مهندسی عمران امیرکبیر
سال:1402 | دوره:55 | شماره:8 |تعداد مقالات:10

در مقاله حاضر تأثیر تراز رسوبات کف مخزن سد، بر پاسخ دینامیکی غیرخطی سد بتنی وزنی تحت انفجار TNT با استفاده از مدل عددی به صورت سه بعدی مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور با فرض دو تراز مختلف رسوبات در مخزن سد، تأثیر تراز آن بر رفتار دینامیکی و میزان آسیب بر روی سد بتنی وزنی بررسی شده است. مدل رفتاری بتن آسیب دیدۀ پلاستیک (CDP) که شامل رفتار سخت شوندگی و نرم شوندگی کرنشی بتن می باشد، در مدلسازی اعمال شده است. در تحلیل ها از دینامیک غیرخطی سیستم سد- مخزن و فونداسیون به روش المان محدود و با استفاده از نرم افزار ABAQUS استفاده شده است. برای بارگذاری انفجار از تئوری CONWEP استفاده شده است. بعنوان مطالعه موردی، آنالیز خرابی سد بتنی وزنی کوینا، واقع در کشور هند تحت انفجار TNT مورد ارزیابی قرار گرفته است. تحلیل ها برای سه نقطۀ انفجار مختلف و به ازای دو مقدار متفاوت مادۀ منفجره انجام گرفت. نتایج بدست آمده از تحلیل ها نشان می دهد هرچه محل انفجار از رسوبات موجود دورتر باشد، جابجایی در تاج سد بیشتر خواهد شد. افزایش ارتفاع رسوب موجود در مخزن سد، موجب استهلاک تنش و انرژی شده و در نهایت کاهش خرابی و جابجایی تاج سد را به همراه خواهد داشت.

تشکیل پیوند میان دانه های خاک به کمک عامل سیمانی باعث می شود تا خاک رفتاری متفاوت نسبت به خاک غیرسیمانته داشته باشد. در این پژوهش، با استفاده از شبیه سازی عددی به روش اجزای مجزا، تأثیر مقاومت پیوند بر روی رفتار مکانیکی خاک ماسه ای سیمانته در آزمون فشار همه جانبه بررسی شده است. برای شبیه-سازی پیوند، از یک مدل پیوند تماسی استفاده شده که در آن، مقاومت پیوند در برش و کشش یکسان است. شرایط تشکیل پیوند در این مدل پیوند تماسی، وجود تماس فیزیکی بین ذرات و حداقل همپوشانی آن ها است. در شبیه سازی آزمون فشاری همه جانبه، از سه مقاومت پیوند مختلف در تهیه نمونه ها استفاده شده و این نمونه ها تا سطح تنش 60 مگا پاسکال بارگذاری شده اند. نتایج نشان می دهد افزایش مقاومت پیوند باعث می شود تمایل نمونه سیمانته به تراکم یا کاهش نسبت تخلخل در مقایسه با نمونه غیرسیمانته، کاهش پیدا کند. همچنین، تنش مرتبط با نقاط تسلیم اولیه و ثانویه با افزایش مقاومت پیوند، افزایش یافته است. با بررسی شکست پیوند در طول آزمون مشاهده می شود که در فشار همه جانبه ای که تسلیم اولیه در نمونه های سیمانته رخ می دهد، شکست پیوند با نرخ شدیدتری اتفاق می افتد. نتایج این شبیه سازی نشان می دهد که سهم تنشی که پیوندها از کل تنش اعمالی تحمل می کنند، با افزایش کرنش حجمی، افزایش پیدا می کند. همچنین هرچه مقاومت پیوند نمونه بیشتر باشد، مقدار تنش تحمل شده توسط پیوندها افزایش پیدا می کند. در مطالعه حاضر، دقت و صحت نتایج شبیه سازی با مقایسه نتایج آزمایشگاهی نشان داده شده است.

