پژوهش های زیرساخت های عمرانی
سال:1402 | دوره:9 | شماره:1 |تعداد مقالات:12

آبشستگی پایین دست شیب شکن قائم می تواند یکی از عوامل ناپایداری و خرابی این سازه باشد. در تحقیق حاضر، عمق آبشستگی پایین دست شیب شکن قائم با استفاده از روش ماشین بردار پشتیبان (SVM) پیش بینی شده است. بدین منظور، برای تخمین عمق آبشستگی پایین دست شیب شکن قائم، 104 داده ی آزمایشگاهی مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. این داده ها تابعی از دو پارامتر بی بُعدِ عدد فرود ذرات رسوبی (Frj) و عمق نسبی پایاب (yt/yj) می باشند که در سه مدل متفاوت وارد شبکه ماشین بردار پشتیبان شده اند. جهت ارزیابی نتایج حاصل، معیارهای ارزیابی ضریب تعیین (R2)، جذر میانگین مربعات نرمال سازی شده خطاها (NRMSE)، ضریب کارایی (DC) و میانگین قدر مطلق خطای نسبی (MARE) به کار برده شده اند. نتایج نشان داده که مدل شماره (1) با ترکیب ورودی (Frj و yt/yj) با داده های آماری R2=0.9777، DC=0.929، NRMSE=0.0775 و MARE=%11.89 برای مرحله ی آزمون منجر به حصول بهترین نتیجه می شود و روش ماشین بردار پشتیبان نیز در تخمین عمق نسبی آبشستگی از دقتی مناسب، نتایجی مقبول و عملکردی مطلوب برخوردار است. همچنین، مشخص شد که عدد فرودِ ذره رسوبی تأثیر بیشتری بر تخمین عمق نسبی آبشستگی در مقایسه با عمق نسبی پایاب دارد.

رویکرد به توسعه پایدار و مسایل زیست محیطی در اجرای پروژه های زیربنایی دارای اهمیت زیاد است و نیازهای نسل های بعدی را تامین نموده و از خطرات جدی مثل گرمایش زمین که عواقب خطرناک برای اکوسیستم دارد و زندگی افراد و جانوران را تهدید می کند، جلوگیری میکند. سیمان دارای کابرد فراوان در همه پروژه های عمرانی دارد ولی تولید سیمان باعث مصرف انرژی بیشتر و افزایش تولید گازهای گلخانه ای خصوصاً دی اکسیدکربن می شود. در این تحقیق آزمایشگاهی رفتار مکانیکی (مقاومت فشاری) و شاخص های توسعه پایدار ملات سیمانی حاوی پوزولان طبیعی دارای آلومینات سیلیکات بالا با درصد های مختلف پوزولان (مصالح بومی) به عنوان جایگزین بخشی از سیمان (6، 13 و 20 درصد) در ملات های سیمانی در قالب 8 طرح اختلاط و متغییر های مثل دانه بندی ماسه، نسبت آب بر سیمان با مقاومت الی 13 مگاپاسکال مورد بررسی قرار گرفته است. یافته های آزمایشگاهی نشان داد که استفاده از 13 درصد پوزولان طبیعی حاوی سیلیکات و آلومینات بالا به عنوان جایگزین سیمان در ملات مقاومت فشاری 56 روزه 2.23 درصد نسبت به نمونه های مرجع افزایش داده است. ضمنا از تحلیل و ارزیابی شاخص های توسعه پایدار این ملات نتیجه گیری می شود که درصد بهینه جایگزینی با سیمان در ملات، منجر به کاهش پتانسیل گرمایش جهانی و مصرف انرژی به میزان 13 درصد در تولید یک تن سیمان به روش معمولی می گردد که نقش مثبت را در تغییر اقلیم، کاهش آلودگی هوا و گازهای گلخانه ای بازی می کند.

