مهندسی سازه و ساخت
سال:1396 | دوره:4 | شماره:4 (پیاپی 14) |تعداد مقالات:12

بیشتر مطالعات گذشته بر روی آلیاژهای حافظه دار شکلی، به یکی از پرکاربردترین نوع این آلیاژها با نام نیکل تیتانیوم Ni-Ti مربوط می شوند. با این حال قیمت بالا و رفتار پیچیده این آلیاژ به دلیل وابستگی بسیار زیاد به نرخ کرنش، محققین بسیاری را به سوی تولید آلیاژهای جایگزین سوق داده است. مقاله حاضر ضمن ارزیابی خواص آلیاژ نوین پایه مس Cu-Al-Mn که توسط یکی از محققین ژاپنی به نام اراکی معرفی گردیده، قابلیت مدل های رفتاری برای شبیه سازی عددی این آلیاژ را بررسی می کند. آلیاژ مورد نظر ضمن بر خورداری از خواصی نظیر سوپر الاستیسیته قابل قیاس با Ni-Ti، دارای قیمت مناسب تر و وابستگی ناچیز به نرخ کرنش می باشد. با بهره گیری از خواص این آلیاژ قابلیت سه مدل مستقل از نرخ، مدل گراسر کوزارلی، مدل فاگازا و مدل خودبازگشتی، در توصیف رفتار این آلیاژ نوپا مورد بررسی قرار گرفت. مدل گراسر کوزارلی با وجود پیچیدگی بیشترنسبت به مدل های چند خطی فاگازا و خودبازگشتی، به دلیل داشتن پارامترهای کنترل کننده، توصیف دقیق تری از رفتار آلیاژ بویژه در نقاط شروع تبدیل دو فاز از خود نشان داد. همچنین پارامترهای ثابت این مدل برای توصیف رفتار میله ای 14 میلی متری از جنس آالیاژ مذکور با انجام فرایند سعی و خطا در نرم افزار متلب ارائه گردید. نتایج شبیه سازی عددی رفتار آلیاژ Cu-Al-Mn درآزمایش کشش و شبه استاتیک توسط دو مدل فاگازا و خودبازگشتی نشان داد، این مدل ها در کنار سادگی کاربرد و عدم نیاز به پارامترهای آزمایشگاهی پیچیده، انطباق قابل قبولی با نتایج آزمایشگاهی داشته اند.

یکی از متداول ترین روش های تقویت اعضای بتن مسلح استفاده از الیاف های پلیمری می باشد. روش کاشت آرماتورهای FRP در پوشش اعضای بتنی (NSM-FRP)، اخیرا توجه محققین بسیاری را به خود جلب کرده است. در این روش به دلیل اتصال بیشتر آرماتورها با بتن، از ظرفیت مصالح الیاف های پلیمری استفاده کامل تری می گردد. این روش دارای مزایای قابل توجهی نسبت به سایر روش های مقاوم سازی می باشد، این در حالی است که مطالعات عددی کم تری در این زمینه نسبت به تکنیک های قدیمی تر مانند اتصال سطحی ورق های FRP انجام شده است. شبکه های عصبی مصنوعی ابزاری مناسب و کارآمد برای بررسی و پیش بینی پاسخ یک سیستم بر پایه تعداد زیادی داده های آزمایشگاهی می باشد. اساس کار این شبکه ها مبتنی بر پروسه یادگیری به عنوان جایگزین مناسب روش رگرسیون های معمول در جهت به حداقل رساندن خطای محتمل مطرح می باشد. در این تحقیق نتایج آزمایشات انجام شده در زمینه تقویت خمشی تیرهای بتن مسلح با استفاده از سیستم NSM-FRP جمع آوری و پس از شناسایی پارامترهای موثر بر رفتار خمشی تیرهای تقویت شده به عنوان پارامترهای ورودی شبکه عصبی مصنوعی، با انتخاب نسبت افزایش ممان خمشی تیر به عنوان تابع هدف مدل شبکه عصبی ایجاد و به بررسی مقاومت خمشی تیرهای تقویت شده پرداخته شده است. درنهایت با توجه به بررسی های پارامتریک، رابطه ای به منظور پیش بینی مقاومت نهایی تیرهای تقویت شده ارائه شده است

