مهندسی عمران و محیط زیست (دانشکده فنی)
سال:1395 | دوره:46 | شماره:2 (پیاپی 83) |تعداد مقالات:9

تخمین دقیق عمق آبشستگی اطراف پایه های پل در کارهای مهندسی حائز اهمیت می باشد. به دلیل پیچیدگی این پدیده بسیاری از روابط موجود قادر نمی باشند عمق آبشستگی را با دقت قابل قبولی پیش بینی نمایند. در این تحقیق ابتدا 17 رابطه تخمین عمق آبشستگی با داده های میدانی مقایسه شدند و رابطه فروهلیچ 1991 به عنوان بهترین رابطه انتخاب گردید. سپس با استفاده از روش های ترکیبی میانگین (C-SAM)، رگرسیون خطی (C-REG) و ماشین بردار پشتیبان 5 (C-SVM) رابطه تخمین عمق آبشستگی (شن، فروهلیچ، فروهلیچ اصلاح شده، بلنچ I و اینگلیس (II که دارای کمترین خطا بودند با یکدیگر ترکیب شدند. مقایسه در مرحله صحت سنجی نشان داد نتایج C-SAM به دلیل این که از میانگین روابط استفاده می نماید، تفاوتی با رابطه فروهلیچ ندارد؛ اما C-REG و به ویژه C-SVM توانسته اند نتایج را بهبود بخشند. C-SVM توانسته ضریب همبستگی و خطای RMSE رابطه فروهلیچ را به ترتیب از 0.59 به 0.85 و از 0.63 به 0.42 تغییر دهد. با استفاده از SVM عمق آبشستگی با استفاده از پارامترهای موثر بر آبشستگی (P-SVM) بررسی گردید. نتایج نشان دادند دقت P-SVM قابل قبول است. دقت P-SVM با ضریب همبستگی 0.77 و خطای 0.51 RMSE بین دو روش C-REG و C-SVM قرار دارد. در این تحقیق نشان داده شد ترکیب روابط تجربی با استفاده از تکنیک SVM دارای بیشترین دقت و ترکیب پارامترهای موثر بر آبشستگی در رتبه دوم قرار دارد. همچنین نتایج این تحقیق نشان دادند SVM با استفاده از هوش مصنوعی می تواند پدیده آبشستگی را با دقت بیشتری نسبت به روابط تجربی شبیه سازی نماید.

پیش بینی مشخصات جریان در کانال های مرکب به علت ماهیت سه بعدی جریان برای مهندسین هیدرولیک امری دشوار تلقی می شود. مشخصه اصلی جریان در کانال های مرکب منشوری شامل اثر اندرکنش بین جریان سریع در کانال اصلی و جریان کندتر در سیلاب دشت ها می شود. این اختلاف سرعت سبب ایجاد یک لایه برشی در فصل مشترک بین کانال اصلی و سیلاب دشت شده که در نتیجه این امر بین کانال اصلی و سیلاب دشت ها تبادل اندازه حرکت صورت می پذیرد. نتیجه این امر کاهش ظرفیت انتقال جریان در کانال اصلی و افزایش آن در سیلاب دشت ها می باشد. در این تحقیق تلاش گردیده است که میدان جریان در کانال های مرکب منشوری شامل توزیع عرضی سرعت متوسط در عمق و تنش برشی به صورت عددی با استفاده از نرم افزار ANSYS-CFX شبیه سازی گردد. مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی عددی که از حل معادلات ناویر- استوکس متوسط گیری شده رینولدزی با استفاده از مدل آشفتگی k-e به دست آمده، با داده های آزمایشگاهی نشان می دهد که کم و بیش انطباق خوبی بین آن ها وجود دارد. همچنین با استفاده از شبیه سازی عددی به مطالعه تاثیر دبی و هندسه کانال مرکب بر روی اندرکنش جریان بین کانال اصلی و سیلاب دشت ها پرداخته شده است.

توجه به راهکارهایی که بتوان پس از بارگذاری شاهد کرنش های پسماند کمتری در دیوارهای برشی بتنی بود همواره مورد توجه پژوهشگران مختلف بوده است. رفتار حافظه شکلی آلیاژهای حافظه دار شکلی این امکان را برای آن ها به وجود می آورد که پس از باربرداری با اعمال تنش و یا دما کرنش های پسماند خود را حذف کنند. از این خاصیت می توان جهت پیش فشرده کردن دیوارها استفاده نمود. هدف از این مقاله بررسی اثر استفاده از خاصیت حافظه شکلی مواد حافظه دار شکلی در دیوارهای برشی با درصدهای مختلف کاربرد میلگرد آلیاژ حافظه دار شکلی می باشد. همچنین اثر استفاده از خاصیت حافظه شکلی مواد قبل از بارگذاری و اثر پیش فشردگی بتن توسط این خاصیت مورد بررسی قرار می گیرد. به این منظور، با استفاده از نرم افزار اجزای محدود ABAQUS رفتار مدل های مختلف مورد ارزیابی قرار می گیرند. نتایج حاصل از این تحقیق بیانگر کاهش کرنش های پسماند در صورت استفاده از میلگردهای آلیاژ حافظه شکلی مارتنزایتی می باشد که البته پیش کشیدگی قبل از بارگذاری بر اساس رفتار حافظه شکلی ضمن افزایش این اثر موجب افزایش مقاومت نیز می گردد.

