مهندسی عمران مدرس
سال:1398 | دوره:19 | شماره:4 |تعداد مقالات:17

امروزه احداث پایه های کج در پل های بسیاری در سراسر جهان به چشم می خورد. در حالی که مطالعات محدودی پیرامون آبشستگی این گونه پایه ها انجام شده است. نظر به اهمیت صدمات جدی پدیده آبشستگی، ساخت گروه پایه های عمودی-کج و مجهول بودن اثرات آن بالاخص در مسیرهای دارای خم، این موضوع مورد بررسی قرار گرفت. در این پژوهش، اثر چیدمان متفاوت پایه پل عمودی و کج در گروه پایه های 6 تایی، در کنار تاثیر شرایط جریان و موقعیت قرارگیری گروه پایه در قوس 180 درجه تند در آزمایشگاه بررسی شد. نتایج نشان می دهد که حداکثر عمق آبشستگی و تراز رسوبگذاری در موقعیت 60 درجه و شرایط بستر زنده رخ می دهد. این مقادیر به ترتیب معادل 2/4 و 2/3 برابر قطر پایه اندازه گیری شد. در هر سه موقعیت استقرار گروه پایه ها در قوس، حداکثر عمق آبشستگی ناشی از قرارگیری گروه پایه همگرا-عمودی می باشد. در حالی که حداکثر تراز رسوبگذاری در حالت استقرار گروه پایه واگرا-عمودی ایجاد شده است.

هدف از این مقاله، و به دست آوردن نقطه آستانه فروریزش(CP) از روی منحنی های IDA تحت تاثیر رکوردهای نزدیک گسل وتعیین تاثیرات خصوصیت رکوردهای نزدیک گسل(خصوصیت جهت پذیری پیش رونده، خصوصیت جهت پذیری پس رونده و خصوصیت جابجایی ماندگار) در زمان تشکیل نقطه آستانه فروریزش و تعیین مقدار شتاب طیفی رکوردها در زمان واردشدن به محدوده آستانه فروریزش می باشد. برای رسیدن به این اهداف، 6 قاب 20، 15 و 25 طبقه با دو مقدار برون محوری 1 و 2 متر طراحی شدند. سپس 22رکورد نزدیک گسل برای تعیین نقطه آستانه فروریزش به دو روش تحلیل IDA و روش طیف ظرفیت انتخاب شدند. برای بررسی تاثیر خصوصیات رکوردهای نزدیک گسل بر تعیین نقطه آستانه فروریزش، رکوردهای نزدیک گسل به 2 دسته شامل دارای خصوصیت جهت پذیری پیش رونده و جابجایی ماندگار، تقسیم گردید. سپس برای قاب های طراحی شده تحلیل IDA انجام گردید و نتایج برای هردسته از این رکوردها به صورت جداگانه مورد بررسی قرار داده شده اند. نتایج نشان می دهد مود شکست ساختمان های بلند مرتبه با تجمع فزاینده تغییر مکان نسبی در یک یا دو طبقه همراه است. همچنین به منظور تعیین خصوصیات رکوردهای نزدیک گسل برروی پاسخ سازه، مشخص گردید که رکوردهای نزدیک گسل با خصوصیت جابجایی ماندگار، در شتاب طیفی پایین تری نسبت به رکوردهای نزدیک گسل با خصوصیت جهت پذیری پیش رونده به نقطه آستانه فروریزش می رسند.

