مهندسی عمران و محیط زیست (دانشکده فنی)
سال:1389 | دوره:40 | شماره:2 (پیاپی 62) |تعداد مقالات:8

در این تحقیق خصوصیات بتن سبک (LWAC) سازه ای ساخته شده با مصالح سبک منطقه آذربایجان ایران بررسی شده است. با توجه به اینکه ایران منطقه زلزله خیز می باشد سبک سازی ساختمان ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. یکی از روش ها برای کاهش تاثیر زلزله روی سازه ها کاهش وزن ساختمان با استفاده از مصالح سبک می باشد. در این تحقیق از دو نوع مختلف سنگدانه سبک اسکوریا و پومیس که از منطقه آذربایجان ایران تهیه شده بود برای مخلوط های بتن استفاده شد. خصوصیات مکانیکی بتن سبک نظیر مقاومت فشاری، مقاومت کششی، مدول گسیختگی، مدول الاستیسیته و رفتار تنش کرنش مورد مطالعه قرار گرفته است. بر خلاف بتن معمولی (NWC)، نتایج نشان داده است که در شرایط مقاومت یکسان، مقاومت سنگدانه بیشتر به عنوان عامل اصلی تعیین کننده مقاومت بتن سبک می باشد. در این تحقیق از 27 مخلوط بتن سبک با مقاومت فشاری 28 روزه متفاوت 24 تا 51 مگاپاسگال استفاده شده و مقاومت فشاری، مقاومت کششی، مدول گسیختگی، مدول الاستیسیته و کرنش متناطر با تنش حداکثر آنها اندازه گیری و با بتن معمولی مقایسه شده است. مشخص شد برای مقاومت فشاری یکسان (Mpa 51- 24) مدول الاستیسیته بتن سبک (18.77Gpa- 10.92) کمتر از بتن معمولی (28.31Gpa- 17.53) است و مقاومت کششی و مدول گسیختگی بتن سبک نیز کمتر از بتن معمولی تعیین شد. کرنش متناظر با تنش حداکثر در بتن سبک در محدوده 0.00378-0.00255 قرار داشت در حالی که در بتن معمولی در شرایط مقاومت یکسان در محدوده 0.00341-0.00228 قرار دارد، این موضوع کم بودن مقدار مدول الاستیسیته بتن سبک را در مقایسه با بتن معمولی نشان می دهد.

در طبیعت، کمتر رودخانه ای به صورت مستقیم دیده می شود و بیشتر آنها پیچانرودی هستند. الگوی جریان در رودخانه های دارای پیچ و خم، بسیار پیچیده است و مکانیک جریان در قوس خصوصیات مشخصی دارد که در مسیرهای مستقیم دیده نمی شود. بنابراین استفاده از مدل های عددی بعنوان ابزاری کارآمد در پیش بینی چنین میدان جریانی می تواند بسیار مفید باشد. از آنجا که تمام قوس های رودخانه ای یکنواخت نیستند و ممکن است به صورت واگرا یا همگرا باشند، لذا در این تحقیق پس از کالیبره نمودن مدل ریاضی با استفاده از نتایج اندازه گیری روی یک قوس 180 درجه یکنواخت با پهنای 0.6 متر، یک قوس 180 درجه مشابه ولی همگرا با عرض متغیر 0.6m به 0.45m توسط مدل عددی سه بعدی SSIIM شبیه سازی شد. خصوصیات جریان از جمله پروفیل های طولی و قائم سرعت، جریان های اصلی و ثانویه، شیب های طولی و عرضی سطح آب و همچنین قدرت جریان حلزونی در آن با قوس 180 درجه یکنواخت مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج صحت سنجی نشان داد که مدل عددی به خوبی میدان جریان در قوس یکنواخت را شبیه سازی می نماید. علاوه براین در تحقیق حاضر مشخص شد گه در کانال همگرا، مسیر سرعت حداکثر در صفحه نزدیک سطح آب، خط مرکزی کانال را با زاویه تقریبی 30 تا 40 درجه قطع می کند، در حالی که این مورد در قوس یکنواخت با زاویه حدود 50 درجه رخ می دهد. محدوده تغییرات ارتفاع سطح آب در کانال همگرا بسیار بیشتر از کانال یکنواخت است و بطور کلی قدرت جریان حلزونی در کانال یکنواخت بیشتر از کانال همگرا می باشد. همچنین بر خلاف قوس یکنواخت، در مقطع 135 درجه قوس همگرا، سلول چرخشی خلاف جهت چرخش جریان ثانویه اصلی مشاهده نشد.

