مهندسی عمران و محیط زیست (دانشکده فنی)
سال:1398 | دوره:49 | شماره:1 (پیاپی 94) |تعداد مقالات:11

در این پژوهش، یک مدل رفتاری اصلاح شده برای تبیین رفتار مکانیکی خاک های مسلح شده با ترکیب سیمان و الیاف ارائه شده است. بدین منظور، یک مدل رفتاری که بر مبنای اصول پلاستیسیته عمومی قرار دارد برای خاک ماسه ای انتخاب شده و براساس پارامترهای رفتاری ماسه سیمانته الیاف دار اصلاح می شود. در طی مراحل مدل سازی، پارامترهای الاستیک، قانون جریان و قانون سخت شوندگی مدل پایه برای خاک های مسلح شده با سیمان و الیاف اصلاح می شوند. به منظور سنجش منطقی بودن پارامترهای افزوده شده به مدل، میزان حساسیت مدل اصلاح شده به تغییرات پارامترهای اضافه شده مورد بررسی قرار گرفته است. برای ارزیابی این مدل، نتایج مدل سازی به صورت منحنی های کرنش محوری-تنش محوری اضافی و کرنش محوری-کرنش حجمی با نتایج سه نمونه از آزمایش ها سه محوری انجام شده روی خاک های مختلف مقایسه شده و عملکرد مناسب آن در فشارهای همه جانبه متفاوت و با درصدهای سیمان و الیاف مختلف تأیید شده است. در نهایت برای نمایش کارکرد مدل، خروجی های مدل به صورت منحنی های تنش مؤثر میانگین-مدول برشی، تنش مؤثر میانگین-مدول بالک و تنش مؤثر میانگین-نسبت کرنش حجمی به کرنش برشی برای خاک های مختلف ارائه شده است. نتایج مدل سازی نشان می دهند که با افزایش فشار همه جانبه، مقاومت اوج و تنش پسماند در نمونه ها افزایش می یابد. این امر در مورد خاک ماسه ای مسلح شده با سیمان و الیاف و نیز خاک غیرمسلح به وضوح دیده می شود و در مقایسه با داده های آزمایشگاهی منطقی می باشد.

تأثیر یک میراگر مایع تنظیم شده (TLD) تا حد زیادی به هندسه مخزن وابسته است. اغلب TLDهای معمول به مخزن های با مقاطع هندسی ساده، مانند مستطیلی و دایروی، محدودند. اما پلان کف سازه ممکن است محدودیت هایی برای استفاده از مخازن بزرگ با هندسه منظم ایجاد کند. هم چنین میراگرهای TLD تنها در یک فرکانس عمل می کنند. در این تحقیق، کارایی یک نوع میراگر مایع تنظیم شده ترکیبی (CTLD) در کاهش ارتعاش سکوهای فراساحلی شابلونی تحت تحریک زلزله و موج مورد بررسی قرار می گیرد. با توجه به اصل هماهنگی بین فرکانس تلاطم سیال داخل مخازن و فرکانس اصلی نوسان سازه، CTLD باید به گونه ای طراحی شود که برای هر دو شرایط بارگذاری موج و زلزله پاسخگو باشد. نتایج نشان دادند که اختصاص حالت "ارتباط: برقرار" برای بارگذاری موج و حالت "ارتباط: مسدود" برای بارگذاری زلزله بهترین نتیجه را دارد. ضمناً CTLD اثر قابل توجهی روی پاسخ های دینامیکی سکو دارد؛ به طوری که در صورت استفاده از CTLD، حداکثر کاهش در جابجایی عرشه فوقانی سکوی SPD1، به عنوان یک مطالعه موردی، تحت اثر زلزله حدود 13% و بیش ترین مقدار کاهش در جابجایی و شتاب عرشه فوقانی سکو تحت اثر بارگذاری امواج حدود 20% بود.