مصالح سنگریزه ای مصالحی هستند که کاربرد فراوانی در پروژه های عمرانی مانند سد سازی، راهسازی، اسکله ها و. . . دارند. با توجه به گسترش روزافزون استفاده از این مصالح آزمایشات و مطالعات شناسایی زیادی نیز روی این مصالح انجام گرفته است. معمولا این مطالعات بر روی سنگریزه های متوسط و قوی که دارای مقاومت فشاری بالای 50 مگاپاسکال می باشند، انجام گرفته است. امروزه به دلیل کاهش هزینه و حفاظت از محیط زیست استفاده از سنگریزه های نرم و ضعیف که دارای مقاومت فشاری پایین تر از 50 مگاپاسکال می باشند، افزایش یافته است. هنوز مطالعات کامل و جامعی بر روی سنگریزه های نرم انجام نگرفته است و نیاز به کسب اطلاعات بیشتر در زمینه رفتار این مصالح در شرایط مختلف می باشد. با توجه به اینکه ابعاد سنگریزه های قابل استفاده در محل ممکن است خیلی بزرگتر از ابعاد دستگاه های آزمایشگاهی باشد، بنابراین مقیاس کردن و تطابق نتایج بدست آمده از آزمایشگاه و محل از نکات مهم در مورد مصالح سنگریزه است. در این تحقیق رفتار مصالح سنگریزه ای ضعیف در شرایط مختلف در دستگاه ادومتر با مقیاس متوسط مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این مطالعات نشان دهنده این است که حضور آب باعث افزایش نشست و همچنین افزایش پدیده شکست ذرات می شود. بیشترین مقدار کرنش و تغییر شکل برای نمونه ها در اولین روز بارگذاری اتفاق می افتد و در هر روز بارگذاری، بیشترین مقدار تغییر شکل در چند ساعت اولیه اتفاق می افتد.

ارزیابی سرعت موج برشی (Vs) در کرنش های کوچک و مدول برشی حداکثر (Gmax) متناظر با آن، همواره بعنوان یک پارامتر مهم دینامیکی، مورد توجه پژوهشگران مهندسی ژئوتکنیک بوده است. هدف اصلی این تحقیق، بررسی تاثیر حضور ریزدانه غیرخمیری (لای) بر روی مدول برشی حداکثر خاک های شنی می باشد. با توجه به اینکه در طبیعت ترکیب شن و لای به تنهایی کمتر یافت شده و اغلب ترکیبات طبیعی بصورت مخلوط شن، ماسه و لای می باشند، سه نوع مخلوط شن ماسه دار با نسبت های ماسه به شن متفاوت بعنوان خاک شنی پایه انتخاب شده و به آن ها تا 45 درصد لای اضافه گردید. با استفاده از دستگاه المان خمشی، سرعت موج برشی در کرنش های کوچک در همه نمونه ها و تحت سه فشار همه جانبه مختلف اندازه گیری شده و عوامل مختلف تاثیرگذار شناسایی گردیدند. نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد که با افزایش فشار همه جانبه موثر، مدول برشی حداکثر در همه ترکیبات افزایش می یابد. همچنین میزان درصد ریزدانه غیرخمیری و نسبت ماسه به شن در خاک شنی پایه، بطور قابل ملاحظه ای بر روی پارامتر مدول برشی حداکثر خاک مخلوط، موثر می باشند، بدین صورت که با افزایش درصد لای و همچنین نسبت ماسه به شن در خاک پایه، مدول برشی حداکثر بطور پیوسته کاهش می یابد که این کاهش، از دیدگاه میکرومکانیک و نحوه تشکیل زنجیره های نیروی تماسی بین ذرات، قابل توجیه است. در نهایت بر اساس رابطه عمومی Hardin و تعیین بهترین ضرایب برازشی مربوطه با استفاده از تحلیل رگرسیون، برای هر سه نوع خاک شنی با نسبت ماسه به شن متفاوت، روابط تجربی جداگانه ای بر اساس تابعی از درصد ریزدانه غیرخمیری، نسبت تخلخل و فشار همه جانبه مخلوط، جهت تخمین مدول برشی حداکثر مخلوط شن، ماسه و لای ارائه گردید. با انطباق نتایج بدست آمده از این روابط با مقادیر واقعی اندازه گیری شده در آزمایشگاه و همچنین فراوانی این نوع از ترکیبات در طبیعت، قابلیت استفاده بسیار مفید از این معادلات در پروژه های مختلف ژئوتکنیکی مشخص گردید.