یکی از راه کارهای نوین دررابطه سازی ماتریس سختی، بهره جویی از روش قالب جزء محدود می باشد. در این شیوه، ماتریس سختی به دو بخش پایه و مرتبه بالا تقسیم می شود. بخش پایه برای اطمینان از همگرایی و بخش مرتبه بالا برای دست یافتن به مرتبه کافی و افزایش دقت پاسخ ها به کار می روند. برای به دست آوردن ماتریس سختی پایه، باید از حالت های حرکتی کرنش ثابت سود جست. ازسوی دیگر، برای رابطه سازی ماتریس سختی مرتبه بالا، بایدازحالت های حرکتی مرتبه بالابهره گرفت. دراین بخش، سهم حرکتی حالت های کرنش ثابت کنار گذاشته می شود. دراین مقاله از راهکار کرنش انحرافی طبیعی، برای رابطه سازی ماتریس سختی مرتبه بالا استفاده می شود. در فن قالب جزء محدود، ماتریس سختی پایه و مرتبه بالا باید عامل های آزادی را درخود جای دهند. قرار دادن مقدارهای مناسب به جای این عامل ها شرایطی را فراهم می آورد که ماتریس سختی برای هندسه های نامنظم رفتار مناسبی داشته باشد. در این مقاله، یک ماتریس سختی جزء چهار پهلویی خمشی رابطه سازی می گردد. با بهره جستن از ماتریس سختی پیشنهادی، چندین مساله عددی تحلیل خواهد شد. نتیجه ها آشکار می سازند، جزء پیشنهادی نسبت به جزء های پیشین، رفتار بهتری از خود نشان می دهد و حساسیت کمی نسبت به کجی و جهت شبکه دارد.

فرض توزیع فشار به صورت هیدرواستاتیک در بسیاری از مدل سازی های عددی همچون مدل سازی عددی سیل در کانال ها، رودخانه ها و مخازن سدها نمی تواند بکار رود. بنابراین در این مقاله، جزئیات یک مدل عددی توسعه یافته دو بعدی در صفحه قائم برای شبیه سازی جریان های غیر دائمی با توزیع فشار غیر هیدرواستاتیکی ارائه می شود. در مدل مذکور، معادلات رینولدز با شرایط مرزی مختلف و بدون فرض فشار هیدرواستاتیک با روش حجم محدود گسسته سازی می شوند. استفاده از این روش و شکل انتگرالی معادلات جریان، سهولت گسسته سازی میدان جریان و حل معادلات در شکل محافظه ای را در پی دارد. جهت تعیین فشار از روش دو مرحله ای و برای حل معادلات انفصال یافته حاصله از روش تکراری تخفیف استفاده شده است. برای حل معادلات و تعیین فشار و مولفه های سرعت در میدان جریان، برنامه رایانه ای به زبان فرترن تهیه شده است. مدل عددی مذکور برای شبیه سازی برخی از جریان های غیر دائمی که در آنها شتاب قائم نسبتا قابل توجه است مورد ارزیابی و سنجش قرار گرفته است. نتایج حاصله با نتایج آزمایشگاهی و مطالعات سایر محققین مقایسه شده است. مقایسه نتایج، نشان دهنده آنست که مدل عددی توصیف شده توانایی پیش بینی صحیح را داشته و به آسانی در انواع مسائل جریان با توزیع فشار هیدرواستاتیک و غیر هیدرواستاتیک می تواند بکار برده شود.

دراین تحقیق جمع شدگی و مقاومت فشاری بتن خود متراکم حاوی دوده سیلیس با نسبت آب به مواد سیمانی 0.3 (آب به سیمان 0.36) بررسی می شود. سپس بخشی ازحجم سنگدانه معمولی با سبکدانه لیکای اشباع جایگزین گردید تا تاثیر رطوبت موجود در سبکدانه برروی جمع شدگی بررسی گردد. چنانچه عمل آبرسانی از خارج به منافذ موئین خمیر سیمان میسر نباشد، رشد فزاینده جمع شدگی خودزای ناشی از خود خشک شدگی، دوام این نوع بتن را تهدید می کند. پایش جمع شدگی خودزا بلافاصله پس از اینکه بتن در یک قالب مخروطی شکل ریخته شد، با استفاده از اشعه لیزر انجام گردید و تا 24 ساعت به طور اتوماتیک درهر ده دقیقه به ثبت رسید. ضمنا جمع شدگی خودزا و ناشی از خشک شدن بعد از 24 ساعت، مطابق روش پیشنهاد شده در استاندارد C157 ASTM اندازه گیری شد. برای این منظور از هر مخلوط، چهار نمونه منشوری ساخته شد و پس از 24 ساعت که قالب ها باز شدند از مخلوط ها، دو نمونه با نوار چسب آلومینیومی پوشانده شدند و دو نمونه دیگر بدون پوشش باقی ماندند. ثبت تغییر طول نمونه ها از زمان باز کردن قالب ها تا 20 روز ادامه داشت. نتایج (نمونه مخروطی) نشان می دهند که در 24 ساعت اول، جمع شدگی خودزا در بتن کنترل قابل ملاحظه است و استفاده از سبکدانه اشباع در حذف این جمع شدگی و حتی ایجاد تورم بسیار موثر می باشد. عملکرد دانه های ریز بهتر از دانه های درشت بوده و با افزایش مقدار سبکدانه، کاهش جمع شدگی بیشتر می شود. بعد از 24 ساعت جمع شدگی خودزای (نمونه های منشوری) مخلوط کنترل تا یک هفته بعد از باز کردن قالب رشد کرد و سپس رشد آن متوقف شد بطوری که تا دو هفته بعد از آن تغییر محسوسی مشاهده نگردید. جمع شدگی ناشی از خشک شدن مخلوط کنترل چندین برابر جمع شدگی خودزای آن مخلوط بدست آمد و بر خلاف جمع شدگی خودزا رشد آن متوقف نشد و سبکدانه اشباع نتوانست از آن جلوگیری کند. مقاومت فشاری مخلوط های حاوی سبکدانه کاهش یافت و با افزایش مقدار جایگزینی، کاهش مقاومت نیز بیشتر شد.

