مهندسی عمران شریف
سال:1401 | دوره:38 | شماره:2-1 |تعداد مقالات:11

در صورت رخداد زمین لغزش در محل عبور خط لوله ی انتقال گاز، تغییرشکل لوله و خاک اطراف آن اجتناب ناپذیر است. طولی که از خط لوله که در اثر تغییرشکل های زمین جابه جا می شود، طول فعال نام دارد؛ که مجموع طول های مهاری به علاوه ی عرض زمین لغزش است. در پژوهش حاضر، طول مهاری خط لوله تحت اثر زمین لغزش و مقایسه ی آن با روابط آیین نامه یی مطالعه شده است. با استفاده از روش اجزاء محدود و نرم افزار A N S Y S و درنظر گرفتن زاویه ی قرارگیری خط لوله یی به طول 1500 متر عمود بر جهت رانش، طول مهاری برای 4 قطر مختلف لوله تحت فشارهای داخلی متفاوت در دو نوع خاک بررسی شده است. نتایج نشان می دهند طول مهاری براساس آیین نامه های طراحی، به دلیل تخمین کم نیروی محوری ایجاد شده در مقطع لوله، 35\٪ کمتر از طول مهاری حاصل از تحلیل بوده و رابطه ی جایگزینی برای آن پیشنهاد شده است که میانگین خطای آن نسبت به نتایج تحلیل، 4\٪ است.

استفاده از زبری در بدنه ی بالادست و پایین دست پایه ی پل ها، تأثیر مستقیمی در کاهش آبشستگی خواهد داشت. از این رو، در جهت تعیین شرایط بهینه، 108 آزمایش به ازاء شرایط مختلف زبری نصب شده برای بررسی تأثیر در آبشستگی اطراف پایه ی پل، طرح ریزی شده است. مقایسه ها بین مدل های زبری پیوسته و ناپیوسته نشان داد که با اجرای ناپیوسته ی زبرهای مستطیلی و مثلثی، میزان بیشینه ی عمق آبشستگی به صورت محسوسی کاهش پیدا کرده است. درنهایت، با استفاده از آنالیز طیف قدرت و به کارگیری داده های سرعت سنجی، به بررسی میزان قدرت مؤلفه های سرعت در نقطه ی بیشینه ی آبشستگی پرداخته شده است. نتایج نشان داد که بیشترین مقدار شدت آشفتگی، در زمان بیشترین مقدار طیف قدرت رخ داده است. بررسی داده های سرعت نشان داد که سرعت در جهت قائم در حالت پایه ی پل بدون زبری، بیشترین مشارکت را در افزایش شدت آشفتگی در جلوی پایه ی پل ایفا کرده است. همچنین ناپیوسته کردن زبری، باعث تغییر در ساختار گردابه های پایین رونده به سمت جلو شده است که درنهایت تغییر مشارکت سرعت ها در بیشینه ی مقدار آشفتگی را به دنبال داشته است.

در پژوهش حاضر، خصوصیات مقاومت برشی سطح تماس مشترک مصالح بازیافتی، شامل بتن و آسفالت، با ژئوگرید به عنوان مصالح خاکریز جایگزین در سازه های خاک مسلح با استفاده از آزمایش برش مستقیم بزرگ مقیاس بررسی شده است. در کنار مصالح بازیافتی بتن و آسفالت، از یک مصالح طبیعی با مشخصات فیزیکی و دانه بندی تقریباً یکسان با طبقه بندی S W جهت مقایسه استفاده شده است. سه نوع ژئوگرید تک سویه، به عنوان مسلح کننده آزمایش شدند و نتایج نشان داد که مصالح بازیافتی مذکور با زاویه ی اصطکاک داخلی بیشتر از 40 درجه، پتانسیل خوبی برای استفاده در سازه های خاک مسلح دارند و می توان آن ها را با ملاحظاتی به جای مصالح طبیعی استفاده کرد، هر چند که تفاوت هایی در رفتار برشی دارند. آزمایش ها نشان دادند که مقاومت کششی ژئوگرید، تأثیر چندانی در مقاومت برشی سطح تماس ندارد. درگیری دانه ها با ژئوگرید باعث افزایش مقاومت برشی سطح تماس و ضریب اندرکنش شده است، به طوری که ضریب مقاومت برشی برای مصالح مذکور، بزرگ تر از 1 به دست آمد که نشان دهنده ی اندرکنش قوی بین ژئوگرید و مصالح بازیافتی است.

