فصلنامه فنی و مهندسی مدرس
پیاپی 36 (تابستان 1388)

- فاضلاب صنایع سلولزی یکی از مهمترین منابع آلودگی محیط زیست است. فاضلاب این صنایع حاوی مواد آلی با COD و رنگ بالای ناشی از الیاف سلولز و ترکیبهای لیگنین است. این ترکیبها به سادگی مورد تجزیه بیولوژیکی واقع نمی شوند و ورود آنها به محیط زیست می تواند آثار مخرب و جبران ناپذیری را بر جای گذارد.
در این تحقیق فاضلاب سه کارخانه فیبر حسن رود، مجتمع صنایع چوب وکاغذ چوکا و لینترپاک بهشهر به عنوان نمونه در دمای آزمایشگاه مطالعه شده است. سیستم به صورت ناپیوسته بوده و حجم هر یک از راکتورها برابر 2 لیتر در نظر گرفته شد. تمامی مراحل شامل تغذیه، هوادهی، ته نشینی و تخلیه در یک راکتور انجام شده و سیستم از نوع راکتورهای ناپیوسته متوالی (SBR) بوده است.
از مقایسه ضرایب سینتیکی به دست آمده برای سه پساب، مشخص شد که فاضلاب فیبر حسن رود ساده تر از فاضلاب صنایع چوب و کاغذ چوکا و فاضلاب چوکا، آسانتر از فاضلاب کارخانه لینترپاک بهشهر مورد تجزیه بیولوژیکی قرار می گیرند. در نتیجه ثابت سرعت واکنش (K)، بازده رشد (Y) و ثابت سرعت رشد (μ) برای فاضلاب فیبر بیشتر از فاضلاب چوکا و لینتر بوده است.
بررسی تغییرات لجن نشان داد که با افزایش MLSS تا حدود 4400 میلی گرم بر لیتر، سرعت واکنش افزایش می یابد اما با افزایش بیشترMLSS - در غلظتهای بالاتر از 4400 میلی گرم بر لیتر - تغییری در ثابت سرعت واکنش ملاحظه نشد. همچنین بررسی تغییرات بار آلودگی نشان داد که با افزایش COD تا حدود 1250 میلی گرم بر لیتر، تغییرات ثابت سرعت واکنش اندک است، اما در CODهای بالاتر از 1250 میلی گرم در لیتر، کاهش ثابت سرعت واکنش قابل ملاحظه بود.

آبشکن سازه ای است که برای ساماندهی رودخانه ها به کار می رود. تخمین واقع گرایانه آبشستگی حول آبشکن ها در رودخانه های آبرفتی، برای استفاده در طراحی های مطمئن و اقتصادی پی آنها از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. در این مقاله سعی شده با استفاده از نوعی مدل عددی حل جریان و رسوب در دسترس (SSIIM)، پدیده آبشستگی شبیه سازی شود. به این منظور در ابتدا به شناخت مدل عددی و حساسیت سنجی مدل پرداخته شد. پس از آن با استفاده از نتایج به دست آمده از آزمون حساسیت سنجی، یک آبشکن با دیوار قائم و مصالح بستر رودخانه یکنواخت و شرایط آب زلال به مدل معرفی و نتایج آبشستگی آن با داده های آزمایشگاهی مقایسه شد که در این حالت مقدار خطا بسیار ناچیز بود. در نتیجه مشخص شد که تحت شرایط خاصی که حساسیت های مدل در نظر گرفته می شود، این نرم افزار می تواند آبشستگی حول آبشکن را با تقریب خوبی مدل سازی کند. در این تحقیق همچنین در خصوص تاثیر پارامترهایی مانند طول آبشکن، دبی جریان، عمق جریان و قطر مصالح بستر در میزان حداکثر عمق آبشستگی مطالعه شد و نتایج با گزارشهای سایر محققان مقایسه گردید که در این جا نیز همخوانی برقرار بود.

