مجله مهندسی عمران شریف
سال بیست و ششم شماره 3 (زمستان 1389)

کاربرد الیاف در خمیر سیمان، به منظور ارتقاء ویژگی های کامپوزیت های سیمانی، از مدت ها قبل مورد توجه محققین قرار گرفته است. از نظر پایداری در شرایط محیطی و مقاومت در برابر نیروهای وارده، هریک از انواع کامپوزیت های سیمانی رفتار متفاوتی دارند. این رفتار به چهار عامل اساسی ارتباط دارد: نوع الیاف، درصد اختلاط، روش ساخت و مواد افزودنی. در تحقیق حاضر، به منظور شناخت رفتار خمشی کامپوزیت های ساخته شده از انواع الیاف طبیعی، نمونه های آزمایشگاهی در قالب سه گروه عام طراحی، ساخته و آزمایش شده است: گروه اول شامل ساقه ی گیاه نیشکر، گروه دوم شامل ساقه ی گیاه اکالیپتوس و گروه سوم شامل الیاف کرافت که حاصل ضایعات کاغذهای قهوه یی است. در هر گروه درصدهای مختلف وزنی الیاف نسبت به سیمان مورد بررسی قرار گرفت. نمونه های ساخته شده با این الیاف در کنار نمونه ی شاهد)بدون الیاف(از نظر مقاومت خمشی و ضریب کشسانی مقایسه شده اند و با استفاده از میکروسکوپ الکترونی مطالعات ریزساختار نیز انجام شده است. نتایج نشان می دهد که الیاف کرافت و باگاس در افزایش شکل پذیری و مقاومت خمشی کامپوزیت عملکرد مناسبی داشته اند و الیاف اکالیپتوس تاثیر زیادی در بهبود رفتار خمشی کامپوزیت سیمانی، در مقایسه با نمونه ی شاهد، نداشته است.

روانگرایی خاک ها در هنگام وقوع زلزله می تواند خسارات فراوانی را به همراه داشته باشد. در گذشته، روش های متعددی برای ارزیابی روان گرایی بر مبنای نتایج آزمایش های صحرایی ارائه شده است. در این میان، آزمایش نفوذ مخروط)C P T به دلیل ثبت پیوسته و دقیق داده ها مقبولیت گسترده یی یافته است. در این تحقیق روش های تحلیلی و تشریحی برآورد روان گرایی با استفاده از نتایج C P T در 10 ساختگاه مورد ارزیابی قرار گرفتند. با توجه به پیچیدگی روش های ارزیابی روانگرایی که در گذشته ارائه شده اند، با معرفی …ناحیه خاک های مستعد روانگرایی… بر روی نمودارهای طبقه بندی رفتاری خاک رابرتسون)1990(و اسلامیٓ فلنیوس)2004(روشی پیشنهاد شده است که می تواند خاک های با پتانسیل بالا برای روان گرایی را با سرعت و دقت کافی مشخص کند.

در این نوشتار رفتار مخازن استوانه یی فولادی روزمینی به روش زمان دوام با توابع شتاب سازگار با زلزله های واقعی مورد تحلیل و بررسی قرار می گیرد و نتایج حاصل از آن با نتایج تحلیل تاریخچه ی زمانی تحت رکوردهای زلزله و توابع شتاب سازگار با طیف آیین نامه ی 2800 مقایسه می شود. برای این منظور، یک مخزن فرضی استوانه یی روزمینی کاملا مهارشده بر بستر به روش اجزاء محدود مدل شده و المان های سیال نیز برای دقت نتایج در مدل آورده شده است. مدل به صورت کاملا خطی تحت انواع آنالیزهای استاتیکی، مودال، طیفی و تاریخچه ی زمانی قرار گرفت و نتایج حاصل با نتایج سایر محققین مقایسه شد. پس از اطمینان از صحت مدل اجزاء محدود، تحلیل های اصلی تاریخچه ی زمانی به ترتیب برای رکوردهای هفت زلزله ی واقعی و شش تابع شتاب از دو سری سه تایی e زمان دوام)سازگار با طیف زلزله ها(و a زمان دوام)سازگار با طیف آیین نامه ی 2800 ایران(انجام گرفت. نتایج در دو مرحله مقایسه شد: ابتدا نتایج سه تابع شتاب سری e و هفت رکورد زلزله مقایسه شد و سپس تمامی نتایج مربوط به دو سری a، e و زلزله ها پس از مقیاس کردن برش پایه مقایسه شدند. نتایج حاصله بیان گر قابلیت هر دو سری a و e در تعیین تنش ها و تغییر شکل های مخزن و دقت بیشتر توابع سری e در تعیین تراز بیشینه ی آب هستند.

