فصلنامه فنی و مهندسی مدرس
پیاپی 33 (پاییز 1387)

آسفالت کف قیری را می توان حاصل اختلاط کف قیر با مصالح دانه ای در دما و رطوبت عادی دانست. کف قیر، قیر حجیم شده ای است که از تزریق آب سرد و هوای فشرده به درون قیر داغ تولید می شود. نتیجه این عمل کاهش بسیار زیاد ویسکوزیته قیر و فراهم آوردن امکان ترکیب آن با مصالح در دما و رطوبت طبیعی آنها است و لذا این نوع مخلوطها را می توان جزو خانواده مخلوطهای آسفالت سرد به حساب آورد.
با وجود مزایای متعدد مخلوطهای کف قیری، در حال حاضر طرح اختلاط استانداردی برای آنها وجود ندارد. در این تحقیق به منظور به دست آوردن طرح اختلاط مناسب آزمایشگاهی نمونه های کف قیری در آزمایشگاه ساخته و برای بررسی خواص مکانیکی نمونه ها از آزمایشهای کشش غیرمستقیم و مارشال استفاده شد. پس از تعیین قیر بهینه، به منظور بررسی نقش افزودن فیلرهای سیمان و آهک، نمونه هایی حاوی درصدهایی از هر یک از این فیلرها و همچنین به کارگیری ترکیبی از آنها در مخلوط ساخته شد. به دلیل عدم امکان اندازه گیری تخلخل نمونه ها با روش های متداول برای آسفالت گرم (نظیر روش رایس)، از روشی غیر مستقیم برای بررسی تخلخل نمونه ها استفاده شد. آزمایش مقاومت فشاری نیز بر روی نمونه ها انجام شد و از بررسی نتایج آن، رابطه ای بین مقاومت کششی خشک و مقاومت فشاری به دست آمد.

مقاومت برشی خاکها یکی از مهمترین مباحث در بسیاری از مسائل ژئوتکنیکی است؛ مسائلی از قبیل: ظرفیت باربری پی های سطحی و شمعها، پایداری شیب خاکریزها و فشار همه جانبه زمین در دیوارهای حائل. علاوه بر این با توجه به گستردگی آبهای شور در سطح زمین، همواره این احتمال وجود دارد که خاکها تحت تاثیر آبهای شور قرار گیرند. بنابراین شناخت رفتار و عکس العمل خاکها تحت تاثیر محلولهای کلریدسدیم می تواند ما را در تصمیم گیری صحیح یاری کند. در این مقاله تلاش شده است تا رفتار مقاومتی خاکهای رسی متراکم در برابر آب شور در کوتاه مدت و پس از نفوذ به مدت 40 روز با توجه به تاثیر تنش همه جانبه تشریح و مشخص شود که نفوذ محلولهای کلریدسدیم تا چه حد می تواند بر مقاومت برشی این خاکها اثرگذار باشد.

دیوارهای برشی دارای بازشو به عنوان یکی از اعضای اصلی مقاوم در برابر زلزله در ساختمانهای بتنی مطرح هستند، لذا چگونگی عملکرد و رفتار واقعی این دیوارها مورد توجه مهندسان و طراحان است. از طرفی به دلیل پیچیدگی های تحلیل غیرخطی دینامیکی که مبین رفتار واقعی سازه ها در مواجهه با زلزله است و در مقابل سادگی تحلیلهای خطی، سبب شده تا طراحان با استفاده از روش های خطی موجود، تحلیل و طراحی سازه ها را انجام دهند. بنابراین استفاده از ضریب رفتار در آیین نامه ها برای در نظر گرفتن رفتار غیرخطی سازه در تحلیل خطی آنها ضروری به نظر می رسد.
در این مقاله ضریب رفتار دیوارهای برشی دارای بازشو و به تبع آن ضرایبی نظیر ضریب اضافه مقاومت و ضریب کاهش بر اثر شکل پذیری آنها برای تعدادی دیوار برشی 5 تا 20 طبقه با مشخصات متفاوت، برای دو زلزله ناغان و طبس محاسبه شده است. در حقیقت با تنوع بخشیدن به شرایط دیوارها و زلزله ها، تاثیر عوامل مختلف در محاسبه ضریب رفتار در نظر گرفته شده است. بنابراین ضریب رفتاری که نهایتا نتیجه می شود، مقدار متوسطی است که وابسته به دیوار یا زلزله خاصی نیست.
از تحلیلهای انجام شده می توان نتیجه گرفت که ضریب رفتار متوسط دیوارهای دارای بازشو تحت زلزله های ناغان و طبس به ترتیب حدود 6/9 و 1/10 می باشد. همچنین ملاحظه گردید ضریب رفتار دیوارهایی که دارای بیش از یک ردیف بازشو هستند بیشتر از دیوارهای با یک ردیف بازشو می باشد.

