مهندسی عمران و نقشه برداری
سال:1390 | دوره:45 | شماره:2 |تعداد مقالات:12

هدف این مقاله ارائه توابع پتانسیل اسکالر واحد برای حل مسائل انتشار امواج در محیط های همسانگرد برای انواع مختلف دستگاه های مختصات استوانه ای می باشد. بدین منظور دستگاه های مختصات استوانه ای دایره ای (استاندارد)،‏ بیضوی و سهموی در نظر گرفته می شوند. قضایای کامل بودن توابع پتانسیل با استفاده از کامل بودن جواب های پواسون،‏ لامه و چادویک - ترابریچ اثبات می شود. این توابع به خصوص برای تعیین امواج انکساری و انعکاسی از لبه های دایره ای،‏ بیضوی یا سهموی مورد استفاده قرار می گیرند.

خصوصیات تصادفی عموما به دو دسته وابسته به زمان و مستقل از زمان طبقه بندی می شوند. عدم قطعیت در هندسه یا خواص ماده غالبا به دسته مسائل تصادفی مستقل از زمان مربوط می شوند؛ در حالی که عدم قطعیت در بارگذاری و شرایط محیطی در دسته مسائل تصادفی وابسته به زمان جای می گیرند. در این بررسی،‏ روش اجزای محدود برای مسائل سازه ای شامل المان تیر و قاب صفحه ای با خواص مواد غیرقطعی و تحت شرایط بارگذاری استاتیکی (مسائل تصادفی استاتیکی) بسط داده شده است. فرضیات اساسی در این بررسی عبارتند از متغیر در نظر گرفته شدن مدول الاستیسیته ماده،‏ تعریف میدان تغییر مکان (متغیر مستقل از زمان) به وسیله یک میدان تصادفی یک بعدی همگن و شرایط بارگذاری استاتیکی قطعی.

در این تحقیق روشی برای تحلیل غیرخطی قاب های بتن مسلح سه بعدی تحت اثر بارگذاری تناوبی و بارافزون ارائه شده است. هر قاب بتن مسلح به المان های تیر - ستونی و اتصال تقسیم بندی شده و در المان تیر - ستون اثر پیوستگی - لغزش مدل سازی شده است. اثر خمش دو محوره در مقطع به همراه نیروی محوری به صورت غیرخطی ولی رفتار پیچشی المان تیر - ستون به صورت الاستیک فرض شده است. در مدل سازی المان اتصال اثر بیرون کشیدگی میلگرد لحاظ شده است. معادلات و روابط حاکم بر مبنای تغییر مکان استخراج شده و به کمک آن برنامه کامپیوتری تهیه شده است. نتایج تحلیلی در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار گرفته و دقت بسیار خوبی حاصل شده است. همچنین به کمک تحلیل های متنوع میزان تاثیر عوامل پیوستگی - لغزش و بیرون کشیدگی میلگرد از درون اتصال در پاسخ تحلیلی قاب های بتن مسلح مورد بررسی قرار گرفته است.

امروزه متولیان امور آب در بسیاری از نقاط جهان با چالش روبه رشدی در خصوص تامین آب آشامیدنی مورد نیاز مصرف کنندگان مواجه هستند. عوامل مختلفی در ایجاد این وضعیت نقش دارد مثل: تغییرات آب و هوایی،‏ خشکسالی و رشد جمعیت در اثر مهاجرت به مراکز شهری بزرگ. بدلیل محدودیت منابع آب،‏ تامین آب آشامیدنی سالم حتی در نواحی پرآب نیز با مشکلات عدیده ای روبروست. در برخورد با این چالش ها،‏ کاهش هدررفت آب از خطوط انتقال و شبکه توزیع می تواند یک راه حل باشد. در این تحقیق روش جدیدی بر پایه تحلیل در حوزه فرکانس با فرض جریان ناماندگار که در مدت عملکرد عادی لوله ها اتفاق می افتد،‏ برای شناسایی نشت در سیستم های آبرسانی ارائه می شود. در تکنیک جدید توسعه یافته در این تحقیق برای شناسایی و تعیین موقعیت نشت در لوله ها،‏ جریان نوسانی دائمی توسط باز و بسته شدن متناوب یک شیر در پایین دست لوله ایجاد شده و در حوزه فرکانسی با استفاده از روش ماتریس انتقال تحلیل می شود. نتایج تحقیق نشان می دهد که حضور نشت،‏ در لوله شکل پاسخ فرکانس فشار را تغییر داده،‏ مقدار نوسانات فشار در هارمونی های زوج افزایش و در هارمونی های فرد کاهش می یابد. از این خاصیت برای تعیین موقعیت نشت در لوله استفاده می شود. قابلیت اطمینان سایر روش های نشت یابی موجود،‏ بستگی به حجم زیاد داده های اندازه گیری شده در نقاط مختلف سیستم دارد که خیلی آسان نیست. روش ارائه شده در این تحقیق فقط نیاز به اندازه گیری داده های فشار و دبی در محل شیر دارد. با استفاده از این روش علاوه بر شناسایی و تعیین موقعیت نشت،‏ مقدار دبی نشت نیز قابل اندازه گیری است که از مزایای این روش نسبت به سایر روش های موجود می باشد. در ادامه با ارائه چند مثال نمونه روش ارائه شده ارزیابی و نقاط قوت / ان مشخص شده است.