در این پژوهش، خواص فیزیکی و مکانیکی یک خاک رسی آلوده به ماده آلی متیل ترت بوتیل-اتر (MTBE) و امکان بهسازی آن با استفاده از دو ماده افزودنی منیزیم اکسید و آهک هیدراته مورد بررسی قرار گرفت. خاک رسی به صورت مصنوعی با MTBE آلوده گردید و مواد افزودنی منیزیم اکسید و آهک هیدراته در درصدهای وزنی مختلف به خاک طبیعی و خاک آلوده اضافه شد. سپس آزمایش های فیزیکی و مکانیکی خاک شامل حدود اتربرگ، تراکم، مقاومت فشاری تک محوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) روی نمونه های مختلف خاک صورت گرفت. نمونه های مقاومتی به روش تراکم استاتیکی تهیه شدند و مقاومت آنها در زمان های عمل آوری 14،7 و 28 روز تعیین شد. نتایج نشان داد که افزودن MTBE به خاک منجر به کاهش حدود اتربرگ، پارامترهای تراکمی و مقاومت فشاری خاک در مقایسه با خاک طبیعی می شود. همچنین نتایج نشان داد که منیزیم اکسید و آهک هر دو سبب افزایش میزان مقاومت و مدول الاستیسیته مربوط به 50% از مقاومت نهایی (E50) و در نتیجه بهسازی خاک طبیعی و آلوده به MTBE می گردند که این افزایش تابعی از درصد مواد افزودنی مورد استفاده و زمان عمل آوری می باشد. علاوه بر این مقایسه نتایج نمونه های بهسازی شده با یکدیگر نشان داد که مقاومت ایجاد شده در خاک طبیعی از خاک آلوده بیشتر می باشد و آهک تأثیر کمتری بر روی بهسازی خاک در مقایسه با منیزیم اکسید دارد. همچنین نتایج SEM نشان داد که افزایش مقاومت نمونه های بهسازی شده، در اثر تشکیل مواد سیمانی کننده طی عمل کربناسیون می باشد که این امر سبب چسباندن ذرات به یکدیگر و تولید یک جسم صلب می شود.

تعیین الگوی توزیع تغییرمکان جانبی در ارتفاع سازه ها، نقش مهمی در افزایش دقت طراحی بهینه و طراحی عملکردی در مقابل انواع بار های لرزه ای دارد. در این مقاله الگوی توزیع تغییرمکان جانبی در طبقات قاب های خمشی بتن آرمه با در نظرگرفتن اثر شدت لرزه ای و پریود پالس بررسی شد. سازه های مورد بررسی شامل سه سازه با تعداد طبقات 3، 9 و 15 و با سیستم قاب خمشی بتن آرمه ویژه بوده که بر اساس ضوابط مبحث 9 مقررات ملی و ویرایش چهارم استاندارد 2800 با در نظرگرفتن منطقه با خطر لرزه خیزی بسیار زیاد و خاک نوع 3 توسط نرم افزار ETABS به صورت استاتیکی معادل تحلیل و طراحی شدند. قاب های میانی سازه ها با نرم افزار SeismoStruct مدلسازی غیرخطی شده و تحت اثر مجموعه شتاب نگاشت های لرزه ای در شدت های لرزه ای متفاوت، تحلیل غیرخطی شدند. شتاب نگاشت های لرزه ای مورد استفاده شامل 7 شتاب نگاشت لرزه ای حوزه دور از گسل فاقد اثر پالسی و 21 شتاب نگاشت لرزه ای پالسی حوزه نزدیک و دارای اثر جهت داری پیش رونده بوده که بر اساس پریود پالس به سه دسته پالس کوتاه، متوسط و بلند تقسیم شده بودند. پاسخ های تغییرمکان سازه ها بر پایه تحلیل های غیرخطی با یکدیگر مقایسه شدند که در این مقایسه طیف تغییرمکان اصلاح شده بکار رفت. نتایج نشان داد در قاب های خمشی بتن آرمه کوتاه مرتبه بدون هیچ گونه نامنظمی و بر یک بستر سنگی، تحت مجموعه شتاب نگاشت لرزه ای انتخابی در این تحقیق، تاثیر تمامی شتاب نگاشت های لرزه ای تقریبا برابر بوده و حداکثر تغییرمکان ها در طبقات فوقانی رخ می دهد. با افزایش ارتفاع این قاب ها و افزایش تاثیر مودهای بالاتر، تاثیر پریود پالس رکود ها و شدت لرزه ای محسوس می شود.

در این پژوهش مقاومت برشی حالت بحرانی یک نوع ماسه با درصدهای مختلف لای در حالت‎های اشباع و غیراشباع بررسی شده است. برای این منظور تعدادی آزمایش سه‎محوری تحکیم‎یافته زهکشی نشده (CU) روی نمونه‎های اشباع و تعدادی آزمایش تحکیم‎یافته زهکشی شده (CD) روی نمونه‎های غیراشباع انجام شده است. نمونه‎ها تحت سه تنش همه‎جانبه 50، 100 و 150 کیلوپاسکال و با در نظرگیری چهار سطح مکش 50، 100، 150 و 250 کیلوپاسکال برای نمونه‎های غیراشباع، در معرض برش قرار گرفتند. نتایج نشان می‎دهد که اگر نمونه‎هایی با eeq برابر ساخته شود، خطوط حالت بحرانی در حالت اشباع و در درصدهای مختلف ریزدانه روی هم قرار می‎گیرد. در حالت غیراشباع و در فضای تنش خالص، خط حالت بحرانی نه تنها وابسته به مکش است، بلکه با تغییرات درصد ریزدانه نیز این خطوط تغییر می‎کند. با این حال در حالت تنش مؤثر می‎توان با به کارگیری روابط تنش مؤثر مناسب و مفهوم نسبت تخلخل بین دانه ای معادل، این خطوط را مستقل از مکش و درصد ریزدانه همگرا کرد و به خط حالت بحرانی واحد در فضای تنش ها رسید.

