مهندسی عمران شریف
سال:1401 | دوره:38 | شماره:1-2 |تعداد مقالات:14

استفاده از اسپویلر و پیگیبک لاین بر روی لوله، تأثیر بسزایی در کاهش عمق آبشستگی دارد. از این رو، در پژوهش حاضر تأثیر موقعیت قرارگیری اسپویلر و پیگیبک لاین و هندسه ی آن ها و همچنین فاصله ی بین لوله های مستغرق موازی بر عمق آبشستگی زیر لوله ها به صورت آزمایشگاهی بررسی شده و ﻧﺘﺎﯾﺞ ﻧﺸـﺎن داده است که تغییرات گودال آّبشستگی، تابعی از: فاصله ی قرارگیری لوله ها، زاویه ی قرارگیری اسپویلر یا پیگیبک لاین، و همچنین موقعیت آن ها بر روی لوله است. در حالی که شکل مقطع پس از نصب، تأثیر قابل توجهی در گودال آبشستگی ندارد. بیشترین مقادیر آبشستگی در زیر هر دو لوله با افزایش فاصله ی لوله ها از یکدیگر و قرارگیری اسپویلر و پیگیبک لاین در زوایای 180 و 135 درجه رخ داده است. این موضوع در حالی است که با کاهش فاصله ی لوله ها از هم، کمترین مقادیر آبشستگی در زوایای 90 و 270 درجه اتفاق افتاده است، که می تواند به عنوان سازه ی حفاظتی بررسی شود.

در پروژه های کاربردی عموماً از مدل سازی سه بعدی پرهیز می شود و با مدل های کرنش مسطح دوبعدی، طراحی صورت می گیرد، که افزایش هزینه های طرح را در پی خواهد داشت. در پژوهش حاضر، با بررسی نتایج پایش یک گود بسیار عمیق به عمق 60 متر، که با روش مهارگذاری پایدارسازی شده بود و با رویکرد در نظر گرفتن اثر کنج مقعر قائم در مدل های سه بعدی، عواملی همچون: تأثیر عمق و طول گود و نسبت آنها در تغییرشکل ها و چگونگی توزیع آن در سطح دیواره، واکاوی و نسبت کرنش مسطح و عوامل مؤثر در آن ارزیابی شده است. کمترین مقدار نسبت کرنش مسطح در فاصله ی 5 متری از گوشه رخ داده و مقدار آن در آن جا بین صفر تا 45/0 بوده است. به منظور بهینه سازی گودها، ابتدا بدون منظور کردن اثر سه بعدی و در حالتی با منظور کردن اثر کنج ها طراحی شده اند و با حفظ تغییرشکل یکسان بیشینه، مقایسه ی احجام صورت گرفته است. نتایج نشان می دهند در صورت منظور کردن اثر کنج در طراحی روش پایدارسازی و متناسب با ابعاد گود، میزان 21 الی 55 درصد در طول مهارها صرفه جویی خواهد شد.

برای مقاوم سازی لرزه یی ساختمان های مصالح بنایی، شیوه های متعددی، مانند: شاتکریت، تسمه ی فولادی و پلیمر تقویت شده با فیبر وجود دارد. هر یک از روش های مذکور، ویژگی ها و هزینه های متفاوتی دارند. در مطالعه ی حاضر، با استفاده از ظرفیت های یادگیری ماشین به توسعه ی چهار نوع مدل رگرسیون: خطی چندگانه، رگرسیون لاسو، رگرسیون ستیغی و رگرسیون شبکه ی کشسان، به تخمین هزینه ی مقاوم سازی ساختمان های مصالح بنایی پرداخته شده است. برای مدل سازی، از داده های 167 پروژه ی مقاوم سازی لرزه یی ساختمان های بنایی مربوط به مدارس ایران استفاده شده است. بر اساس نتایج به دست آمده، صرف نظر از شیوه ی مقاوم سازی، ارتفاع و مساحت کل زیربنای ساختمان، مؤثرترین متغیرها در تخمین هزینه ی مقاوم سازی لرزه یی بوده اند. در مدل های مربوط به روش های پلیمر تقویت شده با فیبر و نیز شاتکریت، متغیر نیابتی مساحت دیوارهای جانبی در هزینه های برآورد شده تأثیر گذاشته اند. همچنین متغیر نیابتی مقاومت جانبی اضافه شده از متغیرهای اصلی تأثیرگذار در مدل های روش شاتکریت شناخته شده است.