برج های فرآیندی تحت عنوان مخزن های ذخیره عمودی از جمله سازه های صنعتی می باشد که نقش کلیدی در روند تولید مواد نفتی و مشتقات آن در پالایشگاه ها دارند. به دلیل آسیب پذیری این سازه ها در زلزله های گذشته و عدم وجود آیین نامه و روش معتبر جهت تحلیل لرزه ای این سازه ها، مطالعه ای بر روی رفتار لرزه ای یک نمونه برج فرآیندی به ارتفاع 26/5 متر واقع در پالایشگاه جزیره قشم در این مطالعه انجام شده است. از آن جایی که درنظرگرفتن فنداسیون صلب بدون اندرکنش خاک و سازه نشان دهنده پاسخ لرزه ای نزدیک به واقعیت نیست، مدلسازی این برج در نرم افزار اجزاء محدود Abaqus با درنظرگرفتن اثرات اندرکنش خاک و سازه انجام شده است. جهت مدلسازی خاک از مدل وینکلر استفاده شده و رفتار لرزه ای برج با استفاده از تحلیل استاتیکی غیرخطی و تحلیل دینامیکی افزایشی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است و توابع شکنندگی برای ارزیابی آسیب پذیری در سطوح مختلف شدت های لرزه ای تولید شده است. در این بررسی خرابی های محتمل شامل خرابی بدنه و دامنه و همچنین واژگونی سازه مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به نمودارهای تحلیل دینامیکی افزایشی، هیچگونه کمانشی در جداره و دامنه برج قبل از وقوع واژگونی مشاهده نشده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد مود خرابی غالب برج واژگونی بوده که با توجه به منحنی شکنندگی به دست آمده برای سازه تا شتاب  g0/1 احتمال واژگونی برج صفر می باشد و برای شتابg 0/350 این احتمال کمتر از 20% است.

تثبیت خاک های ضعیف و بد دانه بندی شده در پروژه های مهندسی اغلب با استفاده از آهک و سیمان انجام می پذیرد. مقادیر قابل ملاحظه انرژی حرارتی مورد نیاز در فرآیند تولید سیمان و همچنین حجم دی اکسید کربن تولید شده در این صنعت، مخاطرات زیست محیطی قابل ملاحظه ای را به همراه داشته است. آلومینوسیلیکات های فعال شده قلیایی به عنوان یک گزینه ارزان قیمت و سازگار با محیط زیست یکی از جدی ترین جایگزین های شناخته شده برای سیمان و آهک به شمار می روند. هدف از این مطالعه بررسی امکان پذیری استفاده از متاکائولن در فرآیند تثبیت ماسه بادی به همراه استفاده از پسماند کاربید کلسیم به عنوان فعالساز قلیایی است. مواردی همچون میزان متاکائولن، غلظت فعالساز قلیایی، زمان و حرارت عمل آوری نمونه های خاک تثبیت شده با استفاده از آزمایش مقاومت فشاری محدود نشده (UCS) و نسبت باربری کالیفرنیا (CBR) مورد بررسی قرار گرفته است و نتایج با نمونه ماسه بادی تثبیت شده با سیمان پرتلند مورد مقایسه قرار گرفته است. بررسی ریزساختارهای شکل گرفته درفرآیند تثبیت خاک با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM)  و طیف نگاری پراش انرژی پرتوایکس(EDX)  انجام پذیرفته است. نتایج به دست آمده موید افزایش قابل ملاحظه مقاومت فشاری و کرنش پذیری نمونه های خاک تثبیت شده است. علاوه بر این، تحلیل ریزساختارهای پدید آمده در نمونه های خاک تثبیت شده چسبندگی قابل ملاحظه میان ژل چسبانندهC-A-S-H  و ذرات ماسه و همچنین پرشدن فضای میان دانه ای با ژل حاصل از فعالسازی متاکائولن را نشان می دهد. برآیند نتایج حاصل از این مطالعه بیانگر قابلیت قابل ملاحظه ژل چسباننده معرفی شده به عنوان یک عامل تثبیت کننده سازگار با محیط زیست در فرآیند تثبیت خاک های ماسه ای می باشد.