فصل مشترک خاک و مسلح کننده پارامتری بسیار تأثیرگذار در تحلیل و طراحی سیستم های خاک مسلح می باشد به طوری که با تقویت فصل مشترک خاک و مسلح کننده می توان طول مصرفی مسلح کننده ی مورداستفاده را تا حد فراوانی کاهش داد.در این تحقیق تغییر ضخامت مسلح کننده مورداستفاده، تأثیر مقادیر مختلف سیمان افزوده شده در فصل مشترک خاک و مسلح کننده و همچنین تأثیر تغییر ضخامت مسلح کننده به همراه لایه ی سیمانی به صورت آزمایشگاهی با استفاده از آزمایش برش مستقیم در تنش های عمودی50، 100 و 150 کیلو پاسکال بررسی شده است. در این آزمایش ها مقادیر متفاوت سیمان بر اساس گرم بر سانتی متر مربع بر فصل مشترک خاک و مسلح کننده اضافه گردید. نمونه های مختلفی باضخامت های مختلفی از مسلح کننده که با چسباندن مسلح کننده ها با یکدیگر تشکیل شده بودند، بررسی شد. بر اساس نتایج آزمایشگاهی، با افزایش ضخامت مسلح کننده از1.13 میلی متر به 5.65میلی متری مقاومت برشی خاک مسلح بدون تثبیت سیمان در حدود 30درصد افزایش یافته است. نتایج بررسی ها نشان می دهد در مقادیر اولیه ی سیمان افزوده شده به فصل مشترک خاک و مسلح کننده(0.016 گرم بر سانتی متر مربع )،مشخصات مکانیکی خاک تغییر مشخصی نمی کند ولی با افزودن آن به اندازه ی مقادیر بیش تر می توان تغییر چشمگیری در مقاومت برشی نمونه ها به واسطه ی بهبود زاویه اصطکاک ظاهری بین خاک و مسلح کننده مشاهده کرد. قابل ذکر می باشد مقاومت برشی فصل مشترک خاک و مسلح کننده در ژئوتکستایل های تثبیت شده باسیمان در ضخامت های مشابه نسبت به ژئوتکستایل های بدون تثبیت سیمانی، در حدود 46درصد بیشتر می باشد.

رودخانه های طبیعی نرخ انتقال رسوب قابل توجهی را در خلال وقوع سیلاب تجربه می کنند. هدف پژوهش حاضر، بررسی تأثیر پارامتر شدت هیدروگراف سیلاب بر میزان انتقال رسوبات بستر است. بدین منظور، با تعبیه یک بُرد واسط بین رایانه و مبدل پمپ، جریان غیرماندگار واقعی با دقت بالا درون کانال شیب پذیر به طول 15 متر ایجاد گردید. رسوبات به قطر 69/2 میلی متر در کف کانال به صورت یکنواخت تسطیح گردیده و پس از اشباع شدن، هیدروگراف سیلاب بر روی آن اعمال گردیده است. 20 حالت هیدروگراف با پارامتر شدت متفاوت مورد آزمایش قرار گرفته و نرخ فرسایش در طی زمان هیدروگراف به دست آمده است. نتایج حاصل بیانگر آن است که بیشینه نرخ فرسایش همواره نزدیک به اوج هیدروگراف سیلاب رخ می دهد و تأخیر زمانی بین اوج هیدروگراف سیلاب و اوج هیدروگراف رسوب، عمدتاً به صورت تأخیر مثبت بوده است. نرخ فرسایش در شاخه صعودی هیدروگراف بیشتر از شاخه نزولی بوده که با کاهش پارامتر شدت جریان، فاصله بین آن ها در نمودار هیسترزیس رسوب کاهش می یابد. تغییرات نرخ انتقال بار بستر (qb) برحسب دبی جریان (Q) به صورت هیسترزیس ساعت گرد می باشد. با کاهش 32، 57، 75 و 87 درصدی پارامتر شدت هیدروگراف، حجم کل رسوبات انتقال یافته به ترتیب 27، 51، 78 و 90 درصد کاهش می یابد. کاهش 50 درصدی زمان پایه هیدروگراف در شرایط یکسان، به طور میانگین موجب کاهش 46 درصدی حجم کل رسوبات انتقال یافته شده است.

