دینامیکی بررسی شده است. نتایج بررسی ها نشان دادند که دست خوردگی سبب کاهش سختی خواهد شد، اما تاثیری در میرایی نخواهد داشت. با افزایش تنش محدودکننده، مقادیر سختی و میرایی به ترتیب افزایش و کاهش خواهد یافت. رطوبت، کاهش سختی را به دنبال خواهد داشت، در حالی که در مقدار میرایی تاثیری نمی گذارد. ناهمسانی تنش نیز افزایش سختی را به دنبال خواهد داشت. روش نصف عرض توان نسبت به روش زوال دامنه ی ارتعاش، مقادیر نسبت میرایی بیشتری را ارایه می کند. نتایج پژوهش حاضر با مدل های پیشنهادی دیگر پژوهش گران نیز مقایسه شده است.