در این تحقیق نتایج تحلیل غیرخطی انجام شده برای ستونهای بتن مسلح محصور در کامپوزیت FRP در موقعیتهای مختلف پوشش کامپوزیت در ارتفاع ستون، برای نسبتهای مختلف نیروی جانبی به بار محوری، مطالعه می شود. برای ارزیابی افزایش مقاومت در حالتهای مختلف محصور بودن ارتفاع ستون، با استفاده از تحلیلهای انجام شده، نمودارهای بار - لنگر نمونه های مختلف بررسی شده است. نسبت سطح کل به سطح قسمت خطی نمودار لنگر - دوران در هر نمونه به عنوان معیار شکل پذیری تعریف شده است. بر این اساس، شکل پذیری نمونه محصور در پوشش کامپوزیتی نسبت به شکل پذیری ستون بتن آرمه متداول - که فقط هسته آن در آرماتور مارپیچ محصور شده - در وضعیت متوازن نمونه ها برای پوشش کامل ارتفاع ستون برابر 06/3 و برای حالتی که پوشش FRP فقط در نواحی پلاستیک ستون انجام شده، برابر 09/1 به دست آمده است. این در حالی است که نسبت سطح کل زیر نمودار لنگر - دوران برای این دو نمونه نسبت به ستون بتن آرمه متداول و در وضعیت متوازن نمونه ها، به ترتیب برابر 99/5 و 75/3 است. همچنین در تحقیق حاضر با تحلیل غیرخطی با درنظر گرفتن اثر تغییر شکلهای بزرگ، تاثیر محصورشدگی حاصل از کامپوزیت FRP، بر بار کمانش ستون ارزیابی شد. برای این منظور، ستون تحت بار محوری همزمان با بار جانبی بسیار اندک بارگذاری شد تا مرحله ای که تغییر مکان جانبی بزرگی به طور ناگهانی در ستون ایجاد شود. بر این اساس، محصور کردن تمام ارتفاع ستون در پوشش FRP، سبب افزایش 4/64% بار کمانش می شود.

در مهندسی ژئوتکنیک زیست محیطی یکی از روش های مؤثر در رفع انواع آلودگی ها از خاک، استفاده از الکتروکینتیک است. اگرچه کائولینیت به علت بار منفی کم، قابلیت پایینی در جذب و نگهداری آلاینده های زیست محیطی دارد، لیکن حضور کربنات در خاکهای حاوی کائولینیت، می تواند باعث افزایش قابلیت نگهداری آلودگی در خاک شود. علی رغم تحقیقات وسیعی که در زمینه بازده روش الکتروسینتیک در رفع آلودگی از خاکهای مختلف انجام شده، تاثیر حضور کربنات بر راندمان رفع آلودگی به ویژه در مقیاس کارگاهی کمتر مورد پژوهش قرار گرفته است. در این تحقیق تاثیر حضور کربنات کلسیم بر فرایند رفع آلودگی فلزهای سنگین با استفاده از روش الکتروکینتیک، بر دو نوع خاک کائولینیت و خاک طبیعی بستر مرکز دفن زباله همدان در مقیاس آزمایشگاهی و کارگاهی مطالعه شده است. به نمونه کائولینیت مورد مطالعه مقادیر 4، 10، 15، 20، 25، و 30% کربنات اضافه شد. سپس با اضافه کردن درصدهای مختلف نیترات روی به عنوان منبع آلودگی، نمونه فوق تحت آزمایشهای الکتروسینتیک قرار گرفت. همچنین بر اساس مبانی تئوری و نیز مطالعات موجود، الکترود مقیاس کارگاهی طراحی، ساخته و سایت کارگاهی احداث و راه اندازی شد. نتایج مقیاس آزمایشگاهی، با رفع آلودگی به مدت 100 روز بر نمونه خاک طبیعی بستر مرکز دفن زباله همدان در مقیاس کارگاهی، حاوی 2500 ppm یون روی تایید شد. آزمایشهای انجام شده در مقیاس آزمایشگاهی و کارگاهی نشان می دهد که با افزایش درصد کربنات در خاک، راندمان روش الکتروسینتک به مقدار ناچیز 5% محدود می شود.

