مجله مهندسی عمران شریف
سال سی و سوم شماره 1 (بهار 1396)

آمارگیری مبدآ مقصد بخش قابل توجهی از هزینه های مطالعات جامع حمل و نقل شهری را به خود اختصاص می دهد. به همین دلیل، تصحیح ماتریس های مبدآ مقصد با استفاده از اطلاعات شمارش حجم در کمان های شبکه به عنوان روشی ارزان قیمت در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. روش های مختلفی برای حل مسئله ی تصحیح ماتریس مبدآ مقصد موجود است، ولی میزان کارآیی روش های مذکور برای شبکه های بزرگ مقیاس به خوبی روشن نیست. در این نوشتار، مسئله ی تصحیح ماتریس مبدآ مقصد برای کلان شهر تهران با استفاده از دو الگوریتم موجود گرادیان و PSO حل و نتایج آنها با هم مقایسه شده اند. نتایج نشان می دهند که الگوریتم گرادیان از نظر بازتولید جریان های مشاهده شده به طور جزئی عملکرد بهتری دارد، ولی الگوریتم PSO از نظر جمع عناصر و نیز ساختار ماتریس تصحیح شده به طور قابل توجهی بهتر عمل می کند.

T h e o p t i m u m d e s i g n i s c o n s i d e r e d a s v e r y i m p o r t a n t t o p i c i n e n g i n e e r i n g i s s u e s. W a t e r d i s t r i b u t i o n n e t w o r k s a r e o n e o f t h e c r u c i a l u r b a n i n f r a s t r u c t u r e s. I n u r b a n w a t e r s u p p l y s y s t e m s, t a n k s o r s e r v i c e r e s e r v o i r s a r e c o n s t r u c t e d f o r p u r p o s e s o f w a t e r s t o r a g e f o r b a l a n c i n g c o n s u m p t i o n, e m e r g e n c y a n d f i r e a s w e l l a s p r e p a r i n g d e s i g n p r e s s u r e. C o n s i d e r i n g t h a t a s i g n i f i c a n t p o r t i o n o f t h e c o s t o f u r b a n w a t e r p r o j e c t s i s r e l a t e d t o t a n k s a n d s e r v i c e r e s e r v o i r s, d e s i g n e r s s h o u l d o p t i m i z e t h e r e s e r v o i r c o s t a s w e l l a s i t s h y d r a u l i c a n d q u a l i t y p e r f o r m a n c e s. O p t i m i z a t i o n i s s u e s i n t h e d e s i g n a n d o p e r a t i o n p h a s e s o f w a t e r d i s t r i b u t i o n n e t w o r k s m o s t l y f o c u s o n p i p e s o r p u m p's s c h e d u l e a n d l e s s o n s t o r a g e c a p a c i t y, o r c o n s t r a i n t s a s s o c i a t e d w i t h q u a l i t y p a r a m e t e r s a r e l e s s c o n s i d e r e d. T h e r e a s o n i s t h a t w a t e r q u a l i t y s h o w s i t s i m p o r t a n c e i n t h e o p e r a t i o n s t a g e; t h e r e f o r e, c o n t r o l l i n g w a t e r q u a l i t y i s d o n e i n t h e o p e r a t i o n s t a g e w i t h s a m p l i n g f r o m d i f f e r e n t p a r t s o f t h e n e t w o r k. I n t h i s p a p e r, i n o r d e r t o o p t i m i z e t h e p e r f o r m a n c e a n d q u a l i t y o f t h e w a t e r d i s t r i b u t i o n n e t w o r k, h i g h p e r f o r m a n c e a n d e a s y i m p l e m e n t a t i o n a l g o r i t h m o f N A A C O (N o n-d o m i n a t e d A r c h i v i n g A n t C o l o n y O p t i m i z a t i o n) i s d e v e l o p e d i n V i s u a l C++, w h i c h m i n i m i z e s t h e c o s t a n d m a x i m i z e s t h e r e l i a b i l i t y o f s t o r a g e t a n k s. T o a c h i e v e t h i s g o a l, t h e A n t C o l o n y O p t i m i z a t i o n a l g o r i t h m (A C O) i s c o m b i n e d w i t h s i m u l a t i o n s o f t w a r e (E P A N E T) w h i c h i s c a p a b l e o f b o t h h y d r a u l i c a n d q u a l i t y a n a l y s e s. O p t i m a l s o l u t i o n s a r e p r e s e n t e d i n p a r e t o c u r v e s. A p p l i c a t i o n o f t h e p r o p o s e d a p p r o a c h t o t h e w e l l k n o w n t e s t n e t w o r k o f A n y t o w n s h o w s t h e a d v a n t a g e s o f t h i s m e t h o d o l o g y. A l s o, d i f f e r e n c e s i n o u t c o m e s b a s e d o n d e m a n d a n d h e a d d r i v e n h y d r a u l i c a n a l y s e s a r e e x a m i n e d a n d a r e l a t i o n s h i p b e t w e e n h y d r a u l i c r e l i a b i l i t y o f t a n k a n d n e t w o r k i s p r o p o s e d. R e s u l t s s h o w t h a t t h i s m e t h o d o l o g y c a n w e l l c o v e r t h e a s p e c t s o f t h e p r o b l e m a n d l e a d s t o t h e f a v o r a b l e d e c i s i o n s i n t h e o p e r a t i o n o f s t o r a g e t a n k s i n w a t e r d i s t r i b u t i o n n e t w o r k s c o n s i d e r i n g q u a l i t y c o n s t r a i n t s.