بروز یخ بندان و متعاقب آن ذوب شدن یخ، سالیانه خسارات زیادی به بسترهای متشکل از خاک های ماسه ریزدانه وارد می کند. تغییرات حجمی خاک در حین یخ زدن-آب شدن عاملی است که باعث کاهش مقاومت و افزایش تغییرشکل ها می شود. در این مطالعه، اندازه گیری های متعدد آزمایشگاهی برای بررسی اثرات چرخه های یخبندان-ذوب بر رفتار آزمونه های استوانه ای ماسه ای ارائه شده است. برای بررسی دقیق اثرات یخزدگی، ماسه ریزدانه انتخاب شده است. به صورت همزمان روش های تثبیت شیمیایی خاک توسط اختلاط با سیمان با مقادیر 2، 4 و 6 درصد وزنی خاک خشک و تسلیح مکانیکی با افزودن 0، 0/5 و 1 درصد وزنی الیاف بازیافتی نایلونی، بکار گرفته شده است.  این مطالعه نشان می دهد که وجود الیاف در کنار سیمان، باعث تغییرات آشکار مشخصات سختی، مقاومتی و دوام نمونه ها تحت اثر چرخه های یخبندان-ذوب می شود. از یافته های این مطالعه می توان نتیجه گرفت که در نمونه های بدون الیاف، ترک های مشخص و عریض مشاهده می گردد. درصورتی که در نمونه های مسلح به الیاف ترک ها ریزتر هستند و در عرض گسترده تری توزیع شده اند. نتایج مربوط به رفتار نمونه ها در هنگام بارگذاری نشان داد که در نمونه های مسلح شده با الیاف، گسیختگی بر اثر بیرون زدگی الیاف رخ داده است. در نمونه های 7 روزه خشک (بدون اعمال چرخه یخبندان -ذوب) با افزودن الیاف مقاومت فشاری نمونه ها افزایش می یابد. در نمونه های 28 روزه، با افزایش فقط 0/5% الیاف به طول0/5 سانتی متر، افزایش مقاومت فشاری محدود نشده و از آن پس کاهش آن مشاهده شده است. در تمام نمونه های 7 و 28 روزه خشک، با افزایش اندازه الیاف از0/5 سانتی متر به 1 و 1/5 سانتی متر مقاومت فشاری نمونه ها روندی کاهشی دارد. همچنین با افزودن درصد الیاف از 0/5 به 1% باز هم روند کاهش مقاومت دیده می شود.

چقرمگی شکست یکی از مهم ترین خواص بتن است که شرایط گسترش ترک و درنهایت شکست بتن را کنترل می کند. در این تحقیق با استفاده ازآزمون روی دیسک برزیلی دارای ترک مستقیم، پیش بینی روند انتشار ترک و چقرمگی شکست در نمونه های بتن معمولی فاقد میکروسیلیس و پودرسنگ آهک و نمونه های بتن معمولی حاوی میکروسیلیس و پودرسنگ آهک بررسی شده است.  میکروسیلیس جایگزین 10 درصد وزنی سیمان و پودر سنگ آهک جایگزین 5 درصد وزنی سیمان شده است. فرآیند گسترش ترک از شکاف های از پیش موجود در نمونه ها و همچنین چقرمگی شکست در حالت های I، II و حالت ترکیبی I-II بررسی  شد. آزمایش چقرمگی شکست روی نمونه های دیسک برزیلی در زوایای 0، 15، 28/83، 45، 60، 75 و 90 درجه نسبت به راستای ترک از پیش موجود انجام شده است. پس از مطالعات آزمایشگاهی مشخص گردید که شروع ترک های باله ای در زوایای کم تر از 60 درجه (60

