مهندسی سازه و ساخت
سال:1402 | دوره:10 | شماره:6 |تعداد مقالات:12

هدف از این تحقیق کاهش مصرف سیمان با جایگزینی نانو خاکستر بادی (NFA) در مخلوط بتن و افزایش مقاومت فشاری بتن با تقویت ناحیه انتقال میان سطحی (ITZ) است. بدین منظور 4 نسبت NFA با مقادیر 0.1، 0.5، 1 و 5 درصد وزنی در مخلوط بتن انتخاب و مقاومت فشاری بتن طی 7 و 28 روز مورد ارزیابی قرار گرفت. از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به طیف سنج پراش انرژی پرتو ایکس (EDS) برای تشخیص ترکیبات حاصل از واکنش بین ذرات استفاده گردید. بر اساس نتایج حاصل در نمونه حاوی 1 درصد NFA (نمونه بهینه)، نسبت به نمونه های بدون NFA مقاومت فشاری 7 روزه بتن 97 درصد و مقاومت فشاری 28 روزه 61 درصد افزایش می یابد. این مطلب نشان می دهد که NFA عملکرد بهتری در افزایش مقاومت بتن در سنین پایین دارد. همچنین میزان جذب آب در نمونه حاوی 1 درصد NFA تا 33 درصد کاهش یافت، لذا نفوذ پذیری بتن در برابر عوامل مخرب بهبود می یابد. این نتایج نشان می دهد که ناحیه انتقال میان سطحی (ITZ)، که ضعیف ترین حلقه در زنجیره بتن و عامل محدود کننده مقاومت بتن است در حضور NFA تقویت گردیده که در نتیجه باعث افزایش دوام و مقاومت فشاری بتن می شود.

هزینه به عنوان یکی از چالش های اصلی برای هر مدیر پروژه ای در صنعت ساخت محسوب شده به گونه ای که یک پیش بینی دقیق در مراحل ابتدایی پروژه، می تواند به تصمیم هایی که در فاز امکان سنجی گرفته می شود بسیار کمک کرده، تا بر اساس بودجه ی در نظر گرفته شده مناسب ترین سیستم های اجرا در بخش های مختلف ساختمان، انتخاب و از گزینه هایی که در نهایت ممکن است اهداف اصلی پروژه را محقق نسازد دوری گزیده شود. این پژوهش قصد دارد تا با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی به عنوان یکی از ابزار های جدید حوزه هوش مصنوعی، مدلی جهت پیش بینی هزینه ساخت در مرحله امکان سنجی طراحی نموده که درصد خطای آن از روش های سنتی کمتر و سرعت محاسبه آن نسبت به روش هایی همچون تخمین هزینه پایین به بالا بیشتر باشد. بدین منظور در ابتدا با مطالعات کتابخانه ای مهم ترین عواملی که بر هزینه ساخت اثر گذار بوده را شناسایی و سپس طی جلسات مصاحبه ای با خبرگان عواملی که می تواند بیشترین تاثیر را بر هزینه ساخت گذاشته و اطلاعات آن ها در مرحله امکان سنجی در دسترس باشد انتخاب شده است، که این عوامل تا مرحله قبل از نازک کاری بوده و دلیل آن تنوع بالا در کیفیت مصالح نازک کاری و تلورانس قیمتی بسیار متفاوت این فاز می باشد. در مرحله بعد به منظور ساخت مدل تخمین هزینه از برنامه متلب استفاده شده، که این مدل بر اساس نتایج به دست آمده دارای دقتی برابر با 94.5 درصد می باشد و در انتها برای استفاده راحت تر از مدل یک رابط گرافیکی به صورت فایل نصبی طراحی شده است. در نهایت بر اساس تجربه استفاده از مدل توسط کاربران، علاوه بر دقت و سرعت مناسب مدل که باعث صرفه جویی در وقت و بهینه تر شدن تصمیم گیری ها شده بود. محیط ساده و عدم نیاز به تجربه زیاد در زمینه برآورد هزینه به منظور استفاده از مدل، به عنوان نقاط قوت مدل ذکر شده است.

