مهندسی سازه و ساخت
سال:1398 | دوره:6 | شماره:1 (پیاپی 22) |تعداد مقالات:13

با توجه به اهمیت عملکرد لرزه ای اتصالات خمشی و مشکلات و معضلات موجود در اجرای این نوع اتصال، ارائه ی یک طرح کارآمد و صحیح برای مقاوم سازی آنها، کمک شایان ذکری به از بین بردن مشکلات آن خواهد کرد. با فرض اینکه در هنگام اجرای جوش شیاری بانفوذ کامل برای اتصال ورق روسری جوش کیفیت لازمه را نداشته باشد و در حد جوش گوشه عمل کند، نیاز به مقاوم سازی به طور مشخص آشکار می شود. به همین منظور، می توان با استفاده از ورق سخت کننده مثلثی (لچکی) و اتصال آن به ورق روسری و ستون، عملکرد لرزه ای آن را بهبود بخشید و به عنوان طرح مقاوم سازی انتخاب نمود. برای اثبات این موضوع نمونه ی آزمایشگاهی ساخته شد و موردبررسی قرار گرفت. سپس با انجام مطالعات عددی صحت سنجی آن نیز بررسی شد. با استفاده از مفاهیم بنیادی مقاومت مصالح روشی جهت طراحی قطعه ی مثلثی ارائه گردید. به همین دلیل، آنالیز حساسیت با بررسی چندین نمونه ی عددی برای صحت سنجی روش طراحی پیشنهادی انجام شد. عواملی نیز وجود دارند که می توانند در عملکرد لرزه ای روش مذکور جهت مقاوم سازی این نوع اتصال اثرگذار باشند ازجمله ی این عوامل می توان به تعداد و ضخامت سخت کننده ها و هم چنین نسبت عرض به ضخامت ستون های جعبه ای اشاره کرد که با مطالعات عددی به بررسی آنها پرداخته شد. استفاده از ستون جعبه ای در ادبیات فنی به طور کامل موردبررسی قرار نگرفته است؛ بااین حال، استفاده از آن به عنوان جایگزین ستون های بال پهن رایج است. بنابراین، در مقاله پیش رو سعی شد با در نظرگیری مورد ذکرشده و مطالعات عددی و آزمایشگاهی صورت گرفته، تمامی جوانب موجود در طرح مقاوم سازی مذکور بررسی گردد. نتایج نشان داد که این روش مقاوم سازی عملکرد لرزه ای اتصالات خمشی معیوب را بهبود می بخشد.

طراحی ساختمان ها برای مقاومت در برابر خرابی پیشرونده، امری غیر قابل انکار است. هرچند برخی دستورالعمل ها مثل GSA و UFC الزاماتی برای کاهش احتمال خرابی پیشرونده در سازه ها پیشنهاد داده اند، اما به دلیل این که ماهیت بارها یا وقایع مسبب فروپاشی، به خوبی تعریف نشده اند و عملکرد اجزای ساختمان در طول خرابی پیشرونده به خوبی قابل درک نیست، پیش بینی الگوی مشخصی که بیان گر سیر افزایش خرابی باشد مشکل است. در این پژوهش، با استفاده از رفتار غشایی دال ها، اثر مقاومت بتن و ضخامت دال بر جلوگیری از خرابی پیشرونده ی دال های بتن مسلح پس از حذف ناگهانی یک ستون میانی بررسی می شود. خرابی پیشرونده در دال های طراحی شده با حذف ناگهانی یک ستون داخلی شبیه سازی و ظرفیت دال در حضور نیروی غشایی فشاری برای مقاومت های بتن مختلف و ضخامت های گوناگون دال محاسبه شد. قابلیت حمل بار برای دهانه ی افزایش یافته ی دال به علت حذف ناگهانی ستون میانی، برای نمونه های مختلف بررسی شد. نتایج حاصل از مطالعه و بررسی نشان داد که اثر غشایی دال که اغلب در طراحی در نظر گرفته نمی شود، می تواند تا حد زیادی از خرابی پیشرونده ی دال و سازه جلوگیری کند. هم چنین با افزایش مقاومت بتن دال و افزایش ضخامت دال نسبت به حداقل پیشنهادی آیین نامه می توان ظرفیت دال را پس از حذف ناگهانی یک ستون میانی به مقدار قابل ملاحظه ای افزایش داد.