براثر زلزله نرتریج کالیفرنیا 1994 بسیاری از اتصالات متداول گیردار)B W W F در ساختمان های اسکلت فلزی دچار شکست ترد شدند. اتصال R B S به عنوان جایگزینی برای این اتصالات معرفی شد که با اعمال کاهش موضعی مقطع تیر در نزدیکی بر ستون شکل می یابد و از مزایای آن جذب انرژی و دوران پلاستیک بالا است. در نوشتار حاضر نوع جدیدی از اتصال R B S ارائه شده و در یک مطالعه پارامتریک، عملکرد آن در بارگذاری چرخه یی سنجیده شده است. از مزایای این اتصال، حفظ فشردگی مقطع تیر و عدم کاهش قابل توجه در سختی پیچشی و نیزکاهش کمانش های موضعی دانسته شد. همچنین معیار جدیدی برای توصیف نرخ کاهش مقاومت پس از رسیدن به بیشینه تحمل بار نمونه مورد استفاده قرار گرفت.

در تحلیل سازه ها تحت بارهای دینامیکی، انتخاب گام زمانی در دست یابی به پاسخ های دقیق بسیار حائز اهمیت است. در این تحقیق نیز انتخاب گام زمانی مناسب به منظور تحلیل دینامیکی پل های راه آهن تحت حرکت بارهای متحرک مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به ماهیت دینامیکی بارهای متحرک، در این تحقیق پاسخ های دینامیکی چهار پل فلزی با دهانه های 10، 15، 20 و 25 متر به حرکت قطار درمحدوده ی سرعت های 100 تا 400 کیلومتر بر ساعت و فاصله محورهای 13 تا 23 متر، با در نظر گرفتن گام های زمانی متفاوت در تحلیل، محاسبه شده است. نتایج حاصله نشان می دهد که با افزایش سرعت حرکت قطار)یا افزایش سرعت اعمال بار(، گام زمانی مناسب برای تحلیل دینامیکی پل کاهش می یابد. در مقابل، با افزایش طول دهانه ی پل)یا افزایش پریود ارتعاشی سازه(می توان گام زمانی را در تحلیل دینامیکی بزرگ تر انتخاب کرد. در این تحقیق با مقایسه ی نتایج حاصل از تحلیل دینامیکی با گام های زمانی متفاوت، رابطه یی برای انتخاب گام زمانی مناسب در تحلیل دینامیکی پل ها تحت بارهای متحرک ارائه شده است.

