مهندسی عمران شریف
سال:1396 | دوره:33-2 | شماره:1/2 |تعداد مقالات:15

با توجه به تفاوت رفتار سازه یی پل های با زاویه تورب نسبت به پل های عادی، محاسبه دقیق پاسخ نسبت به بارهای وارده ضروری است. در این نوشتار، اثر زاویه تورب (کجی- بیه) در پل های ممتد مرکب بتنی- فولادی تحت اثر بارگذاری آیین نامه ایران و آشتو بررسی کامل شده است. بدین منظور بیش از 72 پل ممتد مرکب فولادی- بتنی 2 دهانه با نسبت ابعادی 1، 1.55 و 1.82 و زاویه بیه صفر الی 60 درجه با استفاده از روش اجزاء محدود مدل سازی شده است. سپس نسبت های لنگر خمشی و نیروی برشی، ضرایب توزیع، تاثیر آرایش دیافراگم ها در ضرایب توزیع تحت اثر بارگذاری بار کامیون استاندارد آشتو و بار عادی آیین نامه ایران برآورد و مقایسه شده است. نتایج حاصل نشان می دهند که با افزایش زاویه تورب، لنگرهای پایه میانی در شاه تیرهای داخلی و خارجی کاهش می یابد. در بارگذاری بر اساس آیین نامه ایران، این کاهش در زاویه تورب 20 درجه، حدود %8 بوده است، اما با افزایش زاویه تورب در زاویه 45 درجه، به حدود %30 رسیده است. مقایسه نتایج لنگر خمشی نشان داده است که بارگذاری آیین نامه ایران نسبت به بارگذاری آیین نامه آشتو در پل های بیه دار ممتد 2 دهانه، محافظه کارانه تر است. همچنین نیروی برشی در تکیه گاه های پایه میانی در اثر افزایش زاویه بیه در شاه تیرهای خارجی افزایش و در شاه تیرهای داخلی کاهش می یابد.

سیکل های ذوب-یخبندان و تر- خشک شدن، مشخصات ژئوتکنیکی خاک ها را تحت تاثیر قرار می دهند و منجر به تغییر پارامترهای مقاومت خاک ها می شوند. یکی از خاک هایی که در طی این فرایندهای طبیعی دچار آسیب جدی، همچون افزایش تورم و کاهش مقاومت می شود، خاک رس سولفاته است، که با روش های سنتی از جمله تثبیت با آهک به علت تورم زیاد نمی توان آن را بهسازی کرد. در این پژوهش به منظور کاهش اثرات مخرب این فرایندهای طبیعی، خاک رس سولفاته با محلول تبادل یونی CBR+4 تثبیت شده است. در ابتدا، مقاومت CBR و تورم خاک تثبیت نشده در سیکل های ذوب- یخبندان و تر- خشک شدن اندازه گیری و سپس همین مراحل برای نمونه های تثبیت شده با CBR+4 انجام شده است. از نتایج به دست آمده مشاهده شده است که CBR+4 منجر به بهبود مشکل تورم و مقاومت رس سولفاته در حین سیکل های ذوب- یخبندان و تر- خشک شدن می شود. بنابراین می توان نتیجه گرفت که محلول تبادل یونی CBR+4 می تواند به عنوان یک تثبیت کننده مناسب و سازگار در خاک های رس سولفاته جهت جایگزینی با مواد سنتی نظیر آهک به کار رود.

پتانسیل بالای دیوارهای برشی فولادی در جذب انرژی و شکل پذیری زیاد آنها باعث شده است که جهت تحمل بارهای جانبی، به ضخامت های بسیار کم به خصوص در طبقات فوقانی سازه نیاز داشته باشند، که در محاسبات گاهی به کسری از میلی متر می رسد. از آنجا که ممکن است ورق های فولادی با چنین ضخامت هایی در بازار موجود نباشد، استفاده از ورق با ضخامت بالاتر از نیاز طراحی، ولی با ایجاد بازشو برای کاهش سختی، یکی از راه حل های منطقی است. از سوی دیگر، وجود بازشو به لحاظ ملاحظات معماری نظیر تعبیه پنجره و نورگیری امری بدیهی و اجتناب ناپذیر است. در این نوشتار، ظرفیت برشی دیوار برشی فولادی در اثر وجود بازشو در نقاط مختلف، به کمک روش اجزاء محدود مورد بررسی قرار گرفته و درنهایت، رابطه نیمه تجربی و بی بعدشده جهت تخمین دقیق میزان کاهش مقاومت دیوار با بازشو در هر نقطه دلخواهی از ورق ارائه شده است.

