مهندسی عمران امیرکبیر
سال:1402 | دوره:55 | شماره:6 |تعداد مقالات:10

روش‏ های بهسازی متعددی برای بهبود مشخصات مکانیکی و فیزیکی خاک برای احداث سازه و مانند آن پیشنهاد شده ‏است. یکی از روش های بهسازی، استفاده از عناصر دوست دار محیط زیست مانند صمغ گیاهی فارسی به عنوان یک بایوپلیمرجدید هیدروکرولیدی تجدید‏پذیر است. در این راستا، در پژوهش آزمایشگاهی حاضر تاثیر اضافه کردن این صمغ به ماسه فیروزکوه 161 مورد بررسی قرار گرفت.  مخلوط آب - صمغ فارسی در درصدهای مختلفی نسبت به وزن خاک خشک اضافه شد و نمونه‏ های ساخته شده تحت آزمایش مقاومت فشاری محدود نشده قرار گرفت تا حالت های بهینه ترکیب شناسایی شود. علاوه بر متغیر بودن درصد های وزنی آب و صمغ اضافه شده به خاک، اثر مقدار وزنی خاک، اثر دمای گیرش (دمای اتاقک-گرمکن)، اثر مدت گیرش (7 تا 56 روز) بررسی شدند. برای تفسیر اثر افزودن صمغ فارسی، چندین آزمایش میکروسکوپ الکترونی روبشی برروی نمونه های خشک منتخب انجام گردید. نتایج به وضوح افزایش مقاومت فشاری محدود نشده  نمونه های بهسازی‏ شده با صمغ فارسی  تا 4 مگاپاسکال ناشی از وجود گروه‏ های فراوان کربوکسیل و هیدروکسیل در صمغ را نشان می دهد. نمونه های عمل‏ آوری شده در دمای اتاق با رطوبت نسبی 15% به دلیل خاصیت آب دوستی صمغ گیاهی و افزایش انعطاف پذیری پیوند های ایجاد شده، مقاومت کمتری نسبت به نمونه های مشابه عمل آوری شده در گرمکن را تجربه کردند.

این پژوهش در برگیرنده نگرش تحلیلی بر موضوع آسیب پذیری سازه های دارای اسکلت مقاوم متشکل از سلول های چندگانه قاب خمشی بر اساس رویکرد تاب آوری لرزه ای است. بدین ترتیب، دو سازه 24 و 48 طبقه با اسکلت مقاوم قاب خمشی محیطی دسته شده شامل 9 سلول صلب یکپارچه، بر پایه مباحث ششم و دهم مقررات ملی ساختمان و ضوابط ویرایش چهارم استاندارد 2800 طراحی شده اند. نتایج این پژوهش بر اساس تحلیل های دینامیکی فزاینده (IDA) و آنالیز شکنندگی تحت رکوردهای سه مولفه ای حوزه نزدیک با انواع اثرات جهت داری بدست آمده و ارزیابی شده است. نمودارهای شکنندگی سازه های مطالعاتی نیز مطابق با ضوابط FEMA برای شش سطح عملکرد کرانه رفتار الاستیک (PL)، استفاده بی وقفه (IO)، کنترل خرابی (DC)، ایمنی جانی (LS)، آستانه فروریزش (CP) و ناپایداری احتمالی دینامیکی (GI) پیاده سازی گردیده اند. سپس با تعیین ضرایب آسیب بر اساس دستورالعمل HAZUS 2005 و به کارگیری فرمولاسیون پیشنهادی تابع خسارت در گزارش MCEER-09-0009 ، شاخص نیرومندی تاب آوری لرزه ای سازه های مطالعاتی محاسبه گردید. بر طبق بررسی نتایج تحلیل های دینامیکی غیرخطی، ملاحظه شد که سازه های قاب خمشی محیطی دسته شده دارای ایمنی به نسبت مناسبی در برابر ایجاد وضعیت فروریزش تحت رکوردهای نیرومند حوزه نزدیک حاوی پالس سرعت می باشند. همچنین، بر پایه ارزیابی مقادیر احتمالاتی محاسبه شده برای رخداد حالات حدی نیز دریافت شد که سازه های مطالعاتی 24 و 48 طبقه قاب خمشی محیطی دسته شده با نمود جامع تر رفتار غیرخطی هندسی، دچار روند تدریجی زوال مقاومت و کاهش سختی می گردند. مطابق با پردازش نمودارهای شکنندگی ملاحظه شد که به کارگیری ساختار مقاوم قاب خمشی محیطی دسته شده در ساختمان های بلند مرتبه می تواند قابلیت بالای پایداری دینامیکی را در مقابل روند تصاعدی گسترش خسارت ایجاد نماید. بر اساس نتایج سنجش تاب آوری لرزه ای سازه ها، مولفه استحکام سازه های 24 و 48 طبقه قاب خمشی به ترتیب برابر با 6 /83و84/8 درصد بدست آمد. همچنین، از نتایج حاصله برداشت گردید که سازه بلند مرتبه 48 طبقه دچار افت مقاومت و کارایی کمتری پس از رخداد زلزله می شود.

