مهندسی عمران مدرس
سال:1396 | دوره:17 | شماره:1 |تعداد مقالات:22

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

مقاومت برشی ازجمله موارد مهم و اساسی جهت تعیین رفتار مکانیکی خاک ها می باشد. در مورد مقاومت برشی خاک های غیر اشباع، بین محققین اختلاف نظر هایی وجود دارد. در این میان دو روش برای تعیین مقاومت برشی خاک های غیر اشباع ارائه شده است. در یکی از روش ها مقاومت برشی خاک با استفاده دو متغیر مستقل تنش مانند تنش خالص و مکش توصیف می گردد؛ در این روش پارامتر های مقاومتی در حالتهای اشباع و غیر اشباع با یکدیگر متفاوت و مستقل از یکدیگر می باشند؛ به عبارت دیگر به محض ایجاد مکش در خاک، زاویه اصطکاک داخلی و چسبندگی اشباع اعتبار خود را از دست می دهند.متقابلا در دیدگاه مبتنی بر تنش موثر، اثرات تنش خالص و مکش در تنش موثر ادغام می گردد و پارامتر های مقاومت برشی مستقل از مکش در نظر گرفته می شوند. در این تحقیق با انجام آزمایش های برش مستقیم غیر اشباع و جمع آوری داده های محققین دیگر در این زمینه، مقایسه ای بین روشهای تعیین مقاومت برشی خاک در حالت غیر اشباع انجام گردیده و مزایا و معایب آنها مورد بررسی قرار گرفته شده است. نتایج حاکی از مزیت های استفاده از تنش موثر در ساده سازی پیش بینی مقاومت برشی خاک های غیراشباع است و در همین حالت همان پارامترهای مقاومت برشی اشباع برای حالت غیر اشباع نیز قابل تعمیم است.

تامین شکل پذیری زیاد موجب کاهش سختی سازه و افزایش تغییرشکل های جانبی و متعاقب آن آسیب به اجزای غیرسازه ای می-شود. هر چند افزایش مقاطع قاب خمشی فولادی سختی سازه را افزایش می دهد ولی اقتصادی نخواهد بود. بدین منظور ترکیب قاب خمشی و دیوار برشی بتنی می تواند یک راه حل جهت افزایش سختی باشد. اما در سازه های کوتاه استفاده از این سیستم ترکیبی باعث کاهش شکل پذیری و استهلاک انرژی در زلزله های متوسط تا قوی می گردد. استفاده از درزهای قائم در دیوار بتنی کوتاه و متوسط این نقص را بهبود می بخشد. این درزها رفتار برشی دیوار بتنی را به رفتار خمشی شکل پذیر تعدادی اجزاء ستونی تبدیل نموده و می توانند شکل پذیری را افزایش دهند. عدم درج ضریب رفتار در آیین نامه های طراحی لرزه ای از چالش های استفاده از این سیستم نوظهور می باشد. بیان چند سطحی ضریب رفتار و استخراج آن با توجه به میزان تقاضای زلزله و میزان آسیب قابل قبول به عنوان سطوح عملکردی مورد انتظار از نوآوری های این مطالعه می باشد.در این تحقیق ضرایب رفتار طلب و ظرفیت قاب خمشی فولادی با دیوار برشی بتنی درزدار و بدون درز در ارتفاع 5 و 10 طبقه با کمک تحلیل بارافزون و تحلیل دینامیکی افزایشی، محاسبه شده اند. بررسی نتایج نشان داد، اگرچه سختی اولیه ارتجاعی در سازه ترکیبی قاب خمشی و دیوار برشی بتنی درزدار و بدون درز اختلاف چندانی ندارد، اما به علت تغییر رفتار دیوار بتنی از برشی به ستونکهای خمشی جذب انرژی بیشتر و لذا ضریب رفتار بزرگ تر و شکل پذیری بیشتری را برای نوع با درز به ارمغان می آورد.

