نشریه دانشکده فنی دانشگاه تهران
سال چهل و دوم شماره 6 (پیاپی 116، آذر 1387)

سدهای باطله، به عنوان متداولترین راه انباشت پسماند بسیاری از صنایع، نه تنها از آن جهت که از آلودگی محیط زیست جلوگیری می کنند، بلکه به واسطه صرفه جویی قابل ملاحظه ای که در مصرف آب تازه سبب می شوند، حائز اهمیت می باشند. به همین ترتیب، تخریب این سدها می تواند منجر به آسیب های جبران ناپذیر اقتصادی و زیست محیطی گردد. در این مقاله، پس از ارزیابی نقاط ضعف سدهای باطله، سد اصلی باطله سرچشمه، واقع در استان کرمان، که پس از افزایش ارتفاع تا مرحله دوم به ارتفاع حدود 90 متری خواهد رسید، به عنوان یک مطالعه موردی بررسی می شود. سد پس از افزایش ارتفاع با استفاده از پوشش ژئوممبرین، شکل های مختلف هسته رسی و گزینه های دیگر با در نظر گرفتن مدل های مختلف رفتاری برای مصالح و مواد باطله مورد تحلیل شبه استاتیکی و دینامیکی قرار گرفته است؛ هدف از تحلیل های شبه استاتیکی انتخاب گزینه ای است که علاوه بر تامین پایداری مورد نیاز، از نظر مصالح دردسترس وجنبه اقتصادی نیز بهینه باشد. گزینه انتخابی در این مرحله، استفاده از پوشش ژئوممبرین بوده که برای بررسی دقیق تر عوامل مؤثر، مانند فشار آب حفره ای درپاسخ سد به زلزله- هایی با ویژگی های متفاوت مورد آنالیز دینامیکی قرار گرفته است. در تحلیل- های دینامیکی از نرم افزار FLACاستفاده شده است

برای طراحی و ارزیابی سکوهای ثابت فلزی، عموما?، دو تراز بارگذاری برای شرایط دریا تعریف می شود: تراز طراحی و تراز حد نهایی. در این مطالعه، این دو تراز برای طراحی سکوها در منطقه پارس جنوبی تعیین شده است. ارتفاع موج متناظر با ظرفیت میانه1 در تراز بارگذاری حد نهایی با استفاده از آنالیز خطرپذیری به دست آمده است. برای این منظور احتمال خرابی به برش پایه مربوط شده و رابطه بین برش پایه و ارتفاع موج به دست آمده است. با تخمین مقاومت ذخیره موجود در سکوهای مختلف، بارگذاری تراز طراحی نسبت به بارگذاری تراز حد نهایی مقایسه گردیده و در نهایت روند طراحی بر اساس دو تراز بارگذاری مورد بررسی قرار گرفته و مشاهده شده است که طراحی بر اساس دو تراز در سطحی بالاتر نسبت به بارگذاری در یک سطح طراحی قرار دارد.

در این تحقیق سه عدد قاب بتنی یک دهانه و یک طبقه با مقیاس 1:2 در حالتهای بدون میان قاب، با میان قاب آجر فشاری و با میان قاب بلوک سفالی تحت آزمایش رفت و برگشتی شبه استاتیک قرار گرفتند. با انجام این آزمایش ها، پارامترهای مختلف پاسخ بررسی شده، نتایج با مقادیر حاصل از روش های تقریبی معادل سازی میان قاب ها مقایسه شده اند و در نهایت محدوده ای از رفتار که در آن میان قاب های آجری با افزایش سختی اولیه، ماکزیمم مقاومت و استهلاک انرژی موجب بهبود رفتار قاب ها می شوند مشخص شده است. میان قاب های سفالی علیرغم افزایش نسبی پارامترهای ذکر شده، به دلیل تخریب سریع، رفتار چندان مطلوبی را ایجاد نمی نمایند. از لحاظ مقایسه نتایج با روش های تحلیلی معادل سازی میان قاب ها، مشاهده می شود که در حالت خطی، سختی اولیه میان قاب های آجری به درستی تخمین زده می شود اما در مورد میان قاب های سفالی چنین نیست، ضمن آنکه در حالت غیر خطی نیز در هر دو مورد تطابقی بین نتایج تحلیلی و آزمایشگاهی وجود ندارد