ارزیابی ایمنی سدها به عنوان بخش مهمی از زیرساخت هر کشور، نیازمند تحلیل صحیح و دقیق سیستم کوپله ی سد ـ فونداسیون ـ مخزن تحت تحریک لرزه یی مناسب است. برای شبیه سازی شرایط واقعی تر زلزله، باید آثار منبع لرزه یی، مسیر انتشار و شرایط ساختگاهی در نظر گرفته شود. هدف نوشتار حاضر، ارائه ی روش هیبریدی از ترکیب روش عدد موج گسسته و اجزاء محدود بر مبنای روش کاهش دامنه برای تحلیل سیستم سد ـ فونداسیون ـ مخزن ـ گسل است. نتایج راستی آزمایی روش پیشنهادی نشان می دهد که روش مذکور با دقت خوبی آثار گسل و مسیر انتشار موج لرزه یی را تحت سناریوهای واقعی زلزله در نظر می گیرد و به لحاظ هزینه ی محاسباتی نیز مقرون به صرفه خواهد بود. سد وزنی کوینا با روش پیشنهادی و روش مرسوم فونداسیون بدون جرم تحلیل شده است. مقایسه ی پاسخ های به دست آمده از هر دو روش نشان می دهد که مقادیر بیشینه ی تنش کششی و جابه جایی نسبی تاج سد با فرضیات روش مرسوم بیشتر از حالت مدل پیشنهادی نزدیک به واقعیت است.

حوادثی مانند زلزله سبب شده است مفهومی جدید در تحلیل سازه ها و پاسخ به حوادث شکل بگیرد. تاب آوری، توانایی یک سامانه برای حفظ سطح عملکرد مطلوب و بازگشت بهنگام به خدمت دهی در رویارویی با خطرهایی است که در چرخه ی عمر سازه رخ می دهد. روند پژوهش، مبتنی بر تاب آوری و محاسبه ی پارامترهای آن از طریق بیشینه ی دریفت سازه بوده است. سه قاب خمشی فولادی توسط تحلیل تاریخچه ی زمانی غیرخطی تحت دو رکورد زلزله های اصلی و ثانویه، تحلیل شده اند. برای قاب های آسیب دیده، میراگرهای لزج با درصدهای میرایی متفاوت تعبیه و شدت رکوردهای لرزه یی تا مرز فروریزش سازه ها افزایش داده شده و مشاهده شده است که وجود میراگر در سازه تحت زلزله ی ثانویه، به کاهش دریفت و جابه جایی در طبقات منجر می شود. نمودار تاب آوری قاب ها رسم و پارامترهای تاب آوری محاسبه شده اند. کاهش ضریب آلفا برای هر درصد میرایی، باعث افزایش ضریب استواری و نیز افزایش سطح زیر نمودار تاب آوری برای عملکرد نهایی قاب ها شده است. در مقایسه بین ضریب آلفا و درصد میرایی مشخص شده است که تأثیر درصد میرایی در کاهش دریفت، بیشتر از ضریب آلفای میراگر است. همچنین می توان گفت، سازه ی 9 طبقه در برابر زلزله، تاب آوری کمتری از خود نشان داده و بهترین عملکرد تاب آورانه، برای سازه ی 3 طبقه بوده است.