خصوصیات زلزله ها برای ساختگاه های نزدیک به چشمه لرزه زا و دور از آن، هم به لحاظ دامنه و هم محتوای فرکانسی متفاوت است. مطالعه رفتار سازه ها تحت اثر زلزله های حوزه نزدیک در مقایسه با زلزله های دور از گسل بیانگر اثرات بیشتر این نوع زلزله بر سازه بوده اند. عمده این اثرات به خصوصیات جهت پذیری پیش رونده و حرکت پرتابی دارای اثر تغییرمکان ماندگار وابسته است. از اینرو خصوصیات زلزله های نزدیک گسل باید در طراحی و تحلیل سازه ها در نظر گرفته شود. هدف تحقیق حاضر بررسی اثر جهت پذیری پیش رونده زلزله های حوزه نزدیک بر پاسخ سازه های بتنی می باشد. بدین منظور رکوردهای حاصل از ایستگاه های مختلف زلزله چی چی به عنوان شتابنگاشت های مبنا انتخاب شد. سپس با استفاده از روش های تحلیلی، طیف پاسخ این رکوردها با در نظر گرفتن اثر جهت پذیری پیش رونده و بدون آن (حذف پالس های غالب) در جهت های شرق-غرب و شمال-جنوب تعیین شد. در ادامه با تحلیل تاریخچه زمانی بر روی دو سازه 10 طبقه و 15 طبقه بتنی، برای هفت رکورد زلزله چی چی، دریفت (جابجایی نسبی) و برش پایه طبقات در سازه های مذکور بررسی شد. نتایج نشان داد که با توجه به ماهیت غیرقابل پیش بینی زلزله، پاسخ دریفت و برش پایه طبقات در سازه های مورد مطالعه در جهات مختلف در برخی موارد افزایش و یا کاهش یافته است. بنابراین می توان دریافت که جهت پذیری همیشه تاثیر یکنواختی بر رفتار سازه نداشته و از الگوی ثابتی پیروی نمی کند. علاوه بر این، نتایج نشان داد که با افزایش ارتفاع سازه و در نتیجه افزایش پریود آن، تاثیر جهت پذیری رکورد زلزله بر پاسخ سازه افزایش می یابد. این در حالی است که در سازه های کوتاه تر در بسیاری از موارد جهت پذیری رکورد زلزله، تاثیر چندانی بر پاسخ سازه نداشته و حتی در برخی موارد، باعث کاهش آن می گردد.

تولید مصالح ساختمانی با کیفیت بالا و هزینه تولید پایین، یکی از نیازهای صنعت ساخت و ساز در عصر حاضر است. با بهره گیری از فناوری ژئوپلیمریزاسیون، امکان تولید مصالح ساختمانی دوستدار محیط زیست مانند ملات، بتن و آجر ژئوپلیمری با مقاومت مکانیکی بالا و کیفیت مطلوب فراهم شده است. یکی از مواد معدنی آلومینوسیلیکاتی قابل استفاده برای تولید ماده چسبنده ژئوپلیمری، لاتریت می باشد. برای بهبود هرچه بهتر مقاومت مکانیکی، دوام و مشخصات فیزیکی فرآورده ژئوپلیمری، تسلیح آن با استفاده از الیاف مختلف مانند الیاف شیشه نیز مورد توجه پژوهشگران مختلف بوده است. در پژوهش حاضر با استفاده از آزمون های آزمایشگاهی، تأثیر تسلیح ملات ژئوپلیمری بر پایه پودر لاتریت با استفاده از الیاف شیشه مورد مطالعه قرار گرفت. برای ساخت نمونه های ملات ژئوپلیمری با پودر لاتریت، فاقد و حاوی الیاف شیشه از محلول قلیایی حاوی سدیم هیدرواکسید 6، 10 و 14 مولار استفاده شد نمونه ها پس از 5 دقیقه اختلاط کامل در درون قالب های 50×50×50 میلیمتر چوبی و قالب های منشوری 160×40×40 میلیمتر ریخته شده و بر روی دستگاه لرزان ویبره زده شد. پس از عمل آوری به مدت 3 روز در گرمخانه، مقاومت فشاری و خمشی نمونه های ژئوپلیمری و همچنین درصد جذب آب نمونه ها اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که غلظت محلول فعال کننده و الیاف شیشه تأثیر قابل ملاحظه ای در مقاومت فشاری و خمشی نمونه های ژئوپلیمری بر پایه پودر لاتریت با الیاف شیشه دارد. طبق نتایج به دست آمده، افزایش مقاومت فشاری 3، 7 و 28 روزه نمونه های ژئوپلیمری حاوی الیاف نسبت به نمونه های ژئوپلیمری فاقد الیاف بین 10/9 تا 47 درصد متغیر است. طبق نتایج این تحقیق، ساخت مصالح ساختمانی ژئوپلیمری بر پایه پودر لاتریت حاوی الیاف شیشه با مقاومت نسبتاً بالا توصیه می شود.