یکی از مهم ترین آثار و نتایج آلودگی هوا ایجاد باران اسیدی است. گسترش روزافزون شهرها، رشد سریع شهرنشینی و انقلاب صنعتی باعث ایجاد اثرات فراوان زیست محیطی در داخل و اطراف شهرها گردیده است. فعالیت های صنعتی، تولید انرژی و سوخت، کاربرد کود و آفتکش باعث ورود مقادیر قابل توجهی از ترکیبات آلاینده به اتمسفر می گردد. ورود آلاینده های فلزی و ترکیبات اسیدساز از قبیل ترکیبات گوگرددار، نیتروژن دار و یا نتیجه واکنش های آنها در اتمسفر به باران موجب افزایش اسیدیته بارندگی ها، تشکیل باران های اسیدی و تغییر در کیفیت بارش های جوی خواهد شد. به طور کلی می توان این گونه بیان نمود که منظور از باران اسیدی، بارانی است که pHآن از 6/5 یعنیpH باران طبیعی کمتر باشد. در این پژوهش به بررسی تاثیر باران های اسیدی بر رفتار مکانیکی خاک ماسه تثبیت شده با آهک مربوط به نواحی شرقی اصفهان پرداخته شده است. در ابتدا آهک با درصد های متفاوت به خاک اضافه شد و نمونه ها پس از زمان عمل آوری و اشباع کردن در محلول هایی با مقادیر pH متفاوت مورد آزمایش قرار گرفتند. نتایج آزمایش ها نشان می دهد افزایش درصد آهک علاوه بر افزایش درصد رطوبت بهینه و مقاومت برشی نمونه، موجب افزایش چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی شده است. در حالی که کاهش تغییر pH به سمت اسیدی شدن باعث کاهش پارامترهای مقاومت برشی نمونه خاک می گردد. نتایج آزمایش های برشی نشان می دهد که مقدار کاهش مقاومت بدلیل افزایش اسیدیته با افزایش مقدار آهک نمود بیشتری دارد. در نهایت با استفاده از عکس های میکروسکوپی تهیه شده از نمونه ها، اثر pH و مقدار آهک بر روی پیوندهای ایجاد شده بین دانه های ماسه بررسی شده است که نشان می دهد افزایش اسیدیته باعث از بین رفتن پیوند ایجاد شده بین دانه ها توسط ذرات آهک می شود.

در این پژوهش به بررسی راهکارهایی برای بهبود عملکرد و همچنین افزایش ضریب آبگذری در سرریزهای کلیدپیانویی غیر خطی در پلان پرداخته شده است. بدین منظور، تغییراتی در شکل هندسی این نوع سرریز به وجود آورده و نتایج این تغییرات با استفاده از نرم افزار FLOW3D بررسی شده است. یکی از این تغییرات، تغییر شکل تاج سرریز می باشد. لذا، سه مدل سرریز با تاج های مستطیلی، مثلثی و بیضوی طراحی شد. نتایج نشان داد که سرریز تاج مثلثی تا حدود 60 درصد نسبت به سرریز تاج بیضوی و تا حدود 65 درصد نسبت به سرریز تاج مستطیلی، از ظرفیت آبگذری بیشتری برخوردار بود. در قسمت دوم این پژوهش، به تاثیر وجود و یا عدم وجود و همچنین شکل هندسی پشت بند بر عملکرد این نوع از سرریزها پرداخته شد. بدین منظور، سه مدل سرریز با پشت بندهای مکعب مستطیلی، نیم استوانه ای و منشوری طراحی شده و با سرریز بدون پشت بند مقایسه گردید. نتایج نشان داد که در دبی های کم، پشت بند باعث بهبود عملکرد هیدرولیکی سرریز شده و همچنین در بین پشت بندها نیز پشت بند نیم استوانه عملکرد نسبتا بهتری نسبت به سایر پشت بندها داشت. ولی با افزایش دبی عبوری، از تاثیر عملکرد پشت بند کاسته شده و به تدریج ضریب دبی سرریزهای پشت بند دار و بدون پشت بند به یکدیگر نزدیک شدند. در آخر نیز تاثیر دیوار جان پناه بر عملکرد این نوع سرریزها بررسی گردید. در این مورد، دیواره ای به ارتفاع 3/1 سانتی متر به تاج سرریز افزوده شد. نتایج نشان داد که این عمل تا حدود 7 درصد باعث افزایش ضریب آبگذری می گردد. به طور کلی در هدهای زیاد جریان، عوامل بهبود دهنده اثر محسوسی در عملکرد سرریز ندارند.