در این نوشتار، دو روش جدید برای تشخیص آسیب در سازه ها با کمک اطلاعات مودال ارائه شده است. اساس روش ها بر پایه ی تعریف مسئله به صورت یک مسئله ی بهینه یابی استوار است. ماتریس نرمی تعمیم یافته، به عنوان عامل اصلی ایجاد ارتباط بین اطلاعات مودال و آسیب رخداده در سازه ها معرفی شده است. سپس دو تابع هدف پیشنهاد شده است، که به ترتیب بر پایه ی تطابق نقطه یی عناصر قطری ماتریس نرمی تعمیم یافته و سنجش میزان انطباق هندسی بردار متشکل از این عناصر استوار هستند. در ادامه، مسئله ی بهینه یابی با کمک الگوریتم بهینه یابی رقابت استعماری حل شده است. کارآیی توابع پیشنهادی با مطالعه ی الگوهای آسیبی مختلف روی 3 مثال عددی از سازه های مهندسی بررسی و چالش هایی نظیر تاثیرات نوفه ها مطالعه شده است. همچنین مطالعاتی پیرامون دقت توابع هدف پیشنهادی و میزان هم گرایی الگوریتم بهینه یابی در اجراهای مختلف صورت پذیرفته و مقایسه یی بین روش های پیشنهادی و یکی از روش های موجود انجام شده است. نتایج به دست آمده بیان گر دقت بالا و کارآیی بهتر تابع هدف دوم هستند.

در بررسی مستقیم مسائل اندرکنش خاک سازه، به دلیل محدودبودن توان محاسباتی، ابعاد محدودی از محیط نیمه بی نهایت خاک در مدل های عددی در نظر گرفته می شود. در این حالت، نامحدودبودن خاک با استفاده از مرزهای جاذب در اطراف مدل شبیه سازی می شود. صحت عملکرد مرزهای ارائه شده از جنبه های مختلف نیاز به واکاوی دارد. در گام نخست، تحت تحریک ورودی، مرزهای جاذب باید توانایی شبیه سازی مناسب حرکت میدان آزاد را داشته باشند. تغییر محتوای بسامدی تحریک ورودی در برخی از مرزها، نیازمند ارائه ی راهکار مناسب است. در گام دوم، مرزهای جاذب باید توانایی جذب کامل امواج منتشره در سیستم به علت اندرکنش خاک و سازه را داشته باشند. مرزهای ویسکوز متداول به دلیل بناشدن بر فرض انتشار موج به صورت یک بعدی، در جذب امواج تابشی با زوایای مایل عملکرد کاملی ندارند. این ضعف در جذب امواج سطحی تابشی به مرز، مشهودتر است. در پژوهش حاضر، محدودیت های موجود در اعمال تحریک لرزه یی و جذب امواج تابشی به مرز از طریق مرزهای مختلف ارائه و راهکارهایی برای بهبود آن معرفی شده است.