در این مقاله شاخص خسارت پارک انگ، در سطوح عملکرد لرزهای اعضای بتن مسلح بررسی شده است. یکی از مناسب ترین روش های ارزیابی عملکرد لرزه ای، بررسی خسارت های ایجاد شده در اجزای سازه است. شاخص های خسارت معیارهایی هستند که سعی می کنند با رصد چند متغیر خسارت، آسیب های ایجاد شده در اعضا و کل سازه را کمی کنند. یکی از مهمترین شاخص های خسارت موجود شاخص خسارت پارک- انگ است که خسارت اعضا را به صورت ترکیب خطی خسارت های ناشی از بیشینه تغییرشکل ها و رفتار چرخه ای بیان می کند.در این مقاله شاخص خسارت پارک-انگ در سطوح عملکرد لرزه ای سازه های بتن مسلح مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور سه قاب خمشی بتن مسلح با تعداد طبقات مختلف در نظر گرفته شده و بر اساس آیین نامه های عملکردی و با تحلیل دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی در سطوح عملکرد طراحی شده اند. قابها تحت هفت شتابنگاشت، تحلیل دینامیکی غیرخطی شده و در نهایت بر اساس نتایج حاصل، تحلیل خسارت روی آنها صورت گرفته است.بر اساس نتایج حاصل نحوه ارتباط میان شاخص خسارت پارک- انگ و معیار طراحی در آیین نامه های عملکردی و همچنین ارتباط میان شاخص خسارت ها مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این مطالعه حدود شاخص خسارت پارک- انگ در سطوح عملکرد تعیین شده و مشاهده شد که این شاخص های خسارت در سطح عملکرد آستانه فروریزش نیاز به بررسی بیشتر دارد. این شاخص خسارت حساسیت کمی نسبت به خسارت های ستون داشته و نمی تواند خسارت های ناشی تمرکز خسارت در یک طبقه را به طور مناسب تبیین کند.

مشخصات دینامیکی استخراج شده از نتایج آزمایشهای ارتعاش محیطی و اجباری بواسطه ناشناخته بودن ماهیت نیروهای ورودی، وجود نویزهای محیطی و خطاهای اندازه گیری همواره با عدم قطعیتهائی همراه است. از آنجائیکه روشهای زیرفضای تصادفی از دقیق ترین و قوی ترین روشهای آنالیز مودال است، در این نوشتار با استفاده از تئوری تحقق تصادفی و تحلیل همبستگی استاندار، آنالیز مودالی ارائه شده که بر خلاف روشهای قبلی با استخراج بردارهای ارتونرمال فضای داده ها، فرآیند شناسائی را مستقیما در فضای پیش بینی انجام می دهد. دقت بیشتر در حذف قطب های ناپایدار و سرعت بالای تحلیل می تواند از مزیتهای این روش با توجه به ماهیت بهینه آن باشد. در اولین گام برای صحت سنجی الگوریتم پیشنهادی نتایج ارتعاش اجباری سد شهید رجائی ساری که به روش تحریک سینوسی پایا انجام شده بود، مجددا تحلیل شده است. در نتیجه این تحلیل علاوه بر شناسائی مقادیر فرکانسی دقیق تر نسبت به نتایج قبل، سه مود اول سازه که با استفاده از روش چهار طیفی مشخص نشده بودند نیز شناسائی شدند. در ادامه برای بررسی قابلیت روش پیشنهادی در تحلیل نتایج ارتعاشات محیطی، مشخصات دینامیکی سد پاکویما با استفاده از داده های لرزه ای سال 2001 سن فرناندو تحلیل شده است. فرکانس های مودی سازه با حداقل نویز (یک فرکانس مودی) و مقادیر میرائی بسیار دقیق تر در مقایسه با روش زیرفضا-داده شناسائی شدند. لازم به ذکر است که در هر دو مطالعه موردی، مدت زمان فرآیند شناسائی با توجه به همگرائی سریع تر پاسخها به نصف کاهش یافته است.

پایدار سازی شیب های طبیعی یکی از مسائل حائز اهمیت در مهندسی ژئوتکنیک می باشد. استفاده از راهکار های مفید، ساده و مقرون به صرفه در پایدار سازی شیب های خاکی ضروری است، چرا که امروزه در طبیعت با توجه به پیشرفت و توسعه ی ساخت و ساز در نواحی شیب ها، پایدار سازی شیروانی های مشکوک و کسب اطمینان از مقاومت کافی آن ها در برابر بارهای وارده یکی از چالش های اساسی پیش روی مهندسین می باشد. استفاده از روش های متداول پایدار سازی شیروانی ها بسته به شرایط محیطی، اهمیت محل مورد نظر و درجه ناپایداری آن، هزینه های مصرفی مصالح موجود، امکانات و غیره بسیار متنوع می باشد. یکی از روش های متداول و مناسب برای مسلح کردن شیروانی های خاکی استفاده از ستون های سنگی می باشد. هدف از انجام این پژوهش مطالعه ی آزمایشگاهی بررسی مقدار چسبندگی بر پایداری شیروانی های خاکی مسلح با ستون سنگی است که نتایج حاصل از آن علاوه بر جدید بودن به عنوان یک کار پژوهشی تامل برانگیز می باشد؛ این کار با استفاده از ساخت مدل شیروانی ماسه ای و اشباع آن به کمک بارش و سپس اعمال بارگذاری صورت گرفته است. سپس نتایج به دست آمده به کمک روش اجزای محدود نرم افزارPLAXIS2D) ) و روش تفاضل محدود نرم افزارFLAC3D) ) مورد تائید قرار گرفته است. نتایج آزمایشگاه و تحلیل های عددی نشان داده اند که 5 درصد خاک ریزدانه ی چسبنده تاثیر چشمگیری در افزایش پایداری شیروانی مسلح شده با ستون سنگی دارد. نتایج به دست آمده از تحلیل های عددی تطابق خوبی با مدل سازی های آزمایشگاهی دارند.