آلودگی خاک های حاوی مواد نفتی از مهم ترین چالش های زیست محیطی جهان امروز به شمار می رود. بنابراین ضروری است تا در مورد پاکسازی مواد نفتی از جمله گازوئیل تدابیری صورت گیرد. جهت پاکسازی این ترکیبات از خاک راهکارهای مختلف از جمله استفاده از فرآیند الکتروکینتیک به کار می رود. نتیجه فرآیند الکتروکینتیک در خاک، حرکت آب، یون ها و ذرات باردار در اثر ایجاد اختلاف پتانسیل الکتریکی می باشد. در این تحقیق، پاکسازی خاک رسی آلوده به گازوئیل به روش الکتروکینتیک در حضور مواد فعال سطحی ABTS و Saponin مورد بررسی قرار گرفته است و اثر کنترل pH در کاتولیت و آنولیت بر فرآیند اصلاح الکتروکینتیکی خاک رسی ارزیابی شده است. نتایج نشان داده که در غیاب ماده فعال سطحی، روش الکتروکینتیک بازدهی حذف خیلی کم به میزان 3 تا 7 درصد داشته ولی در حضور ماده فعال سطحی بازدهی حذف افزایش چشمگیری به میزان 20 تا 54 درصد داشته است. با کنترل pH در کاتولیت و آنولیت و افزایش غلظت ماده فعال سطحی بازدهی حذف گازوئیل از خاک افزایش یافته است. با کاربرد Saponin، کمترین میزان حذف در غلظت 0.05 برابر با 20 درصد به دست آمده است، در حالی که ABTS توانسته حدودا 54 درصد از گازوئیل را در بیشترین غلظت ماده فعال سطحی (0.15 درصد) حذف کند. در ادامه تحقیق، آزمایش تک محوری جهت تعیین مقاومت فشاری محصور نشده نمونه خاک انجام گرفته است که نشان می دهد که فرآیند پاکسازی سبب افزایش مقاومت فشاری خاک به میزان 15 درصد خواهد شد.

امروزه با توجه به افزایش تعداد زمین لرزه ها و همچنین رشد جمعیت و پیشرفت صنعت ساختمان سازی در مناطق شهری و روستایی، طراحی ساختمان ها در مقابل نیروهای وارده به ویژه نیروی زلزله مورد توجه مهندسین قرار گرفته است. بنابراین برای تأمین ایمنی جانی و مالی باید ساختما ها عملکرد مناسبی در برابر بارهای وارده داشته باشند. با توجه به پژوهش های انجام شده تاکنون اثر مقیاس سازی بر رکوردهای دور یا نزدیک در ساختمان ها انجام شده یا اینکه تنها دریفت (تغییرمکان نسبی) ساختمان ها مورد بررسی قرار گرفته است. اما در این پژوهش، ضریب مقیاس رکوردهای حوزه دور و نزدیک همزمان برای چهار آیین نامه 2800 ویرایش چهارم، ASCE07، IBC و UBC در برنامه SAP2000 بررسی شده است. از سه ساختمان (4، 7 و10 طبقه) برای تحلیل ساختمان ها به عنوان نماینده ساختمان های (کوتاه مرتبه، میان مرتبه و بلندمرتبه) استفاده شده است. پس از تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی ساختمان ها نسبت دریفت و نحوه تشکیل مفاصل پلاستیک در ساختمان ها نیز نشان داده شده است. نتایج تحلیل نشان می دهد برای ساختمان های بالای هفت طبقه استفاده هریک از آیین نامه های طراحی در برابر بارهای جانبی بلامانع است، چراکه نتایج به دست آمده از آیین نامه ها بسیار نزدیک می باشد. به طوری که 9 تا 23 درصد کاهش تفاوت در مقادیر به دست آمده از آیین نامه ها را نشان می دهد.