خصوصیات بتن خودتراکم الیافی تازه و سخت شده مورد توجه محققین در صنعت ساخت و ساز می باشد ولیکن، رفتار این بتن تحت اثر پیچش متناوب، ناشی از اعمال بارهای سیکلی، کمتر مورد بررسی محققان قرار گرفته است. در این پژوهش آزمایشگاهی رفتار بتن خودتراکم الیافی تحت اثر پیچش سیکلی مطالعه شد. جهت اعمال پیچش، نمونه های T شکل ساخته شد که به صورت وارونه در دو انتهای قسمت افقی روی تکیه گاه متصل به کف صلب قرار گرفت و توسط دستگاه اکچوییتور نیروی رفت و برگشتی با دامنه های متفاوت به انتهای قسمت عمودی وارد شد تا قسمت افقی حول محور طولی اش تحت پیچش قرار گیرد. قسمت عمودی نمونه حاوی بتن بدون الیاف توسط میلگردهای طولی و عرضی مسلح شد به طوری که، در زمان اعمال بار جاری نشوند و از طریق آن پیچش به قسمت افقی ساخته شده با بتن خودتراکم الیافی وارد شود. با نیروی اعمال شده و ترسیم نمودارهای هیسترسیس، میزان تحمل لنگر پیچشی و اتلاف انرژی مورد بررسی قرار گرفت. از بتن خودتراکم رده C50 و الیاف فولادی با انتهای قلاب دار و نسبت طول به قطر 62/5به میزان صفر، 0/25، 0/5و 0/75 درصد حجمی بتن استفاده شد. با توجه به نتایج به دست آمده میزان 0/5درصد الیاف در تمامی آزمایش ها دارای بیشترین میزان اتلاف انرژی تا 3/87و بیشترین لنگر پیچشی تا 2/42 برابر نمونه شاهد داشته است.

بدلیل رشد و پیشرفت روز افزون جمعیت درشهرها، استفاده از تکنولوژی تزریق در صنعت بهسازی زمین ها، مهندسی عمران-ساختمان و زمین شناسی مهندسی روز به روز در دهه اخیر بیشتر شده است. در این زمینه گروت و افزودنیهای آن نقش بسیار مهمی با توجه به شرایط تزریق ایفاد می کند. در این تحقیق معیارهای ویسکوزیتی و رئولوژی گروت با استفاده از دستگاه ویسکوزیمتر مدل (DV-II+Pro) و همچنین معیارهای فیزیکی گروتها از جمله جمع شدگی (انقباض)، توده ویژه، مقدار اسیدیته بر روی گروت پایه سیمان بهمراه سیلیکات سدیم بعنوان ماده افزودنی شیمیائی، کائولینیت، سیمان و آب بررسی شد. در روش این تحقیق، ترکیبات مختلف گروت که درصد های مختلفی از سیلیکات سدیم، کائولینیت و آب را شامل می شوند ساخته شدند و نتایج بدست آمده نشان می دهد که ازدیاد سیمان، کائولینیت و سیلیکات سدیم بر ویسکوزیته گروت اثر معکوس دارد و این مواد در صورتیکه در گروت استفاده شود مقدار توده ویژه خاک در حد قابل قبول و اسیدیته گروت بیش از 11 بدست می آید که بسیار مناسب در عملیات تزریق می باشد. همچنین اثر درصد های مختلف سیلیکات سدیم بر خواص گیرش، توده ویژه و اسیدیته گروت بررسی شد که نتایج برای مهندسین ساختمان و کلیه دست اندرکاران در این زمینه قابل توصیه می باشد.