سرریز جانبی از جمله مهمترین سازه های مورد استفاده در پروژه های کنترل سیلاب می باشند که طراحی آن ها با فرض بستر صلب برای کانال اصلی صورت می-گیرد. در صورتی که کانال اصلی دارای بستر متحرک باشد تغییرات ایجاد شده در بستر، موجب افزایش مقاومت جریان شده و در نتیجه سرریز عملکرد متفاوتی نسبت به شرایط طراحی با بستر صلب خواهد داشت، لذا ضروری است تغییرات ایجاد شده ناشی از عملکرد هیدرولیکی سرریز جانبی در ابعاد فرم بستر و تاثیر آن بر مقاومت جریان شناسایی شوند. هدف از این تحقیق، بررسی تغییرات به وجود آمده در ابعاد هندسی فرم بستر با توجه به اثر عدد فرود و نسبت انحراف جریان در حضور سرریز جانبی می باشد. به همین منظور با استفاده از یک مدل فیزیکی بر روی فلومی به عرض 60 سانتیمتر، ارتفاع 40 سانتیمتر و طول 10 متر تعداد 12 آزمایش انجام شد که در طی آن از 3 طول تاج سرریز بمنظور بررسی سه نسبت انحراف، سه دبی جریان، شدت جریان مختلف در کانال اصلی استفاده شد. نتایج بدست آمده نشان دهنده اثر افزایشی عدد فرود و نسبت انحراف جریان بر ابعاد هندسی فرم بستر می باشد. همچنین نتایج نشان داد که حضور سرریز جانبی، اثر قابل ملاحظه ای بر تغییرات عرضی ابعاد هندسی فرم بستر داشته بطوریکه در حالت بدون سرریز، فرم بستر در مجاورت سازه شکل نگرفته درحالیکه با وجود سرریز، فرم بستر تشکیل شده و دارای طول وارتفاعی بترتیب برابر70 و 2 درصد عرض کانال اصلی خواهد شد.

در این نوشتار، حل دقیق ارتعاش آزاد تیر مستطیلی همگن و ایزوتروپ بر بستر ارتجاعی دو پارامتری در صفحه تحتانی ارائه شده است. مدل دو پارامتری پاسترناک به منظور مدلسازی اندرکنش تیر با بستر در سطح تماس انتخاب شده است. معادلات بر اساس تئوری دوبعدی ارتجاعی فرمولبندی شده و با استفاده از تابع پتانسیل تغییرمکان معادلات حاکم به یک معادله مرتبه چهار کاهش و توسط روش جداسازی متغییرها و اعمال دقیق شرایط مرزی حل شده است. روش ارائه شده در این پژوهش بدون فرضیات ساده کننده و برخلاف تئوریهای متداول تیر، محدودیتی در انتخاب ضخامت نداشته و برای نسبت های مختلف ضخامت به طول تیر دارای اعتبار است. بهمنظور اعتبارسنجی، نتایج به دست آمده از این پژوهش با سایر کارهای تحلیلی مقایسه شده است. نتایج نشان میدهد که افزایش ضرایب بستر با افزایش بسامد طبیعی تیر همراه است که شدت آن با افزایش نسبت ضخامت به طول و در مقادیر بزرگتر از 0.2 و در مودهای بالای ارتعاشی دارای کاهش قابل ملاحظه ای است.