خطوط شبکه توزیع برق یکی از مراحل رسیدن برق از تولید کننده به مصرف کننده می باشد که طراحی اصولی آن، موجب پایداری شبکه و جلوگیری از تحمیل هزینه های اضافه می شود. یکی از پرکاربردترین اجزاء شبکه توزیع برق، پایه های بتنی H شکل می باشد که عملکرد مطلوب سازه ای آنها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این مقاله، ضمن ارائه و بررسی نتایج آزمایش در مقیاس واقعی بر روی پایه های متداول مورد استفاده در شبکه های توزیع برق (پایه 12 متری با قدرت اسمی  400کیلوگرم)، به بررسی عددی آن با استفاده از برنامه اجزای محدود آباکوس پرداخته شده است و نحوه شکست و ضریب رفتار لرزه ای در آن مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور ایجاد شرایط واقعی برای بتن پایه از روش پلاستیسیته بتن خسارت دیده و از قید مدفون سازی نیز جهت ارتباط بتن و میلگرد استفاده شده است. مقایسه نتایج عددی و آزمایشگاهی، بیانگر انطباق مناسب مدل عددی با نتایج آزمایشگاهی است. نتایج بررسیهای صورت گرفته، نشانگر ظرفیت بالاتر پایه های موجود از ظرفیت ارائه شده در آیین نامه ایران می باشد. ضریب رفتار بدست آمده نیز، بیانگر شکل پذیری مناسب این پایه ها بوده و نشان می دهد که مقادیر توصیه شده توسط آیین نامه می تواند بصورت قابل ملاحظه ای افزایش یابند، این موضوع، می تواند باعث استفاده از پایه های با ظرفیت کمتر شود که در نهایت کاهش هزینه های احداث شبکه های توزیع برق کشور را در پی خواهد داشت.

سازه های فولادی تقریبا نیمی از سازه های موجود در دنیا را تشکیل می دهند. سیستم قاب خمشی فولادی و قاب خمشی فولادی بهمراه مهاربند همگرا دو نوع از سیستم های رایج و متداول فولادی هستند که بسیار مورد استفاده قرار می گیرند. اکثر آیین نامه های مربوط به این سازه ها ضوابط بسیاری را برای مقابله در برابر نیروی زلزله بیان کرده اند ولی اشاره ای به طراحی این سازه ها در برابر بارهای دینامیکی آنی همچون انفجار و یا برخورد ماشین به آنها نکرده اند. در صورتی که عوامل ذکر شده باعث خرابی یکی از عناصر کلیدی سازه همچون ستون گردند ممکن است خرابی کلی یا بخشی از سازه را فراهم آورد. از این رو بررسی این سازه در برابر خرابی پیشرونده ضروری به نظر می رسد. در این مطالعه با استفاده از روش اجزای محدود و با بکار گیری نرم افزار Abaqus ساختمان 20 طبقه فولادی با دو نوع سیستم سازه ای و دو نوع سناریوی حذف ستون مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج عددی با استفاده از خروجی های آزمایشگاهی صحت سنجی گردید. نتایج این مطالعه نشان می دهد که سازه از نظر افزایش نیروی محوری و لنگر خمشی در حالت حذف ستون کناری نسبت به ستون گوشه بحرانی تر است. همچنین مشاهده گردید که تفاوت چندانی بین پاسخ سیستم های جانبی مختلف در برابر خرابی پیشرونده وجود ندارد. بار ستون های مجاور بعد از حذف ستون تقریبا دو برابر می شود، بنابراین برای مقابله با خرابی پیشرونده پیشنهاد می گردد ستون های سازه برای نیروی دو برابر ناشی از بارهای سرویس نیز کنترل گردد.