ارزیابی احتمال بروز زلزله در تهران، پایتخت ایران که جمعیتی بالغ بر 10 میلیون نفر و نیز مراکز مهم سیاسی، اقتصادی،اجتماعی و فرهنگی در آن حاضرند از اهمیت ویژه یی برخوردار است. برای انجام مطالعه ی حاضر که به جنوب شهر تهران اختصاص دارد، مجموعه یی از داده های لرزه خیزی تاریخی و دستگاهی با پوشش زمانی از 4 قرن پیش از میلاد تاکنون را به کار گرفته ایم و منابع لرزه زا تا شعاع 200 کیلومتری تهران مدل شده اند. برای برآورد پارامترهای لرزه خیزی از روش کیکو و نیز از رابطه ی کاهندگی طیفی امبرسیز، سیمپسون و بومر استفاده شده است. ارزیابی احتمال خطر بروز زلزله برای یک شبکه ی $16t i m e s9$ در جنوب شهر تهران با استفاده از نرم افزار S E I S R I S K I I I انجام شده و نتایج این ارزیابی به وسیله ی نقشه های شتاب طیفی و طیف خطر یکسان برای حالت میانگین و بیشینه با 2٪ و 10٪ احتمال رویداد در 50 سال نشان داده شده است.

روان گرایی خاک های ماسه یی اشباع در حین زلزله، پدیده ی شناخته شده یی است که توجه بسیاری از محققین را در سه دهه ی اخیر به خود جلب کرده است. بیشتر تحقیقات انجام شده بر روان گرایی خاک های اشباع ماسه یی متمرکز بوده است در حالی که خاک های طبیعی به ندرت متشکل از ماسه های تمیز هستند، و به همین دلیل است که مطالعه خاک های مخلوط با رس یا سیلت خمیری و غیرخمیری اهمیت پیدا کرده است. علی رغم مطالعات بسیار زیاد بر روی این نوع خاک ها هنوز ابعاد مختلفی از رفتار این خاک ها ناشناخته مانده است. در این مطالعه اثر تحکیم ناهمسان و بازگشت تنش برشی بر رفتار خاک های ماسه یی مخلوط با درصدهای مختلف سیلت غیرخمیری بررسی شده است. از نتایج حاصل از مجموع 67 آزمایش سه محوری تناوبی که انجام شده چنین برمی آید که زاویه ی خط تغییر فاز اولیه)I P T Lدر فضای $q-p''$ شدیدا متاثر از درجه ی بازگشت تنش است. همچنین درصد ریزدانه ی مخلوط با خاک و تحکیم همسان یا ناهمسان خاک به وضوح بر خط تغییر فاز اولیه در فضای $q-p''$ تاثیر دارد.

تغییرشکل های ایجادشده در هنگام حفاری تونل ها به میزان پیشروی تونل، خواص رئولوژیکی توده سنگ اطراف تونل و زمان نصب سیستم نگه داری وابسته است. در این نوشتار تحلیل تونل ها با مقطع دایره و برای رفتار خزشی تحت شرایط هیدرواستاتیک تنش ها بررسی شده است. با استفاده از معیار تسلیم موهرکولمب در صورت تسلیم شدن توده سنگ اطراف تونل در این شرایط، به منظور پیش بینی تغییرشکل های خزشی مدل تحلیلی جدیدی به دست آمده است. روابط جدید برای یک تونل تحقیقاتی مورد استفاده قرار گرفت و نتایج حاصل از آن با تحلیل عددی نرم افزار F L A C مقایسه شد. نتایج حاصله نشان می دهد که مدل یادشده از صحت و دقت بالایی برخوردار است.

یکی از اثرات زلزله بر ساختمان ها پدیده ی پیچش است. راهبردهای گوناگونی به منظور کاهش این اثر ارائه شده اند که یکی از آنها کنترل سازه ها با کمک میراگرهایی نظیر میراگر جرمی تنظیمی است. تحقیقاتی که برای کنترل پدیده ی پیچش با استفاده از این میراگر انجام شده عموما مبتنی بر استفاده از چند میراگر بوده است. در این بررسی یک نوع میراگر جرمی تنظیمی غیرفعال برای کنترل پیچش در ساختمان های نامتقارن تک محوره که تحت تحریک زلزله قرار می گیرند پیشنهاد شده است. بدین ترتیب که سختی و میرایی این سیستم، به دو فنر و دو میرایی تقسیم شده، بر لبه های نرم و سخت ساختمان قرار می گیرند تا اثر میراگر به پیرامون ساختمان منتقل شود. نتایج حاصل از تحلیل هفت زلزله ی حوزه ی دور نشان گر این است که سیستم پیشنهادی قابلیت کاهش پیچش ساختمان را داشته، به ویژه بر کاهش تغییر مکان نسبی لبه ی نرم اثر آشکارتری دارد.