با توجه تعداد زیاد ساختمان های بنایی در کشور و نیز ضعف عملکرد این سازه ها در برابر نیروهای زلزله، مقاوم سازی آن ها حائز اهمیت فراوان می باشد. مشکل اصلی این نوع سازه ها، عملکرد نامطلوب و عدم صلبیت سقف طاق ضربی آن در اثر زلزله است. این نقطه ضعف، در سقف های طاق ضربی شیب دار رایج در شمال کشور خود را بیشتر نشان می دهد. لذا برای بررسی عملکرد سقف طاق ضربی و همچنین تاثیر شیب بر آن، در این مقاله تعداد 8 نمونه سازه بنایی یک طبقه با سقف طاق ضربی با شیب های صفر، 10، 15 و 20 درجه در حالت های بهسازی نشده و بهسازی شده با رویه بتن آرمه در نرم افزار اجزاء محدود ANSYS مدلسازی شده و تحت آنالیز استاتیکی غیرخطی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که بهسازی با رویه بتن آرمه باعث افزایش صلبیت سقف ها می گردد. افزایش شیب سقف سبب کاهش مقاومت و سختی الاستیک و نیز ضریب رفتار سازه می گردد که به کمک روش بهسازی با رویه بتن آرمه می توان این پارامترها را بهبود بخشید. همچنین نتایج تحلیل اقتصادی نیز نشان دهنده ی آن است که روش بهسازی با رویه بتن آرمه نسبت به شیوه های دیگر بهسازی با توجه به عملکرد مناسب تر، ازنظر اقتصادی مقرون به صرفه تر می باشد.

مطالعه خسارت های زلزله های قبل موید ورود پاسخ سازه به ناحیه غیرخطی است. در این حالت نیروی برش پایه و تغییر مکان سازه نبست به حالت الاستیک تفاوت دارد. چنانچه زلزله نزدیک گسل باشد، این تفاوت ها می تواند چشمگیرتر باشد. به همین دلیل در این پژوهش دو ضریب کاهش مقاومت در اثر شکل پذیری (Rm) و نسبت تغییر شکل غیر الاستیک به الاستیک (CR) برای مولفه های موازی و عمود برگسل زلزله نزدیک و دور از گسل محاسبه شده اند. همچنین حساسیت این دو پارامتر به ضریب کرنش سخت شدگی (a) و میرایی بررسی گردید. CR به دست آمده با C1 پیشنهادی در فیما 440-مقایسه شد. درنهایت ضریب بزرگنمایی تغییر مکان به ضریب رفتار برای سطوح مختلف شکل-پذیری محاسبه شده است. برای محاسبه نتایج درمجموع 106400 تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی انجام گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد که Rm زلزله نزدیک می تواند با مقدار متناظر حاصل از زلزله دور تفاوت داشته باشد. همچنین CR چندان به نوع رکورد وابسته نبوده و با افزایش پریود به یک همگرا می شود. حساسیت Rm و CR در برابر a قابل توجه نیست. بعلاوه با افزایش ضریب میرایی، نمودارهای Rm و CR از حالت مضرس خارج شده و هموارتر می گردد. درنهایت استفاده از C1 متناسب با نوع رکورد و دوره تناوب سازه می تواند محافظه کارانه یا غیر محافظه کارانه باشد.

ترکهای بالا به پایین از مهمترین خرابیهای روسازیهای آسفالتی محسوب میشوند که سبب کاهش قابل ملاحظه کیفیت روسازیها خواهند شد. برهم کنش بین چرخ و روسازی نقشی تعیین کننده در پیدایش این نوع از خرابیها ایفا میکند. در این مقاله سعی شده تا با تحلیل ویسکوالاستیک و به روش المان محدود تاثیر تغییرات وزن محور و همچنین تغییرات نوع چرخ بر ترکهای بالا به پایین بررسی شود. برای این منظور تاثیر سه وزن محور 5، 8.2 و 15 تن و دو ترکیب چرخ مختلف (چرخ های زوج و عریض) بر ترک های بالا به پایین در روسازی مسلح شده با ژئوگرید و غیرمسلح مقایسه شد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که در وزن محور 5 و 8.2 تن ترک های بالا به پایین ابتدا در لبه های داخلی مسیر حرکت چرخ ظاهر می شوند در حالی که، در وزن محور 15 تن این ترک ها در فضای بین دو چرخ زودتر از سایر نواحی ایجاد خواهند شد. همچنین مشخص شد که استفاده از چرخ عریض به جای چرخ های زوج بر ترک های پایین به بالا بیش از ترک های بالا به پایین تاثیرگذار خواهد بود. براساس نتایج به دست آمده می توان گفت، استفاده از ژئوگرید در زیر لایه آسفالتی عمدتا در کاهش ترک های پایین به بالا موثر خواهد بود و تاثیر چندانی در کاهش ترک های بالا به پایین نخواهد داشت. علاوه بر این، مقایسه نسبت خرابی به دست آمده نشان می دهد که هم در روسازی مسلح و هم در روسازی غیرمسلح خسارت ترک های بالا به پایین ناشی از چرخ عریض بیش از چرخ های زوج خواهد بود.

