مهندسی عمران و محیط زیست (دانشکده فنی)
سال:1397 | دوره:48 | شماره:2 (پیاپی 91) |تعداد مقالات:10

پیش ساخته سازی به معنای ساخت سازه در کارگاه و اتصال آن در محل اجرای پروژه می باشد. بنابراین سازه های پیش ساخته دارای اتصالاتی متفاوت از سازه های درجای معادل خود هستند. هدف از این تحقیق بررسی عملکرد اتصالات در این گونه ساختمان هاست زیرا در نتیجه وجود این اتصالات، سازه های پیش ساخته رفتار لرزه ای متفاوتی نسبت به سازه های درجا خواهند داشت. مطالعات نشان می دهد مهم ترین ضعف مشهود در این ساختمان ها در ناحیه اتصال آنها رخ داده است. در این تحقیق سعی شده با ارائه نوعی اتصال جدید و مقایسه آن با اتصال پیش ساخته رایج در کشور و اتصال درجای معادل آنها به بهبود این ضعف رایج در سازه های پیش ساخته کنونی کمک شود. در این مطالعه برای مقایسه عملکرد اتصالات یاد شده از آنالیز اجزای محدودی گره تیر به ستون استفاده شد. برای این منظور گره میانی یک سازه چهار طبقه دارای سیستم قاب خمشی متوسط در دو سازه پیش ساخته و درجا با هم مقایسه شدند. نتایج نشان می دهد که اتصال ارائه شده بر خلاف اتصال رایج پیش ساخته در مقایسه با اتصال درجای معادل خود عملکرد مطلوبی تحت تلاش های وارده در زمینه مقاومت، جذب انرژی و شکل پذیری نشان می دهد.

در سال های اخیر به دلیل خشکسالی های مکرر و کمبود منابع آبی ناشی از این شرایط، رویکرد به استفاده از منابع آب تجدیدپذیر همچون کاربرد پساب تصفیه شده شهری در جهت تامین بخشی از منابع آبی مورد نیاز افزایش یافته است. استفاده از پساب شهری در بخش کشاورزی تاکنون به طور معمول صورت می گرفته، اما استفاده برنامه ریزی شده و انتقال آن از طریق شبکه های آبیاری و اختلاط آن با آب حاوی رسوب چسبنده که از طریق انحراف از رودخانه ها صورت می گیرد، مشکلات متعددی همچون رسوب گذاری ذرات چسبنده در سازه های انتقال را افزایش داده است. مواد آلی موجود در پساب تصفیه شده شهری و تمایل رسوبات چسبنده به واکنش پذیری، باعث تاثیر در رفتار رسوبات چسبنده شده است. در این تحقیق اصول ته نشینی ذرات رسوبی و سرعت سقوط رسوبات چسبنده در تنش های برشی متفاوت و غلظت های مختلف پساب و رسوب با استفاده از کانال دایره ای مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزایش میزان پساب سبب افزایش سرعت سقوط در غلظت های مختلف رسوب می شود. همچنین مقایسه نتایج این پژوهش با معادلات تجربی ارائه شده در این زمینه حاکی از آنست که سرعت سقوط ذرات وابسته به مقدار تنش برشی و غلظت رسوبات معلق می باشد و بر این اساس روابطی برای سرعت سقوط رسوبات مورد استفاده ارائه شد.

یافتن روشی که بتواند در عین سادگی از دقت کافی در پیش بینی سیلاب برخوردار باشد از چالش های همیشگی محققین بخصوص در کشورهای در حال توسعه بوده است. در این تحقیق برای اولین بار به بررسی توانایی روش شناخته شده شاخص بارش استاندارد شده (SPI)، که استفاده از مقیاس های بلند مدت آن برای مطالعات خشکسالی مرسوم است، برای پیش بینی سیل در مقیاس روزانه پرداخته شده است. برای این تحقیق از دو حوضه مطالعاتی، کسیلیان در منطقه ای مرطوب با رژیم بارانی و کهیلک دره سی در حوضه آبریز صوفی چای در منطقه ای نیمه خشک با رژیم برفی-بارانی استفاده شد. نتایج حاصل از به کار بردن SPI در مقیاس های 3، 6، 9 و 12 روزه برای پایش و پیش بینی سیل نشان داد که این شاخص در مقیاس های مختلف روزانه در پیش بینی و پایش سیل در هر دو حوضه آبریز کسیلیان و کهیلک دره سی موفق بوده است. با استفاده از شاخص های احتمال تشخیص (POD)، هشدار غلط (FAR) و موقعیت بحرانی (CSR) بهترین نتیجه برای حوضه کسیلیان با SPI6 و برای حوضه کهیلک دره سی برای زمان های بارانی با SPI3 و برای دوره های برفی با SPI9 بلندمدت تر از آن به دست آمد.