در این مقاله منحنی های شکنندگی سازه های بتنی 3، 5 و 8 طبقه ایران بررسی شده است. سازه هایی که در این مقاله مورد ارزیابی قرار گرفتند، دارای سیستم قاب خمشی بتنی با شکل پذیری متوسط می باشند، که طبق آیین نامه 2800 (ویرایش سوم) طراحی شدند. این مدل ها به صورت 3 بعدی در نرم افزار OpenSEES تحت 20 رکورد دور از گسل آیین نامه FEMA P695، که هر یک از g 0.1تا g 1.5مقیاس گردیدند، تحلیل دینامیکی فزاینده شدند و منحنی های IDA برای سه تیپ سازه مورد مطالعه ترسیم گردید. سپس با استفاده از نرم افزار MATLAB و در نظر گرفتن توزیع احتمالاتی لوگ-نرمال احتمال شکست در هر سطح عملکرد محاسبه گردید. سرانجام منحنی های شکنندگی برای حداکثر تغییرمکان بین طبقه ای در سطوح مختلف PGA ترسیم شد. نتایج حاکی از آن است که در مقایسه رفتار سازه با ارتفاع های متفاوت، می توان گفت که با افزایش ارتفاع، سازه زودتر وارد ناحیه غیرخطی شده و ظرفیت سازه کاهش می یابد. به طور کلی با افزایش ارتفاع سازه، آسیب پذیری سازه در چهار سطح خرابی مشخص شده (خرابی کم، متوسط، زیاد و کامل) افزایش می یابد ولی روند افزایش احتمال خرابی، کم و کم تر می گردد. احتمال خرابی کامل ساختمان در زلزله طرح (زلزله سطح خطر 1) نزدیک به صفر و احتمال خرابی زیاد نیز ناچیز می باشد، که با هدف طراحی آیین نامه 2800 که حفظ ایمنی جانی افراد و به حداقل رساندن تلفات جانی است، مطابقت دارد. در واقع سازه پایداری خود را بعد از زلزله سطح خطر 1 حفظ می نماید.

در سال های اخیر آزمایشات تجربی متعددی در خصوص تقویت برشی تیرهای بتن آرمه مسلح به الیاف پلیمری صورت گرفته است. در این راستا روابطی نیز برای تخمین مقاومت برشی تیرهای مسلح به الیاف پلیمری ارائه شده است. هدف از این مطالعه بررسی تخمین مقاومت برشی تیرهای مسلح به الیاف پلیمری بوسیله مدل شبکه عصبی مصنوعی پیش خور است. برای این منظور یک پایگاه داده متشکل از 304 تیر بتن آرمه مسلح به الیاف پلیمری جهت ارزیابی رفتار برشی، از نتایج تجزیه و تحلیل مقالات موجود گردآوری شده است. متغیرهای ورودی مدل شبکه عصبی شامل 11 متغیر دربرگیرنده مشخصات هندسی مقطع، میزان آرماتور، میزان الیاف پلیمری و مشخصات مصالح بتن و فولاد و الیاف پلیمری است و متغیر خروجی مقاومت برشی تیر است. بمنظور ارزیابی کارایی مدل شبکه عصبی در تخمین میزان ظرفیت برشی تیرهای تقویت شده، نتایج کسب شده از مدل شبکه عصبی با مقادیر روابط آیین نامه بتن ایران (نشریه 345) و آیین نامه بتن امریکا (ACI440) مقایسه می شود. مقایسه نتایج نشان می دهد که در مجموع دقت مدل شبکه عصبی نسبت به دقت هر دو آیین نامه بیشتر است. بطور مشخص برای داده های مورد بررسی، درصد میانگین نسبی مطلق خطای برآورد در مدل شبکه عصبی 13 درصد، آیین نامه امریکا 34 درصد و آیین نامه ایران 39 درصد است.