زلزله های نزدیک گسل پالس دار در مقایسه با زلزله های دور از گسل، پتانسل بیشتری برای ایجاد خرابی در سازه ها را دارند. در این مقاله، اثر زلزله های دور از گسل و نزدیک گسل بر پاسخ سازه های با دیوار برشی بتن مسلح تقویت شده با مهاربند های کمانش ناپذیر در ساختمان های با ارتفاع متوسط و بلند با لحاظ نمودن ویژگی های هرکدام از این المان ها مورد مطالعه قرار می گیرد. این سیستم سازه ای یک سیستم ترکیبی به شمار می رود. در این پژوهش، سازه های مدل های مورد نظر، با به کارگیری روش تحلیل دینامیکی طیفی در سطح زلزله طرح و آیین نامه های معتبر طراحی شدند. در ادامه، مدل غیر خطی سازه ها تهیه شدند. در مدل سازی دیوار از المان های فایبری با قابلیت توسعه پلاستیسیته استفاده شد. تحلیل تاریخچه زمانی غیر خطی تحت اثر رکورد های دور و نزدیک گسل در سطح حداکثر زلزله محتمل انجام شد و پاسخ سازه ها بررسی و قیاس شد. نتایج نشان داد در تراز پایه، مقدار برش سهم دیوار در حوزه نزدیک و حوزه دور به ترتیب بیش از سه برابر و دو برابر مقدار برش سهم مهاربند ها است. مقادیر نسبت کرنش مهاربند به کرنش تسلیم مهاربند تحت زلزله نزدیک گسل به طور متوسط حدود 22 است که این نسبت برای حوزه دور به طور متوسط حدود 12 است.

یک مطالعه آزمایشگاهی با استفاده از جعبه برش بزرگ مقیاس، برای بررسی رفتار میل مهارهایی که در خاک ماسه ای متراکم واقع شده اند، انجام شده است. در این تحقیق، با انجام آزمایش هایی نیروی بیرون کشیدگی حداکثر و نمودار بار-جابجایی به روش کنترل نرخ تغییر مکان، تعیین شده اند. در این تحقیق همچنین به بررسی آزمایشگاهی تأثیر پارامترهای طول، قطر، مشخصه های سطح میل مهار (زبری) و میزان سربار بر ظرفیت بیرون کشیدگی میل مهارها پرداخته شده است. در کلیه آزمایش های انجام شده، در هنگام اعمال نیروی کششی میزان جابجایی میل مهار و نیروی محوری قرائت شده و حداکثر نیروی محوری لازم برای بیرون کشیده شدن میل مهار از خاک و همچنین مقدار جابجایی که این نیرو در آن حاصل می شود، ثبت شده اند. نتایج این تحقیق نشان می دهد که رابطه بین نیرو و تغییرمکان در کلیه آزمایش ها در تغییرشکل های کوچک به صورت خطی بوده و با افزایش تغییرمکان این رابطه از حالت خطی خارج می شود. همچنین با توجه به طول، قطر، نوع سطح میل مهار و سربار وارده، میل مهارها در تغییرمکان های مختلفی به ظرفیت بیرون کشیدگی می رسند که مقدار این تغییرمکان با افزایش ظرفیت بیرون کشیدگی، افزایش می یابد. به عبارتی هرچه ظرفیت بیرون کشیدگی میل مهارها افزایش می یابد، شکل پذیری سیستم سازه ای بالاتر می رود. با افزایش طول و قطر میل مهار، ظرفیت بیرون کشیدگی افزایش پیدا کرده ولی نرخ این افزایش به تناسب افزایش طول و قطر نبوده و از آن کمتر است. با زبر شدن سطح میل مهار، اندرکنش بین خاک و میل مهار افزایش یافته و باعث ایجاد نیروی محوری بیشتری در میل مهار نسبت به حالت سطح صاف شده است.