گسترش صنعت خودرو سبب شده است که انباشت حجم لاستیک های فرسوده به عنوان زباله های شهری به یک مشکل بزرگ اقتصادی، زیست محیطی و اجتماعی تبدیل شود. مخلوط کردن خرده های لاستیک با ماسه و استفاده از آن به عنوان مصالح سبک وزن یکی از گزینه های ممکن برای جلوگیری از انباشت آنها در محیط زیست می باشد. در این تحقیق برای اولین بار دانه های ماسه و خرده های لاستیک با منحنی دانه بندی یکسان مخلوط شده است. این کار به جهت به حداقل رساندن تفاوت اندازه ی بین دانه های مخلوط انجام پذیرفته است؛ بنابراین، رفتار مکانیکی مخلوط بدست آمده، تنها بر پایه نسبت حجمی آن و ساز و کار داخلی بین دانه های لاستیک و ماسه استوارمی باشد. به منظور بررسی رفتار مکانیکی مخلوط، آزمایش های سه محوری زهکشی شده فشاری و کششی تحت تنش های همه جانبه 50، 100 و 200 کیلو پاسکال انجام شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که سهم حجم ذرات لاستیک بر رفتار فشاری و کششی مخلوط قابل توجه می باشد. درواقع، دانه های لاستیک به عنوان یک ساز و کار داخلی، پارامترهایی چون؛ حداکثر تنش انحرافی، سختی اولیه نمونه ها، مدول الاستیسیته، کرنش شعاعی، زاویه اصطکاک، اتساع و زاویه اتساع نمونه ها را کاهش می دهند و در عین حال باعث افزایش کرنش متناظر با تنش انحرافی حداکثر، شکل پذیری نمونه ها، کرنش محوری، چسبندگی، مقادیر و و شیب خط حالت بحرانی می شوند. رفتار تنش-کرنش مخلوط های ماسه و لاستیک نشان می دهد که با افزایش نسبت اختلاط لاستیک به بیش از 20 درصد، در تمامی تنش های همه جانبه، نقطه حداکثری مشخصی در نمودار تنش-کرنش وجود ندارد. درنهایت چنین بدست آمد که، رفتار مکانیکی مخلوط خرده لاستیک های دانه ای و ماسه با منحنی دانه بندی یکسان برای نسبت اختلاط لاستیک کمتر از 20 درصد، توسط ماسه و برای نسبت اختلاط بیشتر از 30 درصد، توسط لاستیک کنترل می شود.

تخمین سرعت متوسط عمقی و شدت آشفتگی برای شناسایی وجود جریان های ثانویه، شکل و موقعیت آن از اهمیت زیادی در علم هیدرولیک و مهندسی رودخانه برخوردار است. جریان های ثانویه تابع عواملی همچون شکل زبری بستر کانال، شیب کانال و تنش برشی می باشد. مطالعه حاضر به بررسی اثر شکل زبری بر الگوی جریان ثانویه با مدل سازی عددی در نرم افزارFLOW 3D با مدل آشفتگی RNG پرداخته است. در نتایج بدست آمده از بررسی های سرعت متوسط، میانگین خطای حاصل برای حدفاصل زبری های مثلثی 94/9% و برای روی تاج زبری 71/3% بود و در مورد سرعت برشی، میانگین خطای حاصل برای زبری مثلثی در سه مقطع در راستای کانال 37/6% حاصل گردید که نشان از توافق خوب مدل عددی با مدل آزمایشگاهی مرجع است. شرایط جریان در کانال برای سه نوع شکل زبری (مستطیلی، ذوزنقه ای با زاویه داخلی 80 درجه و ذوزنقه ای با زاویه داخلی 55 درجه) که بیشترین کاربرد را در سازه های هیدرولیکی دارا می باشند طراحی و مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بررسی شدت آشفتگی، جریان های ثانویه عرضی و انرژی جنبشی آشفتگی نشان از تاثیر بیشتر زبری ذوزنقه ای با زاویه داخلی 55 درجه نسبت به دو شکل دیگر زبری را نشان داد. میزان اختلاف شدت آشفتگی در زبری ذوزنقه ای با زاویه داخلی 55 درجه نسبت به زبری مثلثی 54/4% بود. محل تشکیل مرکز هسته سلول ها در عمق تقریبی2/0 متر شروع شده بود. انرژی جنبشی آشفتگی با هسته مرکزی در بالای سطح زبری با مقدار تقریبی 0002/0 برای تمام زبری ها شروع شده، اما محل قرار گیری آن با توجه به هندسه زبری متفاوت می باشد.