این نوشتار قابلیت کاربرد پنج روش جاری مبتنی بر نتایج آزمایش نفوذسنجی مخروطی)C P TC P T u(در تعیین ظرفیت باربری سیزده شمع کوبشی فولادی اجراشده در محیط های دریایی ایران را در مقایسه با نتایج آزمایش دینامیکی کوبش شمع، مورد بررسی و ارزیابی قرار می دهد. در این ارزیابی ها نتایج حاصل از آزمایش دینامیکی کوبش شمع، برای تعیین ظرفیت باربری اندازه گیری شده، به عنوان آزمایش پایه مورد استفاده قرار گرفت. ظرفیت باربری محاسبه شده ی شمع ها با استفاده از نتایج آزمایش C P T u با نتایج حاصل از ظرفیت باربری اندازه گیری شده از طریق آزمایش تحلیل شمع کوبی)P D A} مقایسه شدند. در انجام این مقایسه و ارزیابی از روش های تحلیل آماری استفاده شد. نتایج حاصل از ارزیابی های مختلف نشان می دهد که عموما روش های مبتنی بر نتایج C P T و C P T u از دقت کافی برای محاسبه ی ظرفیت باربری شمع ها برخوردارند. بنابراین در حالت کلی تلفیق آزمایش درجای C P T u با تحلیل دینامیکی شمع کوبی برای طراحی شمع ها به لحاظ ظرفیت باربری در سازه های دریایی مورد ملاحظه ی مهندسین طراح قرار می گیرد.

در این نوشتار تغییرات خواص و پارامترهای رفتاری زمین زیر و اطراف شالوده با توجه به تغییر ابعاد)هندسه(شالوده به صورت عددی و با در نظرگرفتن اثرات اندرکنش بین زمین و شالوده بررسی و مطالعه می شود. برای این منظور مدل تحلیلی به صورت دوبعدی و ثابت، تحت بارگذاری گسترده ی یکنواخت برای شالوده های با ابعادکوچک و بزرگ در محیط نرم افزار A N S Y S نسخه 8٫1 آنالیز شده است. نتایج حاصل از تحلیل نشان می دهد که رفتار زمین در زیر و اطراف شالوده های کوچک به صورت برشی است و این همان رفتار پیش بینی شده و الگوی خرابی پذیرفته شده است که اغلب محققان به آن اعتقاد دارند. اما در شالوده های بزرگ زمین واقع در نواحی مرکزی و زیر شالوده عمدتا تحت تنش های فشاری و همه جانبه است و رفتاری نرم همراه با خمیری سخت شونده دارد؛ بنابراین باربری آن همواره رو به افزایش است که منجر به تمرکز تنش و تغییر شکل ها به سوی این ناحیه خواهد شد. پس با توجه به ثابت بودن بارگذاری، نواحی خارج از زیر شالوده)طرفین(بایستی درحالت باربرداری قرار گیرند. الگوی خرابی در شالوده های بزرگ به صورت درونی و همراه با تشکیل سطح لغزش قائم در مرز مشترک زمین زیر و اطراف شالوده، تشکیل ستون باربر و مقاوم از زمین در زیر شالوده و وقوع پدیده ی «تمرکز تغییر شکل ها بین زمین زیر و اطراف شالوده است. لازم به ذکر است که خواص و رفتار زمین زیر شالوده و حجم زمین مؤثردر باربری با تغییر هندسه ی شالوده تغییر می کند؛ لذا ماتریس سختی سیستم تغییر خواهد کرد که این تغییر به صورت توام است.