چرخه هیدرولوژی در حوضه رودخانه ها و منابع آب قابل دسترس در مناطق نیمه خشک جهان به شدت تحت تأثیر تغییرات اقلیم و افزایش بیش از حد انتشار گازهای گلخانه ای قرار دارند. هدف این تحقیق بررسی اثرات تغییرات اقلیم بر شرایط اقلیمی حوضه آبخیز زشک-ابرده در استان خراسان رضوی می باشد. مدل SWAT توسط الگوریتم SUFI-2 با هدف بهبود نتایج شبیه سازی دبی حوضه مورد واسنجی و اعتبارسنجی قرار گرفت. مدل MIROC-ESM از سری مدل های گزارش پنجم هیأت بین الدول تغییر اقلیم (Coupled Model Intercomparison Project; CMIP5) جهت بررسی اثرات تغییر اقلیم بر مؤلفه های هیدرو-اقلیمی حوضه و تحت چهار سناریوی انتشار (Representative Concentration Pathways; RCPs) به نام های6/2، 5/4، 0/6 و 5/8 و در سه بازه زمانی آینده نزدیک (2042-2014)، میانی (2071-2043) و دور (2100-2072) مورد استفاده قرار گرفت. همچنین، روند تغییرات حوضه با استفاده از آزمون من-کندال مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تغییرات درجه تحت سناریوهای RCP4. 5 و RCP6. 0 در دوره زمانی آینده نزدیک و میانی و آینده دور (RCP6. 0) از یک روند معنی دار افزایشی تبعیت می کند. از طرف دیگر، مؤلفه بارش در تمامی سناریوها از تغییرات کاهشی غیرمعنی داری پیروی می کند. همچنین، تغییرات رواناب تحت سناریوی RCP4. 5 و در دوره های زمانی آینده میانی و دور و تحت سناریوی RCP8. 5 و در آینده دور از روند معنی دار کاهشی تبعیت می کند. به طور کلی، میزان درجه حرارت در یک مسیر افزایشی پیش می رود، در حالی که مقادیر بارش و رواناب یک جابجایی کاهشی را تا انتهای قرن 21 در حوضه دنبال می کنند.

ارزیابی جزءها برای اطمینان از دستیابی به پاسخ های درست در روش اجزای محدود ضروری می باشد. به طور معمول، این کار بر روی نمودار همگرایی و به صورت کیفی انجام می پذیرد. در این مقاله، راهکارهایی پیشنهاد خواهد شد که بتوانند سرعت، یکنوایی و حد نهایی همگرایی پاسخ ها را افزون بر مقدار خطا، وارد فرآیند ارزیابی کنند. بر پایه نمره های جزء در آزمون های گوناگون، روش نویسندگان درجه شایستگی جزء را به دست می دهد. افزون بر این ها، آزمون های سنگ نشانه صفحه خمشی دسته بندی خواهند شد. همچنین، جزء نوینی رابطه سازی می شود و شیوه ارزیابی پیشنهادی بر روی آن اجرا می گردد. نتیجه نهایی کار، پیشنهاد روش کمّی درجه شایستگی به جای شیوه سنتی کیفی سنجش توانایی های جزءهای صفحه خمشی خواهد بود.

دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) در تحلیل پدیده های سیالاتی به علت دقت بالای آن به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد. با این حال، استفاده از مدل عددی در تحقیق و پژوهش جریان های گل آلود ورودی به مخزن یک رویکرد نسبتاً جدید است، زیرا هیدرودینامیک جریان گل آلود به یک مخزن بسیار پیچیده می باشد. اطلاع از نحوه حرکت، پخش و گسترش طولی، عرضی و عمقی و زمان رسیدن آن ها به بدنه سد در مدیریت بهینه زمان باز و بسته شدن دریچه ها حائز اهمیت است. سد دز یکی از سدهای مهم کشور بوده که در شمال خوزستان قرار گرفته است. در این مقاله از دو مدل یک بعدی و سه بعدی جهت شبیه سازی پیشروی جریان گل آلود ورودی به مخزن سد دز استفاده گردید. کمیت های هیدرودینامیکی جریان گل آلود شامل ارتفاع و سرعت متوسط جریان به دست آمده از مدل عددی محاسبه و با نتایج داده های اندازه گیری شده مقایسه گردید که برای سرعت متوسط حداقل خطا 3/6 درصد و حداکثر خطا 5/10مشاهده گردید. خطاهای مشاهده شده برای ارتفاع متوسط جریان حداقل 6/4 و حداکثر 7/8 درصد می باشد. از تحلیل مقادیر اندازه گیری شده و تخمین زده شده می توان بیان داشت که دبی های بین230 تا 600 مترمکعب در ثانیه با غلظت رسوب 5/0 تا 15/1 گرم در لیتر جریان گل آلود ضعیغی ایجاد نموده اند به طوری که این جریان ها نتوانسته اند خود را به دیواره سد برسانند. دبی های بیش از 600 متر مکعب در ثانیه با غلظت رسوب بیش از 2/1 گرم در لیتر جریان گل آلود نسبتاً قوی ایجاد نموده اند که توانسته اند خود را به دیواره سد برسانند.

ماسه های سیمانی به عنوان یکی از موضوعات اقتصادی و زیست محیطی در تثبیت خاک شناخته شده اند. در برخی موارد ترکیبی از سیمان و ماسه با سایر مواد از جمله فیبر، شیشه، نانو ذرات و یا زئولیت می تواند به طور مؤثر در تثبیت خاک در جاده سازی استفاده شود. در این بررسی زئولیت به عنوان یکی از مواد افزودنی به سیمان و اثرات آن بر مقاومت برشی مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این راستا از زئولیت نوع معدنی کلینوپیلولیت، سیمان تیپ II نکا و ماسه بابلسر به عنوان خاک پایه استفاده شد. تعداد 160 آزمایش مقاومت برشی بر روی طرح اختلاط 24 حالت سیمان و زئولیت شامل درصد سیمان های مختلف 2، 4، 6 و 8 درصد وزن خشک کل نمونه و درصد های جایگزینی 0، 10، 30، 50، 70 و 90 زئولیت با سیمان با تنش سربار های 10، 20 و 40 کیلو نیوتن بر مترمربع مطابق با حداکثر وزن مخصوص و رطوبت بهینه طرح اختلاط در مدت عمل آوری 7 و 28 روز انجام شد. نتایج نشان داد که با جایگزینی تا 50% زئولیت به جای سیمان مقاومت برشی نمونه ها، نسبت به نمونه های بدون زئولیت به میزان متوسط 62 درصد همراه با افزایش کرنش گسیختگی، افزایش می یابد.

در پژوهش حاضر تأثیر استفاده توأم از ترکیب پسماندهای صنعت فولادسازی (شامل سرباره GGBS و BOFS) و آهک در شدت بخشی فرآیند بهبود خصوصیات مهندسی مصالح رسی بررسی شد. بدین منظور مقادیر صفر تا 30 درصد وزنی آهک، سرباره و مخلوط آهک-سرباره، هریک به طور جداگانه به یک نمونه خاک نرم (عمدتاً کائولینیت) اضافه و پس از عمل آوری، مجموعه ای از آزمایش های مختلف بزرگ ساختاری و ریزساختاری صورت گرفت. نتایج به دست آمده مؤید آن است که در مقایسه با آهک، حضور سرباره به ویژه GGBS تأثیر اندکی بر مشخصات ژئومکانیکی خاک دارد. از طرفی، مشخص شد ترکیب آهک و سرباره (LAS) موجب کاهش شدید پتانسیل نگهداشت آب و کنترل نشست خاک شده و ظرفیت باربری را به طور قابل ملاحظه ای افزایش می دهد. به نحوی که مقاومت فشاری این سری از نمونه ها بیش از 15 برابر رشد داشته و رفتار آنها به ویژه در زمان های محدود نگهداری (کمتر از 7 روز) حتی نسبت به تثبیت با آهک تنها، تا 150% بهبود می یابد. با استناد به طیف های اشعه ایکس و آنالیزهای SEM-EDX، علت عملکرد مطلوب LAS به دلیل مصرف بهینه آهک برای رشد نانو ساختارهای سیمانی در سیستم خاک-افزودنی ارزیابی شد. در مجموع نتایج این مطالعه نشان می دهد استفاده از ترکیب آهک و سرباره (به خصوص BOFS) گزینه مناسبی برای بهسازی رفتار رس ها بوده که علاوه بر کاهش 75 درصدی مصرف آهک، زمان عمل آوری را بیش از سه برابر کم کرده و کمک مؤثری به پسمانداری زائدات صنعتی در راستای حفظ محیط زیست می نماید.