با پیشرفت علم و نیاز روزافزون به روش های نوین به منظور افزایش ضریب ایمنی همراه با کاهش هزینه های ساخت و ساز، برخی از پژوهشگران سعی کرده اند تا میراگرها و روش های کنترلی را به عنوان یکی از راهکارهای موثر در جهت کاهش جابه جایی و شتاب طبقات ساختمان به کار گیرند. در این نوشتار برای کاهش جابه جایی طبقات ساختمان، از میراگر جرمی با سختی نرم شونده ی غیرخطی به همراه میرایی نیمه فعال با کنترل کننده ی فازی استفاده شده است. نتایج حاصل از تحلیل ها نشان می دهد که سیستم پیشنهادی قادر است بیشینه ی جابه جایی طبقات ساختمان را حدود 26\٪ نسبت به حالت سازه با میراگر جرمی غیرفعال و حدود 34\٪ نسبت به حالت سازه ی بدون میراگر کاهش دهد. همچنین با مقایسه ی R M S جابه جایی و شتاب طبقات در حالات مختلف مشاهده می شود که پارامترهای مذکور در حالت با میراگر پیشنهادی نیز کاهش پیدا می کنند.

یکی از پرهزینه ترین تبعات وقوع زلزله، آسیب پست های انتقال برق فشار قوی و به تبع آن قطع برق در مناطق آسیب دیده است. در مطالعه ی حاضر، به واسطه ی به کارگیری جداگر اصطکاکی آونگی (F P S)، عملکرد لرزه یی دو تجهیز آسیب پذیر ترانس ولتاژ خازنی (C V T) و برق گیر (L A) بررسی شده است. در این راستا، با اعمال رکوردهای مقیاس شده براساس بیشینه ی تغییرمکان جنبش زمین (P G D) و طبق روش تحلیل دینامیکی فزاینده (I D A)، پاسخ لرزه یی تجهیزات ارزیابی شده است. به علاوه، با تعریف مقادیر مختلف فاصله میان لغزنده ی اصطکاکی جداگر و لبه های جداگر (فاصله ی لغزندگی)، اثر تغییرمکان لغزنده در پاسخ لرزه یی تجهیزات مورد بررسی قرار گرفته است. در پایان نیز مشخص شده است که نصب جداگر اصطکاکی در پای برق گیر، بر نصب آن در پای ترانس ولتاژ برتری دارد و به طور چشم گیری پاسخ مجموعه ی تجهیزات را کاهش می دهد. همچنین افزایش فاصله ی لغزندگی تا مقدار بهینه ی آن، بر اثربخشی جداگر اصطکاکی در کاهش پاسخ می افزاید.

پی حلقوی برای برج های مخابراتی، مخازن نفتی، منابع و آب هوایی، و به طورکلی برای بیشتر سازه های با تقارن محوری نسبت به محور مرکزی قائم بر پی، یک پی مناسب و اقتصادی است، و در صورت توجیه استفاده ی عملی از آن نسبت به پی دایره یی بسیار مقرون به صرفه است. در این پژوهش، به مطالعه ی عددی و آزمایشگاهی پی های دایره یی و حلقوی قرارگرفته روی بستر ماسه یی غیرمسلح و همچنین بستر ماسه ی مسلح شده با یک لایه ی ژئوگرید پرداخته شده است. مطالعه ی آزمایشگاهی با استفاده از مدل های با ابعاد کوچک انجام شده است. همچنین مدل سازی عددی با به کارگیری پارامترهای حاصل از آزمایش ها و با استفاده از نرم افزار Foundation DPLAXIS انجام شده است. نهایتا آنالیز تحلیلی انجام و نتایج آن با نتایج عددی و آزمایشگاهی مقایسه شده است. نتایج حاکی از تاثیر چشم گیر ژئوگرید در افزایش ظرفیت باربری پی ها و کاهش نشست آن ها بوده است. همچنین مشاهده شده است که ظرفیت باربری پی حلقوی بالاتر از پی دایره یی با ابعاد مشابه است.