شبکه های توزیع آب شهری سهم قابل توجهی از شریان های اساسی تامین کننده خدمات آبی به مردم را دربر می گیرند و به دلیل این که در طی زمان های اخیر مسئولیت مهم راضی نگاه داشتن مردم نسبت به تامین آب بر عهده سیستم های توزیع آب بوده، پرهیز از حوادثی چون شکست لوله ها و اجزای دیگر شبکه که باعث آسیب رساندن به سلامت ساختاری و کارآیی شبکه ها می شود، همواره مد نظر قرار گرفته است. این مقاله برای بهبود مدل سازی شکست لوله ها نخست به بررسی و تحلیل عوامل اساسی در شکست می پردازد و در ادامه با بررسی انواع ابزارهای ریاضی کلاسیک در تشریح فرآیندهایی که باعث شکست در لوله های آبی می شوند، برای پیش بینی شکست، مدلی مفید و مؤثر که افزایش خرابی و زوال در لوله ها را با عواملی یکنواخت ومستقل از زمان (دائمی) چون سن، جنس و قطر لوله و هم چنین عامل فشار آب (غیردائمی) مرتبط می سازد، ارائه می شود. روش داده کاوی پیشنهاد شده تحت عنوان رگرسیون چندجمله ای تکاملی، عبارت های سمبلیک (عوامل شکست) و عددی (ضرائب) را با هم ترکیب می کند. هم چنین در این پژوهش، اثر نوفه های عامل غیردائمی فشار با روند یکنواخت شکستی که عوامل دائمی پدید می آورند، ترکیب می شود. جهت ارزیابی روش ارائه شده نیز بخشی از شبکه ی آب رسانی شهری ناحیه ی چهار شهر مشهد انتخاب شده است. با توجه به معیار قطر- جنس در گروه بندی لوله ها و هم چنین در نظر گرفتن شرایط هیدرولیکی و فشاری در منطقه به عنوان معیار پهنه بندی فشار در شبکه، فرم سمبلیک مدل ها به خوبی نشان می دهد که افزایش نرخ شکست با افزایش سن، طول و فشار لوله در ارتباط بوده و هم چنین نسبتی معکوس بین کاهش نرخ شکست با افزایش قطر وجود دارد. از طرف دیگر مشاهده شد که در این شبکه تعداد انشعابات برروی تعداد شکست ها مؤثر نبوده اند. هم چنین ساختار سیمبولیک ایجاد شده برای مدل های شکست در لوله های منطقه، کمک شایانی به بهینه سازی زمان تعویض لوله ها با توجه به تاثیر بیشتری که یک پارامتر در مدل اعمال کرده است، می نماید

بالاست به عنوان یکی از اجزاء مهم روسازه سنتی راه آهن، در عمل کرد خطوط ریلی نقش بسزایی را ایفا کرده و هم چنین تاثیر زیادی بر فعالیت های تعمیر و نگهداری می گذارد. به طوری که اکثر فعالیت های تعمیر و نگهداری خطوط سنتی به دلیل وجود این لایه بوده و بخش عمده ای از هزینه های نگهداری صرف اصلاح عیوب ناشی از آن می شوند. این عملیات به ویژه در تونلها و پلها که محدودیت فضا وجود دارد، بسیار وقت گیر و پر هزینه بوده و باعث انسداد خط برای زمانهای طولانی می شود. این مشکلات موجب طراحی روسازی هایی شدند که در آنها بالاست از ساختار خط حذف شده و به جای آن اجزاء دیگری نظیر دال ها یا تیرهای بتنی و پابندهای ارتجاعی خاص در خط مورد استفاده قرار می گیرند. تحقیقات نشان داده اند که هزینه و زمان لازم برای انجام تعمیر و نگهداری در این خطوط بسیار کمتر از روسازی های بالاستی است، ضمنا با توجه به بررسی های فنی و اقتصادی انجام گرفته درباره خطوط مسافری، نتایج تائید کننده این موضوع بوده و در این مقاله رقابتی بودن بکارگیری آنها در مقایسه با سیستم سنتی بالاستی نتیجه گرفته شده است