مقاطع نورد سرد به دلیل نحوه ی خاص تولید، دارای هندسه ی خمیده در گوشه هستند. در آیین نامه های کنونی برای طراحی مقاطع نورد سرد از تاثیر گوشه های خمیده صرف نظر شده و از عرض تخت به جای عرض واقعی استفاده می شود. در این تحقیق تاثیر خمیدگی در گوشه های مقاطع نورد سرد بر ظرفیت کمانش موضعی ارتجاعی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور دو گونه از مقاطع نورد سرد شامل مقاطع قوطی شکل)مقاطع بسته(و ناودانی)مقاطع باز(مورد مطالعه قرار گرفته اند. در این بررسی از روش انرژی با به کارگیری سری های فوریه به منظور یافتن بار کمانشی با در نظر داشتن اثرات پیچش و تابیدگی در گوشه های خمیده استفاده شده است.

منحنی های شکنندگی لرزه یی برای تجهیزات غیرسازه یی بلوکی مهارنشده در سه حالت متفاوت: «تجهیزات روی بستر زمین و مهارنشده»، «تجهیزات روی طبقات ساختمان و بدون سیستم های جداساز لرزه یی» و «تجهیزات روی طبقات ساختمان و با جداسازی لرزه یی کف» به دست آمده اند. به منظور ارزیابی آسیب پذیری لرزه یی تجهیزات بلوکی تحت اثر حرکت گهواره یی آنها به هنگام زلزله، منحنی های شکنندگی در حالات سه گانه ی یادشده رسم شده است. تجهیزات بلوکی با نسبت ابعاد مختلف مورد مطالعه قرار گرفته اند. در این پژوهش، برای محاسبه ی منحنی های شکنندگی لرزه یی از روش شبیه سازی مونتکارلو استفاده شده است. نتایج حاصل از مطالعه ی پاسخ دورانی تجهیزات بلوکی تحت اثر زلزله، و نیز رسم منحنی های شکنندگی برای آنها نشان می دهد که جداسازی لرزه یی کف طبقاتی که تجهیزات در آنها قرار دارند در کاهش میزان آسیب پذیری بلوک های صلب تاثیر به سزایی دارد به نحوی که در بلوک های مشابه، آنها که در طبقاتی با کف جداسازی شده قرار دارند، نسبت به بلوک هایی در سطح همان طبقات و بدون جداسازی لرزه یی، از سطح آسیب پذیری پایین تری برخوردارند. همچنین آسیب پذیری این تجهیزات با افزایش نسبت ابعاد بلوک های صلب کاهش می یابد؛ از دو بلوک با نسبت ابعاد یکسان، بلوکی که اندازه اش بزرگ تر است آسیب پذیری پایین تری دارد.

کانسار مس پرفیری میدوک در قسمت جنوبی مرکزی ایران، در درون سنگ های آتشفشانی ائوسن با ترکیب آندزیت بازالت قرار گرفته است. کانی زایی مس به وسیله ی دو بخش پتاسیک و فیلیک رخ داده است که بیشترین تمرکز آن در بخش پتاسیک است. در این نوشتار دگرسانی های موجود در منطقه)پتاسیک، انتقالی، فیلیک و پروپیلیتیک(از نقطه نظر انتقال جرم و تحرک پذیری عناصر در طول فرایند هیدروترمالی کانساره ی میدوک مورد بررسی قرار گرفته است. نمودارهای ایزوکون نشان می دهند که S i، T i، A l و G a در طول دگرسانی نسبتا نامتحرک اند و تغییر جرم در طول دگرسانی ثابت است. در تمام مراحل برآورد سیستم هیدروترمال، تغییرات حجمی نزدیک به صفر است. در بخش دگرسانی پتاسیک تهی شدگی بارزی از N a، C a، M g و M n و غنی شدگی K و B a مشاهده می شود. دگرسانی پتاسیک با افزایش شدید C u همراه است که بیان گر پخش شدن کالکوپیریت و پیریت در این بخش است. در بخش دگرسانی انتقالی C a اضافه شده و C u و K دچار تهی شدگی هستند و N a و M n بدون تغییر مانده اند. بخش دگرسانی انتقالی از عناصر N a، K و B a تهی و از عناصر C u، C a و F e اشباع شده است. نهایتا در بخش دگرسانی پروپیلیتیک عناصر F e و B a تهی و عناصر C a، M g، N a و C u غنی شده اند.