خسارت های سازه ای و به دنبال آن خسارت های مالی قابل توجهی که تا کنون در اثر وقوع زمین لرزه های مخرب به وجود آمده است، باعث شده تا محققان و آیین نامه ها به منظور طراحی لرزه ای سازه ها برای محدود کردن سطح خرابی آن ها به تدریج از رویکرد طراحی تجویزی به سمت طراحی بر اساس عملکرد حرکت کنند. تحلیل های شکنندگی لرزه ای یکی از مهمترین ابزارهای لازم در طراحی لرزه ای سازه ها بر اساس عملکرد به شمار می روند که منجر به تولید توابع و منحنی های شکنندگی می شوند. توابع شکنندگی ابزاری توانمند برای ارزیابی احتمالاتی آسیب پذیری لرزه ای سازه ها به شمار می روند. در این پژوهش با هدف ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای دیوارهای برشی فولادی موج دار و به منظور مقایسه ی آسیب پذیری لرزه ای آن ها با دیوارهای برشی فولادی ساده، توابع شکنندگی گسترش یافته و منحنی های شکنندگی تولید شده اند. در این خصوص، اثر زاویه ی موج نیز در نمونه های موج دار مورد بررسی قرار گرفته است. تولید این منحنی ها از طریق انجام تحلیل های دینامیکی افزایشی میسر شده است. به این منظور از تغییرمکان بین طبقه ای به عنوان شاخص خسارت و از بیشینه شتاب زمین به عنوان شاخص شدت تحریک استفاده گردیده است. بررسی منحنی های تولید شده نشان می دهد که در نمونه های موج دار در شدت های پایین لرزه ای با افزایش زاویه ی موج، احتمال خرابی کاهش می یابد. این در حالی است که در شدت های بالای لرزه ای با افزایش زاویه ی موج، احتمال خرابی افزایش یافته است. از سوی دیگر، نتایج بیان گر رفتار لرزه ای مناسب تر نمونه های موج دار نسبت به نمونه ی ساده در شدت های پایین لرزه ای است.

پایش سلامت سازه راهکاری اقتصادی و مطمئن به منظور ارزیابی شرایط سازه های زیر ساختی است. در سالهای اخیر محققان حوزه پایش سلامت سازه کوشیده اند که الگوریتم هایی به منظور تشخیص خرابی بر پایه روش تشخیص آماری الگو ارائه دهند. مطالعات نشان می دهد که این الگوریتم ها می توانند به طور موفقیت آمیزی در شناسایی خرابی سازه ها مورد استفاده قرار گیرند. یکی از مسائلی که باید برای اعمال روش های تشخیص آماری الگو در کاربردهای عملی در نظر گرفت متغیر بودن شرایط محیطی و کاربری در هنگام ثبت داده ها است. در نظر گرفتن این موضوع برای اجتناب از تشخیص نادرست خرابی امری ضروری می باشد. این مقاله به بررسی کارایی روش های تشخیص آماری الگو به کمک تحلیل سری زمانی در شرایط پیرامونی متفاوت می پردازد. داده های حاصل از یک مطالعه آزمایشگاهی شامل سیستم هشت درجه آزادی جرم و فنر مورد استفاده قرار گرفته است. با تغییر ولتاژ سیگنال اعمالی، توانایی این روش ها در تشخیص خرابی در شرایط پیرامونی متفاوت مورد بحث قرار گرفته است. دو رویکرد پرکاربرد تشخیص آماری الگو شامل مدل اتورگرسیو (AR) به همراه استفاده از نمودار کنترل و یا فاصله ماهالانوبیس در تشخیص داده های پرت بررسی شده است. نتایج حاصل اهمیت بررسی توانایی روش های تشخیص آماری الگو در تشخیص درست خرابی سازه در شرایط محیطی و کاربری متفاوت در کاربردهای عملی را نشان می دهد.