علی رغم اینکه در پل ها و تیرهای موازی آن، طراحی بر اساس مولفه افقی تحریک لرزه یی صورت می گیرد و از مولفه قائم آن صرف نظر می شود، شواهدی در دست است که برخی از مودهای شکست در رابطه مستقیم با مولفه قائم زمین لرزه هستند. اگرچه به طورکلی مولفه قائم در مقایسه با مولفه افقی زلزله، قدرت کمتری دارد، ولی تاثیر بیشتر آن در حوزه بسامدی به خصوصی واقع است که می تواند برای سازه هایی با بسامد طبیعی در این حوزه ها بسیار مخرب باشد. در این پژوهش، علاوه بر بررسی اثر مولفه قائم تحریک لرزه یی در سازه پل، به بیان تاثیر توام این نیرو با بارهای به صورت اجرام محرک و لزوم درنظرگرفتن این آثار در طراحی پل ها و همچنین توجه به کاهش این گونه آثار از طرق مختلف پرداخته شده است. در ادامه، با استفاده از یک سیستم میراگر غیرفعال، سعی بر کاهش اثرات ذکرشده و کاربرد آن ها در سازه پل شده است. درنهایت، با بررسی و مقایسه نتایج، اقدام به کاهش مقاطع این گونه سازه ها با حضور میراگرها در جهت صرفه هر چه بیشتر اقتصادی شده است.

رفتار دینامیکی مصالح کربناتی جنوب ایران علی رغم خطر بالای لرزه خیزی و موقعیت استراتژیک آن مورد توجه چندانی قرار نگرفته است. در پژوهش حاضر، مدول برشی بیشینه ماسه کربناتی بوشهر با انجام آزمون های آزمایشگاهی ستون تشدید مورد مطالعه قرار گرفته است. مدول برشی بیشینه، یکی از مهم ترین کمیت های ژئوتکنیکی در تحلیل های دینامیکی است. اثر فشار محدودکننده میانگین و نسبت تخلخل در روند تغییرات این کمیت بررسی شده است. آزمایش ها در دو حالت همسان و غیرهمسان انجام شده اند، تا اثر ناهمسانی تنش در رفتار خاک مشخص شود. نتایج نشان داده اند که افزایش فشار میانگین و کاهش نسبت تخلخل، افزایش مدول برشی ماسه را به دنبال دارد. ناهمسانی تنش تحکیم اولیه نیز موجب افزایش مدول برشی بیشینه شده است. بر اساس نتایج پژوهش حاضر، رابطه یی برای مدول برشی بیشینه ماسه کربناتی بوشهر ارائه و سپس با مدل های پیشنهادی پژوهشگران مقایسه شده است. درنهایت، اثر ناهمسانی تنش در تغییرات مدول برشی بیشینه لحاظ شده است.

به دلیل فقدان اطلاعات کافی و تجربه آسیب پذیری ساختمان های بتن آرمه با شیوه ساخت قالب تونلی در زلزله های پیشین، استفاده از ضرایب رفتار سازه های با دیوار باربر بتن آرمه در یک فرایند طراحی لرزه یی، نگرانی هایی را به دنبال دارد. این نقصان از چالش های اصلی طراحی سازه های مذکور به روش آیین نامه های طراحی لرزه یی است. در این مطالعه، ضمن تعریف و تشریح مراحل استخراج دو پارامتر ضریب رفتار طلب و ضریب رفتار ظرفیت، پارامترهای ذکرشده برای سازه های قالب تونلی 2، 5 و 10 طبقه با پلان منظم، که بر اساس آیین نامه های موجود طراحی شده اند، استخراج شده است. مهم ترین وجه تمایز مطالعه حاضر با دیگر مطالعات مشابه، بیان چندسطحی ضریب رفتار و استخراج آن با توجه به میزان تقاضای زلزله و میزان آسیب قابل قبول به عنوان سطوح عملکردی مورد انتظار در طراحی سازه است. نتایج به دست آمده، بیان گر ظرفیت و مقاومت بالای سیستم و عملکرد لرزه یی مناسب سازه های مورد مطالعه است. از طرفی، انتخاب ضریب رفتار 5 جهت طراحی اولیه، به خوبی متضمن سطح عملکرد قابلیت استفاده بی وقفه برای هر 3 سازه تحت بیشینه سطح شدت زلزله طراحی آیین نامه ایران است.