امروزه با گسترش تونل های قطار شهری، تأمین گرمایش و سرمایش ایستگاه ها، اهمیت بسیار زیادی دارد. انرژی زمین گرمایی کم عمق، به عنوان یک انرژی تجدیدپذیر توانسته است به مقدار قابل توجهی در کاهش انرژی موردنیاز برای تأمین تهویه و گرمایش ـ سرمایش ایستگاه های قطار شهری کمک کند. میزان انرژی دریافتی از سیستم نوین ذکر شده در ارزیابی اقتصادی طرح اهمیت بسزایی دارد. از این رو، در پژوهش حاضر سعی شده است با ارائه ی یک مدل سازی المان محدود، میزان انرژی دریافتی در تونل های مجهز به سیستم مبادله گر حرارتی در 16 روز بررسی شود. پس از صحت سنجی مدل سازی صورت گرفته، اثر پارامترهای مختلف مدل سازی در دو حالت عایق و غیرعایق بررسی شده است. در شرایط غیرعایق، میزان توان انرژی خروجی وابسته به شرایط حاکم بر فضای داخلی تونل است. براساس نتایج به دست آمده در هر دو شرایط عایق و غیرعایق، تحت تأثیر عملیات مستمر استخراج انرژی، توان انرژی خروجی با گذشت زمان کاهش یافته است.

تحلیل پایداری شیروانی های خاکی از مسائل مهم در طراحی ایمن زیرساخت هاست و تاریخچه ی مخاطرات ناشی از لغزش و گسیختگی شیروانی های غیراشباع در اثر بارندگی، مؤید این مطلب است. اما چالش پیش رو، توسعه ی الگوریتم های نوین بهینه یابی سطح گسیختگی همچون الگوریتم فراکاوشی است، که علاوه بر لحاظ گشتاورهای محرک و مقاوم در تحلیل پایداری، بتواند شرایط پیچیده ی جریان گذرای آب در شرایط دو فازی غیراشباع، شامل: بارندگی و آبیاری را نیز در تحلیل تراوش لحاظ کند. بنابراین هدف اصلی پژوهش حاضر، توسعه ی یک برنامه ی رایانه یی مبتنی بر روش بهینه یابی برخورد اجسام(C B O) برای اولین بار در چارچوب روش عددی تفاضل های محدود است، تا بتواند در مطالعات آتی، شرایط پیچیده تری همچون پوشش گیاهی و ترک را در معادله ی ریچاردز لحاظ کند. نتایج نشان می دهد که الگوریتم جدید محاسباتی، قادر به کاهش درصد به کارگیری واحد پردازنده ی مرکزی تا 71\٪ به طور متوسط در مقایسه با الگوریتم قدرتمند به کار رفته در بسته ی نرم افزاری ژئواستودیو است.

در پژوهش حاضر، اثر سخت کننده ی حلقوی خارجی در مقاومت نهایی اتصال های لوله یی X شکل تحت بار فشاری مطالعه شده است. برای این هدف، ابتدا مدل عددی ساخته و دقت آن با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. سپس، 117 مدل المان محدود جهت بررسی پارامتریک مشخصات هندسی اتصال و سخت کننده ی حلقوی ساخته شدند. در مدل های عددی مذکور، اثر غیرخطی هندسه و مصالح لحاظ شده است. همچنین، جوش متصل کننده ی اعضاء فرعی به عضو اصلی مدل سازی شده است. نتایج نشان داده است که سخت کننده ی حلقوی خارجی می تواند مقاومت نهایی اتصال را تا 367\٪ افزایش دهد.علی رغم اثر محسوس سخت کننده در مقاومت نهایی اتصال، تاکنون هیچ رابطه یی جهت محاسبه ی مقاومت نهایی اتصال های X شکل با سخت کننده ی حلقوی خارجی استخراج نشده است؛ بنابراین، پس از انجام مطالعات پارامتریک در پژوهش حاضر، فرمول تحلیلی برای محاسبه ی مقاومت نهایی اتصال های سخت شده تحت بار فشاری ارائه شده است.

در نوشتار حاضر، تأثیر حضور لای و نسبت های تنش چرخه یی مختلف در رفتار چرخه یی و پساچرخه یی ماسه ی سُست اشباع بررسی شده است. همچنین، پارامترهای ضریب فشار آب حفره یی، مقاومت روانگرایی و منحنی های تنش ـ کرنش و مسیر تنش در حالت های چرخه یی و پساچرخه یی در ماسه ی تمیز و ماسه با 10\٪ لای تعیین شده اند. نتایج نشان می دهند که نمونه های آزمایشی با افزایش نسبت تنش چرخه یی در چرخه های کمتری روانگرا می شوند. همچنین در نسبت های تنش بزرگ تر، تنش مؤثر سریعاً کاهش یافته و رفتار نرم شوندگی در نمونه ها ملاحظه شده است، به نحوی که تنش مؤثر در آن ها به صفر رسیده است. در منحنی های تنش ـ کرنش نیز با نسبت تنش چرخه یی کوچک تر، حالت جمع شدگی مشاهده شده است؛ اما در نسبت های تنش چرخه یی بزرگ تر، حالت پروانه یی وجود داشت که حاکی از میرایی بیشتر مصالح ذکر شده در چرخه های بزرگ تر است. افزودن لای منجر به رخداد سریع تر روانگرایی شده و رفتار پساچرخه یی هر دو نوع مصالح (ماسه ی تمیز و ماسه با 10\٪ لای) به صورت سخت شونده بوده است.