در بسیاری از طراحی ها فرض می شود که اتصالات تیر به ستون در قاب فولادی حالت گیردار یا مفصلی دارند، با اینکه در بسیاری از حالات، این اتصالات، حالتی گیردار یا مفصلی نداشته و به شکل نیمه صلب (نیمه گیردار) رفتار می کنند. مطالعاتی که اخیرا صورت گرفته به همراه توصیه های آئین نامه های جدید، بالاخص یوروکد  3و یوروکد 4، شامل روش ها و فرمول هایی جهت محاسبه و برآورد میزان مقاومت و سختی چشمه اتصال می باشند. با توجه به ضعف های مدل اتصال یوروکد، بایو و همکاران روش جدیدی بر مبنای مولفه های اتصال جهت مدلسازی اتصالات نیمه صلب داخلی و خارجی ارائه کردند که به روش المان صلیبی معروف می باشد و ضعف های روش یوروکد را مرتفع نموده است. مدلسازی غیرخطی نقش مهمی در تحلیل و طراحی سازه ها ایفا می کند و تحلیل استاتیکی غیرخطی نیز یک روش نسبتا ساده و موثر در تحلیل رفتاری سازه ها می باشد. در تحقیق پیش رو با استفاده از مدل اتصال صلیبی نیمه صلب و با استخراج یک ضریب غیرخطی اجزا، به تحلیل استاتیکی غیرخطی قاب ها، با دو نوع از اتصالات نیمه صلب شامل اتصال با ورق انتهایی و اتصال با نبشی نشیمن و فوقانی، در برابر دو نوع توزیع بارجانبی یکنواخت و مثلثی پرداخته می شود. نتایج گویای این مساله است که قاب های دارای اتصال تیر به ستون با نبشی نشیمن و فوقانی نسبت به اتصال با ورق انتهایی از سختی اولیه کمتری برخوردار بوده و اثر P-D ظرفیت باربری آن را بیشتر کاهش داده و این کاهش ظرفیت با افزایش تعداد طبقات سازه افزایش می یابد.

با توجه به پیشرفت روزافزون فناوری فضایی در سطح جهان و نیز کشور ایران، طراحی و بهره برداری از تجهیزات مخابراتی جهت ارسال و دریافت اطلاعات در ایستگاه های زمینی مربوطه دارای اهمیت بسزایی می باشد. با پیشرفت هر چه بیشتر علوم مرتبط با فناوری فضایی از جمله مهندسی مخابرات و باتوجه به حساسیت بسیار زیاد آنتن های بشقابی مورد استفاده در این خصوص، لازم است طراحی مربوط به سازه های مرتبط با این حوزه با دقت بیشتری نسبت به گذشته در دستور کار قرار گیرد. تاکنون در کشور بررسی و پژوهش مشخصی در خصوص این موضوع، خصوصا تاثیر اندرکنش خاک-سازه جهت بررسی رفتار لرزه ای و نیز جابه جایی مجاز برای سازه های مربوط به آنتن های بشقابیبزرگ و نحوه صحیح محاسبه و اعمال بارهای گوناگون به سازه انجام نشده است، لذا در پژوهش حاضر که با هدف بررسی تاثیر اندرکنش خاک-سازه در رفتار لرزه ای مجموعه سازه پدستال صورت گرفته، پس از محاسبه جابه جایی قابل قبول برای یک نمونه عملیاتی از آنتن های مخابراتی (مهمترین عامل در بررسی عملکرد مناسب مجموعه سازه پدستال برای آنتن) در ابتدا در قالب مدل سازی همزمان مجموعه سازه پدستال آنتن و پی، با لحاظ نمودن اندرکنش خاک-سازه و نیز اعمال بارگذاری مربوطه به مجموعه سازه، جابه جایی حاصل شده در دو حالت عملیاتی و دوام، استخراج و در ادامه میزان اختلاف جابه جایی در حالات مذکور با جابه جایی حاصل از مدل سازی پدستال آنتن بدون درنظرگرفتن اندرکنش خاک-سازه مقایسه شده است. در نهایت با توجه به نتایج حاصله از مدل سازی های انجام شده مشخص می گردد که اعمال اندرکنش خاک-سازه در حالت دوام بیش از 50 درصد و در حالت عملیاتی بیش از 500 درصد در جابه جایی اثرگذار می باشد.

