نشریه بین المللی مهندسی صنایع و مدیریت تولید (فارسی)(نشریه بین المللی علوم مهندسی)
سال:1379 | دوره:11 | شماره:ویژه نامه عمران |تعداد مقالات:14

در مسایل مربوط به محیط های دریایی و سواحل آن، بررسی رفتار موج ها بدون در نظر گرفتن اثرات تداخلی موج و جریان، منطقی به نظر نمی رسد، لذا در این تحقیق سعی بر آن است که پدیده تداخل موج و جریان مورد بررسی قرار گیرد.موج ها در اثر عوامل مختلفی از جمله باد، انفجارات، حرکت کشتی ها، فعالیت های تکتونیکی و زلزله در سطح دریا شکل می گیرند و با نزدیک شدن به سواحل، با جریان هایی که عموما در طول ساحل در حرکتند برخورد می نمایند. در اثر این تداخل، مشخصات موج (طول موج، ارتفاع موج و جهت حرکت موج) و مشخصات جریان (سرعت و عمق) دچار تغییرات می شوند.مدل های مختلف تحلیلی، عددی و آزمایشگاهی برای حل معادلات حاکم بر پدیده تداخل موج و جریان وجود دارد. در ابتدا دو سری معادلات حاکم به دست می آیند. سری اول شامل معادله بقای جرم و دو معادله مومنتم در جهات افقی می باشد. سری دوم شامل معادلات بقای عدد موج و عمل موج است. در تحقیق اخیر از یک مدل محاسباتی عددی استفاده شده است که محاسبات به صورت دو مرحله ای، مرحله موج و مرحله جریان، انجام می شود. در محاسبات مرحله موج، منحنی های پرتوی امواج با حل یک سری معادلات دیفرانسیلی به روش انتگرالی گام به گام محاسبه می شوند و در هر گام، معادلات بقای عدد موج و بقای عمل موج به روش عددی مناسب حل می گردند تا پارامترهای موج شامل ارتفاع موج، عدد موج و جهت حرکت موج به دست آیند. در مرحله محاسبات جریان، معادلات جریان (معادله پیوستگی و معادلات مومنتم) مربوط به آب های کم عمق که با فرض جریان غیرلزج، غیرچرخشی و غیرقابل تراکم به دست آمده اند و شامل اثرات موج در قالب تنش های پرتوی هستند در حالت ماندگار به روش عناصر محدود گالرکین حل می گردند و مشخصات جریان (سرعت و عمق) به دست می آیند. محاسبات از مرحله موج شروع می شود یعنی جایی که از جریان صرفنظر می گردد. این محاسبات دو مرحله ای به صورت تکرار تا زمانی که جواب ها همگرا شوند ادامه می یابد.بر اساس مدل مذکور، دو برنامه کامپیوتری SWERM و ‍CAFEM به زبان برنامه نویسی فورترن تنظیم شده اند که به ترتیب برای حل معادلات موج و جریان به کار می روند. در پایان، مثال های مختلفی حل گردیده اند و نتایج مربوطه مورد بحث و بررسی قرار گرفته و جهت کنترل، با نتایج حاصل از کارهای دیگران مقایسه شده اند. نتایج حاصل از مدل، حاکی از این مطلب است که در اثر تداخل موج و جریان موافق، طول موج افزایش و ارتفاع موج کاهش می یابد و برعکس برای جریان های مخالف با حرکت موج، طول موج افزایش و ارتفاع موج کاهش می یابد. همچنین سرعت جریان موافق با حرکت موج کاهش و برای جریان های مخالف با حرکت موج، افزایش می یابد.

در مقاله حاضر، پدیده فرسایش در حوضچه های استغراق سرریز ریزشی یک سد بررسی و اثر دانه بندی مصالح بستر حوضچه آرامش بر میزان فرسایش و حداکثر عمق آبشستگی در حوضچه به وسیله جت آب خروجی از سرریز بررسی می گردد. برای تحلیل این پدیده در آزمایشگاه، با چهار اندازه مواد بستر (1، 2.75، 7.15، 11، میلیمتر)، دو دبی متفاوت جت خروجی از سرریز (10 و 15 لیتر بر ثانیه) و سه ارتفاع ریزش آب از سرریز سد (45، 60 و 75 سانتیمتر) آزمایش هایی برای تعیین عمق آبشستگی و تعیین میزان اثر اندازه مواد بستر بر عمق آبشستگی صورت گرفت.نتایج حاصل از آزمایش های انجام شده نشان داد که معادله کتولاس برای تخمین فرسایش ناشی از سقوط جت ریزش آزاد در حوضچه استغراق از معادلات دیگر برای تخمین فرسایش مناسب تر می باشد و با تحلیل آماری نتایج به دست آمده معادله ای برای تخمین آبشستگی ارایه گردید.

