مهندسی عمران و محیط زیست (دانشکده فنی)
سال:1397 | دوره:48 | شماره:4 (پیاپی 93) |تعداد مقالات:10

احداث سازه های هیدرولیکی در مسیر رودخانه ها باعث بروز تداخل میان روند طبیعی زندگی آبزیان و اکوسیستم منطقه خواهد شد. سازه راه ماهی به منظور تسهیل راه ارتباطی بین پایین دست و بالادست این دسته از سازه های هیدرولیکی متقاطع با رودخانه و برطرف سازی عدم توانایی شنای ماهیان به بالادست ناشی از احداث بندها و سدها، کاربرد فراوان دارد. در پژوهش حاضر علاوه بر بررسی توانایی روش حجم محدود در شبیه سازی جریان درون سازه راه ماهی با بازشدگی قائم نوع 1، الگوی جریان درون استخرهای سازه راه ماهی، توزیع سرعت لحظه ای عرضی جریان و همچنین توزیع میزان انرژی آشفتگی مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور کنترل با تحقیقات پیشین، مدل سازی به گونه ای انجام گرفت که دبی های مشخصه 4/6، 9/12، 6/23 و 8/32 در مقیاس اصلی مورد آزمون قرار گیرد. شیب سازه به حالت بحرانی 10 درصد محدود گردید. در این شرایط در اعماق نسبی 2/0، 5/0 و 75/0 برابر عمق جریان از کف سازه، نواحی امن استراحتگاهی، مطابق با شرایط بیولوژیکی ماهی آزاد چینوک در سه رده مختلف سنی بالغ، جوان و نوجوان تعیین گردید. نتایج نشان داد که اعماق کمتر از عمق نسبی 2/0 برابر عمق جریان از کف، از بهترین شرایط استراحتگاهی و صعود این گونه ماهی در سه رده سنی با سرعت تداومی برخوردار است. همچنین نتایج حاصل از مقایسه الگوهای توزیع سرعت و خصوصیات بیولوژیکی ماهی مورد آزمون نشان داد که با افزایش دبی مشخصه جریان، کاهش 11 تا 20 درصدی ناحیه امن در رده سنی نوجوان تا بالغ پدید خواهد آمد.

در این تحقیق با بهره گیری از منطق فازی اثر ابهام در موقعیت مرزبندی لایه ها در خاک دو لایه رسی، حالت خاک سخت بر روی خاک ضعیف تر مورد بررسی قرار گرفته است. این اثر توسط به کار گرفتن سیستم قاعده مند فازی و استفاده از اعداد فازی برای لایه های خاکی لحاظ شده است. سیستم قاعده مند فازی برای تجمیع و فرموله کردن ابهام در مرز لایه بندی مورد استفاده قرار گرفته و سپس با استفاده از روش تفاضل محدود، مسئله مرتبط به ظرفیت باربری خاک های دو لایه رسی در حالت خاک سخت بر روی خاک ضعیف تر، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل بیانگر این موضوع است که در شرایطی که نسبت ارتفاع لایه اول زیر پی به عرض پی کوچک تر از واحد است آنگاه مقدار ظرفیت باربری محاسبه شده توسط معادلات کلاسیک ظرفیت باربری برای پی واقع بر خاک دولایه نسبت به نتایج این تحقیق، محافظه کارانه تر است؛ این روند در نسبت های ارتفاع لایه اول به عرض پی بزرگ تر از واحد معکوس می شود. در انتهای این مقاله نتایج این تحقیق به شکل نمودارهای کاربردی جهت بهره داری مهندسین ارائه شده است که می توان ازآن جهت تعیین ظرفیت باربری پی ها واقع بر خاک دو لایه، حالت خاک رسی سخت بر روی خاک خاک ضعیف تر استفاده کرد.

توان باربری پی های سطحی علاوه بر پارامترهای مقاومتی خاک تابع هندسه و شرایط مرزی می باشد. یکی از مهم ترین شرایط مرزی در بیان مساله توان باربری، وجود بارگذاری محدود در اطراف پی است که از جمله آن می توان به توان باربری پی های هم جوار اشاره نمود. در این حالت بر خلاف حالتی که سطح بارگذاری نامحدود باشد و عملا جمله دوم رابطه توان باربری را تحت تاثیر قرار دهد، بارگذاری یک پی مجاور با پی دیگر و با هندسه و خصوصیات مشابه در این پژوهش مورد توجه قرار داده شده است. با نگرش به تحقیقات نسبتا محدود انجام گرفته در این باره، پژوهش حاضر به بحث عددی در این خصوص می پردازد و برای این منظور از روش اجزای محدود برای مدل سازی مساله استفاده شده است. هدف اصلی از این مدل سازی یافتن فواصلی است که در آن توان باربری به مقدار بیشینه و یا به کم ترین مقدار خود می رسد. همچنین و در همین راستا، ضمن معرفی ضرایب اصلاحی برای توان باربری پی های مجاور، گراف هایی برای استفاده عملی از آن ها ارائه گردیده است. نتایج نشان دهنده فاصله مشخصی بین دو پی هستند که در آن، توان باربری به بیشترین مقدار خود می رسد.