اتصال پایه به عرشه در پل های فولادی نقش موثری در مقاومت این سازه در برابر نیروهای جانبی مانند زلزله دارد. تقویت اتصال یکی از راهکارهای مورد توجه انتقال مفصل پلاستیک از اتصال به نقطه دیگری از سازه است. در این مطالعه چهار نمونه پل فولادی با اتصال مرکب فولاد و بتن و یک نمونه با اتصال جوش مستقیم با استفاده از روش اجزا محدود و با بکارگیری نرم افزار ABAQUS تحلیل و بررسی گردید. این مدل ها تحت الگوی بارگذاری تناوبی SAC مورد آنالیز قرار گرفته و نتایج با هم مقایسه گردید. نتایج این مطالعه نشان می دهد که استفاده از اتصال کامپوزیت در پل های فولادی باعث افزایش ظرفیت برشی پل فولادی می شود و عملکرد آن را بهبود می بخشد. هم چنین ارزیابی ها نشان می دهد که افزایش طول ناحیه مرکب باعث شکل پذیری کلی قاب می گردد. هم چنین نتایج این پژوهش نشان می دهد که مقاومت بتن پرکننده ی ناحیه مرکب تاثیری بر ظرفیت برشی و استهلاک انرژی پل فولادی ندارد. نتایج این مطالعه نشان می دهد استفاده از اتصال مرکب برای تماس میان پایه و عرشه باعث انتقال تمرکز تنش و پلاستیک شدگی فولاد از ناحیه اتصال به درون پایه می شود. همچنین با نظر به نتایج می توان دریافت که اتصال با طول ناحیه مرکب بلندتر تمرکز تنش و پلاستیک شدگی را به صورت مناسب تری انتقال می دهد. هم چنین با توجه به نتایج این پژوهش در مدل های با اتصال کامپوزیت کمانش خارج از طول ناحیه مرکب اتفاق می افتد، ولی در اتصال مستقیم پایه به عرشه، کمانش در صفحه مشترک اتصال پایه به عرشه اتفاق می افتد.

نقش شکست برشی در رفتار لرزه ای سازه های بتن مسلح از اهمیت فراوانی برخوردار می باشد. معمولا، تحلیل غیرخطی تیرها و ستون ها در سازه های بتنی بر اساس رفتار خمشی اعضا بوده و اثرات برش در آنها نادیده گرفته می شود. در چنین تحلیل هایی تنها رفتار خمشی عضو در نظر گرفته شده است؛ درحالیکه نتایج آزمایشگاهی احتمال شکست اعضای بتن مسلح در حالت های قبل از رسیدن به ظرفیت خمشی نهایی را نشان می دهد. در این مطالعه، مدلی عددی شامل مفاصل چرخشی، برای شبیه سازی اثرات ظرفیت برشی تیرها و ستون ها بر اساس مکانیزم شکست مواد پیشنهاد شده است. به منظور بررسی دقت مدل پیشنهادی در تیرها و ستون ها، نتایج به دست آمده از تحلیل غیرخطی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شد؛ به طوریکه نتایج پیش بینی شده توسط مدل پیشنهادی تطابق مناسبی با نتایج آزمایشگاهی دارد. علاوه بر این، مدل پیشنهادی در سطح سازه مورد ارزیابی عملکردی قرار گرفت و به همین منظور، قابی بتن مسلح در دو حالت مختلف 1-تحلیل با استفاده از مدل پیشنهادی با در نظر گرفتن اثرات برش و 2-تحلیل بر اساس مدل پیشنهادی با صرف نظر کردن از اثرات برش در اعضا بررسی شده است. نتایج حاصل، اهمیت در نظر گرفتن اثر برش در پیش بینی رفتار غیرخطی قاب ها توسط مدل پیشنهادی را نشان می دهد؛ که می تواند روشی جایگزین برای روش های متداول باشد.

با اعتقاد به این واقعیت که یک فعالیت می تواند از چندین راه یا حالت انجام پذیرد و یا در شرایط واقعی، ممکن است چندین حالت اجرایی برای فعالیت ها با میزان منابع مختلف وجود داشته باشد، نیاز به ارزیابی زمانبندی حاصل از روش های مختلف از ترکیب های مختلف زمان-منابع-کیفیت و بهینه سازی آنها می باشد که از آن به مسائل با عنوان زمانبندی پروژه با منابع چند حالته یاد می شود. از طرفی دیگر کاربرد تئوری محدودیت ها در مدیریت پروژه منجر به ایجاد رویکرد جدیدی در برنامه ریزی و کنترل پروژه ها با عنوان زنجیره بحرانی شده است که مطالعه حاضر استفاده از تکنیک زنجیره بحرانی و موازنه همزمان زمان-هزینه-کیفیت را مدنظر دارد. در این مطالعه با استفاده از توانایی بالای الگوریتم چند هدفه ازدحام ذرات در بهینه سازی، به حل مسئله چند هدفه موازنه زمان-هزینه-کیفیت و با تکنیک زنجیره بحرانی پرداخته شده است تا بتواند مناسب ترین توالی و حالت اجرایی فعالیت ها به نحوی که در آن زمان، هزینه و کیفیت در بهینه ترین حالت ممکن نزدیک به واقعیت و اجرایی خود قرار داشته باشند را بیابد. برنامه نویسی الگوریتم بهینه سازی با نرم افزار متلب کدنویسی شده و نتایج مورد نظر استخراج شد. به منظور ارزیابی مدل پیشنهاد شده، دو مثال موردی با تعداد 7 و 18 فعالیت حل شده است. در ضمن از یک پروژه با 60 فعالیت نیز که موازنه زمان هزینه کیفیت در آن صورت گرفته بود، به منظور صحت سنجی الگوریتم پیشنهادی استفاده شده است و نتایج جدیدی استخراج شده است. نتایج نشان داد الگوریتم توسعه داده شده عملکرد صحیح و خوبی داشته است به طوریکه قابلیت ایحاد چندین جواب پارتو با مقادیر مختلف زمان، هزینه و کیفیت را دارد و همچنین نتایج براساس بهترین زمان، هزینه و کیفیت به طور محزا گزارش شده است که این امر به مدیران پروژه این امکان را می دهد تا با توجه به اولویت خود در پروژه جواب بهتر را برگزیند.

