نشریه دانشکده فنی دانشگاه تهران
سال سی و نهم شماره 3 (پیاپی 91، شهریور 1384)

در این مقاله با استفاده از تئوری غیرخطی ون کارمن، معادلات دیفرانسیل حاکم بر رفتار ورقهای نازک در تغییرشکلهای بزرگ مرور شده و سپس فرمول بندی روش عددی گالرکین در دستگاه مختصات مساحتی برای حل این معادلات دیفرانسیل ارائه شده است. به کمک دستگاه مختصات مساحتی متغیرهای موجود در سیستم معادلات انتگرالی روی دامنه درونیابی شده و آنگاه دستگاه معادلات غیرخطی حاصله برحسب مختصات تعمیم یافته به روش نیوتن رافسون حل شده است. نتایج مربوط به شکلهای متنوع ورق مثلثی، از جمله متساوی الاضلاع، قائم الزاویه و متساوی الساقین، تحت اثر بار استاتیکی استخراج گردیده و با نتایج تحقیقات موجود در این زمینه مقایسه شده است.

همه ساله زلزله های متعددی با بزرگای مختلف درکشور و به خصوص در مناطق با لرزه خیزی زیاد رخ می دهد که موجب خسارات و تلفات شدید می گردد. شهر قزوین با توجه به زمین لرزه های بزرگی مثل بویین زهرا 1341 ومنجیل 1369 که در طول تاریخ گذشته آن روی داده است وخسارات قابل توجهی که به بناهای آن وارد آمده است از جمله این مناطق می باشد. جهت کاهش این خسارات احداث ساختمان های مقاوم در برابر زلزله و مقاوم سازی ساختمان های موجود ضروری می باشد. هدف از این تحقیق ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای ساختمانهای شهر قزوین می باشد به طوری که با شناخت وضعیت موجود ساختمانها و تعیین میزان آسیب پذیری کیفی آنها بتوان راهکارهای کلی در خصوص بهبود شرایط فعلی ارائه داد. در این مقاله، با اشاره مختصری به مشخصات لرزه خیزی و زمین شناسی شهر قزوین، پس از شناخت روش های مختلف ارزیابی ساختمانها در برابر زلزله و انتخاب روش ارزیابی کیفی مناسب با توجه به شرایط ساخت و ساز منطقه مورد مطالعه و نحوه انجام برداشت های میدانی، میزان آسیب پذیری لرزه ای انواع ساختمان های شهر قزوین با استفاده از روش آریای اصلاح شده در نمودارهای ستونی به طور مستقل ارائه می شود. بر اساس نتایج حاصله از این تحقیق، غالب ساختمان های بنایی به ویژه در منطقه یک این شهر و بعضی از ساختمان های با اسکلت فلزی یا بتنی در برابر زلزله های متوسط و شدید احتمال خسارات جدی سازه ای دارند و لذا باید نسبت به برآورد آسیب پذیری و مقاوم سازی آنها اقدام فوری صورت گیرد.

قاب خرجینی یکی از سیستمهای سازه ای رایج در کشور می باشد و تحقیقات متعدد مبین نیازمندی این سیستم به مقاوم سازی لرزه ای است. در این مقاله نوع خاصی از میراگرهای هیسترزیس تحت عنوان مهاربندهای کمانش ناپذیر, مورد توجه قرار گرفته و سعی شده است تا رفتار این میراگر و سیستمهای دارای آن و همچنین فرایند طراحی آنها بررسی گردد. در نهایت با استفاده از این نوع میراگر یک قاب خرجینی نیازمند به تقویت لرزه ای مقاوم سازی شده و رفتار آن تحت شتاب نگاشتهای زلزله های ناغان، طبس و نورتریج بعد و قبل از تقویت بررسی و مقایسه گردیده است. نتایج عددی نشان داد که مهاربندهای کمانش ناپذیر توانایی بالایی در طراحی لرزه ای سازه های جدید و نیز مقاوم سازی سازه های موجود دارند.