امروزه با توجه به برداشت زیاد از منابع آب زیرزمینی، ضخامت قشر غیر اشباع خاک ها همواره در حال افزایش است. تعیین خصوصیات هیدرولیکی خاک های غیر اشباع برای ارزیابی رفتار آنها ضروری است. از جمله این خصوصیات، ظرفیت نگه داشت آب و ضریب نفوذپذیری در مکش های کالبدی مختلف خاک است که با استفاده از منحنی مشخصه رطوبتی خاک تعیین می شود. در این تحقیق یک دستگاه شامل محفظه فشاری قابل توزین به همراه سیستم کنترل فشار طراحی و ساخته شد که با استفاده از آن، اثر ناخالصی خاک ریزدانه سیلت در خصوصیات رطوبتی ماسه غیر اشباع بررسی گردید. آزمایش های اعمال مکش کالبدی برای ترکیب خاک ماسه با دو نوع خاک سیلتی با درصدهای وزنی 5، 10، 15 و20 انجام شدند. منحنی های مشخصه رطوبتی آزمایشگاهی، با استفاده از نرم افزار RETC تحلیل گردیده و با منحنی های حاصل از مدل های نظری برازش گردیدند. تطابق خوب بین منحنی های مشاهده ای و نظری مکش-درصد رطوبت، نشانگر صحت روش های آزمایشگاهی و مدل های نظری به کار گرفته شده بود. نتایج حاکی از آن است که با افزایش درصد سیلت به خاک ماسه، میزان نگه داشت آب در خاک به ازای مکش مشخص افزایش محسوسی می یابد که نشان دهنده تاثیر بافت خاک است. با مقایسه درصدهای رطوبت حجمی در مکش های 10 الی 90 کیلو پاسکال بین خاک های سیلتی، مشخص گردید اندازه ذرات دانه ها عامل مهم و تاثیر گذار در منحنی های مشخصه رطوبتی خاک ها و خصوصیات هیدرولیکی نمونه های ماسه-سیلتی غیر اشباع می باشد.

پژوهش های گذشته نشان داده است که نانومواد، حساسیت رطوبتی مخلوط های آسفالتی را بهبود می دهند. در این مقاله، اثر نانولوله کربنی بر بهبود حساسیت رطوبتی مخلوط های آسفالتی مورد بررسی قرار می گیرد. با توجه به این که جنس مصالح سنگی بر حساسیت رطوبتی مخلوط های آسفالتی تاثیرگذار است، از دو نوع مصالح سنگی سیلیسی و آهکی در ساخت نمونه ها استفاده شد. نمونه ها با درصدهای 0%، 1%، 2% و 3% نانولوله کربنی ساخته شدند. حساسیت رطوبتی مخلوط های آسفالتی گرم با استفاده از آزمایش کشش غیر مستقیم بررسی شد و نسبت مقاومت کششی غیر مستقیم برای نمونه ها محاسبه گردید. در ادامه، اثر درصدهای مختلف نانولوله کربنی برروی پارامترهای آزمایش مارشال نیز ارزیابی شد. نتایج آزمایش ها نشان داد که نسبت مقاومت کششی غیر مستقیم مخلوط های اصلاح شده با نانولوله کربنی بیشتر از نمونه های بدون افزودنی بوده و در نتیجه خصوصیات رطوبتی مخلوط ها ارتقا می یابد )به عنوان مثال 8/11 و 9/9 درصد بهبود برای مصالح آهکی و سیلیسی در حضور 1% از افزودنی). ضمنا درصد بیشتر نانولوله کربنی موجود در قیر، عملکرد بهتری را نشان می دهد. از طرفی این تحقق نشان داد که مخلوط های آسفالتی ساخته شده با مصالح آهکی در اکثر درصدهای نانولوله کربنی، حساسیت رطوبتی کمتری در مقایسه با مصالح سیلیسی مشابه دارند. همچنین افزودنی نانولوله کربنی، مقاومت کشش غیر مستقیم مخلوط های آسفالتی را در دو حالت خشک و اشباع و نیز استحکام مارشال نمونه ها را افزایش می دهد.