با توجه به توسعه توربین های بادی در مناطق لرزه خیز، ازجمله نواحی شرقی آسیا، نواحی جنوبی اروپا و بخش های غربی ایالات متحده آمریکا و همچنین اهمیت فونداسیون چنین سازه هایی در طراحی و اجرا، بررسی رفتار لرزه ای فونداسیون توربین های بادی امری ضروری می باشد. در این مقاله، رفتار لرزه ای یک فونداسیون مونوپایل (monopile) به همراه مدل ساده شده توربین بادی، تحت یک زلزله مشخص، به روش اجزاء محدود در نرم افزار OpenSees مدل سازی و مورد ارزیابی قرار گرفته است. در ابتدا مدل عددی، با نتایج مدل سازی دینامیکی سانتریفیوژ یک شمع فولادی مستقر در خاک ماسه ای، اعتبار سنجی و پس از آن اثر تغییر پارامترهای مختلف از جمله طول مدفون و قطر فونداسیون، تراکم نسبی خاک، شرایط مونوپایل مستقر بر روی بستر سنگی و همچنین بارگذاری باد به صورت یکنواخت و چرخه ای بررسی گردید. نتایج این تحقیق نشان می دهد که تغییر پارامترهای مذکور تأثیر قابل توجهی بر روی رفتار لرزه ای سیستم سازه و فونداسیون دارد. افزایش ابعاد مونوپایل (قطر و طول) و همچنین تراکم نسبی خاک، عملکرد لرزه ای سیستم سازه ـ فونداسیون را بهبود می بخشد و باعث کاهش جابه جایی جانبی در بالای برج و کاهش نشست و چرخش در مونوپایل می گردد. با تغییر رفتار مونوپایل از حالت اصطکاکی به اتکایی، موارد بیان شده با تغییر مثبت، منجر به بهبود رفتار در سازه و فونداسیون توربین بادی، تحت بارگذاری لرزه ای می گردد. همچنین بارگذاری باد، باعث ایجاد جابه جایی و چرخش بیشتر به سازه شده و اعمال بار باد به صورت یکنواخت شرایط بحرانی تری را نسبت به حالت بارگذاری چرخه ای، ایجاد می کند.

در این مقاله آسیب پذیری لرزه ای یکی از آثار باستانی در کشور، قلعه فلک الافلاک ‏واقع در استان لرستان مورد ارزیابی قرار می گیرد. در ‏این راستا، با انجام بررسی های میدانی، آسیب های موجود در بخش های مختلف بنا تعیین و دسته بندی شد. نتایج این بررسی ها حاکی از ‏فرسایش و ترک خوردگی ‏در اجزای سازه ای بنا، نشست های قسمت هایی از بنا که سبب ترک خوردگی در بخش هایی از بنا شده بود، و ‏نیز نم کشیدگی بالارونده به دلیل وجود جریان آب در پی بنا بود. در ادامه، با مدل سازی اجزای محدود بنا در نرم افزار آباکوس، ‏آسیب پذیری لرزه ای بنا از طریق انجام تحلیل بارافزون مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج این تحلیل حاکی از آسیب پذیری بخش های ‏مختلف بنا بود که لزوم ارائه طرح بهسازی لرزه ای را نشان می داد. با بهره گیری از شمع های درجا و نیز ریزشمع ها در خاک و نیز استفاده ‏از هسته های مسلح قائم در دیوارها، نتایج تحلیل های عددی نشان داد بهبود قابل ملاحظه ای در عملکرد لرزه ای بنا رخ داده است. شدت ‏کرنش های پلاستیک اصلی بیشینه و نیز گستردگی آن در مقایسه با بنای بهسازی نشده بسیار کمتر بود. همچنین نمودارهای نیرو-‏جابجایی بنا در راستاهای مختلف حاکی از کاهش قابل ملاحظه زوال در سختی بنا بوده که نشان دهنده کاهش آسیب پذیری آن به ‏سبب اضافه کردن سیستم بهسازی پیشنهادی شده است. ‏