در نوشتار حاضر، کاربرد روش های شبیه سازی مونت کارلو، شبیه سازی وزنی، و روش مرتبه اول قابلیت اطمینان در برآورد ایمنی شمع های بتنی و فولادی تحت بار ثقلی برای دو نوع خاک چسبنده و غیرچسبنده مورد بررسی قرار گرفته است. علاوه بر آن، نتایج حساسیت مبتنی بر تحلیل قابلیت اطمینان شمع نیز با استفاده روش های شبیه سازی و مرتبه اول ارائه شده است. مقایسه نتایج حاصل شده نشان می دهد که استفاده از روش های مرتبه اول برای ارزیابی ایمنی شمع ها در خاک های چسبنده مناسب است و نتایج حساسیت مبتنی بر این روش ها نیز به عنوان پاسخ دقیق می تواند مورد استفاده قرار گرفته شود. لیکن به دلیل پیچیدگی تابع شرایط حدی، به کارگیری آن برای ارزیابی شمع های واقع در خاک های غیرچسبنده صحیح نیست. برای این منظور، مخصوصا زمانی که احتمال خرابی پایین است و استفاده از روش مونت کارلو نیازمند به کارگیری نمونه های زیاد است، با استفاده از روش شبیه سازی وزنی می توان نتایجی دقیق با تعداد اندکی نمونه به دست آورد.

افزایش روزافزون جمعیت جهان حاکی از توسعه مناطق شهری و به تبع آن استفاده از روش های مناسب جهت تثبیت خاک در این مناطق است. یکی از نوین ترین روش های تثبیت خاک، استفاده از رسوب میکروبیولوژیکی کربنات کلسیم است، که نه فقط روشی سازگار با محیط زیست است، بلکه می تواند به عنوان روشی مناسب جهت تثبیت خاک معرفی شود. عمده پژوهش هایی که تاکنون انجام شده اند، به ارزیابی روش مذکور از نظر شرایط ساخت و تغییر پارامترهای خاک پرداخته اند، ولی تغییر مدل رفتاری ایجادشده در مصالح جدید چندان مورد ارزیابی قرار نگرفته است. لذا در این پژوهش به بررسی تاثیر نوعی باکتری حاوی اسپور با نام باسیلوس پاستیوری و تولید رسوب بیولوژیکی کربنات کلسیم در بهبود ویژگی هایفنی خاک ماسه یی و تثبیت ماسه پرداخته شده و تغییر مدل رفتاری ایجادشده در ماسه سیمانی شده نسبت به ماسه تمیز مورد ارزیابی قرار گرفته است.

در این مطالعه، برای بررسی تاثیر و بهینه سازی 6 متغیر: نسبت وزنی خاکستر بادی (X1)، رس اسیدی (X2)، میکروسیلیس (X3) به سیمان، نسبت آب به مواد جامد (X4)، ولتاژ اعمالی (X5)، و دوره تعویض قطبیت میدان الکتریکی (X6) در الکتروسینتیک چرخشی در تثبیت و جامدسازی پسماند مصنوعی حاوی سرب، روی و آرسنیک از روش سطح پاسخ و طرح مرکب مرکزی استفاده شده است. بر روی 86 نمونه آزمایشگاهی ساخته شده، آزمایش مقاومت فشاری و تعیین PH و بر روی نمونه های با بیشینه و کمینه یمقاومت فشاری، آزمایش TCLP و عکس برداری الکترونی (SEM) انجام شده است. نتایج نشان داده است که به علت حضور گسترده C2AH8، CAH10، کلسیم سیلیکات هیدراته، محصورشدن آرسنیک در 7.5 H2O، NaCaAsO4، و روی و سرب در کریستال های پرتلنیت، کاهش ذرات سیمان غیرهیدراته و اترینگایت در شرایط بهینه، میزان مقاومت فشاری، pH نمونه، غلظت سرب، روی و آرسنیک در شیرابه TCLP، به ترتیب برابر 57.56 Mpa، 9.82، 0.4 mg/L، 0.393 mg/L و 0.146 mg/L بوده است.