در راستای مدیریت حیات اکولوژیک دریاچه ها، پردازش داده های ماهواره ای و استفاده از روش های مختلف تحلیل مکانی، اطلاعات ارزشمندی جهت انجام یک پایش جامع به دست می دهند. بنابر این در مطالعات منابع آبی حوضه های آبریز مختلف جهان، اطلاعات زمانی-مکانی تحلیل شده مربوط به دریاچه های آن حوزه، از جمله مجهولات اساسی قلمداد می شوند. این در حالی است که به دلایل مختلفی، تعداد بیشماری از دریاچه های کوچک و تالاب های حیاتی جهان فاقد اطلاعات دقیقی از تغییرات مکانی هستند. دریاچه ارومیه نیز به عنوان یکی از مهم ترین زیستگاه های آبی کشور، طی سال های اخیر به دلیل عوامل مختلفی نظیر شرایط اقلیمی، عملکرد انسانی و نبود رویکرد مدیریت جامع در حوضه آبریز خود تغییرات شدیدی را تجربه نموده است. از این رو، ارزیابی شرایط حاضر دریاچه و بررسی تغییراتی که در دهه های مختلف روی شرایط اقلیمی آن اتفاق افتاده از اهمیت به سزایی برخوردار است. در این مطالعه، با استفاده از تصاویر ماهواره ای و به کمک علم سنجش از دور و همچنین عملیات میدانی، تغییرات پارامترهای مهمی نظیر دمای سطح آب، شوره زارها و پوشش گیاهی دریاچه مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که طی یک دوره 17 ساله مساحت پیکره آبی دریاچه به نصف کاهش یافته و از طرفی با افزایش مساحت زیر کشت حوضه آبریز آن و با توجه به کاهش نسبی بارش در سال های اخیر، با سرعت چشمگیری بر وسعت شوره زارها افزوده گشته است. همچنین در طول بازه زمانی مورد مطالعه، دمای کل سطح آبی دریاچه ارومیه چه در فصول گرم و چه در فصول سرد سال با افزایش نسبی همراه بوده است. در نهایت هدف اصلی از این مطالعه، انجام پایشی نظارت شده در راستای ارزیابی و بررسی بحران دریاچه ارومیه با در نظر گرفتن عوامل انسانی نظیر تاثیرات بخش کشاورزی و احداث پل میان گذر می باشد. همچنین دستیابی به یک پایگاه اطلاعات مکانی جامع جهت تعیین اثرگذاری هر یک از این پارامترها بر بحران خشک شدن دریاچه ارومیه از دیگر اهداف این تحقیق می باشد. این نتایج به صورت کمی و به طور قطعی اثبات می نمایند که مجموعه عوامل انسانی، مسبب اصلی بحران خشک شدن دریاچه می باشند.

جریان دوفازی در سازه های گوناگون از جمله سیستم های انتقال آب و خطوط لوله دریایی انتقال نفت و در سازه های هیدرولیکی از جمله سرریز های نیلوفری، شفت های قائم، کالورت ها و تونل ها و مجاری بسته اتفاق می افتد. پیش بینی فشار دینامیکی در جریان های دوفازی جهت طراحی بهینه و مناسب و جلوگیری از وقوع مشکلات ناخواسته در اثر ایجاد جریان های دوفازی امری ضروری است. در این تحقیق مدل هایی جامع جهت پیش بینی فشار دینامیکی در جریان های دوفازی آب و هوا با استفاده از شبکه های عصبی و سیستم عصبی-فازی تطبیقی (انفیس) ارائه می شود. از آن جایی که مدل انفیس در مواجهه با فرآیند های پیچیده با تعداد پارامترهای زیاد، قوانین زیادی تولید می کند و حجم محاسبات را بیش تر می کند، استفاده از پیش پردازش خوشه بندی فازی کارآیی مدل انفیس را بیش تر و حجم محاسبات را کمتر می کند. استفاده از آلگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات یکی دیگر از تکنیک های بهبود نتایج در این تحقیق است. در این پژوهش برای تنظیم وزن ها و بایاس های شبکه های عصبی از آلگوریتم ازدحام ذرات استفاده شده است. در مدل های انفیس نیز در رابطه با تنظیم پارامترها، الگوریتم ترکیبی ازدحام ذرات و حداقل مربعات استفاده شده است. در این بررسی مشخص شد که نتایج حاصل از مدل های انفیس همراه با پیش پردازش خوشه بندی فازی و آلگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات دارای دقت بالاتری هستند.