دیوارهای برشی فولادی که به دو صورت جدار نازک و تقویت شده کاربرد دارند،‏ یک سیستم ابتکاری برای مقاومت در برابر بارهای جانبی باد و زلزله می باشند و در دهه های اخیر نوع جدار نازک آن مورد توجه محققین قرار گرفته است. یکی از مشکلات پیش رو در طراحی دیوارهای برشی فولادی طراحی ستون های نگهدارنده این گونه دیوارها است. این مقاله نتایج آزمایشات انجام شده برای بررسی اثر سختی ستون های نگهدارنده دیوار برشی فولادی بر چگونگی رفتار و عملکرد دیوارهای برشی فولادی جدار نازک را ارائه می دهد. برای این کار چهار دیوار برشی فولادی یک دهانه و دو طبقه که تنها در ستون ها با یکدیگر تفاوت داشتند با مقیاس 1.2 ساخته شده و تحت بارگذاری چرخه ای قرار داده شدند. آزمایش های انجام شده نشان می دهند که گرچه با افزایش سختی ستون ها بر میزان ظرفیت باربری،‏ شکل پذیری و سختی دیوار برشی افزوده می شود،‏ اما این افزایش متناسب با افزایش سختی ستون ها نمی باشد. همچنین مشاهده شد که این دیوارها دارای شکل پذیری بسیار خوبی بوده و از ظرفیت اتلاف انرژی بسیار بالایی برخوردار هستند.

در این مقاله از طریق مدل سازی و تحلیل مدل اجزاء محدود،‏ پایه قابی شکل یک پل نمونه به منظور بهسازی مورد بررسی قرار داده شده است. برای مدل سازی بتن از المان سه بعدی هشت گرهی با قابلیت در نظر گرفتن ترک خوردگی در کشش و خرد شدگی در فشار و برای مدل سازی آرماتورهای طولی از المان دو گرهی فشاری - کششی تک محوره استفاده شده است. آرماتورهای عرضی به صورت درصد حجمی در المان بتن منظور شده اند و برای مدل سازی مصالح کامپوزیت از المان سه بعدی هشت گرهی با خاصیت لایه ای استفاده شده است. در ابتدا مدل اجزاء محدود پایه قابی شکل پل در شرایط چون ساخت و شرایط بهسازی شده ایجاد و نتایج تحلیل عددی با نتایج آزمایشات پیشین مقایسه شده است. پس از اثبات صحت مدل عددی و روش تحلیل،‏ با توجه به مشاهدات صورت گرفته از مدهای گسیختگی و نقاط ضعف چنین پایه هایی،‏ مقاوم سازی پایه به کمک الیاف FRP در حالات متفاوت صورت گرفته است. بر اساس نتایج حاصله راهکارهایی جهت افزایش مقاومت نهایی و شکل پذیری پایه پل ارایه گردیده است.