از جمله روش هایی که به تازگی جهت تثبیت خاک ها مورد استفاده قرار گرفته است، استفاده از رسوب میکروبیولوژیکی کربنات کلسیم است، که به عنوان یک روش سازگار با محیط زیست شناخته می شود. اما نکته قابل توجهی که تاکنون به آن توجه نشده است، بررسی اثر دست خوردگی در ساختار این نوع سیمانتاسیون است، که می تواند تاثیر به سزایی در اجرای این گونه روش ها داشته باشد. لذا در این نوشتار سعی شده است به ارزیابی اثر این نوع دست خوردگی ها در خاک هایی که به روش بیولوژیکی تثبیت شده اند، پرداخته شود. برای این منظور، چند نمونه تثبیت شده به روش بیولوژیکی ساخته شده و تحت تاثیر دست خوردگی در ساختار و دست خوردگی در اثر سیکل های ذوب و یخبندان قرار داده شده اند، تا تاثیر این عوامل در کاهش مقاومت خاک تثبیت شده به روش بیولوژیکی مورد بررسی قرار گیرد.

در این نوشتار، روش جدیدی برای شناسایی خرابی تیر دو سر مفصل ارائه شده است، که در آن با استفاده از ابزار تغییرات انحنا در طول تیر حین زلزله به شناسایی مفاصل خمیری ایجادشده در تیر پرداخته شده است. در این نوشتار ابتدا سعی شده است که خرابی از نوع ترک مصنوعی (ترک ایجادشده در تیر قبل از اعمال بارگذاری) با استفاده از ابزارهای موجود در روش های پردازش سیگنال و همچنین روش تغییرات بردار انحنا خرابی از نوع مفصل خمیری شناسایی شود. در ادامه، روش مذکور بسط و گسترش داده شده و از آن برای شناسایی خرابی از نوع مفصل خمیری در یک تیر در طول بارگذاری زلزله استفاده شده و در نهایت، دقت روش ذکرشده و مزیت های آن نسبت به روش های موجود پردازش سیگنال نظیر تبدیل موجک بیان شده است.

رکوردهای ثبت شده در نواحی نزدیک گسل نشان دهنده مولفه قائم شدید حرکت زمین هستند. زلزله های حوزه نزدیک به علت اثر مخرب مولفه قائم زلزله از زلزله های حوزه دور متمایز می شوند. اهمیت این موضوع در بررسی لرزه یی قاب های بزرگ دهانه دوچندان می شود. استفاده از قاب های بزرگ دهانه علاوه بر این که ایجاد فضاهای باز در سازه ها را امکان پذیر می کند، می تواند در خلق سازه هایی با طرح های معماری زیباتر نیز بسیار موثر باشد. اما این قاب ها در مقابل اثر مولفه قائم زلزله بسیار آسیب پذیرند. در این پژوهش اثر توام مولفه های افقی و قائم زلزله در قاب های بزرگ دهانه، با شبیه سازی دو سازه با دهانه های مختلف، با استفاده از نرم افزارهای SAP و perform مورد بررسی قرار می گیرد. به این گونه که ابتدا سازه ها را تحت اثر دو مولفه افقی زلزله، بدون مولفه قائم، قرار داده و مقادیر لنگر، برش، نیروی محوری ستون ها، افت میان دهانه تیرها و... بررسی می شود. در مرحله بعد علاوه بر مولفه های افقی، مولفه قائم زلزله نیز وارد شده و دوباره مقادیر مذکور مورد بررسی قرار می گیرد. با مقایسه مقادیر فوق این نتیجه بدست می آید که اثر مولفه قائم زلزله نقش بسیار افزاینده یی در مقادیر پاسخ دارد.