در این مقاله تحلیل جریان غیرماندگار با استفاده از روش ماسکینگام چند خطی در مقطع مستطیلی و ذوزنقه ای که در آن آبنمود جریان در مقاطع مختلف، روندیابی می شود، ارایه می گردد. پروفیل سطح آب در زمان های مختلف با حل معادله پیوستگی با استفاده از روش تفاضل های محدود غیرصریح به دست می آید. دبی مرجع در هر گام زمانی با فرض یک تابع غیرخطی توانی برحسب ضریب مانینگ عرض کف، شیب کف مجرا، شیب دیواره مجرا و دبی بیشینه عبوری از مجرا و سپس تعیین پارامترهای توانی مربوطه با استفاده از بهینه سازی غیرخطی تعیین می گردد. نتایج مدل پیشنهادی با نتایج حاصله از مدل ریاضی MIKE 11 مقایسه گردیده اند. دقت نتایج حاصله رضایت بخش بوده است.

ساختار مدل ریاضی بارندگی رواناب متضمن تعیین فرآیندهای جداسازی دبی پایه، نفوذ، بارندگی موثر و رواناب سطحی می باشد. روش های مختلفی برای محاسبه این فرآیندها وجود دارد. روش «آبنمود» واحد لحظه ای که نمونه شاخص آن مدل ناش به شمار می رود، از رده مدل های مفهومی بوده که کاربرد وسیعی در مدل های بارندگی - رواناب دارد. در این مقاله یک مدل ریاضی مفهومی دیگر معرفی می گردد که در آن تعیین فرآیندهای جداسازی دبی پایه، نفوذ، بارندگی موثر و جریان سطحی با روش های جدید ارایه خواهد شد. محاسبه عوامل مدل با استفاده از بهینه سازی ریاضی غیرخطی انجام می پذیرد. نتایج اجرای مدل با معیارهای زمان و دبی اوج و مجموع مجذورات مولفه های آبنمود، محاسبه و مشاهده آن نشان می دهد که روش های پیشنهادی بر روش های مرسوم برتری دارد. در این تحقیق از روش های شبکه های عصبی مصنوعی و بهینه سازی ریاضی جهت محاسبه «آبنمود» واحد لحظه ای استفاده شده است. این تحقیق نشان می دهد که استفاده از شبکه عصبی مصنوعی به تنهایی نیاز به اطلاعات فراوان دارد و همیشه به جواب نخواهد رسید، اما ترکیب روش شبکه عصبی مصنوعی با بهینه سازی ریاضی امکان تقارب سریع و نتایج دقیق تر را میسر می سازد.

یک مدل عددی لاگرانژی با تغییر شکل های بزرگ برای بررسی نفوذ مخروط در خاک ها، میزان مقاومت خاک و ضریب مخروط به کار گرفته می شود. خاک را ماده ای الاستیک - پلاستیک کامل فرض می کنیم که در وضعیتی با تقارن محوری، از طریق یک درز مخروطی - استوانه ای با مخروط فولادی در تماس است. وضعیت تماسی خاک و مخروط در طول نفوذ مخروط دایما تغییر می کند و به روز می گردد. با این مدل، تحلیل پارامتری در خصوص آزمایش CPT در خاک های رسی و ماسه ای و بالاخره خاک های لایه ای انجام می شود و اهمیت پارامترهای مرتبط با نفوذ مخروط در خاک، نظیر سختی خاک، چسبندگی و زاویه اصطکاک خاک، عمق نفوذ مخروط و ... بر روی ضریب مخروط، مورد بررسی و مداقه قرار می گیرد. تحلیل های انجام شده در خصوص خاک های ماسه ای از آن نظر اهمیت دارد که در مورد بررسی عددی نفوذ مخروط در این گونه خاک ها، مطالعات انجام شده بسیار اندک اند.