عریان شدگی مصالح سنگی یکی از خرابیهای رویه های آسفالتی است که دقیقا به چسبندگی بین قیر و مصالح سنگی بستگی داشته و عامل اصلی پایداری و دوام آسفالت می باشد. این خرابی می تواند زمینه را برای بروز سایر خرابی ها فراهم نماید. هدف از انجام این تحقیق بررسی خرابی عریان شدگی در مخلوطهای آسفالتی، با تکیه بر عامل مصالح سنگی و انتخاب روشی مناسب جهت کنترل و بررسی این معضل در شرایط آزمایشگاهی است. مطالعه موردی بر روی آزادراه زنجان قزوین که این پدیده در برخی از قطعات آن دیده شده است نشان داد که، از معدن مصالح سنگی قطعاتی که عریان شدگی در آنها شدیدتر از سایر قسمتها بود، مصالح جهت ساخت آسفالت انتخاب گردید. با آزمایشهای XRF و XRD استعداد عریان شدگی مصالح آزادراه بدلیل فزونی کانی سیلیس در آنها مشخص گردید. با استفاده از روش طرح اختلاط مارشال نمونه های استوانه-ای بتن آسفالتی تهیه شدند. همچنین طبق استاندارد AASHTO T283-85 دوام آنها در برابر عریان-شدگی مورد بررسی قرار گرفت. در این روش نمونه ها تحت آزمایش کشش غیرمستقیم قرار گرفتند؛ درصد عریان شدگی نمونه ها نیز توسط آزمایش آب جوشان تخمین زده شد. برای پیشگیری از بروز این خرابی آهک هیدراته به عنوان عمده ترین افزودنی ضدعریان شدگی شناسایی شده و نحوه ارزیابی از طریق آزمایشات بصری مانند آزمایش استاندارد آب جوشان و آزمایشات کمی از جمله آزمایش لاتمن اصلاح شده صورت گرفت. از این تحقیق نتیجه گردید که چنانچه آهک هیدراته بعنوان مصالح فیلر در مخلوط بکار رود اولا موجب تقلیل عریان شدگی شده و ثانیا باعث افزایش انسجام، استحکام و دوام روسازی آسفالتی می شود.

به دلیل ساختار هیدرولیکی کانال های U شکل این نوع مجاری بعنوان مقطع مبدل کانال های مستطیلی و دایروی دریچه های آدم رو و نیز به همراه سرریزهای جانبی در شبکه دفع فاضلاب، سیستم های آبیاری، محافظت سیلاب و غیره مورد استفاده قرار می گیرند. در این نوع کانال ها رژیم جریان می تواند در شرایط فوق بحرانی باشد. در مطالعه حاضر، میدان جریان آشفته و سطح آزاد جریان در یک کانال U شکل دارای سرریزجانبی در شرایط فوق بحرانی با استفاده از نرم افزار فلو تری دی، مدل آشفتگی k-e RNG و طرح VOF شبیه سازی شده-است. مقایسه بین نتایج عددی و آزمایشگاهی نشان می دهد که مدل عددی، سطح آزاد و مشخصات میدان جریان را با دقت قابل قبولی شبیه سازی می نماید. در ادامه، اثر عدد فرود بالادست سرریزجانبی بر روی الگوی جریان کانال اصلی مورد بررسی قرار گرفت. در کانال های U شکل با سرریز جانبی برای کلیه عددهای فرود، در مجاورت دیواره داخلی یک افت سطح آزاد در ابتدای بالادست سرریز بوقوع پیوسته و پرش سطحی در یک چهارم انتهایی طول دهانه سرریزجانبی اتفاق افتاد. در امتداد پرش سطحی انرژی پتانسیل کاهش و در مقابل انرژی جنبشی افزایش یافت. علاوه بر آن، با افزایش مقدار عدد فرود، عرض صفحه جدایش جریان و ابعاد ناحیه سکون زیاد و اندازه زاویه ریزشی جت جریان کاهش می یابد. برای همه عدد فرودها همواره، حداکثر مقدار سرعت عرضی تقریبا در انتهای پائین دست سرریزجانبی بوقوع پیوسته است. بر اساس نتایج شبیه سازی، حداکثر مقدار تنش برشی در محور مرکزی کانال اصلی واقع در وسط دهانه سرریزجانبی بوقوع پیوسته و در مقابل حداقل آن در زیر ناحیه ایستایی و در انتهای پائین دست سرریزجانبی اتفاق افتاده است.