رواناب را می توان به صورت ساده، حاصل رفتار حوضه در برابر رخداد بارش باران دانست. تحقیقات مختلفی به منظور استحصال روش مناسب در تعیین رفتار و تعیین دقیق ترین پاسخ از حوضه صورت پذیرفته است. در اکثر این تحقیقات، مدل های مورد استفاده، از جمله مدل های مبتنی بر موج سینماتیک، نیاز به داده های ورودی با جزییات زیاد همچون مشخصات پوشش، مقدار شیب، رطوبت پیشین و نفوذپذیری خاک در حوضه دارد. لذا در این تحقیق با هدف تسهیل در استخراج پاسخ هیدرولوژیک حوضه، یک مدل استخراج نمودار زمان-مساحت به روش بهینه سازی با بهره گیری از روش دکانولوشن و الگوریتم ژنتیک ارایه شد و نتایج آن در حوضه های تئوریک و واقعی مورد ارزیابی قرار گرفت. در مدل این تحقیق مجموعه رخداد های بارش و هیدروگراف مشاهداتی متناظر در قالب ماتریس به عنوان ورودی مدل فراخوانی شده سپس با اجرای دکانولوشن و بهره گیری از الگوریتم ژنتیک، مجموعه نمودارهای زمان-مساحت متناظر حاصل شد. نتایج نشان داد که دقت مدل این تحقیق در برآورد پاسخ یک حوضه تئوریک فرضی، 99 درصد بوده در حالی که روش مستقیم برابر 74 درصد بوده است. دقت مدل در برآورد پاسخ حوضه هندسی وی-شکل و حوضه واقعی والنات گالچ به مقدار میانگین 99 درصد رسید. از این رو با توجه به کارایی مدل معرفی شده این تحقیق در تعیین نمودار زمان-مساحت حوضه وی-شکل، پیش بینی می گردد می تواند در سایر حوضه ها مورد استفاده قرار گیرد.

در این پژوهش ارزیابی اثرات کمی احداث سد سیمره در ساختگاه کارستی این سازه بر نوسانات تراز آب زیرزمینی و آبدهی چشمه ها مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به اندازه گیری های 10 ساله در شبکه چاه های مشاهده ای و چشمه های این منطقه، مشخص گردید که ارتباط هیدرولیکی مستقیمی بین تراز آب مخزن سد و سطح آب چاه های مشاهده ای وجود دارد. نتایج نشان داد که اختلاف قابل توجهی در میزان تراز سطح آب چاه های یال شمالی نسبت به چاه های یال جنوبی به ویژه در تکیه گاه راست و چاه های تکیه گاه راست نسبت به تکیه گاه چپ به روشنی دیده می شود. این تفاوت تاییدی مبنی بر وجود یک هسته آسماری با نفوذپذیری پایین در امتداد محور تاقدیس است کهباعث کارایی بیشتر پرده آب بند در جناح راست شده است. تغییرات آبدهی اغلب چشمه ها رابطه مستقیمی با تغییرات تراز آب مخزن دارد و همبستگی بالایی وجود دارد. تغییرات مجموع دبی کل چشمه های اندازه گیری شده در هر دو یال، روند مشابهی با تغییرات دبی چشمه های یال چپ دارد که این به دلیل دبی بیشتر چشمه های تکیه گاه چپ می باشد. نتایج نشان داد که با افزایش تراز آب مخزن به 660 متر، مقدار آبدهی خروجی چشمه های منطقه 1400 لیتر درثانیه رسیده و با کاهش تراز آب مخزن در سال بعدی این مقدار خروجی کاهش و مجدداً با افزایش تراز به 704 متر، میزان آبدهی به 1800 لیتر در ثانیه افزایش داشته است.