در این بررسی برخی تحقیقات تحلیلی در مورد چیدمان و جهت گیری الیاف در بتن مسلح الیافی فلزی (SFRC) با توجه به مقادیر مختلف درصد الیاف انجام گرفته است. توابع پخشی مربوط به متغیر های مکانی الیاف مورد بررسی قرار گرفته است که در نهایت براساس آن می توان مدلی تحلیلی برای پیش بینی خواص مکانیکی SFRC تولید کرد.
در این تحقیق با توجه به اثرات شرایط مرزی و نیز تابع پخش الیاف، چند فرمول تئوری برای تعداد الیاف در هر مقطع مربع واحد (در بتن (SFRC بدست آمده است. در ضمن مقایسه ای بین نتایج حاصله از آزمایش و تئوری نیز انجام گرفته است که فرمولهای حاصله را تایید می کند.

در دو دهه اخیر مساله ظرفیت باربری لرزه ای پی ها مورد توجه محققان قرار گرفته است. نکته حائز اهمیت در مطالعات انجام گرفته در دو دهه اخیر، درنظر گرفتن نیروی اینرسی ایجاد شده در توده خاک در هنگام وقوع زلزله می باشد که در تحلیلهای قبلی کمتر بدان توجه شده است. در این مقاله اثر نیروی اینرسی مذکور بر ظرفیت باربری پی ها مورد مطالعه قرار گرفته است. این بررسی باکاربرد روش مرز بالای آنالیز حدی و مکانیسمی متشکل از تعدادی بلوک صلب صورت پذیرفته است. بررسی های انجام یافته بیانگر آن است که در نظر گرفتن نیروی اینرسی در خاک زیر پی منجر به کاهش بیشتر ظرفیت باربری میگردد. با افزایش زاویه اصطکاک داخلی خاک، اثر نیروی اینرسی در کاهش ظرفیت باربری کاهش می یابد.

دراین مقاله تحلیل دقیق دینامیکی از نوع حوزه زمانی سد با ضخامت متغیر ومخزن مورد بررسی قرار می گیرد. بدنه سد تغییرشکل پذیر و مخزن تا بینهایت درنظر گرفته می شود، بطوریکه شرط انتشار درمخزن و همچنین تغییرشکل بدنه سد بطور دقیق محاسبه می شوند و بنابراین اندرکنش بدنه سد و مخزن بطور دقیق در نظرگرفته می شود. ضخامت سد متغیر فرض می شود. روش پیشنهادی برای تحلیل چند سد با خصوصیات هندسی متفاوت برای زلزله ال سنترو و تفت مورد استفاده قرار گرفته و تغییرمکان سد دردو حالت پر وخالی و همچنین فشار هیدرودینامیک با نتایج موجود و نیز نتایج حاصل از برنامه EAGD-84 (چوپرا و فنوز) مقایسه گردیده اند.

تبدیلات موجک ابزار جدیدی برای آنالیز امواج است و می تواند اطلاعات زمان و فرکانس امواج را به طور همزمان ارائه دهد. با استفاده از روش آنالیز چندریزه سازی (MRA)، جزئیات و خصوصیات امواج به سرعت با استفاده از الگوریتم های تبدیلات موجک سریع (FWT) به دست می آید. در این مقاله، برای درک بهتر مفاهیم فیزیکی و الگوریتم های اساسی موجک، آنالیز چندریزه سازی (MRA) و تبدیلات موجک به شکل پردازش امواج دیجیتال (DSP) طرح می شود. برای پردازش امواج زلزله دسته موجک های متعامد یکه دابشی پیشنهاد می شود. در مورد کاربرد موجک ها در پردازش امواج زلزله، جداسازی پراش از موج و متراکم سازی اطلاعات موجود در موج مطرح می شوند که موضوعات مهمی در پردازش اطلاعات امواج زلزله هستند. با استفاده از این تکنیکها امواج زلزله ال سنترو و طبس را با تعداد نقاط حدود 25% منحنی اصلی بازسازی شده و خطای حاصل از این کاهش تعداد نقاط در حد قابل قبول بوده که در متن مقاله تشریح گردیده است. بدین معنا که تعداد نقاط منحنی زلزله ال سنترو از 1559 نقطه به 389 نقطه و تعداد نقاط منحنی زلزله طبس از 2500 نقطه به 625 نقطه با پیدایش خطایی در حد قابل قبول، در نهایت به پیشرفت های آینده پردازش امواج با استفاده از تئوری موجکها نیز اشاره ای خواهد شد.