در این تحقیق سه قاب بتنی آسیب دیده با مقیاس 2/1 با ساده ترین روش ممکن ترمیم شده و پس از ساخت میانقابی از جنس آجر فشاری در داخل آنها، تحت آزمایش شبه استاتیک قرار گرفتند. به این ترتیب بیشترین سهم افزایش مقاومت و تغییر پاسخ دینامیکی نمونه ها، مربوط به میانقابهای ساخته شده است. در طول آزمایش با اعمال بار رفت و برگشتی فزاینده به هر یک از نمونه ها، پارامترهای مختلف پاسخ نظیر تغییرات سختی اولیه، تغییرات مقاومت، میزان استهلاک انرژی و نحوه گسیختگی قاب محصورکننده و میانقاب بررسی شده و در مجموع چنین نتیجه گیری شد که ساخت میانقابهای آجری در قابهای بتنی آسیب دیده، با افزایش سختی مؤثر و بیشینه مقاومت و استهلاک انرژی، موجب بهبود رفتار چنین قابهایی می شود.

یکی از معضلات اساسی در دفن زباله های صنعتی و شهری، انتقال شیرابه آلاینده ها به لایه های تحتانی خاک و آلوده شدن آبهای زیرزمینی است. در کشورهای صنعتی، استفاده از مخلوطهای متراکم شده ماسه - بنتونیت به عنوان پوشش تحتانی در مراکز دفن زباله بسیار متداول است. این پوششها خواص جذبی مناسب و هدایت هیدرولیکی بسیار پایین دارند. تحقیقات گذشته نشان می دهد که تغییر در نفوذ پذیری، متاثر از تغییر خصوصیات خمیری خاک است. در تحقیق حاضر تاثیر آلاینده های فلزی سرب (Pb) و روی (Zn)، به عنوان دو آلاینده متداول در مراکز دفن زباله - بر خواص خمیری خاک مطالعه شده است. نمونه هایی از مخلوط بنتونیت - ماسه با درصد های مختلف، در معرض غلظتهای متفاوت آلودگی قرار گرفته و حدود اتربرگ نمونه ها اندازه گیری شده است. همچنین تاثیر آلاینده های فوق بر pH و (به کمک تهیه عکسهایی با میکروسکوپ الکترونی) بر ساختار خاک بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که حضور این آلاینده ها در خاک، سبب کاهش نشانه خمیری و pH می شود. کاهش خصوصیات خمیری، به جذب یونهای فلزی توسط خاک، ایجاد ساختار درهم ناشی از کاهش pH و کاهش ضخامت لایه دوگانه نسبت داده شده است. به منظور محدود ساختن این تاثیرها، استفاده از 20% بنتونیت در مخلوط ماسه - بنتونیت توصیه شده است.

آزمایش میدانی پلها با استفاده از پاسخ ناشی از بهره برداری پلها، از نظر اقتصادی مقرون به صرفه و از منظر اجرایی عملی است. روش های کلاسیک پردازش اطلاعات این گونه آزمایشها، بر شناسایی پارامتری و غیرپارامتری سیستم و بر نظریه آمار و احتمالات مبتنی است. نظریه یادگیری که در دو شاخه احتمالاتی و شبکه عصبی مصنوعی مطرح می شود، روش مناسب، قابل اعتماد و کاراتری برای پردازش اطلاعات حسگرهای این نوع آزمایش در اختیار قرار می دهد. در این تحقیق از شبکه عصبی مصنوعی تطبیقی خطی برای پردازش اطلاعات حسگرهای کرنش و تغییر مکان استفاده شده و کاربرد آن در جایگزینی مدل اجزای محدود و کمک در معتبرسازی مدل اجزای محدود در نقاط آموزش دیده، تبیین شده است.

برای کاهش خرابی ساختمانها در زلزله و جذب انرژی زلزله، اتصالی مناسب است که به طور قطع مفصل پلاستیک را در داخل تیر ایجاد نماید تا قطعات اتصال، جوش، چشمه اتصال و ستون دچار صدمه نشود. اتصال پشت بنددار یکی از انواع اتصالاتی است که توانایی ایجاد شرایط فوق را دارد. نمونه ای از این اتصال در دانشگاه برکلی آزمایش شده است. در این تحقیق این اتصال با در نظر گرفتن اثر پس کمانش، به روش المان محدود مدلسازی و با نتایج آزمایشگاهی کالیبره شده است. چیدمان دو ورق پشت بند در بالا و پایین تیر همراه با ورق سخت کننده جان تیر و جان ستون به گونه ای است که با عملکرد خرپایی آنها ناحیه صلبی ایجاد شده که مفصل پلاستیک در تیر ایجاد می کند. قطعات خود اتصال نمی شکنند، تمرکز جوش در اتصال پایین بوده و جوش در حین بارگذاری آسیب نمی بیند و چشمه اتصال از پلاستیک شدن حفظ می شود. در این تحقیق اثر هر یک از ورقهای پشت بند در بالا و پایین اتصال و جان تیر به وسیله برداشتن مورد مطالعه قرار گرفته است. برای بررسی، هر یک از ورقها برداشته شده و تحت اتصال جدیدی مورد بارگذاری قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که با برداشتن ورقهای پشت بند، با وجود اینکه هنوز مفصل در تیر ایجاد می شود، لیکن تمرکز تنش در جوش بالا رفته و خود اتصال در آستانه خرابی قرار می گیرد. به علاوه چشمه اتصال دچار چرخش پلاستیک می شود. با برداشتن سخت کننده جان تیر، مفصل پلاستیک دقیقا در محل اتصال ایجاد شده و آن را در آستانه خرابی قرار می دهد.