در این مطالعه ارزیابی مقاومت بتن خود تراکم حاوی ذرات خرد شده ضایعات لوله های PVC در تیرهای بتن آرمه با ابعاد 0.35×0.5×2.1 متر با استفاده از روش های مغزه گیری و اولتراسونیک مورد توجه می باشد. دو نسبت آب به مواد پودری 0.39 و 0.47 استفاده شده که میکروسیلیس و پودر سنگ آهک به عنوان پرکننده به کار رفته است. همچنین در صدهای مختلف ذرات خرد شده ضایعات لوله های PVC به میزان 5% و 10% با رعایت محدودیت های آزمایشات بتن تازه به صورت حجمی جایگزین بخشی از ماسه شده است. نتایج نشان می دهند که روند تغییرات مقاومت بتن در ارتفاع تیرها با استفاده از دو روش یاد شده تقریبا مشابه هم می باشد. با افزایش درصد ذرات PVC تغییرات بیشتر در مقاومت بتن در ارتفاع تیر مشاهده شده است. این افزایش تغییرات برای طرح با نسبت آب به پودر 0.47 حاوی میکروسیلیس مشهودتر بوده که حداکثر تا 11% تغییر بیشتر از بتن کنترل را نشان می دهد.

در این تحقیق رفتار خمشی تیرهای مرکب فولادی پرشده با بتن به صورت آزمایشگاهی بررسی شده است. هدف اصلی از این تحقیق، بررسی اثر لغزش بین لوله فولادی با هسته بتنی در رفتار خمشی تیرها بوده است. به منظور بهبود رفتار تیرهای مرکب فولادی پرشده با بتن، از دو روش نصب برش گیر در سطح داخلی لوله و محصورشدگی فعال هسته بتنی استفاده شده است. چهار تیر مرکب در این مطالعه آزمایش شدند. تعبیه برش گیرها و نوع محصورشدگی دو پارامتر اصلی متغیر در این تحقیق بودند. در نهایت، مقاومت خمشی نهایی، انعطاف پذیری، مود شکست، وضعیت ترک خوردگی مقطع در لحظه شکست و تغییرات سختی در مرحله الاستیک و پلاستیک تیرهای مرکب، پارامترهایی بودند که بررسی شدند. نتایج حاصله نشان می دهد که تعبیه برش گیر و محصورشدگی فعال، بر روی افزایش ظرفیت خمشی تیر مرکب اثر چشمگیری داشته است. همچنین، نصب برش گیر سبب افزایش بیشتری در ظرفیت خمشی نسبت به محصورشدگی فعال می گردد. به علاوه، تعبیه برش گیر و تغییر نوع محصورشدگی، منجر به رفتار تردتر نمونه ها شده است. ضمن این که، نمونه ای که در آن برش گیر نصب شده است دارای رفتار بسیار تردتری نسبت به نمونه با محصورشدگی فعال می باشد. به علاوه، در اثر تعبیه برشگیر در نمونه، میزان جذب انرژی نمونه حدود 40 درصد کاهش می یابد. در حالی که، تغییرات میزان انرژی جذب شده با تغییر در نوع محصورشدگی، قابل چشم پوشی می باشد.

عوامل متعددی در رسوب شویی بالادست اریفیس نقش دارند که یکی از مهم ترین آن ها شکل اریفیس می باشد. بررسی های متعددی در زمینه آبشستگی تحت شرایط هدهای کاهشی در پشت اریفیس ها صورت گرفته است؛ ولی در مورد شرایط هدهای ثابت، اطلاعات زیادی در دسترس نیست. در این مقاله، مکانیزم آبشستگی و پارامترهای حفره آبشستگی بالادست اریفیس مربعی تحت شرایط هد ثابت، برای ارتفاع های مختلف آب و اندازه رسوبات ریزدانه و درشت دانه مورد مطالعه قرار گرفت. از نتایج آزمایشات مشخص شد که گردابه های ایجاد شده در محدوده حفره آبشستگی عامل اصلی انتقال رسوبات و ایجاد حفره بوده اند. با انجام آزمایشات بستر ثابت، محدوده تنش برشی بستر مورد مطالعه قرار گرفت. پروفیل های بدون بعد عمق حفره آبشستگی در طول محور مرکزی اریفیس و پروفیل های بدون بعد عمق حفره آبشستگی در مسیر عرض حفره آبشستگی در مکان های مختلف بالادست اریفیس به دست آمده و معادلات مربوط به هرکدام محاسبه گردید که با اختلاف ناچیزی شبیه به هم به دست آمدند. الگوی جریان و مولفه های سرعت در بالادست اریفیس در هر دو نوع بستر ثابت و متحرک با استفاده از دستگاه سرعت سنج صوتی سه بعدی (ADV) مورد بررسی قرار گرفت. هرگاه ویژگی های جریان در نزدیکی اریفیس به اریفیس آزاد تمایل پیدا می کرد، آبشستگی به سمت شرایط تعادل پیش می رفت.