تاب و خم پوسته ها حالت های گوناگون کرنشی آنها را در هم می تند، و به یک دیگر وابسته می سازد. این رفتار اندرکنشی، فرآیند ساخت قالب های پوسته ای را تا کنون ناکام گذارده است. برای برپایی قالب های جزء محدود بر پایه رابطه سازی آزاد، باید آزمون جزء تکین سامان یابد. این آزمون برای جزءهای پوسته ای ناکار بوده و نیاز به بازآرایی دارد. در این مقاله، رفتار اندرکنشی پوسته ها و درگیری های کرنشی با رویکردی ریزبینانه بررسی می شوند. چنین دیدگاهی از رفتار پوسته ها، راهکاری ساده را برای ساخت قالب های پوسته ای پیش رو می گذارد. بر پایه آن، بی نیاز از سامان دهی آزمون جزء تکین، قالب پوسته ای با پاره سازی ماتریس سختی یک جزء نمونه برپا می شود. این جزء می بایست در کاربرد، توانمندی خود را در همگراسازی تحلیل سازه های گوناگون نشان داده باشد. ویژگی های این گونه قالب سازی با برپایی قالب جزء پوسته استوانه ای بررسی می شود.

در این پژوهش، با استفاده از تئوری میدان فشاری اصلاح شده و تلفیق آن با یک مدل خرپایی، مدل جدیدی برای بررسی رفتار برشی تیرهای پیوند با آرماتور گذاری قطری ارائه می شود. این مدل قادر به در نظر گرفتن اثرات هم زمان برش و خمش و همچنین نیروی محوری می باشد. مدل ارائه شده شامل یک فنر غیر خطی برشی، یک فنر محوری، دو عضو خرپایی مورب و چند فنر غیر خطی برای به حساب آوردن تغییر شکل های خمشی است. مدل پیشنهادی با نتایج تعداد زیادی از آزمایش های انجام شده توسط مؤلفین این مقاله و سایر پژوهشگران مقایسه گردیده است. این مقایسه نشان می دهد که مدل پیشنهادی به خوبی می تواند رفتار برشی تیرهای پیوند را پیش بینی کند.

حساسیت موج شکن مرکب کیسونی به شرایط محیطی از یک سو و از سوی دیگر هزینه های اجرایی فراوان و نیز سختی امور تعمیر و نگهداری آن، همچنین اهمیت مستحدثات بالا و پشت این سازه، موجب گردیده است که طراحی موج شکن های مرکب کیسونی همواره با ظرافت خاصی همراه باشد. هدف این پژوهش بررسی میزان تاثیر هر یک از مشخصه های محیطی محل ساخت در روند طراحی موج شکن مرکب کیسونی است. به این منظور حساسیت هندسه مقطع این سازه به مشخصه های هیدرولیکی محل ساخت از جمله پریود، ارتفاع و زاویه ی برخورد موج در اعماق مختلف، مورد ارزیابی قرار گرفته است. هم چنین میزان تاثیر نوع خاک بستر بر ابعاد سازه بررسی شده و در پایان مقایسه ای میان روابط تحلیلی و تجربی برآورد فشار موج روی این نوع سازه صورت گرفته است. نتایج حاصل از این پژوهش طراحان را با پاسخ هندسه مقطع موج شکن های مرکب کیسونی به تنوع شرایط هیدرولیکی و ژئوتکنیکی محل احداث، آشنا می نماید. بنابراین نتایج حاصله در امر طراحی آگاهانه و سنجیده این نوع سازه ها در شرایط مختلف هیدرولیکی و ژئوتکنیکی راه گشا خواهند بود.

بیشتر تئوری های موجود در انتشار امواج الاستیک مستقیما برای محیط های واقعی درون زمین قابل کاربرد نیستند، چرا که در این تئوری ها، مرزها یا فصل مشترک بین لایه ها تخت و موازی فرض شده اند. اهمیت بررسی انتشار امواج الاستیک در مرزهای ناهموار از آن جا ناشی می شود که بیشتر فصل مشترک ها در لایه های زمین دارای انحنا هستند. در این مقاله، با استفاده از روش تقریب رایلی بازتاب و شکست موج تخت SH در فصل مشترک موجدار بین دو نیم فضای ایزوتروپ جانبی مورد بررسی قرار می گیرد. تموج فصل مشترک باعث می شود که علاوه بر امواج بازتابی و انکساری معمول، بخشی از انرژی موج SH ورودی در عبور از فصل مشترک ناهموار به یک سری امواج بازتابی و انکساری پراشی تبدیل گردد. فرمول بندی و محاسبات عددی نشان می دهند که دامنه این امواج تابعی از زاویه تابش، فرکانس موج ورودی، تموج مرز و خواص ارتجاعی نیم فضاها است. نتایج تحلیلی این مقاله برای حالت ساده تر یعنی ایزوتروپ بر نتایج آسانو (1960) کاملا منطبق بوده و به منظور کنترل محاسبات عددی نتایج این مقاله برای حالت ایزوتروپ با نتایج آسانو (1960) مقایسه شده است.