روش های بهینه سازی توپولوژی قادرند طرح هایی را با بهترین طرح سازه برای عملکردهای سازه ای مورد نیاز پیدا کنند. یکی از این روش ها، بهینه سازی تکاملی سازه هاست. بهینه سازی ﺗﮑﺎﻣﻠﻲ سازه ها ﺑه معنای ﺣﺬﻑﻣﻮﺍﺩ ناﮐﺎﺭﺁﻣﺪ ﺍﺯﺳﺎﺯﻩ است به طوری که ﻧﺘﺎﻳﺞ به دست آمده ﺩﺭ ﻫﺮ ﻣﺮﺣﻠﻪﺑﻪ ﺳﻤﺖ ﻃﺮﺡﺑﻬﻴﻦ ﭘﻴﺶ می روند. بهینه سازی ﺗﮑﺎﻣﻠﯽ سازه ها ﺑﺎ ﺭﺍﻫﺒﺮﺩ دو جهتی ﺷﮑﻞ بهبودیافته ی ﺭﻭﺵ بهینه سازی تکاملی سازه ها ﺍﺳﺖﮐﻪ ﻋﻼﻭﻩ ﺑﺮﺣﺬﻑ ﺍﻟﻤﺎﻥ، قابلیت ﺍﺿﺎﻓﻪ ﮐﺮﺩﻥﺍﻟﻤﺎﻥ ﺭﺍ ﻫﻢﺩﺍﺭﺩ. تاکنون ﻓﺮﺍﻳﻨﺪ ﺣﺬﻑﻭ ﺍﺿﺎﻓﻪﮐﺮﺩﻥ ﺍﻟﻤﺎﻥﺑﺎ روش های ﻣﺨﺘﻠﻒ ﻭﺑﺮﺍﻱ ﺍﻧﻮﺍﻉﻣﻌﻴﺎﺭﻫﺎﻱ بهینه سازی انجام شده ﺍﺳﺖ. در این پژوهش مسئله بهینه سازی با معیار سفتی برای سازه های غیرخطی هندسی، غیرخطی وابسته به ماده و ترکیب غیرخطی هندسی و مادی انجام شده است. برای اثبات صحت و کارایی الگوریتم، عمل بهینه سازی روی چند سازه در دو حالت خطی و غیرخطی انجام شده و نتیجه های به دست آمده با طرح های بهین پیشنهادشده با استفاده از روش های دیگر مقایسه شده است. شکل بهین در دو حالت خطی و غیرخطی به طور محسوسی متفاوت و برای تحلیل غیرخطی نامتقارن به دست می آید. زمان اجرای برنامه در حالات غیرخطی بیشتر از حالت خطی است ولی با تحلیل غیرخطی سازه ها یک طرح بهین با سفتی بیشتر به دست می آید. در ادامه به تحلیل خطی و غیرخطی در بهینه سازی شکل سازه ها پرداخته شده است. هدف پیدا کردن بهترین شکل فیلت و حفره است به گونه ای که تنش بیشینه به کمترین مقدار خود برسد. نتیجه ها نشان می دهد که بهینه سازی تکاملی سازه ها توانایی خوبی در بهینه سازی شکل فیلت ها در سازه های غیرخطی دارد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

از مهم ترین اهداف روش های کنترل بهینه ی سازه ها، دستیابی به حد مطلوب ارتعاشات با صرف انرژی کنترلی حداقل است. در دهه های اخیر الگوریتم های کنترلی بسیاری پیشنهاد شده اند. بخش عمده ای از این روش ها از طریق بهینه کردن یک شاخص عملکرد مرتبه ی دوم اقدام به محاسبه ی نیروهای کنترل می نمایند. وجود فرضیات ساده کننده در فرمول بندی، محدودیت روش های بهینه سازی مورد استفاده در بهینه سازی شاخص عملکرد و همچنین عدم ملاحظه ی اثر تحریک خارجی در محاسبه ی نیروهای کنترل، عملا حصول جواب بهینه برای مساله ی کنترل را دور از دسترس می سازد. در این پژوهش الگوریتم کنترلی ارائه می شود که با بهره گیری از روش بهینه سازی فراکاوشی تکامل تفاضلی به عنوان یک روش نوین و توانمند که تاکنون بطور گسترده ای در کنترل سازه ها مورد استفاده قرار نگرفته، شاخص عملکرد سنتی را بهینه می نماید. عناصر ماتریس بهره ی کنترل توسط روش تکامل تفاضلی به نحوی در فضای مساله جستجو می شوند تا منجر به کمینه شدن شاخص عملکرد گردند. روند تکراری الگوریتم پیشنهادی و عدم نیاز به حل معادله ی دیفرانسیل ریکاتی، ملاحظه ی اثر تحریکات زلزله را در محاسبه ی نیروهای کنترلی ممکن می سازد. نتایج حاصل از روش مذکور در سازه های نمونه تحت تاثیر رکوردهای زلزله ی مختلف بیانگر کاهش پاسخ ها و نیروهای کنترلی مورد نیاز نسبت به تنظیم کننده ی خطی مرتبه ی دوم LQR است. همچنین، ماکزیمم نیروی کنترل و ماکزیمم پاسخ تغییرمکان و نه شاخص بنچ مارک که در سازه های کنترل شده سنجیده می شود نیز محاسبه و با روش LQR مقایسه شده اند. کاهش این شاخص ها در حالت اعمال روش پیشنهادی نسبت به روش LQR نیز بیانگر کارایی روش ارائه شده در کنترل بهینه ی ارتعاشات سازه ها می باشد.

