مهندسی عمران و محیط زیست (دانشکده فنی)
سال:1394 | دوره:45 | شماره:4 (پیاپی 81) |تعداد مقالات:10

دریاچه ارومیه در استان آذربایجان غربی طی چندین سال گذشته تقریبا شش متر کاهش سطح داشته و رو به خشکی است. در صورت خشک شدن این دریاچه هوای معتدل منطقه تبدیل به هوای گرمسیری شده و طوفان های نمک آغاز خواهد شد. بنابر این می بایست به دنبال راهکارهایی برای کنترل فرسایش بادی بود. یکی از عوامل موثر بر فرسایش بادی، زبری سطحی است که به توزیع اندازه ذرات سطحی وابسته است. عامل دیگر مقدار رطوبت ذرات است. یکی از روش های کنترل فرسایش بادی که در دهه های اخیر رایج شده، استفاده از مالچ مواد پلیمری می باشد. این تحقیق به بررسی نقش توزیع اندازه ذرات و مقدار رطوبت آن ها در میزان سرعت آستانه فرسایش و میزان فرسایش بادی و نیز تاثیر مالچ پلی اکریلیک اسید در کنترل فرسایش بادی می پردازد. به این منظور، نمونه ها در دانه بندی های متفاوت مورد آزمایش قرار گرفته و مقدار سرعت آستانه فرسایش و میزان فرسایش برای هر دانه بندی با آزمایش تونل باد به دست آمده است. سپس تاثیر رطوبت در میزان فرسایش نمونه ها تعیین شده است. نتایج نشان می دهد، با کاهش قطر ذرات نمونه، مقدار سرعت آستانه فرسایش بادی کاهش یافته و میزان فرسایش بادی افزایش می یابد. و نیز با افزایش میزان رطوبت نمونه ها، فرسایش بادی در نمونه ها به مقدار 10.8 برابر کاهش می یابد. نتایج به دست آمده از مالچ پلی اکریلیک اسید روی نمونه ها بیان کننده کاهش 98 درصد در میزان فرسایش بادی می باشد.

در طراحی های پروژه های ژئوتکنیک زیست محیطی، استفاده از نتایج آزمایش های مکانیک خاک و به طور خاص ضریب نفوذپذیری، به طور مستقیم بر نتایج طراحی اثرگذار است. به عبارتی یکی از مهمترین پارامترهای مورد نظر در طراحی مراکز دفن زباله و هسته سدهای خاکی، نشست پذیری، نفوذپذیری و میزان انتقال آب در خاک است. از سوی دیگر در پژوهش های صورت گرفته در زمینه پروژه های ژئوتکنیکی و ژئوتکنیک زیست محیطی به صورت خاص به نوع کانی رسی و تغییرات خصوصیات سیال حفره ای و میزان تاثیر این دو پارامتر بر خصوصیات خاک و خطاهای آزمایش ها توجه خاصی صورت نگرفته است. بر این اساس در پژوهش حاضر، تاثیر حضور آلاینده فلز سنگین بر خطای مقادیر شاخص تراکم (نشانه فشردگی)، شاخص انبساط (نشانه تورم) و ضریب نفوذپذیری بنتونیت (با کانی غالب مونت موریلونیت) از منظر ریزساختاری مورد مطالعه قرار گرفته است. در این راستا حدود 100 آزمایش تحکیم و حدود 100 آزمایش جذب اتمی انجام شده است. آزمایش ها بر روی نمونه های رسی بنتونیت حاوی غلظت های مختلف آلاینده فلز سنگین سرب انجام شده است. همچنین برای ارزیابی تاثیر تغییر مشخصات سیال حفره ای بر پارامترها و خطاهای آزمایش های مکانیک خاک از منظر ریزساختاری، آزمون ارزیابی پراش پرتو ایکس (XRD) و تصویر میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) از نمونه ها تهیه و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. از مهمترین نتایج این پژوهش می توان به وابستگی قابل توجه ضریب نفوذپذیری به خصوصیات الکترولیت آب حفره ای اشاره نمود، به نحوی که حضور 40cmol/kg-soil آلاینده فلز سنگین سرب میزان ضریب نفوذپذیری نمونه رسی را حدود 1000 برابر افزایش داده است. همچنین تغییرات خصوصیات آب حفره ای که سبب تغییر در خصوصیات لایه دوگانه می شود، بر میزان ضریب تغییرات (CoV) آزمایش های مورد بررسی تاثیر قابل توجه ای داشته است. به نحوی که حضور 40 cmol/kg-soil آلاینده فلز سنگین سرب میزان ضریب تغییرات آزمایش نفوذپذیری را از 17.7% به 9.8% کاهش داده است.