خوردگی آرماتورها در بتن از جمله رایج ترین خرابی ها در منطقه خلیج فارس است. دو عامل موجب خوردگی آرماتور می شود: یکی حضور یون کلر و دیگری کاهش pH محیط اطراف آرماتور (کربناتاسیون). مقدار کلر بحرانی برای شروع خوردگی آرماتور در بتن یکی از عواملی است که امروزه توجه بسیاری از محققین را به خود جلب نموده است و در مدل های نرم افزاری مربوط به تعیین عمر مفید سازه های بتنی، دست یابی به آن اهمیت بسزائی دارد. در این مقاله مقدار کلر بحرانی در یک سازه بتنی قدیمی واقع در جزیره کیش مورد بررسی قرار گرفت. عمق کربناتاسیون، پروفیل یون کلر و مقدار کلر در سطح مشترک آرماتور و بتن تعیین شد و با مقایسه نتایج، مقدار کلر بحرانی بر حسب درصد وزنی بتن به دست آمد. نتایج حاصل، در یک نرم افزار مربوط به پیش بینی عمر مفید سازه های بتنی در خلیج فارس مورد استفاده قرار خواهند گرفت.

در نظر گرفتن اثر حالت خاک، توانمنJدی مدل های رفتاری در شبیه سازی رفتار خاک های دانه ای را به گونه قابل توجهی افزایش می دهد. در این پژوهش نشان داده شده است که با در نظر گرفتن اثر حالت خاک در فرمول بندی مدل های رفتاری، می توان رخداد ناپایداری های داخلی از نوع نوار برشی را نیز با دقت بهتری پیش بینی نمود. به این منظور نخست فرمول بندی یک مدل رفتاری تابع حالت خاک شرح داده شده است. در ادامه نخست شرایط عمومی وقوع ناپایداری و در پی آن با توجه به فرمول بندی مدل، شرایط خاص وقوع ناپایداری بدست آورده شده است. در انتها شرایط رخداد نوار برشی در چند آزمایش کرنش مسطح با استفاده از مدل تابع حالت شبیه سازی و با نتایج تجربی مقایسه گردیده است. هم چنین نشان داده شده است که شبیه سازی های به دست آمده از مدل مشابه که تابع حالت خاک نمی باشد از دقت بسیار کمتری برخوردار می باشد.

مقاومت فشاری، مقاومت کششی و شکل پذیری از جمله مهم ترین خصوصیات مکانیکی یک مصالح سازه ای مناسب، خصوصا برای تعمیرات سازه ای می باشد. با توجه به مقاومت فشاری قابل قبول مصالح پایه سیمانی و ناچیز بودن مقاومت کششی و شکل پذیری آنها یکی از روش های جبران کاستی های این مصالح، افزودن الیاف به آنها می باشد. این تحقیق به منظور دست یابی به بتن الیافی با مقاومت کششی و شکل پذیری بالا با استفاده از مصالح موجود در کشور صورت پذیرفته است. به طور کلی فعالیت های انجام شده در این مطالعه را می توان به سه بخش تقسیم نمود: دست یابی به ماتریس پایه سیمانی مناسب برای بتن الیافی، انتخاب شکل الیاف فولادی سازگار با ماتریس و در نهایت دست یابی به بتن الیافی با مقاومت کششی و شکل پذیری بالا.در بخش نخست مطالعه 140 طرح اختلاط مورد بررسی قرار گرفت و در نهایت ماتریس پایه سیمانی با مقاومت فشاری 170 جهت ادامه تحقیقات انتخاب گردید. به منظور بهبود مقاومت کششی و شکل پذیری ماتریس، الیاف فولادی مجعد با قطر 3/0 و طول 20 مورد مطالعه قرار گرفتند. جهت دست یابی به الیاف سازگار با ماتریس به دست آمده، آزمایش مقاومت بیرون کشیدگی بر روی الیاف تک با طول و ارتفاع های موج مختلف انجام گرفت و شکل بهینه الیاف به دست آمد. در نهایت با افزودن 2 تا 4 درصد حجمی الیاف فولادی مجعد به ماتریس پایه سیمانی، مقاومت فشاری 198 و مقاومت کششی 4/23 و انرژی شکست به بزرگی 9500 به دست آمد.