در گذشته علی رغم ابهامات جدی در مدل سازی و رفتار لرزه یی، کاربرد اتصالات خورجینی بسیار متداول و طراحی آن ها برای ساده سازی به صورت مفصلی بوده است، که با توجه به رفتار نیمه صلب آن ها، برآورد نادرست نیروهای داخلی اعضا را به دنبال داشته است. علاوه بر این، با وجود مطالعات انجام شده، مطالعات پیرامون اثر توام بار ثقلی و جانبی، که می تواند رفتار لرزه یی اتصال را تحت تاثیر قرار دهد، بسیار اندک است. در این نوشتار، تاثیر هم زمانی بارهای ثقلی و جانبی در رفتار نمونه های مختلف اتصال بررسی شده است. بدین منظور منحنی لنگر دوران اتصالاتی با مشخصات متفاوت تحت بار ثقلی و جانبی چرخه یی ترسیم و برای به دست آوردن سختی اولیه و ثانویه ی اتصال، پوش منحنی هیسترزیس رسم شده است. برای مطالعه ی شروع ترک خوردگی در اتصال، در المانی که بیشینه ی کرنش خمیری معادل را دارد، بیشینه ی تنش های فون میسز و هیدرواستاتیک و بیشینه ی کرنش خمیری معادل محاسبه شده است. در انتها، شاخص های سه محوره و کرنش خمیری معادل برای مقایسه ی اتصالات تعیین شده است.

مدیریت ریسک به عنوان یکی از 12 سطح اصلی مدیریت پروژه شناخته می شود، که از فازهای شناسایی، ثبت، رتبه بندی، شناخت اقدام های کاهنده، و تخصیص اقدام های کاهنده ی ریسک تشکیل می شود و مدیران پروژه را در اتخاذ شرایط ایمن برای طراحی و اجرا یاری می کند. تعدد عوامل مخاطره آمیز در پروژه های حفاری مکانیزه ی تونل های درون شهری، رتبه بندی ریسک را پیچیده و استفاده از این شیوه را دشوار می سازند. در این نوشتار، جهت تحلیل ریسک های پروژه از روش نزدیکی به گزینه ی ایده آل استفاده شده است. نتایج حاصل نشان داده است که ریسک عوامل و عوامل مالی و انسانی در رتبه ی اول قرار دارند. همچنین ریسک برخورد با شبکه ی قنات ها از مهم ترین مشکلات در پروژه شناخته شده است. بررسی های میدانی صورت گرفته از مسیر پروژه و با توجه به ریزش های اتفاق افتاده در محدوده ی خیابان مولوی، که در اثر برخورد به قنات ها و حفره های ناشناس موجود در مسیر پروژه بوده است، صحت آنالیزهای انجام گرفته تایید شده است.

دوام و پایایی بتن در برابر نفوذ مایعات همواره از بتن انتظار می رود. برای هر گونه ارزیابی دوام، باید نفوذپذیری و مقاومت بتن ارزیابی شود. بر این اساس در این نوشتار، اندازه گیری نفوذپذیری با استفاده از روش «محفظه ی سیلندری» صورت گرفته است. این روش که قابلیت انجام در محل را دارد، قبلا برای تعیین نفوذ در برابر آب مورد استفاده قرار گرفته است. در نوشتار حاضر، کاربرد روش مذکور برای نخستین بار برای مشتقات نفتی (نفت سفید و بنزین) به کار رفته و با آب مقایسه شده است. میزان نفوذپذیری در برابر مایعات مذکور در بتن، با مقاومت های 20، 30، 40 و 50 مگاپاسکال اندازه گیری شده است. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که با افزایش مقاومت فشاری، مقاومت سطحی و مقاومت در برابر نفوذ سیال در شرایط آزمایشگاهی خشک افزایش می یابد. همچنین تفاوت معناداری بین گرانروی سیالات و میزان نفوذپذیری آن در بتن مشاهده می شود.

بهینه سازی توپولوژی پیوسته از جدیدترین روش های تعیین مدل خرپایی برای طراحی نواحی کرنش آشفته ی بتن مسلح است. در این پژوهش، با استفاده از تابع هدف کمینه سازی مجموع انرژی کرنشی کشسان، راهکاری برای تعیین مدل خرپایی اعضاء بتن مسلح تحت ترکیب بار استاتیکی افقی و عمودی پیشنهاد شده است. برای بررسی کارایی روش پیشنهادی، دو مسئله ی عددی بررسی شده است. در مسئله ی اول با تحلیل اجزاء محدود غیرخطی به بررسی مدل های به دست آمده با کسر حجمی متفاوت برای یک دیوار برشی تحت بار استاتیکی متقابل معکوس و در مسئله ی دوم با تعیین شرایط جدیدی برای مدل خرپایی بهینه، به صورت کیفی به بررسی مدل های به دست آمده با شعاع فیلترینگ متفاوت برای یک کربل تحت ترکیب بار استاتیکی افقی و عمودی پرداخته شده است. نتایج نشان می دهد که روش پیشنهادی زمان تحلیل و طراحی را کاهش داده است و با انتخاب کسر حجمی و شعاع فیلترینگ مناسب می توان مدل های بهینه تری به دست آورد.