در این تحقیق تاثیر زبری و شیب کف بر روی پروفیل های سرعت و غلظت جریان غلیظ رسوبی در حالت زیر بحرانی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان دادند که زبری تاثیر قابل توجهی بر روی شکل عمومی پروفیل سرعت به ویژه در ناحیه دیواره خواهد داشت. معادلاتی به منظور تعیین ضرایب و توان های معادلات تجربی پروفیل سرعت در جریان غلیظ برای دو ناحیه دیواره و جت با در نظر گرفتن زبری نسبی استخراج گردید که نتایج حاصل از تحلیل آماری آن ها تطابق قابل قبولی را با اندازه گیری های آزمایشگاهی نشان دادند. همچنین درصد تغییرات مشخصه های پروفیل سرعت و غلظت نیز با در نظر گرفتن زبری نسبت به حالت بدون زبری محاسبه گردید. بررسی پروفیل های غلظت نشان داد که زبری تاثیر قابل توجهی روی پروفیل غلظت نیز داشته است.

در این تحقیق، نوع جدیدی از یک میراگر فولادی شکاف دار معرفی می شود که می تواند به صورت بادبند در سازه ها نصب شود. این میراگر از سه لوله استوانه ای توخالی که در داخل هم قرار گرفته اند تشکیل شده است. در جداره لوله میانی چندین شکاف ایجاد شده است که در اثر تحریکات زلزله و ایجاد نیروی محوری در بادبندها، باریکه های ایجاد شده بین این شکاف ها تسلیم شده و انرژی مستهلک می شود. لوله های داخلی و خارجی در میراگر از تغییر شکل خارج از صفحه لوله میانی جلوگیری می کنند. همچنین، در دیواره لوله های داخلی و خارجی چندین سوراخ لوبیایی تعبیه شده است تا جابجایی حداکثر دستگاه را محدود کرده و از تغییر شکل بیش از حد باریکه های شکاف ها جلوگیری کنند. سادگی ساخت این میراگر نسبت به میراگرهای مشابه و نیز در دسترس بودن و سهولت بازرسی آن ها از مزایای این سیستم است. در این تحقیق، این میراگر شکاف دار جدید ابتدا در نرم افزار ABAQUS مورد تحلیل قرار گرفته و منحنی هیسترزیس آن به دست آمد. سپس برای بررسی اثر این دستگاه در جذب انرژی زلزله و کاهش پاسخ سازه ها، مدل یک سازه 5 طبقه که براساس آیین نامه 2800 طراحی شده بود، در نرم افزار SAP2000 ایجاد گردید. آن گاه این سازه، در حالت مجهز شده به میراگر و بدون آن، تحت ارتعاشات پایه مربوط به سه زلزله السنترو، کوبه و طبس قرار داده شده و تحلیل تاریخچه زمانی غیر خطی بر روی آن انجام گرفت. نتایج حاصل از این تحلیل های عددی نشان دادند که میراگر معرفی شده تاثیر قابل ملاحظه ای در جذب انرژی زلزله های وارده و همچنین کاهش دریفت طبقات و برش پایه داشته است.

با توجه به این که دانه بندی بخش اعظمی از حجم و جرم یک مخلوط را به خود اختصاص می دهد، بدیهی است که جزء مهمی از مخلوط آسفالتی بوده و نقش مهمی در انتخاب مخلوط بهینه داشته باشد. در این مطالعه سه دانه بندی در محدوده مشخصات دانه بندی شماره 4 آیین نامه روسازی ایران جهت ساخت مخلوط آسفالتی و همچنین آزمایش های مارشال، حساسیت رطوبتی و خزش دینامیکی برای مقایسه خصوصیات عملکردی مخلوط های مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. شیارشدگی با استفاده از پارامتر عدد روانی اندازه گیری شده و به منظور ارزیابی مکانیزم حساسیت رطوبتی ترکیبی از آزمایش های بصری و مکانیکی مورد استفاده قرار گرفته است. در نهایت مشخص شده است که دانه بندی حد پایین آیین نامه در مقایسه با سایر دانه بندی های مورد بررسی در این تحقیق، بهترین نتایج عملکردی را دارد. همچنین در این مطالعه روشی برای کمی سازی نتایج آب جوشان (در استاندارد (ASTM با استفاده از پردازش تصویر در نرم افزار MATLAB ارائه شده است.