هدف از این تحقیق، توسعه یک مدل عددی برای شبیه سازی حرکت نفت در سطح آب دریا، پیش بینی فرآیندهای استهلاک لکه های نفتی تشکیل شده و تخمین تمرکز غلظت نفت در سطح آب می باشد. به طورکلی مدل عددی ارائه شده شامل ترکیبی از دو مدل اولری جریان و مدل لاگرانژی مسیریابی ذرات می باشد. میدان جریان محیط مورد مطالعه، توسط مدل جریان که یک مدل دوبعدی افقی انتگرال گیری شده در عمق می باشد، حاصل می گردد. سپس مدل با استفاده از روش دو بعدی مسیریابی ذره، شامل دو روش لاگرانژی برای شبیه سازی فرآیند "حرکت افقی" و روش تصادفی برای شبیه سازی فرآیند "پخشیدگی افقی" و معادلات تجربی برای فرآیندهای استهلاک، به بررسی پدیده مورد مطالعه می پردازد. به منظور شبیه سازی نفت ریزشی، شمار زیادی از ذرات، روی سطح لکه نفتی فرض می شوند. نیروهای مؤثر در حرکت این ذرات عبارت از جریان سطحی آب، نیروی باد و آشفتگی جریان می باشد. این مدل قابلیت بررسی فرآیندهای مختلفی نظیر "حرکت افقی"، "پخش و گسترش افقی ناشی از توازن نیروها و آشفتگی جریان"، "تبخیر"، "انحلال"، "پخشیدگی قائم"، "امولسیون"، "تداخل با ساحل"، "رسوب گذاری در بستر" و "تغییر خواص فیزیکی نفت" را دارد. در این مدل از روش جدیدی برای بررسی بهتر فرآیندهای استهلاک نفت استفاده شده است. بدین صورت که نفت ریخته شده به دریا، به هشت گروه هیدروکربن که ترکیبات اصلی آن را تشکیل می دهند، تقسیم می شود. مقایسه نتایج شبیه سازی مدل با نتایج تحلیلی، حاکی از کارآیی مناسب و دقت قابل قبول مدل، در پیش بینی حرکت لکه های نفتی و تخمین میزان آلودگی حاصل از آن است. هم چنین جهت نمایش کاربرد مدل در مسائل واقعی، مدل سازی توزیع آلودگی نفتی فرضی در خلیج فارس ارائه شده است.

در این مقاله یک مدل سازی عددی از عملیات به آب اندازی جاکت سکوهای دریایی انجام گرفته است. در این راستا با استفاده از معادلات حرکت و معادلات قیدی هندسی، دستگاه معادلات دیفرانسیلی-جبری حاکم تشکیل شده و به کمک روش های عددی حل شده است. در این مدل سازی مواردی همچون در نظر گرفتن نیروی ورود به آب و حل معادلات حرکت به روش غیر صریح نیومارک، افزون بر نرم افزارهای رایج تجاری اراوه شده است. نتیجه این مدل سازی تاریخچه زمانی حرکات بارج و جاکت و نیروهای وارده به آنها می باشد. به منظور صحت سنجی، نتایج حاصل از مدل سازی ارائه شده با نتایج نرم افزار تجاری SACS مقایسه شده اند و تطابق نسبتا خوبی بین نتایج ملاحظه شده است. نیروهای وارده از طرف آب بر جاکت مورد بررسی قرار گرفته و اهمیت و تاثیر هرکدام بر حرکات جاکت مشخص شده اند. همچنین ملاحظه شده است که نیروهای ضربه ای حین ورود به آب در مورد اعضای افقی جاکت جاکت مهم می باشد و ممکن است بر طراحی این اعضا حاکم شود. این نیرو می تواند در مورد اعضای افقی جاکت نزدیک کف دریا حائز بیشترین اهمیت باشد، چرا که به این اعضا بارهای محیطی بزرگی وارد نمی شود، اما نیروی ورود به آب بزرگی به آنها وارد می شود.