در بسیاری از کاربردهای عملی تحلیل قابلیت اعتماد سازه ها، یکی از علوم مورد علاقه، آنالیز حساسیت احتمال شکست بر مبنای پارامترهای طراحی تحت تابع حالت حدی می باشد. این اطلاعات برای مثال در بهینه سازی طراحی مبنی بر قابلیت اعتماد مورد نیاز است. پارامتر های طراحی توسط روش های قابلیت اعتماد مرتبه اول و دوم FORM/SORM به منظور تحلیل حساسیت احتمال خرابی به صورت تقریبی محاسبه می شوند. بنابراین در بسیاری از موارد برای حل مسائل این روش ها بسیار نادرست و یا مشکل می باشند. از اینرو روش شبیه سازی مونت کارلو برای تعیین پارامتر های حساسیت قابلیت اعتماد بسیار مفید می باشد. مشتق احتمال شکست نسبت به پارامتر های تابع حالت حدی با انتگرال گیری بر سطح تابع عملکرد محاسبه می شود. عملکرد شبیه سازی مونت کارلو برای تعیین این انتگرال با توجه به احتمال شکست بسیار کوچک، کارا نبوده و هزینه محاسباتی بالایی دارد. بنابراین می توان از روش هایی برای تخمین شبیه سازی مونت کارلو استفاده کرد که میزان هزینه محاسباتی را کاهش دهد. از این ها می توان به روش نمونه گیری خطی اشاره کرد. در این مقاله، از یک روش تقریبی برای تعیین انتگرال سطح به صورت یک انتگرال بازه ای استفاده شده است. ناحیه انتگرال گیری می-تواند با استفاده از شبیه سازی مونت کارلو استاندارد یا شبیه سازی نمونه گیری با اهمیت محاسبه شود. در این مقاله از دو مثال عملی پانل-های ساندویچی برای تعیین میزان اثرگذاری پارامتر های متغیرهای تصادفی در طراحی استفاده شده است.

دال های مرکب تیرچه و بلوک با تیرچه پیش تنیده از سیستم های اقتصادی سقف است که کاربرد آن ها در ایران رو به افزایش است. در این تحقیق چگونگی رفتار مرکب تیرچه های پیش تنیده در سقف های تیرچه و بلوک به صورت آزمایشگاهی ارزیابی شده است. آنچه می تواند مانع رفتار مرکب تیرچه پیش تنیده و دال بتنی درجای روی تیرچه گردد، عدم انتقال مناسب برش افقی در سطح تماس تیرچه پیش ساخته و بتن درجا است. در تیرچه های پیش تنیده برخلاف تیرچه های خرپایی تعبیه آرماتور برشی افقی داخل تیرچه پیش ساخته که بتواند با بتن درجا درگیر شود، با مشکل همراه است. در این تحقیق استفاده از دو نوع آرماتور برشی پیشنهادی شامل شبکه سیمی جوش شده و خرک برشی که در دو طرف جان تیرچه قرار می گیرند ارزیابی شد. این تحقیق در دو مرحله انجام شد و در هر مرحله باربری نهایی و بار و لنگر ترک خوردگی ارزیابی شد. در مرحله اول دو نمونه از تیرچه پیش تنیده آزمایش شد و از کیفیت تیرچه ها با مطابقت نتایج آزمایشگاهی و مقادیر محاسباتی اطمینان حاصل گردید. در مرحله بعد نمونه های دال مرکب تیرچه بلوک بدون آرماتور برش افقی و با آماتورهای برشی پیشنهادی ساخته و آزمایش شدند. بر اساس نتایج حاصله نمونه های دال بدون آرماتور برشی در بارگذاری سریع آزمایشگاهی تنها تا حداقل بار محاسباتی بر اساس مقاومت خمشی، مقاومت کردند و پس از آن لغزش و شکست ترد در اثر برش افقی مشاهده گردید. باربری نمونه های مسلح به آرماتور برشی از نوع شبکه سیمی و خرک برشی به ترتیب 22 و 27 درصد افزایش یافت و در نمونه مسلح به خرک برشی تا شکست نهایی هیچگونه لغزش ناشی از برش افقی مشاهده نشد.