پیوستگی بین سنگدانه و خمیر سیمان موسوم به ناحیه انتقال میان سطحی (ITZ) از پارامترهای مهمی است که بر خواص مکانیکی و دوام بتن تاثیر می گذارد. ریزساختار ناحیه انتقال و تخلخل (حفرات) خمیر سیمان و بتن متاثر از نوع و خواص مصالح مصرفی است که بررسی آن از اهداف این تحقیق می باشد. از طرفی استفاده از روش های کارآمد، کم هزینه و قابل اتکا برای ارزیابی عملکرد بتن در برابر نفوذ یون کلراید و رابطه آن با ناحیه انتقال، به عنوان معیار مناسب برای ارزیابی دوام، اهمیت ویژه ای دارد. تاکنون روش های مختلفی با رویکرد شاخص های الکتریکی ارائه شده است. در این پژوهش، تاثیر مواد پوزولانی خاکستربادی (10%، 20% و 30%) و دوده سیلیسی (5% و 10%) به عنوان جایگزین با وزن سیمان به صورت مخلوط های دوجزیی و سه جزیی، بر خواص بتن تازه و سخت شده مورد بررسی قرار گرفته است. از آزمایش های مقاومت فشاری، مقاومت کششی غیر مستقیم و مدول الاستیسیته برای ارزیابی خواص مکانیکی استفاده شد. همچنین برای ارزیابی دوام بتن، آزمایش های عمق نفوذ آب، تخلخل، جذب آب موئینه، مقاومت الکتریکی ویژه، نفوذ تسریع شده یون کلراید (RCPT)، انتقال تسریع شده یون کلراید (RCMT) بکار برده شد. جهت بررسی ریخت شناسی مرز مشترک سنگدانه و خمیر سیمان از تصاویر ریزنگار الکترون پویشی (SEM) استفاده شد. نتایج آزمایش بر روی بتن تازه نشان داد که حضور دوده سیلیسی در مخلوط های دوجزیی و سه جزیی موجب کاهش کارایی و هوای محبوس و حضور خاکستر بادی موجب افزایش این دو می شود. افزودن دوده سیلیسی به مخلوط های حاوی خاکستربادی ضمن افزایش مقاومت مکانیکی، موجب کاهش تخلخل و حفرات تا 18% می شود. همچنین حضور مواد پوزولانی علاوه بر افزایش کیفیت پیوند و یکنواختی مرز سنگدانه با خمیر سیمان، به طور چشمگیری بر خواص انتقال بتن تاثیر مثبت می گذارد.

پل ها از جمله ارکان اصلی خطوط حمل و نقل شهری و بین شهری می باشند. بنابراین باید طوری طراحی شوند که بعد از وقوع زلزله قابل استفاده بوده و منجر به قطع ارتباط سیستم حمل و نقل عمومی نشوند. خسارت وارد بر پل ها در زلزله های اخیر اهمیت ارزیابی لرزه ای پل و تعیین سطوح خرابی آن ها تحت بارهای لرزه ای را آشکار نمود. از جمله عواملی که آسیب پذیری پل ها در برابر زلزله را افزایش می دهد، زاویه بیه پل می باشد. پل های دارای بیه معمولا در تقاطع بزرگراه ها و یا جاده هایی که به دلیل شرایط جغرافیایی امکان ساخت پل های معمولی وجود ندارد، ساخته می شوند. هدف این مقاله ارزیابی لرزه ای پل های بتنی عرشه پیوسته دارای زاویه بیه با استفاده از معیار خرابی و تعیین احتمال خرابی پایه های پل به کمک منحنی های شکنندگی می باشد. بدین منظور سه نوع پل بتنی عرشه پیوسته دو، سه و چهار دهانه با زاویه های بیه صفر، 10، 20 و 30 درجه در نرم افزار اجزای محدود مدلسازی می شوند. سپس پاسخ لرزه ای هریک از پل ها تحت 10 رکورد زلزله با انجام تحلیل دینامیکی غیرخطی فزاینده (IDA) به دست می آید. به منظور تعیین احتمال خرابی پل ها از معیار خرابی ارائه شده توسط مکی و استوجانویچ استفاده شده و حدود خرابی پایه های پل ها در چهار حالت خرابی کم، متوسط، زیاد و کامل تعیین می گردد. سپس منحنی شکنندگی پل ها در هر یک از حالت های خرابی، به دست آمده و احتمال خرابی پایه ها در بیه های مختلف و دهانه های مختلف مقایسه می گردد. نتایج حاصل نشان می دهد که افزایش بیه موجب افزایش احتمال خرابی پل به ویژه در حالت های خرابی زیاد و کامل می گردد.