مونوپایل ها شمع های تکی فولادی با مقطع دایره ای و به صورت توخالی و با قطر 2 تا 8 متر بوده و نسبت طول به قطر آن ها معمولا کمتر از 10 می باشد. درحال حاضر طراحی مونوپایل ها بر مبنای آزمایش های صورت گرفته بر روی شمع های لاغر انجام می شود. با توجه به این که مونوپایل ها به صورت صلب رفتار می کنند، مطالعه و بررسی عملکرد آن ها ضروری به نظر می رسد. در این پژوهش 4 آزمایش به منظور مدل سازی فیزیکی به کمک سانتریفیوژ رفتار مونوپایل ها در خاک ماسه ای انجام شده است. آزمایش اول به منظور تخمین ظرفیت باربری جانبی نهایی این مونوپایل ها و 3 آزمایش دیگر به جهت بررسی رفتار آن ها تحت اثر بار جانبی سیکلیک و تخمین جابجایی های تجمعی و نحوه تغییر شکل آن ها انجام شده است. در نهایت نتایج به دست آمده با روابط موجود در مورد سایر شمع های مورد استفاده در پروژه های ژئوتکنیکی (با قطر کم تر از 2 متر) مقایسه شده است. نتایج این پژوهش نشان می دهد استفاده از آیین نامه ها و دستورالعمل های موجود در تخمین ظرفیت باربری نهایی جانبی این شمع ها بسیار محافظه کارانه بوده ولی در تخمین سختی آن ها منجر به دستیابی به نتایج دست بالا و غیر قابل اطمینان می شود. بنا بر این روابط و آیین نامه های موجود نیازمند تغییراتی هستند تا بتوانند نتایج دقیق در مورد این شمع ها در پی داشته باشند.

در این تحقیق بصورت آزمایشگاهی، تاثیر ترکیب سازه های آستانه، آبشکن و صفحات مستغرق بر کنترل رسوب بستر ورودی به آبگیر جانبی 90 درجه از یک کانال مستقیم و نیز ابعاد آبشستگی در پایین دست آبگیر در کانال اصلی مورد بررسی قرار گرفته است. تحقیقات در چهار حالت بدون سازه، حالت فقط آستانه، حالت آستانه و آبشکن و حالت آستانه، آبشکن و صفحات مستغرق و در سه نسبت آبگیری 12/0، 15/0 و 18/0 انجام شده است. در هر حالت نسبت رسوب انحرافی، نسبت حجم رسوب انباشته در آبگیر، پروفیل عرضی بستر و طول، عرض و عمق ناحیه آبشستگی مورد تحقیق قرار گرفته است. نتایج نشان میدهد در نسبتهای آبگیر مذکور، در حالت آستانه و آبشکن بطور متوسط 90 درصد رسوب ورودی به آبگیر کاهش می یابد ولی آبشستگی در پایین دست آبگیر در مقایسه با حالت بدون سازه بیش از 55 درصد افزایش می یابد در حالیکه حالت آستانه، آبشکن و صفحات مستغرق علاوه بر اینکه توانسته است تقریبا از ورود تمام رسوبات بستر به آبگیر جلوگیری کند و راندمان 100 درصدی داشته باشد، در نسبتهای آبگیری بالاتر از 15/0 میزان آبشستگی را نسبت به حالت بدون سازه، کاهش داده و در نسبت آبگیری 18/0 به کمتر از نصف رسانده است.

تعیین وضعیت روسازی ازلحاظ سازه ای و سطحی نقش مهمی در مدیریت روسازی دارد. به همین منظور یافتن ارتباط بین ارزیابی سطحی و ارزیابی سازه ای روسازی حائز اهمیت است. بنابراین ارائه مدلی قوی بین شاخص های ارزیابی سطحی و سازه ای روسازی به منظور بررسی ارتباط بین آن ها و تاثیرپذیری شان نسبت به یکدیگر بسیار سودمند است. ارزیابی سازه ای روسازی های در دست بهره برداری معمولا به وسیله آزمایش های غیر مخرب انجام می گیرد. FWD یکی از مهم ترین تجهیزات غیر مخرب ارزیابی روسازی است که کاربرد آن بسیار هزینه بر و زمان بر است. از طرفی عمر باقی مانده روسازی از پارامترهای مهم ارزیابی سازه ای روسازی است که تعیین آن برای بررسی نیازهای تعمیر و نگهداری، تنظیم اولویت ها و بودجه بندی ضروری است. اما یکی از شاخص های مهم ارزیابی سطحی روسازی، شاخص PCI است که برداشت اطلاعات آن کم هزینه و آسان تر است. عدم تعیین دقیق عمر باقی مانده روسازی (RSL) مسئله مهمی است. به علاوه عدم وجود مدل پیش بینی عملکردی مناسب مانع اصلی پیش بینی عمر باقی مانده روسازی است. کاربرد هم زمان نتایج آزمایش دستگاه FWD و ارزیابی PCI که اولی ارزیابی سازه ای و دومی ارزیابی سطحی را انجام می دهد، می تواند راه حل مناسبی برای تعیین RSL باشد. در این پژوهش سعی شده است که با استفاده از یک سری متغیرهای مستقل، همبستگی قوی بین RSL و متغیرهای مستقل برقرار شود تا بتوان RSL را با استفاده از شاخص ها و پارامترهای دیگری که برداشت داده های آن ها آسان تر و کم هزینه تر است، پیش بینی نمود. همچنین با استفاده از این مدل میزان همبستگی و تاثیرپذیری متغیرها را نسبت به یکدیگر موردبررسی قرارداد.