قاب های خمشی در عین عملکرد مطلوب شکل پذیری، مشکلاتی مانند سختی پایین دارند، لذا طراحان سعی می کنند با کاهش طول دهانه ی قاب های خمشی، مقدار سختی را افزایش دهند. از طرفی آیین نامه ها، محدودیت کمینه یی برای نسبت طول دهانه به عمق آن برای قاب های خمشی در نظر گرفته اند. در نوشتار حاضر، با انجام مطالعات عددی، یک سیستم فولادی ترکیبی جذب کننده ی انرژی پیشنهاد شده است که در آن، علاوه بر دهانه یی با اتصال های صلب خمشی، از دهانه یی با لینک برشی در میانه ی تیر استفاده شده است. لینک برشی مذکور، محل تشکیل مفصل های خمیری را از دو انتهای تیر به میانه ی آن تغییر می دهد. در نتیجه، محدودیت آیین نامه یی پیش گفته را غیرضروری می سازد. پس از انجام صحت سنجی، چند سیستم لرزه بر جانبی در حالت های مختلف در نظر گرفته شده و با استفاده از روش اجزاء محدود ارزیابی شده اند. طبق نتایج به دست آمده، سیستمی که شامل دو دهانه با اتصال های صلب خمشی و رعایت ضوابط آیین نامه یی است، سختی کمینه و سیستمی که شامل دو دهانه با اتصال های صلب خمشی بدون رعایت ضوابط آیین نامه یی است، سختی بیشینه را در بین سیستم های ترکیبی نشان می دهند. علاوه بر مورد اخیر، طبق تحلیل عددی، کرنش در سیستم قاب دو دهانه یی با اتصال های صلب خمشی و نسبت عمق به دهانه ی چهار، حدوداً 50\٪ بیش از سیستم ترکیبی شامل دهانه ی با لینک برشی و دهانه ی با اتصال های صلب خمشی است. نتایج به دست آمده، برتری عملکردی سیستم ترکیبی پیشنهادی را بر سیستم های متعارف نشان می دهند.

در نوشتار حاضر، با استفاده از الگوریتم مونت کارلو و با درنظرگرفتن توزیع نرمال برای 10 پارامتر مؤثر در تشکیل ستون کوتاه، یک پایگاه داده متشکل از 200.000 نمونه ایجاد شده است. برای مدل سازی قاب خمشی بتنی با درنظرگرفتن رفتار خمشی و برشی ستون، نرم افزار OpenSees استفاده شده و راستی آزمایی مدل از طریق مقایسه با مطالعات آزمایشگاهی صورت گرفته است. سپس با استفاده از تحلیل پوش آور بر روی مدل ها، نوع مکانیزم شکست ستون، اعم از خمشی و یا برشی تعیین شده است. با استفاده از روش های یادگیری ماشین: تحلیل مؤلفه ی اساسی، درخت تصمیم، و آزمون-F، و همچنین روش های تحلیل همبستگی پیرسون و اسپیرمن، میزان اهمیت هر یک از پارامترها بررسی شده است. روش های یادگیری ماشین درخت تصمیم و آزمون F، و همچنین هر دو روش همبستگی به خوبی قادر به شناسایی میزان اهمیت هر کدام از پارامترها در تشکیل ستون کوتاه هستند. پارامترهای درصد آرماتور برشی ستون و نسبت ارتفاع دیوار به ارتفاع ستون به عنوان مهم ترین و مؤثرترین پارامترها تعیین شده اند.

تزریق شیمیایی، یک فرآیند ژئوتکنیکی مناسب جهت تثبیت و ناتراواساختن خاک است. برای تعیین مشخصات خاک تثبیت شده با سیلیس کلوئیدی، نمونه های ماسه ی تمیز و ماسه ی لای دار با مقادیر لای 20 و 40 درصد، در حالت تثبیت نشده و تثبیت شده با غلظت های گوناگون سیلیس کلوئیدی از 5 تا 30 درصد تهیه و آثار سیلیس کلوئیدی در رفتار آن ها در حالت بارگذاری دوره یی بررسی شده است. آزمایش های فشاری تک محوری به منظور تعیین بهترین زمان انجام آزمایش ها بر روی نمونه ها انجام شده است. براساس نتایج به دست آمده، بهترین سن نمونه جهت انجام آزمایش های دوره یی، سه روز انتخاب شد. با انجام آزمایش های سه محوری دوره یی مشاهده شد که تثبیت ماسه ی تمیز و ماسه ی لای دار با سیلیس کلوئیدی موجب به تعویق انداختن پدیده ی روانگرایی در خاک های مستعد پدیده ی روانگرایی می شود. به گونه یی که افزودن سیلیس کلوئیدی حتی با غلظت 5٪، می تواند در نسبت تنش دوره یی 2/0 از بروز پدیده ی روانگرایی پیشگیری کند، اما برای جلوگیری از روانگرایی در سطوح بالاتر بارگذاری دینامیکی، افزودن سیلیس کلوئیدی با غلظت بیشتر از 20٪ لازم است.