تبدیل موجک روش ریاضی جدیدی است که در سالهای اخیر علاقه فراوانی برای استفاده از آن در حل مسائل مهندسی مشاهده می شود. این روش برای تحلیل موجهای غیرپایا مناسب است. با استفاده از تبدیل موجک می توان بررسی های مکانی در حوزه زمان و فرکانس را انجام داد. از تبدیل موجک در زمینه های تحلیل امواج، تحلیل تصاویر، حل معادلات دیفرانسیل، تحلیل عددی، نظریه ارتباطات، تحلیل دینامیکی و سایر زمینه ها استفاده می شود. در این مقاله از تبدیل پیوسته موجک در تجزیه زمان - فرکانس امواج زلزله استفاده شده و نحوه محاسبه زمان وقوع فرکانسهای موجود در موج زلزله بیان می شود. در این روش از یک تابع پنجره استفاده شده که از ابتدا تا انتهای موج حرکت داده می شود. سپس این فرایند به ازای پنجره هایی با ابعاد مختلف تکرار می شود. نتایج حاصل نشان دهنده زمان وقوع مقیاسهای مختلف است. نتایج به خوبی نشان دهنده توانایی این روش در محاسبه زمان وقوع فرکانسهای مختلف موجود در موج زلزله بوده و با استفاده از آن می توان دید جدیدی نسبت به شتاب نگاشت زلزله به دست آورد. در این مقاله با استفاده از تبدیل پیوسته موجک، شتاب نگاشت زلزله در بازه زمان - فرکانس تجزیه می شود. نتایج حاصل نشان دهنده زمان وقوع هر یک از فرکانسهای موجود در موج زلزله است. در این روش خطای محاسباتی کم است. با استفاده از این روش شتاب نگاشتهای متعددی تجزیه شده و نتایج حاصل از آن با تبدیل فوریه مقایسه شده است.

یکی از انواع تنشهایی که در روسازی های بتنی به وجود می آید، تنش حرارتی است. از آنجا که بتن نسبت به آسفالت در پاسخ به تغییرات حرارتی محیط، توانایی تغییر شکل کمتری دارد، تنشهای حرارتی در روسازی های بتنی نیز حائز اهمیت بوده و در تحلیل عملکرد آنها، این تنشها نیز باید مانند تنشهای ناشی از بارهای ترافیکی منظور شود. تنشهای حرارتی در روسازی های بتنی را می توان به سه گروه عمده: تنشهای فشاری ناشی از گیرداری انتهای دال، تنشهای کششی و فشاری ناشی از اصطکاک یا گیرداری دال با بستر و بالاخره تنشهای تابیدگی نیمه گیردار یا تمام گیردار تقسیم کرد. تنشهای گروه اول اهمیت چندانی ندارند زیرا بتن مقاومت فشاری بالایی داشته و احتمال کمتری برای خرابی روسازی از این طریق وجود دارد، اما وقوع تنشهای حرارتی دو نوع دیگر در روسازی های بتنی اجتناب ناپذیر بوده و به تنهایی یا با افزوده شدن به تنشهای ناشی از بارهای ترافیکی (در مجموع: تنشهای ترکیبی)، می توانند باعث ترک خوردگی و شکست روسازی شوند. نتایج به دست آمده از این تحقیق مشخص ساخت که تنشهای ترکیبی ناشی از بارهای ترافیکی و تغییرات حرارتی روزانه، با طول دالها رابطه معکوس دارد، اما تنشهای ترکیبی ناشی از بارهای ترافیکی و تغییرات حرارتی شبانه با طول دالها رابطه مستقیم دارند. همچنین نتایج به دست آمده از روابط وسترگارد برای تنشهای تابیدگی ناشی از تغییرات حرارتی روزانه و شبانه، به ترتیب 17 و 30 درصد بیشتر از مقادیر واقعی است.