گستردگی خاک های مسئله دار و تاثیر چرخه ذوب و انجماد و به تبع آن دگرگونی در ویژگی های ژئوتکنیکی خاک های مسئله دار مخصوصا خاک های فروریزشی بر محققین پوشیده نیست. این آسیب ها ناشی از تشکیل لنزهای یخی در طول چرخه ذوب و انجماد است که به گسستگی پیوند ذرات خاک و تغییر ساختار اولیه منجر می گردد. با توجه به این که در مناطق سردسیر احتمال ذوب و یخ مکرر تهدیدی برای ویژگی های مقاومتی، تغییرشکل و تراکم و… خاک ها می باشد و خاک های سیلتی جز خاک های فروریزشی بوده و در برابر یخبندان بسیار حساس می باشند، بدین منظور در این تحقیق، تاثیر چرخه های ذوب و انجماد و سطوح تنش بر ساختار و تغییرشکل های بلندمدت خاک سیلتی با انجام آزمایش تحکیم یک بعدی مورد مطالعه قرار گرفته و در ادامه مکانیسم خزشی آن با در نظر گرفتن لغزش و تغییر شکل ذرات و براساس ارتباط ضریب تراکم ثانویه و نسبت تخلخل و با استفاده از تصاویر به دست آمده از آزمایش SEM شرح داده شده اند. ارتباط غیرخطی بین ضریب تراکم ثانویه و تنش خزشی را مشاهده می شود. همچنین نتایج آزمایش ها نشان می دهد، میزان تغییرشکل های خزشی نمونه سیلتی علاوه بر شرایط اشباع بودن نمونه و سطوح تنش خزشی به شمار چرخه های ذوب و انجماد نیز بستگی دارد. دوره های ذوب و انجماد، لغزش، جهت گیری ذرات، تخلخل و ساختار اولیه خاک را تغییر می دهد. در طول آزمایش تحکیم، برای نمونه تحت 10 چرخه از فرایند ذوب و انجماد، به دلیل فروپاشیدگی ذرات از همدیگر و کوچک تر شدن اندازه ذرات، متوسط نشست های تحکیمی بیشتر شده و تغییرشکل های خزشی هم افزایش می یابد.

با توجه به کمبود منابع انرژی و مواد خام در جهان بایستی در مسائل مربوط به مهندسی، سازه ای با وزن و هزینه کمتر را جستجو نمود. از آن جایی که تیرهای لانه زنبوری منجر به افزایش مقاومت خمشی و سختی سازه ها بدون افزایش وزن سازه می گردند، لذا در سالیان اخیر مورد توجه قرار گرفته اند. در برخی سازه ها مانند پل ها نیاز به تیرها با ابعاد و ارتفاع بزرگ تر به منظور افزایش سختی، مقاومت و تحمل نیروهای بیشتر ضرورت داشته و امکان استفاده از تیرهای لانه زنبوری از مقاطع نورد شده گرم عملا ناممکن است. در نتیجه برای حل این مشکل تیرهای لانه زنبوری ساخته شده از تیرورق می تواند به صورت مطلوب تری اهداف طراحی را تامین نمایند. در مقاله حاضر با بررسی های لازم مشخص گردید که تیرهای لانه زنبوری ساخته شده از تیرورق برای پوشش دهانه های بزرگ تر و تحمل بار بیشتر راهکار مناسبی بوده و تیر لانه زنبوری با سوراخ های دایره ای نسبت به شش ضلعی دارای رفتار بهتری است. از سوی دیگر با ایجاد چنین تیرهایی می توان دهانه های بزرگ تر را با هزینه کمتر پوشش داد.

یکی از مشکلات موجود در مراحل ذخیره سازی و انتقال آب افزایش انرژی جنبشی جریان است که با استفاده از مستهلک کننده های انرژی می توان آن را کاهش داد. در صورت عدم کنترل به هنگام انرژی جنبشی جریان ریزشی، خسارات قابل توجهی به کانال ها و سازه های پایین دست وارد خواهد شد. یکی از راهکارهای کاهش این انرژی جنبشی مخرب استفاده از حوضچه های آرامش و پرش هیدرولیکی می باشد. با توجه به اهمیت موضوع در این تحقیق رفتار یک جریان فوق بحرانی با سطح آزاد در مواجهه با انقباض ناگهانی در مسیر جریان، به صورت آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار گرفته است. بر این اساس عدد فرود به عنوان تاثیرگذارترین پارامتر بدون بعد در این زمینه در بازه 3 تا 8 تغییر کرده است. بر اساس نتایج آزمایشگاهی با افزایش عدد فرود جریان بالادست، پارامترهای افت انرژی نسبت به بالادست و پایین دست افزایش می یابند. همچنین میزان استهلاک انرژی ناشی از انقباض ناگهانی بیشتر از پرش هیدرولیکی آزاد مشاهده شد به طوری که بر اساس افت انرژی نسبت به بالادست، 43/11 درصد و بر اساس افت انرژی نسبت به پایین دست، 03/65 درصد بیشتر از پرش هیدرولیکی آزاد، استهلاک انرژی وجود داشته است. همچنین بیشترین مقدار افت انرژی مربوط به قبل از انقباض ناگهانی می باشد که در این مقطع با افزایش دبی جریان و متعاقبا با افزایش عدد فرود، میزان افت انرژی به شدت افزایش یافته است. همچنین مشاهده گردید، تنگ شدگی در تثبیت محل پرش موثر است.