در این مقاله، تحلیل و طراحی قاب های فضایی با استفاده از شبکه های عصبی مورد بررسی قرار گرفته است. شبکه های متفاوتی آموزش داده شده و آزمایش شده اند و با بررسی آماری جواب های حاصل با در نظر گرفتن محدودیت ها، ملاحظه می شود که نتایج دارای تقریب بسیار خوبی هستند. نتایج این بررسی ها در جداولی ارایه شده اند.

در بحث تحلیل غیرخطی سازه ها معمولا فقط اثرات نیروی محوری بر روی گشتاور خمشی و سختی های خمشی منظور می شود ولی در اکثر عناصر ساختمانی عمل متقابل خمش، نیروی محوری و پیچش ظاهر می گردد. این اثر متقابل هنگامی که سختی پیچشی عناصر کم باشد (مثل عناصر با مقطع جدار نازک باز) غیرقابل اغماض خواهد بود. در این مقاله روابط شیب - افت جهت تحلیل غیرخطی سازه های ساخته شده از عناصر با مقطع جدار نازک باز توسعه داده شده است. روابط فوق با استفاده از تئوری تیر - ستون و با منظور کردن اثرات متقابل خمش و پیچش و حل هم زمان معادلات دیفرانسیل تعادل حاصل گردیده اند. در روابط به دست آمده دوران های نسبتا بزرگ عضو و دوران ها و تغییر مکان های بزرگ گره ها می توانند منظور شوند. سپس با حل مثال های عددی سخت های خمشی و پیچشی تیر - ستون با مقطع ناودانی نبشی سپری و لوله های درزدار به صورت توابعی از نیروهای اعمالی محاسبه شده و در رابطه با بار بحرانی این عناصر با شرایط تکیه گاهی مختلف بحث گردیده و توانایی های روش فوق نشان داده شده است.

این مقاله رابطه مشخصه هیپوالاستیسیته تازه ای را برای تحلیل غیرخطی اجزا محدود سازه های بتن مسلح و غیرمسلح معرفی و ارایه می نماید. ایده آل سازی برای مدل های ترک ثابت شده و ترک دوران یافته و نیز استهلاک مقاومت فشاری پس از ترک خوردگی بتن صورت گرفته و روابط تازه ای برای تنش - کرنش تک محوری بتن تحت بارهای افزایش یابنده با احتساب حساسیت المان بندی مبتنی بر فرمول بندی مقاومت ارایه شده است. این مدل در برنامه تحلیل غیرخطی اجزا محدود HODA بکار رفته است. به منظور بررسی قابلیت اعتماد و دقت نتایج حاصل از برنامه، تحلیل تفصیلی چندین پانل برشی بتن مسلح که توسط Vecchio و Collins (1981) در دانشگاه تورنتو آزمایش شده اند، ارایه و نمودارهای مختلف تنش - کرنش در خلال مراحل مختلف بارگذاری ارزیابی و با یکدیگر مورد مقایسه قرار می گیرند.

در زلزله های قوی و مخرب، اثر زلزله بر سازه ها به مراتب بیش از اثراتی است که با فرض رفتار خطی و با استفاده از تحلیل های استاتیکی معادل بر طبق توصیه های آیین نامه های ساختمانی به دست می آید. بررسی نیازهای تحمیل شده از طرف زلزله در چنینی شرایطی مستلزم انجام تحلیل های دینامیکی غیرخطی است.در این مقاله رفتار غیرخطی قاب های فولادی تحت اثر زلزله های شدیدی مورد مطالعه قرار گرفته است. به این منظور سه نوع قاب 4 و 6 و 8 طبقه در دو حالت مهاربندی و یا فاقد آن بر اساس ضوابط آیین نامه 2800 ایران تحلیل و طراحی شده و سپس تحت اثر دو زلزله طبس و ناغان مورد تحلیل دینامیکی قرار گرفته و مقادیر نیازهای شکل پذیری طبقه ای محاسبه شده است. همچنین با توجه به مقادیر زیاد نیاز شکل پذیری، زلزله های فوق با توجه به مقدار شتاب مبنای 0.35g، توصیه شده در آیین نامه ایران برای مناطق با خطر نسبی زیاد، به مقیاس درآمده و سازه ها تحت اثر این زلزله ها نیز مورد تحلیل قرار گرفته اند. ضمنا اثر رعایت اصل ستون قوی - تیر ضعیف، بر رفتار سازه تحت اثر زلزله نیز در این تحقیق بررسی شده است.