در این مقاله سعی شده برای اولین مرتبه از المان ساده ترافیکی یعنی دوربرگردان برای حل بزرگترین معضل ترافیکی یعنی برخوردهای مستقیم وسایل نقلیه با یکدیگر در عبور از تقاطعهایی که به وسیله چراغ راهنمایی کنترل می شوند استفاده شود. با این روش که در شهرداری تهران ابداع شده با صرف هزینه ای ناچیز می توان چراغ تقاطع را حذف کرد و جریان ترافیک را - که قبلا به صورت منقطع انجام می شد - به صورت پیوسته هدایت کرد. مدل های ارائه شده در این مقاله بر اساس تئوری های ترافیکی و هم چنین اندازه گیری های میدانی کالیبره شده اند. هم اکنون تعداد زیادی از این طراحی ها در بزرگراه ها و شریانی های درجه 1 ایجاد شده که روانی خوبی را برای ترافیک عبوری ایجاد کرده است.

با مطالعه تجربیات به دست آمده از عملکرد اتصالات خمشی در زلزله های گذشته، با نوعی از خرابی روبه رو می شویم که با شکست ترد جوش در محل اتصال بال تیر به ستون به وجود می آیند. تحقیقات متعدد در زمینه علل وقوع این خرابی نشان دهنده تاثیر قابل توجه تقید جانبی مصالح جوش در محل بیشترین تلاشهای مقطع (در کنار سایر عوامل مؤثر) است که رفتار شکل پذیر این مصالح را در برخی از اتصالات ناممکن می سازد. راه حلهای متعددی برای بر طرف ساختن این نقص از طرف محققان ارائه شده که یکی از آنها استفاده از اتصالات با مقاطع کاهش یافته است. در این روش با انتقال مفصل پلاستیک از محل اتصال جوشی در مرز مشترک تیر و بال ستون به سمت مقطع کاهش مقاومت یافته ای در دهانه داخلی تیر، بروز تنش های بزرگ در اتصال جوش و شکست های ناگهانی در آن محدود شده و علاوه بر آن عملکرد رفتار غیرخطی المان تیر بهبود می یابد. در همین زمینه در تحقیق حاضر طرحی ارائه شده تا لنگر پلاستیک در اتصال تیر و ستون، از محدوده جوشکاری شده تیر و ستون دور شده و در محدوده ای با حفظ پیوستگی در ورقهای فولادی تشکیل شود. نتایج تحلیلی و آزمایشگاهی در این تحقیق نشان داد که طرح ارائه شده علاوه بر پایایی رفتار غیرخطی از بروز شکست های ترد در محل اتصالات جوشی به جهت شکل هندسی قطعه و کاهش تنش های این محدوده، جلوگیری می کند.

در مطالعات گزارش شده پیشین در ارتباط با قاب های مهاربندی شده واگرا، آزمایشهای انجام شده محدود به تیرهای پیوند ایزوله شده با شرایط سرحدی ایده آل، یا زیرمجموعه هایی از قاب مهاربندی شده بوده و بر اساس اطلاعات موجود، رفتار کلی قاب کامل، به صورت آزمایشگاهی مطالعه نشده است. آزمایشهای انجام شده در تحقیقات مزبور نیز محدود به مقاطع بال پهن مطابق مشخصات فنی AISCبوده است. در مطالعه حاضر، قاب های تک دهانه یک طبقه مهاربندی شده واگرا با مقیاس کامل تحت تاثیر بار تناوبی مورد مطالعه آزمایشگاهی قرار داده شده تا رفتار کلی این نوع قاب های مهاربندی شده به شکل مجموعه شامل ستون ها، تیر و اعضای مهاری مطالعه شود و آثار نوع اتصال، اعضای مهاری، و آثار اندرکنشی مربوط در رفتار تیر پیوند در مجموعه قاب مهاربندی شده به دقت بررسی شود.
در مطالعه حاضر از پروفیل های IPE مطابق استاندارد آلمان (DIN) استفاده شده تا کفایت آن از نظر کاربرد به عنوان تیر پیوند محک زده شود؛ زیرا فقط این نوع مقطع از انواع مقاطع I شکل در کشور در حال تولید است. همچنین آثار فاصله سخت کننده های تیر پیوند، فاصله و موقعیت مهارهای جانبی، ظرفیت شکل پذیری مجموعه و گونه های گسیختگی مشاهده شده، از دیدگاه احتمال محدودسازی قابلیت جذب انرژی سیستم ناشی از بروز کمانش یا شکست زودرس اعضا، اجزا و اتصالات مورد بحث قرار داده شده اند. در این ارتباط، ضمن تشریح ویژگی های رفتاری مشاهده شده در حین آزمایشها، مسائلی مانند حاشیه اطمینان کافی برای اعضا و اجزای حفاظت شده از نظر ظرفیتی و تقاضای شکل پذیری این اجزا مورد توجه قرار داده شده و نشان داده شده که بررسی تیر پیوند ایزوله برای نیل به نیات مذکور در فوق کفایت نمی کند و ضمن ارزیابی برخی از توصیه های طراحی آیین نامه های معتبر موجود در زمینه طراحی مهاربندی واگرا، نشان داده شده که پروفیل های نوع IPE را، مشروط به تامین سخت کننده های جان و تکیه گاه های جانبی کافی، می توان به منظور نیل به عملکرد مورد انتظار به عنوان تیر پیوند در مهاربندی واگرا به کار برد.