در این مقاله عملکرد قاب های مهاربندی واگرا با تیر پیوند قائم در برابر خرابی پیش رونده بر اساس دستورالعمل GSA و روش مسیر جایگزین بررسی شده است. بدین منظور سه قاب 5، 10 و 15 طبقه مورد بررسی قرار گرفته اند که عملکرد آن ها به روش تحلیل دینامیکی غیرخطی با نرم افزار SAP2000 برآورد گردید. با حذف ستون میانی در قاب های موردمطالعه، برای هر سه قاب، مشاهده شد که جابجایی ها منظم و عملکرد مناسبی را در خرابی پیش رونده دارند. اما با حذف ستون گوشه در قاب پنج طبقه فروریزش رخ داد و برای قاب 10 طبقه نیز افزایش حدود 3 برابری جابجایی کف طبقات مشاهده شد. اما برای قاب 15 طبقه رفتار قاب تحت خرابی پیش رونده بسیار مناسب بود. در واقع حذف ستون گوشه در قاب ها نسبت به حذف ستون میانی، حالت بحرانی تری را به وجود می آورد. در سناریوی حذف ستون میانی در قاب 5 طبقه، حداکثر جابجایی قائم در طبقه آخر برابر 9/21 سانتی متر، در قاب 10 طبقه برابر 6/37 سانتی متر و در قاب 15 طبقه برابر 4/25 سانتی متر به دست آمد. جهت مقایسه، در سناریوی حذف ستون گوشه در قاب 5 طبقه، حداکثر جابجایی قائم در طبقه آخر به علت فروریزش نامشخص، در قاب 10 طبقه برابر 21/88 سانتی متر و در قاب 15 طبقه برابر7/65 سانتی متر به دست آمد. نتایج نشان داد که با افزایش ارتفاع سیستم سازه ای، رفتار آن در برابر خرابی پیش رونده بهبود می یابد.

پلاستیک ویسکوزیته، نقطه واروی، میزان صافاب دوغاب، زمان بندش و استحکام تراکمی سیمان از جمله پارامترهای مورد نیاز جهت یک عملیات موفقیت آمیز در سیمانکاری چاه هستند. در این پژوهش تاثیر پوشای حجم دهنده (بنتونایت و سدیم سیلیکات)، کنترل کننده صافاب (FLC)، شتاب دهنده بندش (کلسیم کلرید و سدیم کلرید) و کندکننده های بندش (کلسیم لیگنوسولفونات و کربوکسی متیل هیدروکسی اتیل سلولز) در قالب 25 آزمایش مورد مطالعه قرار گرفته است. در بررسی نتایج، با افزایش مقدار بنتونایت تا 6 % وزنی سیمان، مقدار صافاب را از cc380 بهcc  89 رساند در حالی که سدیم سیلیکات تا cc180 کاهش داد. با افزایش از 0%  تا 6 %، کلسیم کلرید نسبت به سدیم کلرید اثر بیشتری بر زمان بندش سیمان دارد. در درصدهای بالای (30 %)، کلسیم کلرید، برای عملیات های سیمانکاری نتایج غیر قابل قبولی ارائه داد. افزایش کلسیم لیگنوسولفونات، زمان نیم بندش را با شیب ثابت و CMHEC به صورت غیر خطی افزایش دادند. با افزایش 1 % CMHEC به دوغاب سیمان مقدار صافاب از cc72 به cc42 کاهش پیدا کرده است در حالی که این کاهش برای کلسیم لیگنوسولفونات برابر با cc7 بوده است. با افزایش 1 % CMHEC  به سیمان مقاومت تراکمی سیمان از   2400psi   تا 1730psi    کاهش پیدا کرد در حالی که برای کلسیم لیگنوسولفونات از  2400psi    تا 1120psi    کاهش یافت. اضافه نمودن FLC به آب لازم برای ساخت سیمان موجب تاخیر در زمان بندش و  کاهش یافتن استحکام اولیه سیمان در  hr24  اول شد.