مطالعه ی اثر ناپیوستگی های سنگ در خصوصیات مکانیکی آن به منظور ارزیابی پایداری سازه های در معرض بار دینامیکی ضروری است. در پژوهش حاضر، اثر توأم طول شکاف و نرخ بارگذاری در مقاومت کششی سنگ با مدل سازی عددی آزمایش هاپکینسون با استفاده از نرم افزار 3C A که یک نرم افزار ترکیبی المان محدود ـ المان گسسته است، بررسی شده است. نمونه های برزیلی با قطر 50، ضخامت 10 و طول های متفاوت شکاف: 10، 20،30 و 40 میلی متر آزمایش شدند. نتیجه حاکی از آن است که اثر طول شکاف در مقاومت کششی دینامیکی با اثر طول شکاف در مقاومت کششی استاتیکی متفاوت بوده است و اگرچه در نرخ های بارگذاری پایین با افزایش طول شکاف مقاومت کاهش یافته است، اما در نرخ های بارگذاری بالا بسته به مقدار نرخ بارگذاری، مقاومت با افزایش طول شکاف توانسته است ثابت باقی بماند و یا افزایش یابد. همچنین نتایج نشان داد که سرعت بازشدگی شکاف، نقش اساسی در موضوع اخیر دارد.

سازه های مصالح بنایی، شمار بالایی از سازه های ساخته ی دست بشر را تشکیل می دهند. با توجه به اهمیت تاریخی و همچنین شرایط محیطی، بسیاری از سازه های مذکور نیازمند یک سیستم پایش سلامت کارا هستند. پیشرفت های اخیر در حوزه ی هوش مصنوعی و بینایی رایانه، دستیابی به سیستم موردنظر را بیش از پیش نزدیک کرده است. در پژوهش حاضر، فرایند شناسایی ترک در تصاویر سازه های مصالح بنایی با استفاده از یک مدل یادگیری عمیق انجام پذیرفته است. در توسعه ی الگوریتم مذکور، از یک مدل رمزگذار ـ رمزگشای کانولوشنال استفاده شده است که خروجی آن، تصویری بخش بندی شده از تصویر ورودی بوده است. در پژوهش حاضر، مجموعه ی داده یی متشکل از 115 تصویر از سازه های مصالح بنایی که وقوع ترک در آن ها رخ داده است، گردآوری و پس از برچسب گذاری دستی آن ها، اقدام به آموزش و ارزیابی شده است. درنهایت، دقت های صحت، فراخوانی و معیار F1 به ترتیب برابر%81/444، %71/411 و %75/366 برای داده های ارزیابی و در مقیاس پیکسل حاصل شده است.

در نوشتار حاضر، به بررسی عملکرد یک دستگاه جدید در بررسی تأثیر تراکم اولیه در اجزاء مختلف منحنی مشخصه ی آب ـ خاک یک خاک ماسه یی پرداخته شده است. در دستگاه جدید، تغییرات مکش بافتی در بازه های خشک شدگی به صورت مستقیم و پیوسته و بدون نیاز به افزایش مصنوعی فشار هوای حفره یی توسط حسگرهای جدید مینیاتوری مکش بافتی اندازه گیری شده است. نتایج به دست آمده حاکی از کارایی حسگرهای جدید مینیاتوری مکش بافتی برای اندازه گیری مستقیم مکش بافتی خاک در مدت زمان در حدود 1 دقیقه و اندازه گیری کاملاً پیوسته ی منحنی مشخصه ی آب ـ خاک در طول چند روز است. صحت عملکرد دستگاه جدید منحنی مشخصه ی آب ـ خاک نیز با اندازه گیری مکش بافتی خاک در چند نقطه با استفاده از تنسیومترهای متداول بررسی شده است که نتایج به دست آمده حاکی از سازگاری مقادیر مکش بافتی اندازه گیری شده توسط هر دو روش است.

هدف از پژوهش حاضر، استفاده از مدل های هوش مصنوعی رگرسیون اسپلاین چندمتغیره ی تطبیقی )M A R S( و ماشین یادگیری سریع (E L M) جهت تخمین مقاومت فشاری بتن در ستون های بتنی دایره یی محصور شده با F R P است. به علاوه، برای بهبود دقت مدل های ذکر شده، از الگوریتم ازدحام ذرات (P S O) نیز در تلفیق با آنها استفاده و دقت مدل ها در جهت تخمین مقاومت بررسی و ارزیابی شده است. نتایج نشان می دهند که به طور کلی مدل های هوش مصنوعی استفاده شده، مقاومت فشاری ستون های محصور شده با F R P را نسبت به مدل های تحلیلی موجود با دقت بیشتری تخمین می زنند. به ویژه مدل تلفیقی M A R S-P S O، عملکرد بهتری در مقایسه با دیگر مدل های استفاده شده داشته است، به نحوی که ضریب های همبستگی آن در مرحله ی آموزش، 9972/0 و در مرحله ی آزمایش، 9961/0 بوده است. همچنین تلفیق الگوریتم P S O با دو مدل M A R S و E L M، باعث بهبود دقت آنها به ترتیب به اندازه ی 13/6 و 68/4 درصد شده است.