بعد از ساخته شدن ساختمانهای مهم از سال 1970 تا کنون، امروزه دیوار برشی فولادی به عنوان سیستم باربر جانبی مناسبی مطرح می باشد. از مزایای اصلی این سیستمها، به شکل پذیری بالا و مقاومت زیاد آنها می توان اشاره کرد. در تحلیل دیوار برشی فولادی کمانش ورق سبب پیچیدگی تحلیل می گردد. در این مقاله با استفاده از روش اجزا محدود دو مدل تحلیلی ارائه شده و به کمک آنها رفتار هیسترزیس تحت بارگذاری چرخه ای و رفتار غیرخطی تاریخچه زمانی تحت زلزله های طبس، السنترو و منجیل ارائه گردیده است. پس از آن تاثیر تیر، ستون، ورق فولادی، وجود سخت کننده و نسبت عرض دهانه به ارتفاع در رفتار سیستم دیوار برشی فولادی بررسی گردیده است.

کاربرد پوسته های استوانه ای کامپوزیتی در سازه های هوا فضا و دریایی رشد قابل توجهی داشته است. مقاله حاضر پایداری پوسته های استوانه ای با تقویت های حلقوی را مورد بررسی قرار می دهد. بار کمانش با کمک تحلیل غیر خطی هندسی و با در نظر گرفتن اثر تغییر شکل های خمشی قبل از کمانش محاسبه می شود. فشار خارجی وارده به استوانه به دو صورت مرده با راستای ثابت و زنده (وابسته به تغییر شکل) در نظر گرفته می شود. روابط سینماتیکی بر اساس تئوری غیر خطی ساندرز به همراه تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول استوار می باشد. تغییر مکان ها و دوران های استوانه و تقویت های محیطی با کمک سری های فوریه مناسب بیان میشوند. پوسته تحت اثر همزمان فشار محوری و فشار جانبی خارجی قرار دارد. استخراج معادلات حاکم بر مبنای روش ریتز استوار بوده و معادلات خطی شده با کمک ترکیب روش های نیوتن- رافسون و طول قوس حل می شوند. نتایج بصورت بار کمانش و منحنی های پس از کمانش برای لایه بندی های مختلف ارائه می گردد. همچنین تغییرات نیروهای اندرکنشی بین پوسته و تقویت کننده با تغییر بارهای وارده بررسی می شود.

در این مقاله براساس روش ترکیبی المانهای محدود و مجزا یک مدل تحلیلی از سازه بتن مسلح ارائه می گردد که امکان مدلسازی عددی برخورد و نفوذ پرتابه ها، ایجاد و رشد ترکهای پیشرونده و کلیه رفتارهای تماسی پس از ترک خوردگی را با در نظر گرفتن رفتار نرم شدگی بتن فراهم می سازد. برای مدلسازی بتن از معیار ترک خوردگی رانکین استفاده شده است. در محیط ترک خورده روابط روش المانهای مجزا و مکانیک تماس حاکم می باشد که در آن المان های اجزاء محدود علاوه بر عملکرد شکل پذیر خود بوسیله یک نوع اندرکنش تماسی با سایر المانها (که در مکانیک تماس تعریف می شود) رفتار محیط اصلی را شبیه سازی می کنند. نتایج بدست آمده از تحلیلهای عددی بوسیله این روش با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است.

این مقاله به معرفی روشی عددی برای مدلسازی و بررسی پدیده مخرب ترک خوردگی میان لایه ای پوسته های کامپوزیت با بهره گیری از مبانی نظریه مومسانی، مکانیک تماس محاسباتی و مکانیک شکست می پردازد. بدین منظور هر لایه یا دسته ای از لایه های همانند با بکارگیری المانهای حجمی مش بندی شده، رفتار غیرخطی هندسی و مصالح آنها در تحلیل منظور می گردد. مدلسازی رفتار پیوستگی/ جدایی لایه ها به روش "اجزاء جدا از هم" با توسعه الگوریتمهای سه بعدی مکانیک تماس و بکارگیری الگوی ناهمسانگرد جدایی لایه ها بهمراه روش های نرم شدگی برگرفته از اصول مکانیک شکست انجام می پذیرد. نمونه های عددی ارایه شده نمایانگر درستی و کارآیی روش پیشنهادی می باشد.