رودخانه مهابادچای که در دشت مهاباد قرار گرفته یکی از مهم ترین رودخانه های استان آذربایجان غربی است. مساحت حوضه آبریز و متوسط آورد سالانه رودخانه مهابادچای به ترتیب 806 کیلومتر مربع و 296.5 میلیون متر مکعب می باشد. اهداف این تحقیق مقایسه شاخص های کیفی زیست محیطی مختلف و انتخاب شاخص مناسب برای پایش رودخانه می باشد. در نهایت، با استفاده از شاخص منطقه ای انتخاب شده کیفیت آب رودخانه به صورت ماهانه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. در این تحقیق، چهار ایستگاه نمونه برداری مورد استفاده قرار گرفته است. سپس با استفاده از سه شاخص اصلی NSFWQI، SUBWQI و DSWQI، کیفیت آب در هر ایستگاه به صورت ماهانه به مدت یک سال ارزیابی شد. روش مقایسه ای Giljanovic برای مقایسه شاخص های انتخاب شده مورد استفاده قرار گرفت. نتیجه گیری که انجام شد، نشان داد که شاخص NSFWQI بهترین شاخص از بین شاخص های مورد استفاده برای پایش رودخانه مهابادچای بود. تحلیل ماهانه شاخص NSFWQI نشان داد که کیفیت زیست محیطی و اکولوژیکی رودخانه مهابادچای به صورت متوسط طبقه بندی شده است.

محافظت سدهای خاکی در برابر فرسایش بر عهده فیلتر می باشد. آزمایش فیلتر مانع فرسایش NEF، توانایی خوبی در ارزیابی عملکرد سیستم خاک مبنا فیلتر دارد. این آزمایش و معیارهای بدست آمده از آن، مورد تایید موسسه های ICOLD و USBR قرار گرفته است. این آزمایش در مراجعی همچون ASTM و غیره ذکر نشده و روش واحد و استاندارد برای انجام این آزمایش موجود نیست. در این تحقیق با استفاده از سه خاک مبنا با خاصیت خمیری متفاوت، و انجام آزمایش های NEF، اثر تغییرات خاصیت خمیری و هد آب، بر نتایج آزمایش ها بررسی شده است. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که میزان هد آب مورد استفاده، به عنوان نیروی فرسایش دهنده و خاصیت خمیری خاک مبنا، به عنوان عامل پیوستگی ذرات، تاثیر قابل ملاحظه ای بر عملکرد سیستم خاک مبنا فیلتر دارد.

تحلیل سدهای خاکی با مدل سازی در مرحله ساخت لایه به لایه و تراوش پایدار شروع شده و نهایتا به مرحله اعمال زلزله در مناطق لرزه خیز منتهی می شود. با توجه به اینکه مدل سازی استاتیکی در 2 مرحله ذکر شده به عنوان شرایط اولیه برای مدلسازی دینامیکی محسوب می شود لذا این بخش از مدلسازی از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. جهت بررسی تاثیر تعداد لایه های بکار رفته در مدلسازی مرحله پایان ساخت، سد مسجد سلیمان به عنوان مطالعه موردی انتخاب و با استفاده از روش اجزاء محدود در 2 مرحله همراه با تغییر تعداد لایه ها به مدل سازی و بررسی پارامترهای مختلف پرداخته شده است. نتایج بدست آمده در امتداد خط مرکزی مقطع، حاکی از اختلاف عمده در میزان جابجایی ها و تنش برشی XY در مدل تک لایه نسبت به مدل های چند لایه در مرحله پایان ساخت می باشد. همچنین با اضافه شدن آب مخزن و مدل سازی مرحله تراوش پایدار تنها در میزان تغییر مکان قائم اختلاف فاحشی مشاهده شده است. نهایتا با مقایسه پارامترهای حاصل از مدل های چند لایه در 5 نقطه خاص مورد ارزیابی، تعداد 10 لایه برای انطباق عینی رفتار سد با نتایج بدست آمده از مدل سازی مناسب تشخیص داده شده است.