در این تحقیق، با هدف بررسی رفتار لرزه ای چلیک های کش بستی و ارائه پاسخ های مناسب در خصوص نقش پارامترهای مختلف در رفتار لرزه ای آن ها، روی این سازه ها تحلیل های خطی و غیر خطی انجام می گیرد. بدین منظور پس از تایید مدل سازی عناصر محدود، روی مدل های مورد بررسی تحلیل های ویژه مقادیر و تاریخچه زمانی انجام می گیرد. تمامی این تحلیل ها توسط نرم افزار ANSYS انجام می گیرد. در تمامی تحلیل ها، اثر پارامترهای مختلفی نظیر نسبت خیز به دهانه چلیک و میزان کرنش اولیه عناصر کششی روی رفتار لرزه ای بررسی می شوند. همانند چلیک های دو لایه با افزایش نسبت خیز به دهانه، پریودهای طبیعی بزرگ تر می شوند. در حالی که با افزایش نسبت پیش تنیدگی، پریودهای طبیعی کوچک تر می شوند. تحت مولفه افقی شتاب زلزله، در سازه پاره شدگی کابل یا کمانش میله اتفاق می افتد؛ در حالی که تحت مولفه قائم شتاب زلزله، هیچ گونه پاره شدگی کابل یا کمانش میله در سازه اتفاق نمی افتد که نشان می دهد سازه های چلیکی کش بستی در مقابل مولفه افقی نیروی زلزله آسیب پذیر و در مقابل مولفه قائم نیروی زلزله مقاوم تر هستند. همچنین تحت مولفه افقی شتاب زلزله، در نسبت های پیش تنیدگی کم (is=0.002)، پاره شدگی کابل و در نسبت های پیش تنیدگی متوسط is=0.004) و (is=0.006 و زیاد (is=0.008)، کمانش میله اتفاق می افتد.

به نظر می رسد با توجه به عمر بالای خطوط لوله گاز منطقه 20 شهر تهران و در برخی موارد گذر لوله های گاز از روی گسل و یا نزدیکی گسل های موجود، این منطقه پتانسیل خسارت بالایی در برابر سوانح احتمالی از جمله زلزله و آتش سوزی پس از آن داشته باشد. در این تحقیق، روشی تحلیلی- عددی برای تخمین احتمال وقوع اشتعال ناشی از شبکه توزیع برق و خطوط لوله گاز پس از زلزله در منطقه 20 شهر تهران ارائه شده است. به این منظور، با تحلیل خطر و برآورد آسیب پذیری در برابر زلزله به تحلیل خطر آتش سوزی خطوط لوله گاز پس از زلزله پرداخته شده است. در ادامه برای در نظر گرفتن عدم قطعیت در مراحل تحلیل، حالات مختلف خسارت لرزه ای خطوط لوله شبکه گاز و آتش سوزی پس از آن بر اساس روش مونت کارلو شبیه سازی شده است. بر اساس نتایج حاصل از این تحقیق، در شدیدترین حالت که مربوط به سناریوی دوم (گسل جنوب ری) می باشد؛ به طور متوسط وقوع 20 نشت، 7 شکست و 9 اشتعال ناشی از آسیب لرزه ای خطوط لوله گاز، محاسبه شده است. با اعمال راهکار مبتنی بر جایگزینی لوله های انعطاف پذیر به جای لوله های ترد، نتایج ذکر شده در حالت نشت 65%، در حالت شکست 71% و در حالت اشتعال 89% تقلیل یافت. مقادیر ذکر شده مقدار میانگین پارامترهای مورد نظر است که به منظور تعیین عدم قطعیت آن ها، در ادامه تحقیق توابع توزیع احتمال متغیرهای مذکور به همراه پارامترهای توزیع ارائه شده است که می تواند مرجع تصمیم گیری با توجه به قابلیت اطمینان مورد نظر باشد.

امروزه فرم های آزاد توجه اکثریت طراحان را به خود جلب نموده است، به طوری که کاربرد فرم-های آزاد در طراحی سازه ها افزایش یافته است. امروزه برای طراحان محدودیتی وجود ندارد که فقط از فرم های هندسی متداول در طراحی های خود استفاده کنند. فرم شناسی، آزادی گسترده ای به طراحان برای درک نسل جدیدی از فرم ها می دهد. این نسل جدید فرم ها، امروزه فرم های آزاد نامیده می شوند. فرم های آزاد به سطوح با انحنای مضاعف اطلاق می شوند که مستقل از گروه فرم های محدود شده از نظر هندسی و یا فرم های محدود شده از نظر مکانیکی می باشند. در این مقاله، رفتار سازه های فضاکار فرم آزاد دو گنبدی با استفاده از نرم افزار المان محدود مورد بررسی قرار می گیرد. جهت صحت سنجی مدل سازی، نتایج مدل المان محدود با نتایج نمونه آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج تحلیل های پایداری غیر خطی هندسی و غیر خطی مصالح مدل ها، نشان می دهند که در ارتباط با تاثیر اعمال مد ناکاملی اولیه به مدل ها، مدهای کمانشی را می توان به دو گروه مدهای حساس و مدهای غیر حساس طبقه بندی نمود. به طور کلی مدهای پایین تحلیل کمانشی، تاثیر کمی در کاهش بار حدی سازه های فضاکار فرم آزاد دو گنبدی دارند. همچنین جهت اعمال ناکاملی اولیه هندسی در فرم های آزاد دو گنبدی، می توان از روش مد ناکاملی انطباق پذیر تعمیم یافته، به عنوان یک روش مناسب استفاده نمود. در این مقاله، تاثیر برخی پارامترهای هندسی در رفتار پایداری فرم های آزاد دو گنبدی نیز مورد بررسی قرار گرفته است.