افزودن الیاف به بتن مسلح، باعث ایجاد تغییراتی در سازوکارهای انتقال تنش بر روی سطح ترک می ‍شود که از مهمترین آنها می توان به تغییر سازوکار انتقال کشش و برش اشاره نمود. پس از ایجاد ترک در نمونه، علاوه بر آرماتور، الیاف نیز دو سطح ترک را به هم متصل کرده و در انتقال تنش کششی بین دو صفحه ی ترک موثر هستند. این موضوع باعث افزایش ظرفیت کششی بتن و کاهش فواصل ترک ها در نمونه خواهد شد. در این مطالعه، رفتار نمونه های بتن الیافی دارای آرماتور تحت کشش خالص به صورت تحلیلی مدل سازی شده است. به منظور مدل سازی این رفتار، سازوکارهای موثر بر رفتار کششی نمونه نظیر مدل رفتاری آرماتور، مدل رفتاری بتن تحت کشش، مدل انتقال تنش پیوند بتن و آرماتور و همچنین مدل رفتاری الیاف فولادی مستقیم و قلابدار تحت کشش در نظر گرفته شده است و با استفاده از یک الگوریتم عددی و روش حل تکراری و با فرض توزیع یکنواخت و تصادفی برای موقعیت و زاویه ی الیاف در نمونه، منحنی افزایش طول-ظرفیت باربری کششی نمونه تحت کشش خالص محاسبه می شود. با مقایسه نتایج تحلیلی و آزمایشگاهی، می توان گفت که نتایج تحلیل ها انطباق مناسبی با نتایج آزمایشگاهی دارد و به نظر می رسد فرضیات در نظر گرفته شده دارای دقت مناسبی هستند. در انتهای این مطالعه، به منظور بررسی کارایی مدل، اثر افزودن الیاف بر روی رفتار تنش کرنش متوسط آرماتور، رفتار سخت شدگی کششی ناشی از بتن و همچنین تاثیر الیاف بر روی فاصله ترک های ایجاد شده در نمونه بررسی شده است.

روش های تشخیص خسارت لرزه اساس به دلیل بینشی که از رفتار دینامیکی کلی سازه می دهند، برای ارزیابی خسارت در سازه های بنایی، مورد استقبال هستند. با توجه به ناهمگنی و پیچیدگی رفتار سازه های بنایی که اکثرا ناشی از رفتار غیر خطی سطوح تماس می باشد، مدل سازی دقیق آن ها امری چالش برانگیز است. نظر به ماهیت ناپیوسته و مرکب سازه های مصالح بنایی، مدل سازی به روش المان مجزا یکی از روش های مناسب برای مدل سازی این گونه سازه ها، مخصوصا رفتار غیرخطی آن ها می باشد. بدین منظور در اولین گام در پژوهش حاضر، دیوارهای مصالح بنایی به روش ریزمدل سازی در نرم افزار3DEC مدل سازی و رفتار غیرخطی آن با نتایج آزمایش های معتبر مقایسه و صحت آن مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به این که نرم افزار3DEC قادر به محاسبه مستقیم فرکانس های اصلی سازه نیست، هدف بعدی، ارائه ی روشی برای استخراج غیرمستقیم فرکانس و پارامترهای رفتاری دینامیکی در محیط نرم افزار المان مجزا می باشد. نتایج روش پیشنهادی مذکور با نتایج تحلیل فرکانسی در روش المان محدود مقایسه و از صحت عملکرد آن اطمینان حاصل شد. در مرحله ی بعد، به منظور یافتن رابطه ی بین رشد ترک و خسارت در دیوار با رفتار دینامیکی، سازه تحت تاثیر سطوح خسارت مختلف قرار گرفت و در هر سطح خسارت، فرکانس های اصلی آن استخراج شدند. در انجام تحلیل ها، فرکانس به عنوان شاخص رفتار دینامیکی، و جابه جایی بالای دیوار به عنوان شاخص خسارت انتخاب شدند. بر اساس داده های تحلیل شده، علی رغم تغییرشکل کوچک سازه با افزایش سطوح خسارت، افت فرکانس نسبی قابل توجهی مشاهده می-شود که متناسب با رشد و ظهور ترک در سازه است.