اختلاط خاک ها با مصالح جایگزین ضایعاتی، نظیر خرده لاستیک تولید شده از ضایعات لاستیک های فرسوده، یکی از روش های رایج در ارتقای خصوصیات مکانیکی و بهبود بخشیدن به رفتار خاک های طبیعی می باشد. در این بین خاک های رس دار با توجه به خصوصیات خاص مهندسی، دارای اهمیت خاصی می باشند و عموما جهت کاهش مشکلات ناشی از خاک های رس دار و جهت تثبیت آنها از مواد افزودنی بهره گرفته می شود. از جمله راهکارهای جدید برای بهبود خواص مقاومتی خاک رس، افزودن ضایعات لاستیک برای تثبیت آن می باشد. وجود خرده لاستیک نمی تواند هر دو پارامتر مقاومت برشی را تواما افزایش یا کاهش دهد، بلکه مقادیر چسبندگی و زاویه اصطکاک به صورت عکس تغییر می کنند. به عبارت دیگر، مخلوطی که بیشترین چسبندگی را داشته باشد، دارای کم ترین زاویه اصطکاک بوده و عکس آن نیز برقرار است. در این پژوهش، با بهره گیری از نرم افزار المان محدودو سه بعدی Plaxis 3D Foundation، به آنالیز پی رادیه-شمع پرداخته شده است. ابتدا یک رادیه-شمع در محیط خاک رس مدل سازی و آنالیز شده و در مرحله بعد همین پی در خاک رس تثبیت شده با خرده لاستیک، آنالیز و بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که تثبیت خاک رس با درصد معینی خرده لاستیک باعث افزایش زاویه اصطکاک داخلی و کاهش جزئی چسبندگی می شود. با آنالیز رادیه-شمع مسلح شده مشخص شد که با افزودن 2% خرده لاستیک، مقدار نشست میانگین (تا 40%) و نشست تفاضلی (تا 28%) کاهش می یابد.

استفاده از آب های نامتعارف به منظور حل مشکلات کم آبی بسیار کارآمد است. مطالعات بر روی این منابع نشان داده که غلظت برخی آلاینده ها بیش از حد مجاز می باشد، ولی با استفاده از روش های گوناگون می توان حذف این آلاینده ها را موجب شد. استفاده از فتوکاتالیست، از روش های نوین حذف آلاینده ها از محلول های آبی است. در این پژوهش حذف فنل با غلظت اولیه 50 میلی گرم در لیتر، با استفاده از فتوکاتالیست دی اکسید تیتانیوم مورد بررسی قرار گرفت. نانوذره دی اکسید تیتانیوم با غلظت 50 گرم بر مترمربع بر روی سطح پلکسی گلس تثبیت شد و برای فعال سازی از لامپ های فرابنفش با توان های 25، 50، 75 و 100 استفاده گردید. نتایج نشان می دهد که بیش ترین میزان حذف فنل با تابش 100 وات اشعه فرابنفش در 11=pH برابر با 5/91 درصد بوده است.