در پژوهش حاضر، مدل ساده یی از ساختمان ها به شکل سری، شامل 3 ساختمان مجاور 3، 2 و 3 طبقه، تحت مولفه های افقی و عمودی حاصل از حرکات موازی گسل و عمود بر گسل با بزرگا و اختلاف فازهای مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. برای مدل های مذکور نتایج نشان می دهند: الف) نیروی ضربه می تواند سبب افزایش بیشینه نیروی برش طبقات شود و این افزایش در ساختمان های کناری، که از یک طرف ضربه می خورند، چشم گیرتر از ساختمان میانی، که از دوطرف ضربه می خورد، است. ب) با افزایش فاصله اولیه بین ساختمان ها، لزوما ضربه کاهش نمی یابد و بسته به فاصله اولیه و دوره تناوب ساختمان ها و نیز رفتار مصالح، بیشینه نیروی ضربه می تواند بین ساختمان های چپ و میانی و یا ساختمان های راست و میانی رخ دهد. ج) در حالت خطی و تحت پالس عمود بر گسل با بزرگای 5، 6 و 7 بیشینه نیروی ضربه قابل انتظار به ترتیب برابر 10، 58 و 100 مگانیوتن و کمینه فاصله لازم جهت جلوگیری از ضربه به ترتیب برابر 10، 30 و 50 سانتی متر است. د) در حالت غیرخطی، بیشینه نیروی ضربه قابل انتظار به ترتیب برابر 10، 40 و 45 مگانیوتن و کمینه فاصله لازم جهت جلوگیری از ضربه به ترتیب برابر 10، 20 و 30 سانتی متر است.

تحویل یک پارچه اقلام پروژه (IPD) به عنوان یک رویکرد نوین قراردادی در پروژه های عمرانی به دنبال آن است که خروجی پروژه ها را از طریق هم راستاکردن اهداف پروژه و انگیزه های طرفین اصلی درگیر در پروژه بهبود بخشد. تاکنون چند قرارداد همسان برای روش مذکور تعریف شده است، با وجود این، همچنان این مدل قراردادی در ایران ناشناخته مانده است. در این نوشتار، ضمن معرفی IPD و تبیین ویژگی های اصلی آن، به بررسی زیرساخت های موردنیاز در پیاده سازی آن در ایران پرداخته شده است. لذا با شناسایی موانع محتمل به مصاحبه و نظرخواهی از خبرگان صنعت پرداخته شده است. موانع شناسایی شده در پایان بر اساس ماهیت طبقه بندی شده اند. بر اساس نتایج این پژوهش، نبود قرارداد همسان IPD در کشور و نبود فناوری مدل سازی اطلاعات ساخت از مهم ترین موانع پیش رو شناخته شده اند. نتایج این پژوهش در شناخت بهتر این رویکرد قراردادی نوین و ایجاد زیرساخت های موردنیاز در بهره گیری از IPD موثر خواهد بود.

یکی از مباحث مهم مهندسی زلزله در دهه اخیر، موضوع تحلیل فرایند گسلش پیشرو در چگونگی گسترش و انتشار جبهه گسیختگی گسل بوده است. همچنین موضوع بررسی و مطالعه ویژگی های فیزیکی و لرزه شناسی رکوردهای زلزله ثبت شده در حوزه نزدیک گسل نیز ارتباط ساختاری با پدیده گسلش و فرایند شکست پیش رونده گسل دارد. مطالعات نشان می دهد که پارامترهای پاسخ دینامیکی ساختمان های میان مرتبه تا بلند با سازه پایه قاب خمشی، تحت اثر جنبش های پر قدرت و نیرومند زمین در حوزه نزدیک گسل، با شدت زیادی وارد حوزه رفتار غیرخطی می شوند. یکی از راهکارهای مناسب برای کاهش خسارت های ناشی از زلزله در ساختمان های میان مرتبه تا بلند، کاربرد سیستم سازه یی قاب محیطی با مهاربندی بزرگ است. کاربرد مهاربندهای بزرگ در سیستم های قاب محیطی، باعث ایجاد مولفه سختی مناسب در برابر بارهای جانبی ناشی از زلزله های نیرومند خواهد شد. همچنین ضمن افزایش پتانسیل سیستم های ذکرشده برای استفاده در ساختمان های میان مرتبه تا بلند، یک توزیع یکنواخت تر از تنش های محوری را در ستون های محیطی پلان ایجاد می کند. ارزیابی پارامترهای پاسخ دینامیکی این گونه سازه ها نشان دهنده عملکرد لرزه یی بسیار خوب به ویژه تحت اثر رکوردهای نیرومند ثبت شده در حوزه نزدیک گسل هاست.