در این مطالعه به بررسی آزمایشگاهی و تحلیل آماری مقاومت ضربه ای بتن حاوی الیاف فولادی در شرایط مختلف عمل آوری پرداخته شده است. برای این منظور از دو نوع الیاف فولادی شامل الیاف قلاب دار و همچنین الیاف موج دار (در دو نسبت طول به قطر) در ساخت بتن الیافی استفاده گردید. علاوه بر سنجش مقاومت های فشاری و کششی نمونه ها در سن 28 روزه، مقاومت اولین ترک، مقاومت شکست و همچنین تعداد ضربات بعد از اولین ترک بر اساس آزمون سقوط وزنه در هر طرح مخلوط، بر روی 64 دیسک بتنی با ابعاد قطر 15 سانتی متر و ارتفاع 4/6 سانتی متر ارزیابی شد. نتایج نشان داد که حضور الیاف فولادی باعث افزایش مقاومت های فشاری، کششی و ضربه ای بتن صرف نظر از نوع عمل آوری آن خواهد شد. با درنظر گرفتن تأثیر محیط عمل آوری، نگهداری نمونه ها در محیط خشک در مقایسه با محیط مرطوب نه تنها باعث کاهش میزان میانگین مقاومت اولین ترک و شکست بتن می گردد بلکه تغییرپذیری مقاومت اولین ترک و مقاومت شکست را تعریض نموده و به عبارتی پراکندگی بیشتری را منجر می شود. همچنین نتایج این مطالعه نشان داد که حضور الیاف باعث بهبود معنادار تعداد ضربات بعد از اولین ترک در هر دو محیط عمل آوری می گردد. به عنوان یک نتیجه گیری کلی می توان عملکرد مؤثرتر الیاف فولادی قلاب دار را در تقابل با الیاف فولادی موج دار حتی با نسبت طول به قطر کوچک تر در افزایش مقاومت ضربه ای بتن استنباط نمود.