یکی از مهم ترین مراحل بعد از مطالعات ژئوتکنیک، طراحی و احداث سد، بررسی رفتار سد در دوران بهره برداری می باشد که در این راستا رفتار سد در مراحل مختلف ساخت، آبگیری و دوران بهره برداری توسط ابزارهای دقیق نصب شده، قابل ارزیابی می باشد. سد خاکی تبارک آباد با ارتفاع حداکثر 50 متر از کف و 74 متر از بستر سنگی دارای هسته ای رسی بوده و در 25 کیلومتری شمال شرقی شهر قوچان از استان خراسان رضوی بر روی رودخانه تبارک آباد واقع شده است. از اهداف اصلی ساخت این سد تامین و تنظیم آب مورد نیاز اراضی کشاورزی پایین دست و نیز قسمتی از نیاز آب شرب دراز مدت شهر قوچان است. در این تحقیق تحلیل برگشتی رفتار سد خاکی تبارک آباد با استفاده از نتایج رفتارسنجی و مدل سازی عددی با استفاده از نرم افزار المان محدود GeoStudio انجام گرفته است که نتایج رفتارسنجی از اطلاعات ثبت شده توسط ابزارهای دقیق نشست سنج، انحراف سنج، نیروسنج و پیزومتر به دست آمده است. لازم به ذکر است مدل سازی عددی سد با در نظر گرفتن شرایط واقعی خاکریزی سد و به منظور تحلیل تغییرات نشست تحکیمی و اندازه گیری فشار آب منفذی صورت گرفته است. نتایج نشان می دهد در راستای این تحقیق مدل رفتاری الاستو پلاستیک، مدلی مناسب به منظور ارزیابی رفتار سد تبارک آباد می باشد. همچنین نتایج مدل سازی های عددی تطبیق و هم خوانی مناسبی را با مقادیر اندازه گیری شده در همه ابزارهای اندازه گیری تنش و فشار آب منفذی نشان می دهد و اختلافات قابل قبول آن ها ناشی از اعمال فرضیات ساده شونده ای نظیر فرض کرنش صفحه ای و یا همسان گرد بودن پروفیل خاک می باشد. به علاوه مقادیر فشار آب منفذی در زمان انتهای ساخت و اولین آبگیری بیش از مقادیر مشاهده شده در سدهای دیگر می باشد که علت وقوع این پدیده سرعت نسبتا زیاد اجرای خاکریز بدنه سد و نفوذپذیری اندک مصالح هسته می باشد.

رفتار غیر خطی سیستم خاک و سازه با تحمیل انعطاف پذیری مازاد بر سیستم و اتلاف انرژی چرخه ای در فصل مشترک خاک و شالوده تقاضای لرزه ای سازه را تغییر می دهد. در این مقاله، از روش تیر بر روی شالوده غیر خطی وینکلر برای ارزیابی تاثیر اندرکنش خاک-پی-سازه بر عملکرد لرزه ای ساختمان ها استفاده می شود. مجموعه ای از ساختمان های بتن مسلح 4، 8، 12 و 16 طبقه با سیستم قاب خمشی ویژه واقع بر سه نوع خاک سخت، متوسط و نرم توسط نرم افزار OpenSees مدل سازی و تحلیل شده اند. از روش های تحلیل استاتیکی غیر خطی و تحلیل دینامیکی افزایشی جهت ارزیابی عملکرد لرزه ای ساختمان های بتن مسلح در شرایط پایه ثابت و انعطاف پذیر استفاده شده است. نتایج تحلیل نشان می دهد که اندرکنش خاک و سازه، به خصوص با نرم تر شدن خاک و افزایش تعداد طبقات ساختمان، می تواند نقشی اساسی در رفتار قاب های ساختمانی شامل افزایش پریود سیستم، تغییر ضریب اصلاح پاسخ، افزایش دریفت طبقات، کاهش سطح عملکرد و تغییر احتمال فروریزش سازه ایفا نماید. لذا بر اساس نتایج به دست آمده، اکتفا به نتایج تحلیل های متداول (بدون درنظر گرفتن اندرکنش) دقت ارزیابی عملکرد سازه را خدشه دار نموده و ممکن است به طرح غیر واقعی سازه منجر گردد.

در مهاربندهای برون محور مجهز به تیر پیوند قائم، با افزایش ظرفیت شکل پذیری، نیاز مقاومتی سازه ها کاهش می یابد. در هنگام زلزله، تیر پیوند قائم با ورود به حوزه فراارتجاعی انرژی زلزله را مستهلک می کند بدون آن که نیاز باشد اعضای دیگر وارد ناحیه غیر ارتجاعی شوند. اگر در ساخت عضو تیر پیوند از مصالح شکل پذیرتر استفاده شود، قطعا کارآیی آن بیشتر خواهد شد. هدف از این مقاله ارزیابی رفتار لرزه ای مهاربند واگرا با پیوند قائم ساخته شده از فولاد کم مقاومت (EGS) می باشد. بدین منظور با استفاده از تحلیل استاتیکی غیر خطی (پوش آور) مقادیر ظرفیت سختی، مقاومت، شکل پذیری و همچنین ضریب رفتار نمونه های مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت. در این مدل ها تاثیر پارامترهای ارتفاع سازه ها، طول تیر پیوند قائم و نوع فولاد مصرفی در پیوند قائم مدنظر قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که کاربرد فولاد کم مقاومت درتیرهای پیوند قائم، میزان ظرفیت شکل پذیری، سختی و ضریب رفتار سازه ها را به ترتیب برابر 23، 16 و 14 درصد افزایش خواهد داد. کوتاه تر بودن پیوندهای قائم نیز موجب می شود رفتار لرزه ای این قاب ها بهتر شود. در مجموع می توان گفت کاربرد فولاد EGS به لحاظ اجرایی و اقتصادی طرح را مقرون به صرفه می نماید.