در این مقاله به تحلیل تیر برنولی ویسکوالاستیک دو سر مفصل تحت یک بارگذاری عرضی دینامیکی توأم با بار محوری فشاری پرداخته شد. بار عرضی دینامیکی اعمالی به صورت یک بار غیر هارمونیک، دارای تابع نمایی و کاهشی در طول زمان، و بار محوری اعمالی به صورت فشاری و ثابت در نظر گرفته شد. این مطالعه برای اولین بار تأثیر یک بار عرضی نمایی کاهشی خاص را مورد بررسی قرار داد و پدیده تشدید غیر هارمونیک تیر ویسکوالاستیک را معرفی، فرمول بندی و اثبات کرد.رابطه ی تنش-کرنش ماده ویسکوالاستیک خطی درنظرگرفته شده، طبق انتگرال بولتزمن بیان شد. تابع آسودگی ماده ویسکوالاستیک بر اساس دو جمله از سری پرونی تعریف شد. میدان جابجایی بر حسب حاصل ضرب دو تابع، یک تابع مکانی معلوم و یک تابع زمانی دارای ضرایب مجهول تقریب زده شد. با استفاده از رابطه ی کار مجازی، فرمول بندی تیر ویسکوالاستیک استخراج شد و سپس به کمک تبدیل لاپلاس، ضرایب مجهول تابع زمان محاسبه گردید. در نهایت میدان جابجایی تیر ویسکوالاستیک بصورت صریح در حوزه زمان و مکان بیان شد.به منظور صحت سنجی نتایج، از مدلسازی تیر مربوطه توسط نرم افزار آبکوس استفاده شد. در قسمت نتایج عددی، تأثیر پارامترهای مختلف ماده ویسکوالاستیک و بارگذاری های مختلف بر روی جابجایی تیر ویسکوالاستیک مورد بررسی قرار گرفت. همچنین زمان وقوع پدیده تشدید غیر هارمونیک، و نسبت دامنه بیشترین جابجایی در لحظه تشدید به جابجایی در لحظه صفر محاسبه گردید.

ساختمان سازی و فعالیت های وابسته نقش بسزایی در ورود گازهای گلخانه به جو زمین دارند و همه ساله مقدار قابل توجهی کربن در نتیجه فرایندهای ساخت و ساز و تامین مصالح تولید و وارد محیط زیست می گردد. ردپای کربن صنعت ساختمان تنها به فرآیند ساخت و تهیه مصالح ساختمانی محدود نبوده و طول مدت بهره برداری و حتی بعد از آن را نیز در برمی گیرد. در این پژوهش سعی شده تا برآوردی از سرانه مصرف انرژی و ردپای کربن در طول مدت بهره برداری از ساختمان های ویلایی و آپارتمانی برای اقلیم مازندران ارائه شده و مورد بررسی مقایسه ای قرار گیرد. سه ساختمان ویلایی و آپارتمانی دو و پنج طبقه با ساختاری مشابه در شهرستان بابلسر انتخاب و از طریق مدلسازی کامپیوتری فرایند بهره-برداری در نرم افزار دیزاین بیلدر، از منظر مصرف انرژی و ردپای کربن تولیدی در طول یک سال به صورت مقایسه ای مورد ارزیابی قرار گرفته اند. نتایج مدلسازی ها نشان می دهد که در طول یک سال بهره برداری، به ترتیب 8490 ،4878 و 4881 کیلوگرم کربن به ازای هر فرد ساکن در ساختمان ویلایی و آپارتمانی 2 و 5 طبقه تولید و وارد اتمسفر می شود. همچنین سرانه مصرف انرژی در ساختمان ویلایی به طور چشمگیری بیشتر از مقدار آن در ساختمان های آپارتمانی برآورد شده و این موضوع تفاوت قابل ملاحظه در پیامدهای محیط زیست ناشی از بهره برداری از ساختمان های ویلایی در مقایسه با ساختما ن های مسکونی با ساختار متراکم را نشان می دهد.