با توجه به عدم مقاوم بودن آن دسته از ساختمان های مسکونی در شهر لرزه خیز تبریز که بر اساس آیین نامه های قدیمی یا بدون ملاحظات آیین نامه ای ساخته شده اند، لازم است که در مدت زمان اندک نسبت به ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای این ساختمان ها اقدام شود. از این رو باید روشی برای برآورد سریع آسیب پذیری ساختمان ها با توجه به شرایط منطقه لرزه خیز تهیه شود. برای رسیدن به نتایج مناسب لازم است که دقت ارزیابی و سازگاری روش های مختلف موجود با شرایط و ویژگی-های ساختمان های منطقه مورد نظر مورد بررسی قرار گیرد و پس از مقایسه آن ها، مناسب ترین روش برای ارزیابی سریع ساختمان های منطقه انتخاب شود. برای انجام این امر می توان از فرآیند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) که یکی از روش های آنالیز تصمیم گیری چندمعیاره است، استفاده نمود. برای تعیین دقت روش های ارزیابی سریع که یکی از معیارهای تعیین شده برای مقایسه این روش ها است، دو ساختمان فولادی با سیستم مهاربندی همگرا و یک ساختمان بنایی غیرمسلح که در فاصله زمانی سال های 65 تا 74 در شهر تبریز ساخته شده اند، با روش های ارزیابی سریع و کمّی، مورد ارزیابی قرار گرفته و نتایج حاصل از آن ها مورد مقایسه قرار می گیرد. ارزیابی کمّی این ساختمان ها نیز بر اساس دستورالعمل بهسازی لرزه ای ساختمان های موجود و با استفاده از روش تحلیل استاتیکی غیر خطی انجام می شود. روش های ارزیابی سریع مورد مقایسه در این پژوهش، شامل روش های ارائه شده در دستورالعمل های FEMA154، NRC، ایران (نشریه های 364 و 376) و همچنین روش آریای تکمیل شده می باشد. این روش ها با استفاده از روش AHP برمبنای 7 معیارِ تعیین شده، با یکدیگر مورد مقایسه می گیرند و از بین آن ها روشی مناسب برای ارزیابی لرزه ای سریع ساختمان-های مسکونی در تبریز معرفی می شود. مقایسه نتایج ارزیابی سریع و کمّی نشان می دهد که ارزیابی سریع مطابق FEMA154 دارای دقت و اطمینان بیشتری نسبت به سایر روش های یاد شده در ارزیابی ساختمان های مورد مطالعه می باشد. همچنین این روش در بین روش های یاد شده مناسب ترین گزینه برای ارزیابی سریع ساختمان های مسکونی در تبریز می باشد. با توجه به عدم مقاوم بودن آن دسته از ساختمان های مسکونی در شهر لرزه خیز تبریز که بر اساس آیین نامه های قدیمی یا بدون ملاحظات آیین نامه ای ساخته شده اند، لازم است که در مدت زمان اندک نسبت به ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای این ساختمان ها اقدام شود. از این رو باید روشی برای برآورد سریع آسیب پذیری ساختمان ها با توجه به شرایط منطقه لرزه خیز تهیه شود. برای رسیدن به نتایج مناسب لازم است که دقت ارزیابی و سازگاری روش های مختلف موجود با شرایط و ویژگی-های ساختمان های منطقه مورد نظر مورد بررسی قرار گیرد و پس از مقایسه آن ها، مناسب ترین روش برای ارزیابی سریع ساختمان های منطقه انتخاب شود. برای انجام این امر می توان از فرآیند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) که یکی از روش های آنالیز تصمیم گیری چندمعیاره است، استفاده نمود. برای تعیین دقت روش های ارزیابی سریع که یکی از معیارهای تعیین شده برای مقایسه این روش ها است، دو ساختمان فولادی با سیستم مهاربندی همگرا و یک ساختمان بنایی غیرمسلح که در فاصله زمانی سال های 65 تا 74 در شهر تبریز ساخته شده اند، با روش های ارزیابی سریع و کمّی، مورد ارزیابی قرار گرفته و نتایج حاصل از آن ها مورد مقایسه قرار می گیرد. ارزیابی کمّی این ساختمان ها نیز بر اساس دستورالعمل بهسازی لرزه ای ساختمان های موجود و با استفاده از روش تحلیل استاتیکی غیر خطی انجام می شود. روش های ارزیابی سریع مورد مقایسه در این پژوهش، شامل روش های ارائه شده در دستورالعمل های FEMA154، NRC، ایران (نشریه های 364 و 376) و همچنین روش آریای تکمیل شده می باشد. این روش ها با استفاده از روش AHP برمبنای 7 معیارِ تعیین شده، با یکدیگر مورد مقایسه می گیرند و از بین آن ها روشی مناسب برای ارزیابی لرزه ای سریع ساختمان-های مسکونی در تبریز معرفی می شود. مقایسه نتایج ارزیابی سریع و کمّی نشان می دهد که ارزیابی سریع مطابق FEMA154 دارای دقت و اطمینان بیشتری نسبت به سایر روش های یاد شده در ارزیابی ساختمان های مورد مطالعه می باشد. همچنین این روش در بین روش های یاد شده مناسب ترین گزینه برای ارزیابی سریع ساختمان های مسکونی در تبریز می باشد.