ملاحظات معماری از قبیل قرارگیری پیلوت و واحدهای تجاری در همکف، جلوگیری از تجمع ورودی های مختلف در مجتمع های آپارتمانی، سازه های دوبلکسی را پدید می آورد که در آن ها کف های طبقات با اختلاف ترازی نسبت به هم در دو یا چند تراز ارتفاعی مختلف ایجاد می شوند. در سازه های دوبلکسی عمده مشکلات ناشی از عدم پیوستگی دیافراگم کف می باشد که باعث تغییرات چشم گیری در دوره تناوب، سختی و پخش نیروی زلزله می گردد. در این مقاله با آنالیز استاتیکی خطی و غیرخطی به بررسی موقعیت مکانی و زمانی وقوع اولین مفصل پلاستیک در تیرها و ستون های کوتاه، دوره تناوب، تغییر مکان، نیروی برشی، نقطه عملکرد و طیف ظرفیت و. . . در پنج سازه دوبلکسی 2، 4، 6، 8 و 10 طبقه پرداخته شده است. نتایج نشان می دهد که اثر اختلاف تراز در سازه های کوتاه مشهودتر بوده و با افزایش ارتفاع اثر پدیده ستون کوتاه در سازه های دوبلکسی کاهش و نقطه عملکردی آن افزایش می یابد.

امروزه استفاده از مصالح نوین نظیر بتن فوق توانمند و میلگردهای GFRP در صنعت ساختمان دارای گسترش روز افزونی می باشد. معمولا از این نوع مصالح در ساخت سازه های بتن مسلح و یا ترمیم این نوع سازه ها استفاده می شود. با توجه به اینکه به دلیل ویژگی های میلگرد الیاف شیشه و همچنین نوع متفاوت سطح جانبی این نوع میلگرد، رفتار باند-لغزش بین بتن و میلگرد در اعضای بتن مسلح ساخته شده از میلگرد GFRP در مقایسه با اعضای مسلح شده با میلگردهای فولادی متفاوت می باشد، از اینرو شناخت و بررسی رفتار اعضای بتنی مسلح شده با میلگردهای GFRP در قبل و بعد از ترک خوردگی در عضو برای تحلیل غیر خطی رفتار این نوع اعضا ضروری می باشد. از آنجائیکه بتن فوق توانمند به دلیل ویژگی های آن نظیر مقاومت فشاری بالا، نفوذپذیری کم، مقاومت در برابر سیکلهای یخبندان و. . . به منظور کاهش ابعاد اعضای سازه و یا استفاده در سازه های خاص نظیر پل ها، نیروگاه های اتمی و. . . کاربرد زیادی دارد، در این پژوهش رفتار قبل و پس از ترک خوردگی نمونه های مسلح کششی ساخته شده از بتن فوق توانمند و میلگردGFRP مورد بررسی قرار گرفته است. برای دست یافتن به این هدف با انجام آزمایش کشش بر روی نمونه های استوانه ای به طول 850 میلی متر که با یک میلگردGFRP در مرکز مسلح شده اند تاثیر نوع میلگرد، قطر میلگرد و نسبت ضخامت پوشش بتن روی میلگرد به قطر میلگرد بر رفتار ترک خوردگی بتن فوق توانمند در کشش برای اعضای بتن مسلح بررسی شده است و برای حداقل، حداکثر و متوسط فاصله ترک ها و همچنین تنش کششی ترک-خوردگی در اعضای کششی با توجه به عوامل موثر بر آنهاروابط مناسب و کاربردی ارائه شده است.