امروزه در سراسر جهان حجم عظیمی از داده ها از طریق ظرفیت بالای شبکه های مخابراتی نوری انتقال می یابد. در راه آهن نیز شبکه های مخابراتی انتقال نوری در انتقال داده های حیاتی ریلی, و ایمنی سیر و حرکت نقش بسیار بالایی دارند. پایداری قابلیت اطمینان زیرساخت های مخابراتی در افزایش بهره وری، حفظ ایمنی و همچنین کاهش هزینه های نگهداری الزامی می باشد. در این مقاله سطح قابلیت اطمینان موجود و کلیه پارامترهای مربوطه (تعداد قطعی های شبکه و مدت زمان بین خرابی های شبکه MTBF) ) شبکه مخابراتی انتقال نوری راه آهن برای بدست آوردن تعداد مسدودی خطوط ریلی از طریق متد بلوک دیاگرام ((Reliability block diagram مدل سازی و از طریق متد مونت کارلو شبیه سازی شده و سپس با هدف کاهش مسدودی خط بهینه سازی شده است با توجه به اینکه با هر خرابی شبکه، خطوط ریلی مسدود می شوند، تعداد قطعی شبکه با مسدودی خط برابر است. بنا براین با بهینه سازی قابلیت اطمینان شبکه مسدودی خط کاهش می یابد. . همچنین پیش بینی رفتار شبکه و بدست آوردن احتمال خرابی های آن از طریق شبکه های عصبی سه لایه پرسپترون انجام شده و نتایج آن ارائه شده است. شبکه پیاده سازی شده در این مقاله شبکه انتقال مخابرات نوری منطقه ریلی آذربایجان به طول 654 کیلومتر می باشد.

بتن کامپوزیتی خودتراکم به عنوان کامپوزیت سیمانی با کارایی و چسبندگی بالا شناخته می شود. این کامپوزیت دارای قابلیت روانی و کارایی زیادی می باشد. خرابی بتن به تشکیل ترک ها و ریز ترک ها بستگی دارد. با افزایش بارگذاری, ریز ترک ها به هم متصل شده و ترک ها را تشکیل می دهند. برای برطرف کردن این مشکل و همچنین ایجاد شرایط همگن، در سال های گذشته از رشته های نازک الیاف در تمام حجم بتن استفاده می شود. بتن الیافی در حقیقت نوعی کامپوزیت سیمانی است که با به کارگیری الیاف تقویت کننده داخل مخلوط بتن، مقاومت کششی و فشاری آن، افزایش پیدا می کند. در این پژوهش اثر اضافه کردن مواد (میکروسیلیس ، خاکستر بادی ، سرباره کوره آهن گدازی ) و الیاف فولادی سینوسی (موجدار) ، بر خصوصیات مکانیکی کامپوزیت سیمانی خودتراکم در 9 طرح اختلاط مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور مواد افزودنی جایگزین سیمان به میزان 10 درصد وزنی مواد سیمانی و الیاف فولادی به مقدار 1 درصد حجم کامپوزیت سیمانی، در طرح اختلاط ها استفاده گردید. در آزمایش مقاومت فشاری نمونه دارای 1 درصد الیاف فولادی افزایش مقاومت به میزان 5/4 درصد نسبت به نمونه مرجع داشت که نشان دهنده تاثیر بسیار کم الیاف فولادی بر روی مقاومت فشاری بود. همچنین استفاده از میکروسیلیس به میزان 10 درصد وزنی جایگزین سیمان، مقدار مقاومت فشاری را به میزان 6/6 درصد افزایش داد که با توجه به خاصیت میکروسیلیس در افزایش مقاومت، این نتیجه دور از انتظار نبود. به طور کلی استفاده از الیاف فولادی تاثیری در نتایج مقاومت فشاری، مویینگی و جذب آب نداشت ولی تغییرات سایر نتایج آزمایش ها نسبت به نمونه مرجع با توجه به استفاده از الیاف فولادی کاملا محسوس و مورد انتظار بود.