در این مقاله اثر شیب سنگ بستر بر عملکرد لرزه ای شیروانی ها مطالعه شده است. این بررسی با تحلیل دینامیکی شیروانی های مختلف،‏ برآورد شتاب زلزله در توده لغزنده و محاسبه تغییر مکان ماندگار این توده با روش بلوک لغزشی نیومارک صورت پذیرفته است. بررسی های انجام یافته بیانگر آن است که با تغییر زاویه سنگ بستر با افق و در نتیجه تغییر پریود طبیعی اصلی شیروانی (Ts)‎،‏ در شرایطی که پریود میانگین تاریخچه زمانی شتاب بر روی سطح لغزش بحرانی(Tmt)‎  و Ts به یکدیگر نزدیک باشند،‏ بزرگنمائی شتاب در توده لغزش به حداکثر خود خواهد رسید. در این حالت،‏ تغییر مکان ماندگار شیروانی نیز بیشترین مقدار را خواهد داشت. الگوریتم ارائه شده در این مقاله می تواند جهت تهیه نمودارهای لازم برای طراحی لرزه ای شیب ها بر اساس عملکرد مورد استفاده قرار گیرد. این نمودارها می توانند در تعیین ضریب شبه استاتیکی لازم جهت عملکرد مورد انتظار یک شیروانی به کار آیند.

برای تحلیل و ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای ساختمان های بنایی،‏ تعیین مشخصات اصلی سازه ای دیوارها مانند: سختی،‏ ظرفیت باربری نهایی و … ضروری است. مدل سازی میکرو در یک دیوار آجری به علت نحوه قرار گرفتن آجرها و درزهای افقی و قائم ملات و تعداد زیاد آنها،‏ بسیار مشکل و تقریبا غیرکاربردی است و نیاز به انجام مدل سازی ماکرو می باشد. در مدل سازی ماکرو،‏ یک ماده همگن جایگزین مصالح بنایی می شود. در تحقیق حاضر،‏ یک سری روابط تحلیلی جهت تعیین مشخصات این ماده همگن معادل استخراج شده است. نتایج حاصل از روش پیشنهادی جهت همگن سازی دیوارهای آجری غیرمسلح،‏ در حالات مختلف دیوارهای توپر در بارگذاری داخل صفحه ای با مدل سازی دقیق مقایسه و مشخص شد که دقت مناسبی در برآورد مشخصات خطی دیوار مانند سختی و مشخصات غیرخطی دیوار مانند مقاومت نهایی دارد و در عین حال،‏ باعث سهولت بسیار زیاد در مدل سازی و تحلیل ساختمان های بنایی می شود.

هدف از مطالعه حاضر،‏ تعیین پاسخ دینامیکی شمع های مدفون در محیط همسان جانبی تحت اثر ارتعاشات قائم می باشد. برای این منظور از روش المان ترکیبی استفاده شده است که در آن از یک سو سازه مدفون یعنی شمع با استفاده از المان محدود میله ای مدل شده و از سوی دیگر المان تشعشعی برای مدل سازی محیط نامحدود اطراف شمع به کار گرفته شده است. با سرهم کردن ماتریس سختی دینامیکی المان های محدود که از حل پیوسته به دست می آید و ماتریس سختی خاک که با معکوس کردن ماتریس نرمی به دست آمده از حل المان های تشعشعی تعیین می شود،‏ ماتریس سختی مجموعه خاک و شمع به دست می آید. در نهایت این ماتریس بر حسب درجات آزادی تعریف شده در سر شمع فشرده می شود تا امپدانس شمع،‏ در محل اتصال آن با سازه فوقانی،‏ به صورت یک عدد مختلط به دست آید. همگرایی جواب های به دست آمده در قالب مطالعه پارامتری روی تعداد المان ها،‏ فرکانس بی بعد و نسبت طول به قطر شمع مورد بررسی قرار می گیرد و درستی آنها با نتایج تحقیقات قبلی Novak و Liu کنترل می شود.