در پژوهش حاضر، با استفاده از چارچوب ترجیح های آشکار شده، که یکی از روش های محاسبه ی ارزش زندگی آماری هست، خسارت ناشی از مرگ ومیر افراد در اثر زمین لرزه در کشور ایران کمّی سازی شده است. نتایج پژوهش حاضر، در تحلیل تاب آوری لرزه یی جوامع کاربرد دارد و مبنایی برای سیاست گذاری های دقیق تر در حوزه ی مقاوم سازی و مسائل مرتبط با زمین لرزه خواهد بود. همچنین از نتایج پژوهش حاضر می توان در محاسبه ی خسارت های اجتماعی در دیگر حوزه ها نیز بهره برد. بررسی ادبیات کتابخانه یی در حوزه ی تاب آوری لرزه یی جوامع، بیان گر کمبود مدل های مناسب برای محاسبه ی هزینه های اجتماعی ناشی از شکست زیرساخت هاست. در بسیاری از پژوهش های انجام شده در موضوع تاب آوری لرزه یی در ایران، برای محاسبه ی هزینه های تحمیل شده به یک جامعه در اثر مرگ ومیر افراد در حوادث طبیعی، از ارزش زندگی آماری (V S L) تخمینی برای سایر کشورها و تبدیل نرخ برابری ارز استفاده شده است، که ممکن است به تخمین نامناسب خسارت های اجتماعی زلزله در ایران بی انجامد. برآورد نامناسب میزان خسارت های اجتماعی وارد شده به جامعه در اثر زمین لرزه می تواند منجر به شکست پروژه های مقاوم سازی و کاهش آسیب پذیری در برابر گزینه ی عدم انجام کار شود، که به نوبه ی خود پیامدهای اقتصادی، سیاسی و اجتماعی نامناسبی را برای جامعه در پی خواهد داشت.

در پژوهش حاضر، 10 طرح اختلاط با درصدهای مختلف الیاف ساخته شده است. بتن الیافی ساخته شده از: الیاف فولادی، بارچیپ و ماکروسنتتیک بوده و ترکیب هر یک از الیاف های مختلف تحت بار انفجاری قرار گرفته و مقاومت بتن ومیزان خرابی هر نمونه با هر کدام از الیاف مذکور و به صورت ترکیبی در برابر انفجار به صورت آزمایشگاهی و میدانی بررسی شده است. همچنین مقاومت ویژه ی الکتریکی بتن الیافی هیبریدی در مقابل جریان الکتریکی ارزیابی شده است. نتایج نشان داد که میزان تخریب بتن با الیاف ماکروسنتتیک در حدود 39\٪ بوده است، که نسبت به سایر نمونه ها، مقاومت بیشتری در برابر انفجار نشان داده است. همچنین مقاومت الکتریکی بتن با الیاف ماکروسنتتیک در مقایسه با بتن پایه 7 برابر افزایش نشان داده است، که در مناطق خورنده با نفوذ بالای یون کلراید به دلیل مقاومت الکتریکی بیشتر و در نتیجه نفوذپذیری کمتر، کاربرد ویژه یی داشته است.

در نوشتار حاضر، رفتار لرزه یی قاب های خمشی فولادی با و بدون دیوار برشی فولادی در برابر 40 توالی لرزه یی مصنوعی دور و نزدیک گسل به کمک تحلیل تاریخچه ی زمانی غیرخطی ارزیابی شده است. بدین منظور مدل های 8، 15 و 20 طبقه بدون توجه به معیار دریفت مجاز طراحی شده اند. در ادامه، دیوار برشی فولادی به قاب ها اضافه و ضمن طراحی مجدد، معیار دریفت برآورده شد و نتایج نشان داد که در دو حالت با و بدون دیوار برشی فولادی نیاز حاصل از توالی لرزه یی حوزه ی نزدیک از حوزه ی دور بیشتر است. وجود دیوارهای فولادی برشی باعث کاهش نیازهای تغییرشکلی )به جز شتاب مطلق طبقه( شده و تأثیر برای زلزله های نزدیک گسل محسوس تر بوده است. به علاوه، در همه ی حالت ها، وجود یا نبود دیوار برشی فولادی در بیشینه ی شتاب طبقه بی تأثیر بوده است. اضافه کردن دیوارهای برشی فولادی نیاز نیروی برش پایه را همواره افزایش می دهد، لیکن همچنان نیروهای حاصل از رکوردهای نزدیک گسل نسبت به رکوردهای دور از گسل قابل ملاحظه تر است.