یکی از مسائل رایج در اجرای درجای ساختمان های بتن آرمه، ایجاد اتصال سرد در نقاط قطع بتن ریزی می باشد. طبق آیین نامه ACI 224. 3R-95 محل قرارگیری اتصال سرد بر روی ستون ها می بایست در زیر تیر و بالای دال سقف باشد. اتصال سرد نوعی ضعف یا نقص در بتن محسوب شده و باعث عدم یکپارچگی بتن سازه می شود. این عدم یکپارچگی می تواند بر روی رفتار بتن و در نهایت بر روی رفتار سازه بتنی تاثیرگذار باشد. اصولا طراحان، سازه های بتنی را براساس آیین نامه های رایج بدون لحاظ کردن اتصال های سرد و با فرض یکپارچه بودن بتن سازه طراحی می کنند. این در حالی است که در اجرا، بروز اتصال سرد در برخی نواحی خاص از سازه امری اجنتاب ناپذیر است. در این تحقیق ابتدا رفتار اتصال سرد مدل سازی گردیده است. سپس یک قاب بتن آرمه یک طبقه یک دهانه مدل سازی شده است. پس از اطمینان از صحت مدل عددی اتصال سرد و قاب، یک قاب بتن مسلح حاوی اتصال سرد بر روی ستون های آن در محل های زیر تیر و بالای پی مدل سازی شده است. سپس به منظور بررسی رفتار لرزه ای، یک بارگذاری جانبی یکنوا به صورت پوش-آور یکبار به قاب با اتصال سرد و بار دیگر به قابی نظیر و یکپارچه بدون اتصال سرد، اعمال گردیده است. با مشاهده نتایج مشخص گردید که تحت بارگذاری یکنوا، وجود اتصال سرد تاثیر چندانی بر روی حداکثر نیروی جانبی قابل تحمل قاب نداشته، اما باعث کاهش حدود 30 درصدی شکل پذیری قاب مورد نظر شده است.

در سال های اخیر با استفاده بیش از حد سیمان باعث تولید بی رویه گازهای گلخانه ای شده که یکی از عواقب آن گرمایش زمین بوده است. این اثرات مخرب باعث شد تا توجه بیشتر به استفاده بهینه از منابع، مواد پوزولانی و ضایعات گردد، در همین راستا استفاده از سرباره کوره آهن گدازی و دوده سیلیسی در صنایع مختلف از جمله روسازی راه به عنوان یک راه حل مطرح بوده است. استفاده از بتن سرباره قلیا فعال(ژئوپلیمری) با جایگزینی دوده سیلیسی بجای سیلیس موجود در سیلیکات سدیم و جایگزینی بجای سرباره علاوه بر مصرف مصالح ضایعاتی، این امکان را فراهم می کند تا بتوان مقاومت و دوام روکش های بتنی افزایش یابد. با جایگزینی دوده سیلیسی بجای سرباره مقاومت و دوام بتن کاهش می یابد، اما با جایگزین دوده سیلیسی به جای سیلیس موجود در سیلیکات سدیم مقاومت و دوام افزایش می یابد. با جایگزینی 30% دوده سیلیسی بجای سیلیس موجود در سیلیکات سدیم، افزایش مقاومت فشاری به مقدار %8/43، افزایش مقاومت خمشی نیز به مقدار %9/58، افزایش دوام در برابر چرخه یخ زدن و آب شدن به میزان %2/78، افزایش دوام در برابر سولفات سدیم به میزان %1/57، افزایش دوام در برابر سولفات منیزیم به میزان %1/54 و کاهش ضخامت دال روسازی به میزان %8/20 نسبت به بتن سیمانی را بدنبال داشته است.