در دهه های اخیر روش های بدون شبکه مورد توجه محققان قرار گرفته اند. هزینه بالای تولید شبکه المان بندی، چه در بعد محاسباتی و چه در بعد نیروی انسانی متخصص یکی از مهم ترین دلایل این امر به شمار می رود. روش توابع پایه نمایی یکی از این روش ها است که در چند سال اخیر جهت حل انواع معادلات دیفرانسیل پاره ای در مسائل مختلف علوم مهندسی با موفقیت به کار رفته است. در این مقاله پیاده سازی این روش روی بسترهای مختلف نرم افزاری مورد بحث قرار گرفته و کارایی نسبی آنها با یکدیگر مقایسه می شود. نتایج نشان می دهد با پیاده سازی مناسب می توان خطای ناشی از حل عددی را به شدت کاهش داد. کارایی نسبی انجام حل با استفاده از زبان های برنامه نویسی معمول مانند C++ در مقایسه با بسته های نرم افزاری ریاضی همواره یکی از سوالات رایج هنگام استفاده از این بسته های نرم افزاری است. در این تحقیق نشان داده می شود در صورت پیاده سازی بهینه روش توابع پایه نمایی این نسبت بین 2.5 تا 6 متغیر است.

در مطالعه ی پیش رو تاثیر پولوینو بر رفتار بدنه سد، در سدهای با پی سنگی دارای لایه نرم بررسی می شود و با مقایسه با یک سد معمولی (بدون پولوینو به عنوان شاهد) تاثیر پولوینو به عنوان یک راه حل سازه ای بررسی می شود. رفتار مصالح مورد استفاده الاستیک خطی است. مدل تحت بارهای وزن و هیدرواستاتیک با در نظر گرفتن مراحل ساخت سد قرار می گیرد. نتایج حاصل از این مطالعه نشان می دهد استفاده از پولوینو باعث توزیع متقارن و یکنواخت تنش در بدنه ی سد خواهد شد حتی اگر پی سد دارای لایه های نرم و نامتقارن باشد. تنش بیشینه ی کششی در پولوینو رخ می دهد و بدنه ی اصلی سد از این تنش ها مصون می ماند. گرچه ساخت سدهای دارای پولوینو گران تر بوده و اجرای مشکل تری دارند اما حجم کمتر این گونه سدها و الگوی مناسب تری که از توزیع تنش ارائه می دهند، باعث می شود این سدها هم چنان اقتصادی باشند و به عنوان رقیبی جدی برای سدهای معمولی باقی بمانند.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

با توجه به خسارتهای سازه ای به وجود آمده در زمین لرزهای نزدیکگسل اخیر که به مولفه ی قائم زمین لرزه نسبت داده میشودو بروز آسیب های متعدد در ستون های بتنی که باعث تخریب پیشرونده نیز می شود، علاقه مندی برای بررسی اثر مولفه ی قائم در پاسخ های لرزه ای افزایش یافته است.در این پژوهش، قابهای بتنی میان مرتبه طراحی شده با ضوابط لرزه ای، تحت تحریک همزمان مولفه قائم و افقی زلزله و تحریک مولفه افقی زلزله به تنهایی قرار گرفت. برای تحلیل تاریخچه زمانی از دو گروه شتاب نگاشت های نزدیک و دور از گسل، استفاده گردید. پاسخ های سازه ای نیروی محوری کششی، فشاری و نوسان نیروی محوری ستون ها، نسبت نیاز به ظرفیت برشی ستون ها و لنگر بیشینه ی وسط دهانه ی تیر، در دو حالت با و بدون تحریک مولفه ی قائم، مقایسه شد و اثر حضور مولفه ی قائم، برای شتاب نگاشت های دور و نزدیک گسل، برای دهانه ی کناری و میانی، قابهای بتنی به صورت مجزا به دست آمد .نتایج نشان می دهد که نیروی کششی و بروز کشش در ستون های کناری بحرانیتر از ستونهای میانی، خواهد بود. حضور مولفه ی قائم باعث کاهش نیروی فشاری کمینه و حرکت به سمت کشش می شود که این مقدار در بحرانی ترین حالت، به صورت میانگین بین شتاب نگاشتهای نزدیک گسل به 84% کاهش میرسد. حضور مولفه ی قائم باعث افزایش نیاز به ظرفیت برشی میشود و در بیشترین حالت به 31% افزایش نسبت نیاز به ظرفیت برشی منجر میشود.