در بتن خودتراکم الیافی، از یک سو الیاف و از سوی دیگر خواصی مانند قابلیت پرکنندگی، سبب ایجاد مخلوطی همگن می گردد. در این پژوهش 10 طرح اختلاط مورد بررسی و آزمایش قرار گرفته که یک طرح آن برای نمونه شاهد و 9 طرح دیگر شامل درصد های حجمی 0/25 ، 0/5 ، 0/75 الیاف هایی از نوع فولادی ، ماکروسنتتیک تک رشته ای (MEX 100) و کربن پلیمری تقویت شده  (CFRP) می باشد.در این تحقیق رفتار رئولوژی بتن تازه خود تراکم به کمک آزمایش رئومتر و همچنین آزمایش های متداول تعیین خواص خودتراکمی بتن تازه که شامل آزمایش های جریان اسلامپ ، حلقه J ، جعبه L ، جعبه U ، قیف V می شود بررسی گردید. در ادامه نیز مدل رفتاری بتن سخت شده بر اساس آزمایش های تعیین خواص مکانیکی (مقاومت فشاری، مدول الاستیسیته) تحلیل شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که افزودن الیاف به بتن تازه سبب کاهش خواص خود تراکمی و رئولوژیکی بتن می گردد و همچنین با افزایش درصد های حجمی الیاف این تاثیر بیشتر نمایان می گردد بطوری که زیادترین تاثیر را می توان در طرح های حاوی الیاف CFRP مشاهده کرد. نتایج مربوط به خواص مکانیکی بتن سخت شده نیز نشان دهنده آن است که افزودن الیاف ها با مقادیر پایین به بتن خودتراکم سبب بهبود برخی از این خواص می گردد ولی استفاده از مقادیر بالای الیاف سبب افزایش شکل پذیری و در نتیجه کاهش مقادیر مقاومت فشاری و مدول الاستیسیته در بتن های خود تراکم می گردد.

تعیین اراضی مناسب برای گسترش شهرها، یکی از تصمیم­ گیری­ های مهم و پیچیده­ ی مدیران شهری است. متأسفانه در معیارهای توسعه شهری به پارامترهای ژئوتکنیکی توجه نشده که این پارامتر در توسعه شهرهای ساحلی حائز اهمیت است. بر این اساس، هدف اصلی مقاله حاضر، بررسی توسعه فیزیکی شهر بندرعباس با نگرش ویژه به معیارهای ژئوتکنیکی است. رهیافت اصلی پژوهش حاضر، تعیین اراضی مناسب برای توسعه­ ی فیزیکی شهر بندرعباس است که برای دستیابی به آن، از مؤلفه های تأثیرگذار مشتمل بر سه معیار ژئولوژیکی (6 زیر معیار)، ژئوتکنیکی (13 زیر معیار) و محیط­زیستی (4 زیر معیار) استفاده گردید. برای وزن­ دهی معیارها از روش تحلیل شبکه ­ای (ANP) استفاده شد. پس از ایجاد لایه­ های اطلاعاتی، برای رویهم ­گذاری معیارها از عملگرهای فازی AND، OR، SUM، Product، گامای 0/9، گامای 0/7 و گامای0/5 استفاده شد. از رگرسیون حداقل مربعات در انتخاب بهترین عملگر برای نشان دادن اراضی مناسب جهت توسعه شهری استفاده شد و خوشه­ بندی محلات با روش K-Mean انجام شده است. نتایج نشان داد که وزن معیارهای ژئوتکنیکی، محیط­زیستی و ژئولوژیکی به ترتیب 0/584، 0/280 و 0/135 بود. بر اساس نتایج حاصل شده، معیارهای ژئوتکنیکی در بحث توسعه شهری دارای بیشترین وزن است که در اکثر مطالعات مورد توجه قرار نگرفته است. نتایج رگرسیون OLS نشان داد که از میان عملگرهای فازی، عملگر جمع جبری SUM بیشترین همبستگی را با معیارهای پژوهش داشت و بهترین نقشه را برای تعیین اراضی توسعه شهری ارائه نمود. نتایج روش K-Mean چهار خوشه را برای توسعه شهری بندرعباس نشان داد که در خوشه­ ی اول 53/6% (30/5 کیلومترمربع) از اراضی که در نواحی شرقی و شمال شرقی بندرعباس قرار دارند، برای توسعه فیزیکی شهر کاملاً مناسب است؛30/7% (5/17 کیلومترمربع) اراضی مناسب است که در بخش شمال غربی قرار دارد؛ حدود 13/1% (7/5 کیلومترمربع) اراضی نامناسب و 2/4% (1/4 کیلومترمربع) از اراضی کاملاً نامناسب است. بنابراین اراضی واقع در بخش شرقی- شمال شرقی و سپس شمال غربی، مناسب ­ترین اراضی برای ساخت­ وسازها و توسعه­ ی فیزیکی شهر بندرعباس می ­باشد.