بتن متراکم شده ی غلتکی طبق تعریف، بتن متراکم شده توسط غلتک است که در حالت سخت شده با استفاده از غلتک متراکم می شود. استفاده از بتن متراکم شده ی غلتکی این امکان را به وجود آورده است که بسیاری از سدها و روسازی های جدید، با صرفه ی اقتصادی زیاد ناشی از کاهش هزینه های اجرا که با استفاده از روش های سریع ساخت ممکن شده است، احداث شود. به دلیل اینکه سازه های اخیر در معرض عوامل جوی قرار می گیرند، دوام آن ها به خصوص در برابر سیکل های متناوب ذوب ـ یخبندان، مسئله ی حائز اهمیتی است. در پژوهش حاضر، با افزودن نانوذرات سیلیسی به ترکیب بتن غلتکی با سه قطر مختلف و سه مقدار متفاوت مقاومت فشاری، ابعاد نمونه و وزن نمونه ها پس از اعمال 50، 100 و 300 چرخه ی ذوب و یخ بررسی شده است. نتایج آزمایش ها حاکی از عملکرد بهتر مقاومتی و دوامی مخلوط های حاوی نانوسیلیس نسبت به مخلوط های بدون افزودنی بوده است.

در نوشتار حاضر، شکل بهینهی مقطع کانال سهموی مرکب براساس چهار مدل ارائه شده است. ارتفاع آزاد در مدل اول الی چهارم، به ترتیب: صفر، 5/0 متر، تابعی از دبی، و عمق جریان است. تابع هدف، کمینه سازی تابع هزینه ی پوشش و خاک برداری؛ متغیرهای طراحی، شامل: عمق جریان و شیبهای کناری؛ و قیود، شامل: معادله ی مانینگ، عدد فرود، عرض کانال، و سرعت جریان هستند. مسئله ی اخیر با الگوریتم تقریب سازی تصادفی مبتنی بر آشفته سازی هم زمان (SPSA) حل شده است. نتایج نشان می دهد که افزایش دبی سبب افزایش عمق جریان، سرعت، عدد فرود، هزینه، شیبهای کناری، عرض کلی کانال، عرض سطح آب، مساحت مقطع، مساحت جریان، محیط کلی کانال، و محیط خیس شده ی کانال می شود. از طرفی، افزایش شیبهای کناری، عرض کلی کانال، عرض سطح آب، مساحت مقطع، مساحت جریان، محیط کلی کانال، محیط خیس شده، و عدد فرود، سبب افزایش هزینه و عمق، و سرعت جریان سبب کاهش هزینه می شود. مقادیر هزینه در مدل اول کمتر و در مدل سوم بیشتر بوده است.

به دلایل اقتصادی، پوسته های استوانه یی فولادی بزرگ ذخیره ی مایع با ضخامت متغیر در ارتفاع ساخته می شوند. پوسته های مذکور در طول عمر خود تحت انواع بارگذاری ها قرار می گیرند. در نوشتار حاضر، دو مطالعه ی آزمایشگاهی برای بررسی آثار شروع کمانش در مرحله ی اعمال بار فشاری محوری و همچنین در مرحله ی اعمال فشار خارجی در رفتار کمانشی پوسته های استوانه یی که تحت بارگذاری ترکیبی (بار فشارهای محوری و خارجی) قرار گرفته اند، انجام شده است. بر اساس نتایج حاصله زمانی که شروع کمانش در مرحله ی اعمال بار فشاری محوری رخ می دهد، ظرفیت کمانشی پوسته های استوانه یی کاهش می یابد. روابط تئوری برای پیش بینی بار کمانشی پوسته ی استوانه یی با ضخامت متغیر گام به گام تحت بارگذاری مرکب فشارهای محوری و خارجی و با درنظر گرفتن ناکاملی هندسی بررسی شده اند که یکی از روابط تئوری به کار رفته، همبستگی نزدیکی با نتایج آزمایشگاهی داشت.