خاک های واگرا عموما دارای پتانسیل بالای انقباض و تورم، نفوذپذیری کم و مقاومت اندک در برابر فرسایش بوده و لذا از نوع خاکهای مسئله دار شناخته می شوند. در این تحقیق تغییر در پتانسیل واگرایی به روش تثبیت شیمیایی با سیمان و جایگزینی بخشی از سیمان با زئولیت (به عنوان یک افزودنی دوستدار محیط زیست) در تثبیت نوعی خاک رس مورد ارزیابی قرار گرفته است چرا که استفاده از سیمان مشکلات زیست محیطی متعددی دارد. نتایج این بررسی نشان داد با جایگزینی بخشی از سیمان با زئولیت، حداکثر وزن مخصوص خشک افزایش و رطوبت بهینه کاهش می یابد که روند متفاوتی در مقایسه با تثبیت سیمانی است. همچنین رفتار نمونه در آزمایش تک محوری تحت تاثیر درصد جایگزینی سیمان با زئولیت است. نتایج آزمایش هیدرومتری مضاعف نیز نشان داد ترکیب 5 % سیمان و جایگزینی 30 % زئولیت پتانسیل واگرایی خاک را کاهش می دهد. همچنین در آزمایش های ته نشینی مشاهده شد با افزایش نسبت جایگزینی زئولیت، میزان ته نشینی افزایش می یابد که با کاهش ضخامت لایه دوگانه رس قابل توجیه است و کاهش پتانسیل واگرایی را تایید می نماید. آنالیزهای ریزساختاری SEM  نیز بیانگر تشکیل ژل کلسیم سیلیکات هیدراته در مخلوط بوده که باعث بهبود مشخصات مکانیکی و مقاومتی و کاهش پتانسیل واگرایی خاک رس متورم شونده شده است.

هدف مقاله حاضر پیشنهاد یک رهیافت کنترل تطبیقی از کنترل کننده PID موسوم به کنترل کننده ANN-OPID است به طوری که با بهره گیری هم زمان از مزیت های کنترل کننده کلاسیک PID و شبکه های عصبی قادر باشد با توجه به تغییرات نوع زلزله، نسبت به کنترل کننده بهینه PID با ضرایب ثابت، عملکرد لرزه ای بهتری را فراهم نماید. در این رهیافت با استفاده از تخمین دینامیک سیستم سازه ای به وسیله بلوک شبکه عصبی، پارامترهای کنترل کننده PID به صورت تطبیقی تنظیم می شود. ارزیابی عملکرد لرزه ای کنترل کننده پیشنهادی در مقایسه با کنترل کننده بهینه متداول PID برای یک سازه 8 طبقه هوشمند جداشده در پایه در معرض زلزله های مختلف نزدیک و دور از گسل مقایسه شده است. به طور میانگین، نتایج به دست آمده برای سازه موردمطالعه در معرض شش زلزله نشان می دهند که کنترل کننده TLBO-PID منجر به کاهش 24% و 25% بیشینه جابه جایی تراز جداساز و جذر میانگین مربعات آن، افزایش 24% و 11% بیشینه شتاب و جذر میانگین مربعات آن در طبقات روسازه و افزایش 6% و 6% بیشینه جابه جایی نسبی و جذر میانگین مربعات آن در طبقات روسازه شده است. بااین حال رهیافت کنترل کننده پیشنهادی ANN-OPID سبب کاهش 35% و 33% بیشینه جابه جایی تراز جداساز و جذر میانگین مربعات آن، کاهش 9% و 7% بیشینه شتاب و جذر میانگین مربعات آن در طبقات روسازه و کاهش 5% و 6% بیشینه جابه جایی نسبی و جذر میانگین مربعات آن در طبقات روسازه شده است؛ بنابراین کنترل کننده پیشنهادی ANN-OPID ضمن کاهش چشمگیر جابه جایی تراز جداساز، شتاب و جابه جایی نسبی طبقات روسازه را نیز کاهش می دهد، درحالی که که کاهش جابه جایی تراز جداساز درنتیجه بهر ه گیری از کنترل کننده TLBO-PID به هزینه افزایش شتاب و جابه جایی نسبی طبقات روسازه حاصل می شود.