در این مطالعه با استفاده از الگوریتم ژنتیک به مکان‏ یابی بهینه حسگر پرداخته می ‏شود که نقش کلیدی در پایش سلامت سازه های بزرگ مقیاس دارد. مسئله مکان‏ یابی بهینه حسگر در دسته مسائل جایگشت قرار می‏ گیرد که تعریف عملگر تقاطع در این دست مسائل چالش بر انگیز می ‏باشد. در این مطالعه یک عملگر تقاطع ترکیبی جدید جهت یافتن مکان بهینه سنسورها پیشنهاد شده و دو استراتژی مختلف برای انتخاب اعضا برای تشکیل جمعیت نسل بعد، مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین از روش کدگذاری دو ساختاری به جای روش متداول کدگذاری باینری برای ایجاد کروموزم‏ اعضای جمعیت استفاده شده است. تابع هدف و برازندگی بر اساس ماتریس معیار اطمینان مودال(MAC) بدست آمده از شکل مودهای شناسایی شده و شکل مودهای تحلیلی، تعریف شده است. کارایی روش پیشنهاد شده برروی یک سازه بلند مرتبه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می‏ دهند که شکل مودهای شناسایی شده به وسیله آرایش بهینه بدست آمده از روش پیشنهادی کاملا بر شکل مودهای تحلیلی مدل اجزای محدود منطبق می‏ باشند. همچنین مقایسه میان مکان های حسگر به دست آمده توسط عملگرهای متداول و عملگر پیشنهادی نشان می دهد که عملگر تقاطع ترکیبی پیشنهادی نسبت به سایر عملگرها هم به لحاظ سرعت همگرایی و هم به لحاظ دقت، کارکرد بهتری دارا می ‏باشد.

استفاده از موانع موج یکی از روش های موثر برای کاهش اثر امواج لرزه­ای است. این موانع دارای هندسه­ های منفاوت بوده و در آرایش­ های متناوب قرار می­ گیرند. با توجه به پیچیدگی رفتار موانع موج و گستردگی آنها، تحقیقات گسترده ­ای در سال­ های اخیر برای یافتن موانع موج موثر صورت گرفته است. در این مطالعه یک مانع موج جدید برای کاهش انتشار امواج سطحی پیشنهاد می شود بطوریکه بر خلاف روند معمول طراحی از خاک دست نخورده در مرکز مانع و یک لایه فوم به عنوان مصالح نرم در دو طرف آن استفاده می­ شود. در ابتدا با استفاده از مفاهیم فیزیک حالت جامد و تئوری های مربوط به ساختارهای متناوب مانند تئوری بلاخ-فلوکه و با استفاده از نرم ­افزار اجزا محدود  COMSOL، مانع موج در یک شبکه متناوب نامحدود بررسی شده و سپس با تغییر بردار موج در ناحیه اول بریلوئن و به دست آوردن فرکانس های ویژه، نمودار پراکندگی رسم می شود. با رسم نمودار پراکندگی، شکاف باند متناظر با این سلول واحد به دست می آید. از آنجا که در واقعیت امکان ساخت شبکه نامحدود از موانع موج وجود ندارد، یک شبکه محدود از موانع موج مدلسازی شده و نتایج آن با حالت ایده آل شبکه بی نهایت مقایسه می ­شود. رفتار شبکه محدود هم در حوزه فرکانس و هم در حوزه زمان بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان می­دهند که مانع موج متشکل از خاک و فوم با ارتفاع چهار متر، توانایی بسیار خوبی در کاهش امواج در شبکه های نامحدود و محدود دارند و شکاف باند به دست آمده بین  Hz12/75 تا Hz 17/61 هرتز است.