ارزیابی اثرات زیست محیطی (EIA) می تواند به منظور شناسایی نوع، اهمیت و شدت تغییرات در محیط زیست در نتیجه فعالیت ها، به کار رود. در نهایت، اطلاعات حاصله از انجام یک EIA کارآمد، می تواند در اختیار تصمیم گیران و برنامه ریزان قرار گیرد. این تحقیق، به بررسی EIA گزینه اجرا یا عدم اجرای طرح شبکه آبیاری سد شهریار بر پارامترهای سه محیط فیزیکی، زیستی و اجتماعی، اقتصادی و فرهنگی برای دو دوره کوتاه مدت (معادل با مرحله احداث-1395 تا 1399) و بلندمدت (معادل با مرحله بهره برداری-1399 تا 1429) می پردازد. به منظور کمی نمودن نتایج طرح از روش ماتریس EIA لئوپولد استفاده می شود. اثرات گزینه عدم اجرای طرح در محیط سه گانه نشان می دهد که عمده پارامترهای فیزیکی که جزء تاثیرات منفی قرار می گیرند، عبارتند از: کیفیت و کمیت آب سطحی، کیفیت آب زیرزمینی، کیفیت منابع خاک و فرسایش. در ارتباط با پارامترهای زیستی، پارامترهای تراکم و تنوع پوشش گیاهی و رویش گاه ها از عمده ترین پذیرنده پیامدهای منفی زیستی شناخته شده اند. از پارامترهای اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی می توان به اشتغال، مهاجرت، درآمد، امکانات رفاهی به عنوان مهم ترین پارامترهایی که تحت تاثیرات منفی قرار می گیرند، اشاره نمود. نتایج نشان می دهد که اجرای طرح در کوتاه مدت دارای بیش ترین تاثیر منفی بر محیط زیستی (با نمره 48-) و در بلندمدت، بیش ترین تاثیر مثبت را بر محیط اجتماعی، اقتصادی و فرهنگی (233+)، خواهد داشت. به طور کلی، گزینه عدم اجرا، دارای 356-امتیاز منفی و گزینه اجرا، دارای 388+ امتیاز مثبت است. بنابراین نتیجه نهایی ارزیابی طرح، اجرای طرح شبکه آبیاری را توجیه می کند.

استفاده از مواد معدنی در دسترس برای بهبود خواص ذاتی بتن از جمله مقاومت مکانیکی و دوام آن لازم است. در این پژوهش به منظور بررسی خواص بتن های حاوی زئولیت، 8 طرح مخلوط با نسبت آب به سیمان 5/0 و افزودن زئولیت 5، 10 و 15 درصد و همچنین افزودن 7 درصد دوده سیلیسی طراحی و در دو بخش خواص مکانیکی و سازه ای، نمونه هایی ساخته شد. در سنجش خواص سازه ای از 4 طرح اختلاط بهینه شامل بتن معمولی، بتن دوده سیلیسی (7 درصد)، بتن زئولیتی (10 درصد)، بتن حاوی زئولیت و دوده سیلیسی (5 درصد زئولیت و 7 درصد دوده سیلیسی) استفاده گردید. در بخش سنجش خواص مکانیکی 48 نمونه بتنی مکعبی فشاری، 24 نمونه تیر خمشی غیر مسلح، 24 نمونه استوانه ای کششی و در بخش سنجش خواص سازه ای 8 تیر بتن آرمه ساخته شدند. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که افزودن پوزولان زئولیت در بتن در تمامی طرح های مخلوط باعث افزایش مقاومت فشاری، کششی و خمشی گردید که درصد بهینه 10 درصد به عنوان مناسب ترین درصد حاصل گردید. مقاومت فشاری 72 روزه نسبت به مقاومت 28 روزه بتن مرجع به میزان 26 درصد افزایش نشان داد. ضمنا افزودن دوده سیلیسی در بتن اثری بهتر از پوزولان زئولیت داشت به طوری که نسبت مقاومت خمشی 72 روزه تیرهای حاوی 10% زئولیت و 7% دوده سیلیسی این دو نمونه نسبت به مقاومت خمشی تئوری نمونه مرجع به ترتیب 27 و 33% افزایش داشتند.