یکی از تاثیرات نیروهای تکتونیکی بر سازندها و تشکیلات زمین، پیدایش شکستگی ها، درزه ها و گسل ها است. مطالعه این شکستگی ها به ویژه در چین خوردگی های تشکیل رسوبی که هم زمان و یا پس از آن به وجود می آید، هدف اصلی پروژه های متعددی از جمله میدان های نفتی است، لذا تخمین آنها با استفاده از توپوگرافی زمین، الگوی شکستگی ها در نواحی مختلف یک ساختار و یا ساختارهای زمین شناسی معین خواهد کرد. بدین منظور پس از مطالعه بسیار، طاقدیس میش در نزدیکی شهر گچساران "دوگنبدان" انتخاب شد که از ساختارهای مهم چین خورده زاگرس است و رخنمون هایی از سازندهای آسماری، گورپی و پابده، گروه بنگستان و گروه خامی دارد. برداشت های متعدد زمین شناسی مهندسی از این طاقدیس صورت گرفت تا ارتباط بین سیستم درزه ها و لایه بندی ها بر توپوگرافی زمین جدا از چین خوردگی مطالعه شود و در آینده بتوان از این روش به عنوان راهنما در ارزیابی شکستگی های سازندها از طریق توپوگرافی استفاده نمود.

یکی از موثرترین و اقتصادی ترین روش ها برای جلوگیری از خسارات ناشی از کاویتاسیون هوادهی جریان می باشد. هواده ها سازه هایی هستند که به منظور هوادهی جریان بر روی سرریزها ساخته می شوند. مکانیزم ورود هوا به جریان آب بسیار پیچیده است و برای طراحی هواده ها اغلب از مدل فیزیکی استفاده می شود.در این مقاله ضمن تشریح مکانیزم هواگیری نشان داده شده است که زاویه برخورد جت به کف سرریز اثر مهمی روی میزان هواگیری آن دارد. به دلیل اهمیت زیاد مدل های فیزیکی در طرح و تحقیق بر روی هواده ها در مورد خطاهای مقیاسی بحث شده و تکنیکی مبتنی بر زیر کردن مدل برای کم کردن خطاهای مقیاسی پیشنهاد شده است.

در این مقاله به طرح یک روش موثر برای شماره گذاری گرهی جهت کاهش نوار ماتریس سختی سازه های اسکلتی پرداخته می شود. این روش پس از تعیین دو گره در دورترین فاصله از یکدیگر، با استفاده از یک تابع اولویت به شماره گذاری گرهی می پردازد. مزیت آن در داشتن سرعت خوب و استفاده از حافظه به مقدار کم است. جهت بررسی و نمایش کارآیی ارایه شده، مقایسه ای با روش کات هیل و مک کی به عمل آمده است.

در پژوهش حاضر دوازده مخلوط بتن با استفاده از سیمان های پرتلند نوع 1، 2، 5 و سرباره دار با مقاومت های طراحی 20، 25 و 30 مگاپاسکال تهیه و پس از 15، 30، 60، 120، 180، 210 و 240 دقیقه چرخش در مخلوط کن، در مجموع 204 نمونه بتنی به شکل مکعب 15 سانتیمتری ساخته شدند. آزمایش های مقاومت فشاری 28 روزه نمونه ها و همچنین کارآیی مخلوط های بتن انجام گرفت. نتایج حاصل از آزمایش ها نشان می دهد که در اثر تاخیر در بتن ریزی تا زمانی که مخلوط بتن هنوز قابلیت تراکم دارد مقاومت فشاری بتن های ساخته شده با هر چهار نوع سیمان و برای هر سه مقاومت اولیه طراحی افزایش و کارآیی آنها کاهش می یابد. همچنین نسبت آب به سیمان اولیه مخلوط ها عامل موثری بر کارآیی بتن با دیرکرد زمانی است.