با توجه به اینکه ایران جزو مناطق کم آب دنیا است، استفاده ی بهینه و جلوگیری از آلودگی آب امری ضروری است. این امر بدون داشتن اطلاعات از وضعیت کیفی آب امکان پذیر نیست. در این تحقیق به عنوان مطالعه ی موردی پیرامون شبکه ی آب های سطحی تهران، شاخه ی شمال شرقی و جنوب در دو ایستگاه در شمال شبکه و جنوب آن، تعدادی از پارامترهای فیزیکی و شیمیایی مورد پایش قرار گرفته اند. با توجه به این که فواصل زمانی پایش از نظم خاصی پیروی نمی کرد، برای تحلیل و تفسیر داده ها از مدل های سری زمانی بیزی استفاده شده است. نتایج تحلیل داده ها نشان گر برازش مناسب مدل رگرسیون پویا بر پارامترهای مواد محلول و اکسیژن محلول در آب شبکه است، و پیش بینی مطمئن آن را به دنبال داشت. برای اسیدیته ی آب چندجمله یی درجه دو برازش بهتری را نشان می دهد. درنتیجه مدل های بیزی را می توان به عنوان ابزار مناسبی در تحلیل متغیرهای کیفی آب به کار برد؛ و از آن در پیش بینی کوتاه مدت متغیرهای کیفی آب های سطحی در مدیریت کنترل کیفی منابع آب استفاده کرد.

امروزه سیستم های کنترلی نیمه فعال به دلیل پایداری پاسخ سازه و قابلیت بالا در کنترل آن کاربرد گسترده یی یافته است. کنترل نیمه فعال با استفاده از میراگرهای اصطکاکی متغیر، به منظور بهبود مشخصه های اتلاف انرژی میراگرهای اصطکاکی غیرفعال در سال های اخیر مورد توجه زیادی قرار گرفته است. ارتعاشات لرزه یی ممکن است منجر به ایجاد شتاب ها و جابه جایی های بزرگ و در نهایت خرابی تجهیزات حساس شود. سیستم های کنترلی نیمه فعال با کنترل کننده های اصطکاکی و نیروی بسیار کم، از طریق محدودسازی شتاب ورودی و جابه جایی دستگاه قادرند پاسخ تجهیزات فوقانی را به خوبی کنترل کنند.هدف از این تحقیق، بررسی کارآیی تکنولوژی کنترل نیمه فعال با استفاده از میراگرهای اصطکاکی متغیر در کاهش پاسخ لرزه یی تجهیزات، و نیز بررسی اثر الگوریتم کنترلی $H_i n f t y$ در سیستم های دارای کنترل کننده ی اصطکاکی است. این تحقیق نشان می دهد که استفاده از میراگرهای اصطکاکی متغیر با خصوصیت تطبیق پذیری در برابر ارتعاشات مختلف زلزله و نیاز به منبع انرژی کم، اگر چه سبب کاهش پاسخ شتاب ورودی به تجهیزات سازه می شود، جابه جایی دستگاه نسبت به طبقه را نیز در کم ترین میزان نگه می دارد. نتایج این مطالعه مشخص می کند که با استفاده از کنترل کننده های اصطکاکی و الگوریتم کنترلی مناسبی که بتواند اثر اختلالات و تحریکات بیرونی را در نظر گیرد، می توان کمک مؤثری در افزایش قابلیت سیستم در کنترل پاسخ تجهیزات کرد.