هدف از این تحقیق توسعه رویکرد ریز مدلسازی برمبنای روش اجزای مجزا (بلوک صلب و فنر)، برای شبیه سازی رفتار داخل صفحه سازه های بنایی آجری غیرمسلح است. به منظور ارزیابی ترک خوردگی در آجر از فرضیات ترک دو جهته و برای رفتار پس از آن، از ایده روش ترک پخشی ثابت استفاده شده است. همچنین مشخصات فنرهای نرمال و برشی شبیه سازی کننده رفتار ملات و اندرکنش مابین آن با آجر، بطور مجزا از هم با ارزیابی میزان بازشدگی ترک و تغییرشکل برشی در سطح ترک تعیین می شوند. جهت ارزیابی میزان تنش برشی در فنرهای برشی از معیار موهر-کولمب استفاده می شود. الگوریتم محاسباتی و نرم افزار توسعه یافته، تشریح و مورد اعتبارسنجی قرار می گیرد. مقایسه نتایج تحلیلی و آزمایشگاهی حاکی از آن است که برنامه توسعه یافته از قابلیت مناسبی برای ارزیابی رفتار غیرخطی سازه های بنایی به همراه مکانیزم های مختلف مودهای شکست و الگوهای ترک خوردگی برخوردار می باشد.

در مقاله پیش رو نرم افزار کوانتا، که توسط نویسندگان در حال توسعه است، معرفی و راستی آزمایی شده است. این نرم افزار با اهداف پژوهشی و به منظور شبیه سازی دو بعدی محیط های چند فازی جامد و سیال و به زبان Visual C++ نوشته شده است. در این نرم افزار محیط جامد با استفاده از روش مبتنی بر ذره Bonded Particle Method و محیط سیال با استفاده از روش مبتنی بر ذره Smoothed Particle Hydrodynamics شبیه سازی می شوند. رفتار نهایی مدل حاصل اندرکنش ذرات با دیگر ذرات همنوع خود و نیز ذرات متعلق به روش دیگر است. ابتدا درباره تئوری روش ها و نحوه استفاده از آن ها در نرم افزار توضیح داده شده و در انتها چند مسئله معیار به منظور راستی آزمایی نرم افزار مدلسازی و تحلیل شده و نتایج شبیه سازی با نتایج موجود در مقالات مقایسه شده اند. برای راستی آزمایی روش BPM از شبیه سازی تغییر شکل یک تیر طره و برای راستی آزمایی روش SPH از شبیه سازی مسئله جریان حفره ای و نیز جریان پوازی استفاده شده است. برای راستی آزمایی محیط دوفازی و اندرکنش بین ذرات BPM و SPH از مدل سازی یک سیلندر جامد در مسیر جریان استفاده شده است. بررسی نتایج شبیه سازی ها نشان دهنده تطابق مناسب آن ها با نتایج تحلیلی و تجربی موجود است.