به کارگیری کنترل غیرفعال یکی از روش های موثر در کاهش تقاضای لرزه ای سازه ها می باشد. در دهه های اخیر انواع مختلفی از میراگرهای غیرفعال از قبیل میراگرهای فلزی تسلیم شونده با هدف بهبود رفتار لرزه ای در ساخت و سازهای جدید یا بهسازی ساختمان های موجود توسعه یافته اند. هدف اصلی این تحقیق معرفی یک میراگر فلزی جدید بیضی گون جهت بهبود عملکرد لرزه ای ساختمان های فولادی موجود می باشد. با توجه به تاثیر پارامترهای هندسی میراگر بیضی گون بر رفتار لرزه ای ساختمان بهسازی شده، بررسی دقیق عددی بر روی میراگرها با نسبت های مختلف قطر به ضخامت و همچنین ابعاد و نحوه استقرار دیافراگم برشی صورت گرفته است. برای ارزیابی لرزه ای میراگر پیشنهادی در بهسازی ساختمان ها با مشخصات دینامیکی متفاوت (ساختمان های کوتاه، میان و بلند مرتبه) از سه سازه مبنای 3، 9 و 20 طبقه استفاده شده است. همچنین جهت بررسی عملکرد لرزه ای میراگر بیضی گون در پهنه های مختلف با لرزه خیزی متفاوت، در تحلیل های دینامیکی، شتاب نگاشت های حوزه دور و نزدیک به کار گرفته شده است. در این پژوهش پس از انجام صحت سنجی در نرم افزارABAQUS ، رفتار لرزه ای قاب های ساختمانی بهسازی شده با میراگر بیضی گون پیشنهادی با استفاده از تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی در نرم افزار SAP2000، ارزیابی شده است. نتایج تحلیل های عددی بیانگر عملکرد مناسب میراگر فلزی پیشنهادی در استهلاک انرژی القایی زلزله به سازه و کاهش پاسخ های لرزه ای ساختمان های بهسازی شده می باشد. همچنین متوسط حداکثر تغییرمکان نسبی بین طبقه ای تحت اثر4 شتاب نگاشت حوزه دور و نزدیک در ساختمان های مبنای 3، 9 و 20 طبقه، به ترتیب به میزان 71، 78 و 51 درصد کاهش یافته است.

اندازه گیری و سنجش میزان آلودگی صوتی ترافیکی، همواره مورد توجه مدیران سیستم حمل و نقل شهری بوده است. تعاریف صوت و نویز، بررسی تفاوت های آن ها، عوامل تولید و انتشار آلودگی صوتی ترافیکی، روش های مختلف آزمایشگاهی و اجرایی در راستای اندازه گیری انرژی صوتی، نقشه های صوتی و بررسی روش های کاهش انرژی صوت از مهم ترین عناوین مورد بررسی در این تحقیق است. اندرکنش لاستیک و روسازی به عنوان مهم ترین عامل آلودگی صوتی ترافیکی در سرعت های بالای 40 کیلومتر بر ساعت برای ماشین های سواری و در سرعت های بالای 70 کیلومتر بر ساعت برای کامیون ها، منبع اصلی آلودگی صوتی شناخته شده است. استفاده از درصد فضای خالی مناسب در رویه های آسفالتی، آلودگی صوتی حاصل از اندرکنش لاستیک و روسازی را تا 10 دسی بل کاهش داده است. آسفالت متخلخل با فضای خالی بیش از 20٪ عملکرد مطلوبی را در کاهش آلودگی صوتی ترافیکی نشان داده است. شدت آلودگی صوتی ترافیکی با استفاده از روش های آزمایشگاهی و اجرایی مورد اندازه گیری قرار گرفته است. روش های آزمایشگاهی در محیط آزمایشگاه و با شرایط کنترل شده قابل انجام است. نتایج آزمایش ها دقیق تر بوده و به طور گسترده در اندازه گیری آلودگی صوتی حاصل از اندرکنش بین لاستیک و سطح روسازی مورد استفاده قرار گرفته است. روش های اجرایی با وجود تحت تاثیرقرارگرفتن آلودگی های صوتی محیط، نویز واقعی اندرکنش لاستیک با روسازی را به طور واقعی تری اندازه گیری می کند.