برای برآورد میزان آسیب پذیری لرزه ای تیرها در ساختمانهای بتن مسلح موجود در ایران، مجموعا شش نمونه تیر تحت اثر بارگذاری رفت و برگشتی و یکطرفه آزمایش شد. سه نمونه تیر معرف ساختمانهای نیمه مهندسی می باشد، واز نظر مقدار و آرایش میلگردها، ابعاد اعضا و مقطع، مشخصات بتن، و شرایط اجرایی دارای مشخصاتی شبیه اینگونه ساختمانها می باشد. در این ساختمانها ضوابط خاص لرزه ای به طور ناقص رعایت شده و بدین لحاظ با عنوان" نیمه مهندسی" یاد شده اند. همچنین سه نمونه تیر از ساختمانهایی که با رعایت کامل ضوابط لرزه ای طراحی شده اند، و مشخصات هندسی آنها نظیر ساختمانهای متداول بوده، اما ابعاد مقطع، مقدار و آرایش میلگردها، و مشخصات بتن به صورت استاندارد رعایت شده، مورد آزمایش قرار گرفته است. کلیه نمونه ها دارای طولی معادل 1250 میلی متر و ابعاد مقطع 150 تا 200 میلیمتر می باشند، که با مقیاس 2/1 ساخته شده اند. منظور از آزمایشها تعیین مشخصات لرزه ای تیرها و برآورد میزان جذب انرژی، شکل پذیری، و خسارت پذیری آنها تحت اثر بارهای رفت و برگشتی ویکطرفه بوده است. برپایه نتایج آزمایشها، منحنی های پارامتری برای پاسخ دوره ای و منحنی پوش تیرها ارائه شده است. ازاین منحنی ها می توان برای مدلسازی عددی ساختمانهای نیمه مهندسی و استاندارد، با خصوصیات محلی موجود در ایران، استفاده کرد. مطالعات نشان داد که نمونه های نیمه مهندسی در مقایسه با نمونه های استاندارد، به طور متوسط، درحدود 40% افت شکل پذیری، و درحدود 50% افت مقاومت داشته اند. این کاهش بخصوص در نمونه های مربوط به طبقات پایین مشهودتر است. و با توجه به بزرگتر بودن تقاضای زلزله در طبقات پایین، میزان خطر پذیری این ساختمانها در برابر زلزله نگران کننده می باشد. با توجه به اعمال ضوابط شکل پذیری متوسط، نمونه های استاندارد از ظرفیت لرزه ای نسبتا مناسبی برخوردار بوده و شکل پذیری، مقاومت و سختی نسبتا خوبی نشان داده اند. اما، در محدوده مطالعات انجام یافته، ضابطه حداقل نسبت فولاد در لایه فشاری مقطع، به میزان 30% لایه مقابل، ناکافی بوده و پیشنهاد می شود که این مقدار به 50% افزایش یابد.

میخکوبی خاک یک روش تسلیح در جای خاک است که در دو دهه اخیر برای حفظ دیواره های حفاری و ایستایی شیب ها به صورت روز افزون به کار می رود. روش های طراحی که مورد استفاده قرار گرفته در اروپا عمدتا روش آلمانی و روش فرانسوی و در امریکا روش Davis می باشد. در حالت کلی این روش ها پدیده از جا درآمدگی میخ و پایداری کلی دیوار را کنترل می کنند. در این مقاله یک روش تحلیل برای رسیدن به تغییر شکل ها و نیروها در میخ ها و در نهایت طراحی آنها ارائه شده است. برای ارزیابی این تغییر شکلها و نیروها یک برنامه تحلیلی و طراحی رایانه ای بنام (Soiln.) با استفاده از نرم افزار (Visual Basic) با کاربری بسیار آسان تدوین گردیده است. مثال هایی از کاربرد این برنامه ارائه شده و با نتایج روش های دیگر مقایسه گردیده است.