این تحقیق به مطالعه و تحلیل رفتار شکست بتن مقاومت بالا با مقادیر مختلف دوده سیلیسی بهمراه تغییر در نسبت آب به مواد سیمانی با روش اثر اندازه (SEM) می پردازد. در این تحقیق آزمایشگاهی، در مجموع 10 طرح اختلاط مورد آزمایش قرار گرفته است. برای بررسی اثرات نسبتهای مختلف آب به مواد سیمانی در محدوده مربوط به بتن مقاومت بالا و تاثیر مقادیر دوده سیلیسی، نسبتهای کم آب به مواد سیمانی (w/c) 24/.، 3/.، 35/. و 4/. مورد برسی قرا گرفته است و علاوه بر آن در دو نسبت آب به مواد سیمانی 24/. و35/.، یک طرح مربوط به بتن مقاومت بالابدون افزودنی دوده سیلیسی و مابقی برای درصد نسبت وزنی دوده سیلیسی نسبت به مواد سیمانی با مقادیر 5%، 10%و 15% بوده است. برای تعیین خصوصیات شکست بتنها در این تحقیق، در مجموع تعداد 120 عدد تیر مورد آزمایش قرار گرفته است. نتایج نشان داده است که با کاهش نسبت آب به مواد سیمانی از مقدار 35/.، مقدار انرژی شکست اولیه (Gf) کاهش می یابد و از سوی دیگر پارامترهای دیگر شکست شامل طول موثر منطقه صدمه دیده پیش رونده ترک (Cf) و جابجایی بحرانی نوک ترک (CTODc) کاهش یافته است، و در طرف مقابل باعث افزایش عدد تردی (β ) گردیده است. همچنین با افزایش مقدار دوده سیلیسی در هریک از نسبتهای آب به مواد سیمانی 35/. و 24/.، انرژی شکست، طول منطقه صدمه دیده نوک ترک، چقرمگی شکست (KIC) و جابجایی بحرانی نوک ترک کاهش می یابد و در طرف مقابل عدد تردی افزایش یافته است. نتایج مورد بررسی نشان داده اند با استفاده از پارامترهای شکست بدست آمده از روش اثر اندازه می توان حداکثر بار وارده بر بتنهای مقاومت بالا را بصورت صحیح پیش بینی نمود.

در تحلیل های مرسوم گسیختگی شیب های خاکی، پارامترهای مقاومتی حتی در کرنش های بزرگ بدون تغییر و به صورت قطعی فرض می شوند. این در حالی است که در حین گسیختگی، مقاومت خاک مقادیر بیشینه و پسماند از خود نشان داده و استحکام آن به صورت پیش رونده با افزایش کرنش خمیری کاهش می یابد. علاوه بر تغییرات پارامترهای مقاومتی خاک طی مکانیزم پیش رونده، ماهیت غیریکنواخت خاک نیز سبب ایجاد تغییرات مکانی این پارامترها می شود. از این رو سیستم های ژئوتکنیکی بایستی با لحاظ عدم قطعیت مقادیر پارامترهای خاک به صورت غیرقطعی و با استفاده از مفاهیم آمار و احتمالات بررسی شوند. شبیه سازی گسیختگی پیش رونده[1] به صورت قطعی یا غیرقطعی تنها با بکارگیری تکنیک های عددی نظیر روش اجزاء محدود که قادر به شبیه سازی توسعه کرنش خمیری انحرافی[2] هستند، ممکن می شود. اگر چه روش اجزاء محدود به طور گسترده در تحلیل مسائل پایداری مورد استفاده قرار می گیرد، با این حال این روش با مشکلاتی که اساسا به شبکه بندی مربوط می شود، رویرو است. در این تحقیق از روش درون یابی نقطه ای با توابع شعاعی در ترکیب با میدان تصادفی جهت مدل سازی تغییرات مکانی خصوصیات مقاومتی خاک و تحلیل ناپایداری شیب استفاده شده است. به منظور در نظر گرفتن گسیختگی پیش رونده خاک، روش حل الاستوپلاستیک با مدل رفتاری مور کولمب توسعه داده شده جهت لحاظ قابلیت نرم شوندگی کرنش بکارگرفته شده است. برای انجام تحلیل احتمالاتی نیز میدان تصادفی پارامترهای چسبندگی و زاویه اصطکاک و همچنین کرنش خمیری حد آستانه بر اساس مقادیر میانگین و انحراف معیار آنها تولید می شوند. به منظور بررسی کاربرد روش درون یابی نقطه ای با توابع شعاعی تصادفی، یک شیروانی خاکی با هندسه مشخص به صورت قطعی و غیرقطعی مورد تحلیل قرار گرفته و ضریب اطمینان مربوط به آن بررسی شده است. براساس تحلیل بواسطه مدل سازی گسیختگی پیش رونده، نتیجه می شود که گسیختگی واقعی خاک و وقوع جابجایی های ادامه دار به طور همزمان با شکل گیری مکانیزم پیش رونده زوال خاک و رسیدن مسیر لغزش به سطح زمین به وقوع می پیوندند. در ادامه با انجام تحلیل احتمالاتی و تولید میدان های تصادفی، توابع توزیع احتمالاتی ضریب اطمینان تعیین شده و پس از آن پارامترهای آماری محاسبه شده اند.