بررسی رفتار لرزه ای احتمالاتی مخزن تحت فشار افقی به همراه سیستم لوله کشی متصل به آن در این تحقیق مدنظر می باشد. مطالعه رفتار لرزه ای تجهیزات به کار رفته در مجتمع های صنعتی، جهت استفاده در مطالعات ریسک مورد استفاده قرار می گیرد. به همین منظور، در مطالعه موردی مخزنی تحت فشار افقی طراحی و ساخته شده در یک پالایشگاه، با استفاده از روش اجزای محدود مدل سازی و مورد تحلیل های دینامیکی افزاینده قرار گرفته است. پاسخ های اجزای تشکیل دهنده مخزن افقی شامل تنش، تغییرشکل و چرخش از نتایج مدل اجزای محدود به دست آمده است. معیارهای خرابی و حالت های حدی برای اجزا شامل پوسته بدنه، میل مهارهای بیس پلیت، زانویی ها و فلنج لوله ها تعیین شده است. براساس نتایج تجزیه و تحلیل دینامیکی افزاینده، نظریه آماری و مدل ها جهت محاسبه منحنی های شکنندگی استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که اتصالات فلنج لوله ها و بدنه مخزن افقی مکان هایی هستند که مستعد شروع بیشترین خرابی در مخزن افقی می باشند.

مراکز محاسباتی در روش توابع پایه شعاعی بدون شبکه چندربعی به علت عدم ارتباط هندسی و فیزیکی با یکدیگر دارای قابلیت انطباق پذیری بالا و لذا مناسب برای اعمال توزیع های انطباقی هستند. در این پژوهش، برای اولین بار یک الگوریتم انطباقی جدید بر مبنای تغییرات (گرادیان) متغیرهای فیزیکی مسئله با هدف ایجاد یک توزیع بهینه پیشنهاد شده است. توزیع انطباقی این الگوریتم، دقت و سرعت روش چندربعی را نسبت به توزیع یکنواخت در مسائل ناپایا به میزان قابل توجهی بهبود می بخشد. در این رویکرد نواحی با تغییرات فیزیکی کم و زیاد در گام زمانی معلوم شناسایی می شوند و تعداد مراکز محاسباتی به ترتیب در آن ها کاهش و افزایش می یابد. بنابراین نیاز به یک توزیع فشرده یکنواخت در سراسر میدان به منظور کاهش خطا در نواحی با تغییرات فیزیکی زیاد از بین می رود. در مواجهه با دیگر چالش مهم روش چندربعی یعنی تعیین متغیر شکل بهینه نیز یک روش ساده و کارآمد به گونه ای معرفی می شود که به بهینه سازی متغیر شکل در هر گام زمانی نیاز نباشد و هزینه های محاسباتی کنترل گردد. در پایان، کارایی روش پیشنهادی با ارائه مثال هایی از معادلات پخش، جابجایی و پخش-جابجایی برای مقایسه با توزیع های یکنواخت و سنجش میزان سرعت و دقت آن ها با حل دقیق نشان داده می شود.

تحقیق حاضر به بررسی تاثیر امولسیون پلیمری ونیل اکریلیک (VA) بر دانسیته خشک حداکثر (dmaxγ)، رطوبت بهینه (optω)، مقاومت تراکمی تک محوری (UCS) و مدول الاستیسیته (E) ماسه های بادی دشت خوزستان پرداخته است. محلول هایی با درصدهای 10، 20 و 30 درصد از محلول پلیمری ساخته و بعد از اضافه کردن به خاک تحت آزمایش تراکم قرار گرفته، سپس نمونه های استوانه ای با dmaxγ و optω ساخته شده و در زمان های 1، 7، 14، 21 و 28 روز در دو گروه عمل آوری و تحت آزمایش UCS قرار گرفته اند. گروه اول نمونه ها در دمای محیط آزمایشگاه عمل آوری شده و گروه دوم نمونه ها بمنظور حفظ رطوبت بسته بندی و در دمای 2 درجه سانتیگراد عمل آوری شده اند. نتایج آزمایشها نشان داد افزایش غلظت محلول پلیمری تاثیری بر dmaxγ نمونه ها نداشته لیکن در بیشترین غلظت قادر است optω را تا 11 درصد کاهش دهد. با افزایش زمان عمل آوری و غلظت محلول پلیمری، UCS و E دسته اول نمونه ها، به بیش از 2 برابر افزایش یافته در حالیکه تغییری در UCS دسته دوم نمونه ها مشاهده نشده، بنابراین اگر به نمونه تثبیت شده در زمان عمل آوری اجازه خشک شدن داده نشود افزودن پلیمر تاثیری بر مقاومت آن نخواهد داشت. بررسی تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان می دهد زمانیکه بعد از افزودن محلول پلیمری، به نمونه اجازه خشک شدن داده می شود، محلول قادر است با تشکیل باندها و پل هایی بین دانه های ماسه-بادی باعث بهبود مقاومت و مدول آن شود.