بخش اول این مقاله به توسعه مدل غیرخطی المان اتصالی بنایی در برش اختصاص دارد که برای بار یکنوای درون صفحه ای، در مدل ناهمگن ساده سازی شده تنظیم شده است. بدین ترتیب که با اتکا بر پایه تحلیلی مدل چگالی اتصالی (مخصوص انتقال برش از سطوح ترک خورده بتنی)، ضرایب اصلاحی معرفی و در برنامه ای غیرخطی پیاده سازی می شود. مدل رفتاری المان اتصالی بر پایه یک منحنی تنش- جابه جایی برشی به دست آمده از ریزآزمایش برشی اصلاح می شود و سپس این فرایند در مقایسه با ضرایب مور- کولمب متناظر با تنش بیشینه و پسماند نتایج ریزآزمایش برشی، اعتبارسنجی می شود. در بخش انتهایی نتایج آزمایشگاهی دیواری برشی با سه رویکرد شبیه سازی می شود. رویکرد اول، مدلی با رفتار همگن و همسانگرد و غیرخطی قبل از ترک خوردن است که در آن پس از ترک خوردگی، از روش ترک پخشی ثابت استفاده می شود. رویکرد دوم، مشابه رویکرد اول است با این تفاوت که در چند لایه فرضی، المان اتصالی تعبیه می شود و در رویکرد سوم، ملات بستر و درز قائم در سراسر دیوار با المان اتصالی مدلسازی می شود (مدل ناهمگن ساده شده). مدلهای رفتاری المان اتصالی در رویکرد دوم و سوم به روش پیش گفته اصلاح شده و پارامترهای المان همگن در هر سه رویکرد با اتکا بر نتایج آزمایشگاهی بر روی صفحه های بنایی به دست می آید. دقت مدل رفتاری المان اتصالی و رویکردهای تحلیلی یاد شده مورد بحث و بررسی قرار می گیرد.

در این تحقیق از الگوریتم ژنتیک برای بهینه سازی صفحات استفاده شده است. از آنجاکه الگوریتم ژنتیک در اساس برای بهینه سازی مسائل گسسته ابداع شده، برای حل مسائل پیوسته، به روشی برای گسسته سازی فضای جستجو نیاز است. در این مقاله روش جدیدی برای گسسته سازی فضای جستجوی پیوسته ارائه شده که در آن تدقیق گسسته سازی به طور خودکار انجام می شود. روش پیشنهادی امکان رسیدن به جوابهای بهتر را با صرف هزینه های محاسباتی بیشتر فراهم می نماید. با به کارگیری روش گسسته سازی ارائه شده و الگوریتم ژنتیک، مساله بهینه سازی برای گروهی از توابع شناخته شده در این زمینه تحقیقاتی حل و نتایج به دست آمده ارائه شده است. تاثیر پارامترهای روش، با ارائه جداول و نمودارهایی بررسی شده و در نهایت طرح بهینه صفحه تنش مسطح ارائه و نتایج به دست آمده از روش ارائه شده، با نتایج روش های دیگر مقایسه شده است.