در این مقاله تاثیر ضخامت بتن و انواع روکش های حفاظتی میلگرد بر خوردگی و دوام سازه های بتن خود متراکم در حاشیه دریای عمان مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است. به این منظور نمونه های بتن خود متراکم با سه نوع پوشش میلگرد از جنس روی با ضخامت40 و 60 میکرون، اپوکسی و بدون پوشش (شاهد) با ضخامت لایه بتن پوشش3cm ، 5 و 7 ساخته شده و در محیط شاهد و همچنین نواحی جزر و مد، مستغرق و ساحل بندر چابهار به مدت14ماه عمل آوری شده است. بر روی نمونه های ساخته شده، آزمایشات مختلف دوام بتن و خوردگی میلگرد در سنین مختلف انجام شد. نتایج آزمایش کاهش جرم و خوردگی میلگرد نشان دهنده عملکرد مناسب میلگرد با روکش اپوکسی و روی در مقایسه با میلگرد بدون پوشش در همه شرایط نگهداری است. نتایج همچنین نشان می دهد پوشش روی به ضخامت 40 میکرون، کاهش جرم میلگرد را نسبت به میلگردهای بدون پوشش حدود %10 کمتر نموده است. علاوه بر آن افزایش 1.5 برابری ضخامت روی باعث کاهش خوردگی در حدود %3 تا %4 می شود. استفاده از پوشش اپوکسی نیز درصد کاهش وزن میلگرد را در حدود %4 تا %8 (بسته به ضخامت لایه بتن روی میلگرد) کاسته است. لازم به ذکر است که افزایش ضخامت لایه بتن روی میلگرد از3cm  به 5 و 7 به ترتیب باعث تغییر کاهش جرم از %34 به %27 و %21 شده است.

سیستم قاب سبک فولادی راکه به اختصار LSF (ال اس اف) می نامند، یک سیستم ساختمانی است، که برای اجرای ساختمان های عمدتا کوتاه مرتبه و میان مرتبه (حداکثر تا 5 طبقه) استفاده می شود و یکی از سیستم های ساختمانی مورد قبول مهندسان عمران (از منظر باربری ثقلی و جانبی)، در کشورهای توسعه یافته و مدرن می باشد. اگرچه این سیستم از مزایای قابل توجهی برخوردار می باشد، اما در ایران با استقبال زیادی مواجه نشده است که دلایلی هم چون عدم تطابق با فرهنگ مردم، قیمت بالاتر، عدم وجود نیروی کار ماهر و اشکالات اجرایی برای آن ذکر می شود. در این پژوهش ابتدا سازه های ال اس اف معرفی خواهند شد. سپس این سازه ها از مرحله طراحی، اجرا تا بهره برداری بررسی می گردند و ریسک های آن ها به طور دقیق شناسایی خواهد شد و در نهایت برای هر ریسک راه کار ارائه می گردد. فرآیند شناسایی ریسک از روش مصاحبه و در سطح شهر مشهد و حومه صورت گرفت. در مجموع در این پژوهش 56 پروژه شامل ساختمان های مسکونی، ویلایی، اضافه طبقات، مدارس، اداری، تجاری، فست فود، سازه های صنعتی و دیوارهای غیرباربر ال اس اف مورد بررسی قرار گرفت. تمامی پروژه های مذکور در شهر مشهد مقدس اجرا شده اند یا در آینده اجرا خواهند شد. در تمامی پروژه ها با طراحان، مجریان و کارفرمایان به صورت حضوری مصاحبه صورت گرفت. با توجه به جدید بودن این سیستم در ایران و ناشناخته بودن ریسک های آن، این پژوهش می تواند در تصمیم گیری مدیران پروژه و مهندسان اجرایی برای انتخاب سیستم ساختمانی مناسب برای پروژه های انبوه سازی و تک سازی و هم چنین اتخاذ راه کار مناسب جهت جلوگیری از این ریسک ها مفید باشد