مفاهیم طراحی یک سازه نگهبان میخکوبی شده بر اساس انتقال نیروی کششی تولید شده در مسلح کننده می باشد. مکانیزم انتقال بار بین میخ و خاک، به پارامترهای بسیار نظیر تکنیک نصب، روش حفاری، نوع گروت مصرفی، فشار تزریق، اندازه و شکل مسلح کننده، مشخصات هندسی خاک محل، نفوذپذیری خاک و مشخصه های مقاومت برشی خاک بستگی دارد. امروزه بحث گودبرداری های عمیق به دلیل استفاده بهینه از اعماق زمین به عنوان فضاهای مفید، اهمیت فوق العاده ای داشته که نحوه مهار آن ها مخصوصا در خاک های ریزدانه چسبنده با توجه به تزریق پذیری کم و پلاستیسیته بالا، عموما مشکل آفرین بوده است. با توجه به رفتار متفاوت خاک های مارنی در کوتاه و بلند مدت، در این تحقیق مقاومت کششی و رفتار خزشی میخ ها در گونه ای از این نوع خاک که عموما در دسترس می باشد، مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا تعداد 6 عدد میخ به قطر 11 و به طول 400 سانتی متر در حالت قائم و 4 میخ با همان مشخصات در حالت افقی با زاویه 15 درجه نسبت به افق در مقیاس واقعی در سایت تحقیقاتی اجرا و اثر فشار تزریق بر مقاومت کششی و رفتار خزشی میخ ها با دستگاه جک کشش میخ که ویژه طرح ساخته شده و به ابزار اندازه گیری با دقت 0.01 میلی متر و دستگاه ثبت داده مجهز می باشد، مورد بررسی قرارگرفت که نتایج حاکی از افزایش تقریبا 35 الی 40 درصدی مقاومت کششی و بهبود رفتار خزشی میخ ها در حالت استفاده از تزریق تحت فشار نسبت به تزریق ثقلی در میخ های قائم و افقی اجرا شده می باشد.

پوسته های استوانه ای از زمان های طولانی به عنوان مخازنی در ابعاد کوچک یا بزرگ جهت ذخیره سازی انواع مواد مانند نفت و مشتقات آن مورد استفاده قرار گرفته اند. نسبت شعاع به ضخامت این پوسته ها در رده هایی مانند 1000 و 2000 قرار می گیرد که بر این اساس این سازه های جدار نازک به علت فروریختگی در کمانش مورد توجه طراحان و آیین نامه ها قرار گرفته اند. در این مقاله ناپایداری الاستوپلاستیک پوسته استوانه ای در نزدیکی تکیه گاه تحت عنوان کمانش پافیلی مدنظر قرار گرفته است. این فرم از کمانش تحت فشار داخلی بالا به همراه فشار محوری رخ می دهد. در مقاله حاضر ابتدا کمانش پافیلی مورد بررسی قرار گرفته و سپس روش جدید مقاوم سازی پوسته های استوانه ای با استفاده از مصالح کمپوزیتی FRP ارائه شده است. این مساله به روش عددی مورد بررسی قرار گرفته و نتایج آن در مقاومت کمانشی پوسته های استوانه ای ارزیابی می شود. بررسی ظرفیت نهایی مخازن مقاوم سازی شده در فشارهای داخلی متفاوت نشانگر تاثیر مثبت مصالح کمپوزیتی FRP در مقاومت کمانشی مخازن و افزایش آن در شرایط مختلف تا حد دو برابر می باشد. همچنین نتایج تغییرات ارتفاع و موقعیت FRP در روند مقاوم سازی بررسی شده و مطابقت آن با ارتفاع و موقعیت رخداد پافیلی به عنوان بهترین نتیجه ارائه گردیده است.