در این مقاله با استفاده از نظریه امواج بلند، مدلی کامپیوتری برای پیش بینی الگوی انتشار امواج سونامی و برآورد زمان رسیدن آن به سواحل جنوبی ایران ارائه شده است. با توجه به پتانسیل سونامی خیزی در منطقه مکران در جنوب ایران، توسعه سیستم های هشدار سونامی در این منطقه ضروری است. در این راستا، یکی از پایه ای ترین اطلاعات مورد نیاز برای توسعه چنین سیستم هایی، الگوی انتشار امواج سونامی و زمان رسیدن آن به نواحی ساحلی است. به این منظور، پس از صحت سنجی نتایج مدل تهیه شده، از آن برای سواحل جنوبی ایران استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که امواج سونامی ناشی از منطقه فرورانش مکران در مدت زمانی حدود 15 دقیقه سواحل جنوبی ایران را مورد حمله قرار می دهند. این مساله بدان معنا است که هر گونه سیستم هشدار سونامی در این منطقه باید بتواند در مدت زمانی حدود 15 دقیقه اعلان خطر مورد نیاز را صادر کند. نتایج و روش های ارائه شده در این مقاله را می توان در توسعه بانک اطلاعاتی زمان رسیدن امواج سونامی به سواحل جنوبی ایران - که یکی از اصلی ترین مؤلفه های سیستم های هشدار سونامی است - مورد استفاده قرار داد.

گستردگی استفاده از قابهای خمشی بتن مسلح با شکل پذیری متوسط از یک طرف و آسیب پذیر بودن آنها در برابر زلزله از طرف دیگر، بررسی سطوح عملکرد و مقاومسازی آنها را در دستور کار تحقیق حاضر قرار داد. تعداد دوازده عدد از این قابها با تفاوت در تعداد دهانه، طبقه و واقع شدن در منطقه لرزه خیزی متفاوت، مطابق ضوابط دستورالعمل بهسازی لرزه ای ساختمانهای موجود، به روش تحلیل استاتیکی غیرخطی ارزیابی و بررسی شد. با استفاده از روش طیف ظرفیت و روش ضرایب تغییر مکان، نقاط هدف بر روی منحنی ظرفیت این قابها تعیین و پس از مقایسه با یکدیگر، عملکرد تک تک اجزای سازه ای و کلی قابها به دست آمد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که عموما در قابهای با تعداد دهانه کمتر و خطر لرزه خیزی بالاتر، دارای عملکرد ضعیف بوده و برخی اجزای سازه ای، معیار های پذیرش را برای سطح عملکرد ایمنی جانی (بر طبق ضوابط دستورالعمل بهسازی) براورده نمی سازند به منظور بررسی روش های مختلف مقاومسازی، یکی از قابها به عنوان قاب مبنا انتخاب و به سه روش افزودن دیوار برشی، بادبند فولادی، پر کننده های مصالح بنایی و روش چهارم کاهش وزن سازه به واسطه کاهش طبقات، قاب موردنظر مقاومسازی شده و با تحلیل مجدد قاب مقاومسازی شده با چهار روش فوق سطوح عملکرد آنها تعیین و با یکدیگر مقایسه شد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که افزودن دیوار برشی به سیستم، بهترین راه برای مقاومسازی از دیدگاه عملکردی است.