تاکنون روابط مختلفی جهت محاسبه خسارت لرزه ای سازه ها از جمله شاخص های خسارت بر اساس شکل پذیری، استهلاک انرژی و ترکیب شکل پذیری و استهلاک انرژی ارائه شده است. برای ارزیابی خسارت یک سازه در مقابل زلزله ای که تجربه می کند، نیاز به انجام تحلیل دینامیکی غیرخطی می باشد و چون این روش زمان طولانی برای به دست آوردن پاسخ سازه در مقابل بار لرزه ای نیاز دارد، در این مقاله ضمن ارائه شاخص جدیدی که شاخص خسارت بر اساس کاهش سختی نامیده شده است، یک شبکه عصبی تربیت و معرفی شده است که به کمک آن با صرف زمان بسیار کم، وضعیت خسارت سازه را برای انواع شاخص های خسارت در مقابل بار لرزه ای پیش بینی می کند؛ به طوری که با نتایج تحلیل دقیق آن مطابقت نسبی دارد. غلبه بر پیچیدگی های مرتبط با مشخصات زلزله و تنظیم شبکه برای کارکرد مناسب برای انواع سازه ها از نقاط قوت این شبکه است. شبکه پیشنهادی می تواند توسط نرم افزارهای تحلیل و طراحی برای پیش بینی خسارت سازه به کار رود.

آلودگی هوا به عنوان یک چالش مهم در شهرهای بزرگ مطرح می باشد که درنتیجه صنعتی شدن، گسترش شهرنشینی، رشد سریع ترافیک و افزایش فعالیت های انسان تشدید شده است. آلاینده های هوا باعث بروز اثرات منفی بر سلامت انسان و تخریب محیط زیست شده لذا آگاهی از غلظت آلاینده ها می تواند به عنوان اطلاعات کلیدی در برنامه های کنترل آلودگی مورد استفاده قرار گیرد. روش های متعددی برای پیش بینی غلظت آلاینده های هوا وجود دارد و در این میان، در سال های اخیر پیشرفت قابل توجهی در توسعه مدل های شبکه عصبی برای پیش بینی غلظت آلاینده های هوا صورت گرفته است. در این مطالعه، از شبکه های عصبی مصنوعی به منظور پیش بینی غلظت آلاینده های CO،SO2  و  NOXدر هوای شهر تبریز استفاده شده است. داده های غلظت آلاینده ها از ایستگاه سنجش ثابت مستقر در میدان نماز و داده های هواشناسی شامل سرعت و جهت باد، دما و رطوبت هوا از اداره کل هواشناسی جمع آوری شده و پس از نرمال سازی به عنوان متغیرهای ورودی شبکه عصبی مورد استفاده قرار گرفت. تعداد 5-3 لایه مخفی و 25-8 نرون در هر لایه مخفی نتایج قابل قبولی داشته است. از تابع تانژانت سیگموئید به عنوان تابع انتقال و الگوریتم لونبرگ مارکوآت برای بهینه سازی وزن ها و بایاس های شبکه استفاده شد. بر اساس نتایج به دست آمده، شبکه عصبی مصنوعی روشی قابل اعتماد برای پیش بینی غلظت ساعتی آلاینده های هوا بوده به طوری که، ضریب همبستگی بالای 0.90 بین غلظت آلاینده های پیش بینی شده و غلظت واقعی آلاینده های CO،SO2  و NOX به دست آمد.

در این تحقیق رفتار هیسترزیس ورق های اتصال میانی 14 نمونه مهاربند 8 هم محور مدل سازی شدند. این مدل ها در نرم افزار ABAQUS ساخته شدند و تحلیل استفاده شده، از نوع استاتیکی غیرخطی بود. نحوه بارگذاری به صورت چرخه ای انجام گرفت که در ابتدا به صورت اعمال بار و سپس شامل اعمال تغییر مکان به سازه شد. ورق های اتصال با ضخامت مشخص ولی با ابعاد و شکل های متفاوت به کار رفت. با استفاده از نتایج تحلیل های انجام شده، رفتار هیسترزیس ورق های اتصال به دست آمد و این رفتار با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردید و صحت انجام تحقیق توسط نرم افزار آباکوس اثبات شد. سپس تعداد 14 نمونه ورق اتصال که از نظر شکل پذیری و مقاومت دارای اهمیت بیشتری بودند، با هم مقایسه گردیدند. نتیجه نهایی این است که اگر چه وجود سخت کننده در ورق اتصال سبب افزایش مقاومت اتصال می شود، ولی شکل پذیری آن را کم می کند؛ بنابراین افزودن سخت کننده های متعدد و بی رویه در ورق اتصال توصیه نمی شود.