در سال های اخیر،‏ بررسی کنترل پاسخ ساختمان ها در زلزله با استفاده از تجهیزات استهلاک انرژی نظیر میراگرها همواره از اهمیت ویژه ای برخوردار بوده است. توزیع مناسب این تجهیزات در بین المان های سازه ای امکان کنترل پیچش و در نتیجه بهره برداری مضاعف را از آنها فراهم می کند. در این مقاله اثر توزیع میراگرهای ویسکوز بر رفتار پیچشی سازه به صورت آزمایشگاهی مورد مطالعه قرار می گیرد. برای این منظور یک مدل نامتقارن یک طبقه فولادی با مقیاس 1 به 6 بر روی میز لرزان مورد آزمایش قرار گرفته است. دو میراگر از نوع ویسکوز با توزیع های مختلف،‏ دیافراگم سازه را به تکیه گاه متصل نموده و برای هر حالت توزیع میراگر تغییر مکان جانبی،‏ شتاب جانبی و چرخش دیافراگم سازه برای 6 شتابنگاشت ثبت شده است. همچنین آزمایش های بارگذاری چرخه ای به منظور تعیین مشخصات دینامیکی میراگرها انجام شده که وابستگی زیاد مشخصات آنها را به عواملی نظیر فرکانس و دامنه حرکت نشان می دهد. مقایسه نتایج حاصل از مدل آزمایشگاهی با مدل سازی عددی،‏ همسانی مناسبی را در روند پاسخ های تاریخچه زمانی در دو حالت نشان می دهد. بررسی ها بر روی نتایج نشان می دهد توزیع های مناسبی از میراگرها وجود دارند که می توان تغییر مکان جانبی و چرخش دیافراگم را تا حد امکان کنترل نمود به گونه ای که رفتار سازه به حالت متقارن نزدیک شود. در حالی که برای کنترل شتاب جانبی و برش پایه،‏ توزیع مناسبی حاصل نشده است.

موضوع تحقیق حاضر بررسی اثر نسبت آب به سیمان و جایگزینی پوزولان طبیعی،‏ خاکستر بادی و میکروسیلیس بجای درصدی از وزن سیمان بر حرارت تولید شده ناشی از هیدراسیون سیمان و روند کسب مقاومت اولیه در بتن است. بدین منظور 13 طرح اختلاط با دو نسبت آب به سیمان 0.46 و 0.3 ساخته شد. در هر دو نسبت آب به سیمان علاوه بر طرح شاهد،‏ جایگزینی پوزولان طبیعی (15% و 30%) و خاکستر بادی (15% و 25%) انجام شد. جایگزینی میکروسیلیس نیز فقط در بتن با نسبت آب به سیمان 0.3 و به میزان 5%،‏ %8 و 11% وزنی سیمان انجام شد. جهت تعیین رژیم حرارت هیدراسیون هر بتن،‏ از کالریمتر نیمه آدیاباتیک و نرم افزار 4C Heat استفاده شد. همچنین مقاومت فشاری نمونه های مکعبی در سنین اولیه،‏ 1 تا 7 روز،‏ تعیین گردید. نتایج بدست آمده نشان می دهد که با افزایش رده مقاومتی،‏ حرارت زایی به ازای هر کیلوگرم مواد سیمانی بتن کاهش می یابد. همچنین از بین پوزولان های مختلف،‏ خاکستر بادی مناسب ترین جایگزین سیمان در بتن با نسبت آب به سیمان زیادتر است.

در دنیای امروز استفاده از تصاویر ماهواره ای با قدرت تفکیک بالا به عنوان یکی از مهمترین منابع تامین داده در بسیاری کاربردها مانند مدیریت و پیشگیری از بحران ناشی از سوانح طبیعی،‏ مدیریت منابع معدنی،‏ کاربردهای عمرانی و ... مطرح می باشد. از آنجا که اولین مرحله در استفاده از این تصاویر تصحیح هندسی و زمین مرجع نمودن آنها است،‏ در طی سالیان پس از پیدایش و رواج استفاده از این تصاویر تلاش های فراوانی توسط افراد مختلف در این زمینه انجام گرفته است. از جمله مدل هایی که برای تصحیح این تصاویر مطرح و مورد توجه بسیار قرار گرفته،‏ تبدیل افاین سه بعدی است که از مزایایی همچون تعداد کم پارامترها،‏ ساختار خطی و عدم وابستگی به پارامترهای مسیر و کالیبراسیون سنجنده برخوردار می باشد. در این تحقیق قابلیت استفاده از مدل افاین در تصحیح هندسی تصاویر سنجنده Cartosat-1،‏ برای تصاویر اخذ شده از منطقه رودهن در ایران،‏ در مقایسه با مدل رشنال مستقل از زمین مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین امکان افزایش دقت حاصل از این مدل و رفع اثر اعوجاجات ناشی از کرویت و ناهمواری های سطح زمین،‏ بررسی شده است.