پی سازه، بارهای وارد شده بر آن را به وسیله ستونها، دیوارها یا ترکیب این دو، از روسازه دریافت و آنها را به خاک منتقل می کند. با توجه به اینکه پی بخشی از سازه است، در بازتوزیع نیروهای داخلی آن سهیم است. سختی روسازه در بازتوزیع نیروهای داخلی سازه و نیروهای وارد بر پی و توزیع تنش زیر پی مؤثر بوده و باعث کاهش نشستهای نابرابر در پی می شود. فرض انعطاف پذیربودن پی ممکن است باعث افزایش نیروهای داخلی اعضای سازه ای نیز بشود. لذا برای تحلیل دقیقتر پی و سازه لازم است اثر اندرکنش پی و سازه در نظر گرفته شود. در این مقاله اثر سختی روسازه با قاب خمشی در توزیع نیروی داخلی پی و نشست آن بررسی شده است. روش تحلیل سازه در این تحقیق، روش اجزای محدود در شکل خطی و استاتیکی است. خاک به صورت محیطی پیوسته با رفتار خطی به مدل وارد شده و نشان داده شده است که برای دستیابی به دقتی قابل قبول در جوابهای پی، باید درصدی از سختی روسازه همراه با پی در تحلیل مشارکت داشته باشد و این درصد تعیین شده است. برای این منظور قابهای دوبعدی خمشی با دهانه ها و ارتفاعهای متفاوت، همراه با پی و خاک زیر پی تحت اثر بارگذاری های ثقلی و جانبی قرار گرفته و تحلیل شده است. در این تحلیل ها سختی روسازه متغیر اصلی بوده و با مقایسه نتایج این تحلیل ها، اثر سختی روسازه در سختی پی به دست آمده است.

پروژه های بهسازی راه در قالب دو دسته عملیات بهسازی رویه و بهسازی مشخصه های هندسی مسیر، آثاری قابل توجه را بر سبد سودها و هزینه های وابسته به کاربران راه بر جای می گذارد. یکی از مهمترین عوامل انتقال این آثار اقتصادی، افزایش سرعتی است که در پی بهبود کیفیت تردد، به طور متوسط برای وسایل نقلیه ایجاد می شود. افزایش سرعت متوسط وسایل نقلیه، اثری چندبعدی است و می تواند در محیط ارزیابی آثار اقتصادی، دیدگاه های متفاوتی را برانگیزد. مهمترین بخش آثار اقتصادی مزبور را می توان در چارچوب آثار مستقیم کاربران که سه عنصر مربوط به سود و هزینه را در برمی گیرد، بررسی کرد. این سه عنصر شامل اثر ایمنی، زمان سفر و هزینه های کارکرد وسایل نقلیه می شود. در مبحث ایمنی، به دنبال مقدار مشخصی از افزایش سرعت متوسط وسایل نقلیه، نوعی هزینه را که شامل افزایش تصادفات جاده ای می شود، می توان مشاهده کرد. از سوی دیگر، همین مقدار افزایش سرعت منجر به پیمایش سریع تر مسیر توسط وسایل نقلیه و در نتیجه ایجاد سود حاصل از کاهش زمان متوسط سفر می شود. در مبحث هزینه های کارکرد وسایل نقلیه، بدیهی است که به دنبال بهبود کیفیت سطح رویه راه ها، بر اثر کاهش زبری و وارد شدن تنشهای کمتری بر لاستیک و بدنه وسایل نقلیه، هزینه های مزبور نیز کاهش می یابد. اما از طرفی افزایش سرعت ناشی از همین بهبود سطح رویه همراه با افزایش سرعت ناشی از اصلاح مشخصه های هندسی مسیر، می تواند به افزایش این نوع هزینه ها و به خصوص هزینه سوخت وسایل نقلیه منجر شود. بدین ترتیب، افزایش سرعت ناشی از بهسازی راه ها می تواند طیف گسترده ای از سودها و هزینه ها را ایجاد کند که قرار دادن این عناصر سود و هزینه در روش های ارزیابی اقتصادی به منظور تخصیص بهینه منابع در این گونه پروژه ها، اهمیت فراوانی دارد. در این مطالعه، روابط محاسبه کمیتهای مربوط به سه دسته سود و هزینه مزبور ارائه شده است.