در مقاله حاضرتاثیرنیروی آپلیفت (زیرفشار) برپاسخ دینامیکی غیرخطی سد بتنی وزنی تحت زمین زلزله های حوزه نزدیک و حوزه دور از گسل با استفاده مدل عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. با توجه به اینکه نیروی فشار آپلیفت به عنوان یکی از بارگذاری های تاثیرگذار برپایداری سدهای بتنی وزنی همواره مطرح می باشد، لذا درمطالعه حاضر تاثیر این نوع بارگذاری در شرایط مختلف با فرض سه نوع توزیع محتمل بررسی شده است. همچنین جهت بررسی دقیق تر موضوع شتاب نگاشت های حوزه نزدیک و دور در سه، زلزله متفاوت بر سازه سیستم سد-مخزن-فونداسیون اعمال گردیده است. مدل خرابی پلاستیک بتن(CDP) که شامل رفتار سخت شوندگی و نرم شوندگی کرنشی بتن می باشد در تحلیل دینامیکی غیرخطی بکار رفته است. بعنوان مطالعه موردی تحلیل دینامیکی غیرخطی و آنالیز خرابی لرزه ای سد بتنی وزنی شفارود واقع در استان گلستان تحت زمین لرزه های حوزه دور و نزدیک باهمراه لحاظ اثرات نیروی زیرفشار مورد ارزیابی قرار گرفته است. اندیس خرابی کلی بعنوان یکی از پارامترهای پاسخ لرزه ای سد مورد بررسی ارائه گردیده است. نتایج بدست آمده از تحلیل سد بتنی وزنی تحت تاثیر هر یک از زمین لرزه های حوزه نزدیک و دور به همراه سه توزیع متفاوت نیروی آپلیفت مقایسه شده بطوریکه نتایج بدست آمده از تحلیل حاکی از تاثیر نسبی نیروی آپلیفت در زمین لرزه های حوزه نزدیک بر رفتار دینامیکی سد بتنی وزنی می باشد بطوریکه در این شرایط تخریب بدنه سد بطورنسبی افزایش می یاید.

با توجه به اینکه ایران بر روی کمربند زلزله آلپ-هیمالیا واقع گردیده است، هر از چند گاهی زلزله های مخربی در مناطق مختلف ایران اتفاق می افتد که خسارات جانی و مالی فراوانی را به بار می آورند. به همین دلیل مقاوم سازی جهت حفظ بناهای تاریخی و مذهبی به دلیل قدمت زیاد تاریخی و میراثی آن ها بسیار ضروری می باشد. هدف از این پژوهش بررسی رفتار گنبد ارچین امامزاده جعفر بروجرد به عنوان نمونه ای از چند گنبد ارچین موجود در جهان تحت زلزله 1385 دشت سیلاخور و ارائه طرح مقاوم سازی این گنبد با استفاده از یک لایه اندود بتن مسلح (شاتکریت) در سطح داخلی گنبد می باشد. در این پژوهش جهت مدل سازی و آنالیز از نرم افزار اجزاء محدود ABAQUS استفاده شده است. پس از انجام مطالعات میدانی سازه، گنبد با دقت در این نرم افزار مدل گردیده است. این مدل تحت آنالیز فرکانسی و تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی قرارگرفته و رفتار لرزه ای گنبد قبل و بعد از مقاوم سازی مدل با یکدیگر مقایسه گردیده اند. درنهایت با توجه به تحلیل های انجام شده و نتایج به دست آمده از این پژوهش علت خرابی گنبد در زلزله 1385 دشت سیلاخور شتاب زیاد قسمت فوقانی گنبد و ضعف و تردشکنی مصالح بنایی در برابر نیروهای برشی شناخته شد. پس از مقاوم سازی گنبد با اندود بتن مسلح در سطوح داخلی این ضعف و آسیب پذیری به خوبی برطرف خواهد گردید.