پس از زلزله ی نورث ریج، جزئیات مختلفی برای اتصالات خمشی به منظور حصول پاسخ شکل پذیر پیشنهاد شده است. از جمله ی این پیشنهادها می توان به اتصال خمشی پس کشیده اشاره کرد. این اتصال مرکب از کابل های فولادی با مقاومت بالاست، که به موازات جان تیر قرار می گیرند و در مقابل بال ستون مهار می شوند. نبشی های بالا و پایین نیز به این اتصالات اضافه می شوند تا قابلیت اتلاف انرژی مناسبی را تحت بار لرزه یی فراهم آورند. در این پژوهش، ضمن مدل سازی اتصالات پس کشیده و بررسی صحت نتایج در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی، اثر نیروی پس کشیدگی اولیه در طراحی قاب های پس کشیده مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده بیان گر آن است که افزایش نیروی پس کشیدگی اگرچه منجر به کاهش زاویه ی جابه جایی نسبی جانبی و جابه جایی نسبی جانبی پسماند قاب می شود، اما افزایش بیش از حد آن، افزایش برش پایه، و کاهش قابلیت اتلاف انرژی اتصالات را در پی خواهد داشت.

در این بررسی، زئولیت به عنوان یکی از مواد افزودنی به سیمان و آثار آن در مقاومت کششی مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این راستا، از زئولیت نوع معدنی کلینوپیلولیت، سیمان تیپ I I نکاء و ماسه ی بابلسر استفاده شده است. طرح اختلاط 24 حالت سیمان و زئولیت شامل درصدهای سیمان مختلف: 2، 4، 6 و 8 درصد وزن خشک کل نمونه و درصدهای جایگزینی 0، 10، 30، 50، 70 و 90 زئولیت با سیمان است. در این بررسی، ابتدا اختلاط براساس وزن خشک بیشینه و رطوبت بهینه ی به دست آمده از آزمایش تراکم استاندارد بر روی اختلاط های مختلف، نمونه ها ساخته و در شرایط مطلوب رطوبتی و دمایی به مدت 28 روز نگه داری و آزمایش مقاومت کششی برزیلی به انجام رسیده است. نتایج به دست آمده نشان داده که با جایگزینی 30\٪ زئولیت به جای سیمان، میزان مقاومت کششی آن نسبت به نمونه های بدون زئولیت به میزان 40\٪ افزایش یافته است.

از جمله مهم ترین عوامل تاثیرگذار در نشست توده های خاکی ناهمگن، محاسبه ی فشار نگه دارنده ی جبهه ی کار تونل است. در نوشتار حاضر، ابتدا فشار سینه ی کار ماشین حفاری T B M با روش تجربی و تحلیلی محاسبه و سپس با نرم افزار تفاضل محدود D3F l a c، مدل سازی سه بعدی تونل انجام شده است. در ادامه، با معرفی پارامتر فشار مجاز، مقدار فشار بهینه ی جبهه ی کار تونل به روش عددی محاسبه و درنهایت، نتایج روش های مذکور با مقادیر واقعی پارامترهای حفاری پروژه ی خط 2 مترو مشهد مقایسه شده اند. بر این اساس، نتایج روش تجربی با خطای زیادی همراه بوده است، اما روش تحلیلی مقدار فشار را با دقت بیشتری محاسبه کرده است. روش عددی، قابلیت بیشتری جهت تخمین فشار پایداری سینه ی کار نسبت به 2 روش قبلی داشته است، که در صورت استفاده از مدل های رفتاری غیرخطی کشسان خمیری، امکان محاسبه ی دقیق تر فشار جبهه ی کار ممکن است.

مدل اطلاعات ساختمان، مدلی سه بعدی است که خصوصیات فیزیکی و عملکردی بنا را به صورت دیجیتال نمایش می دهد و همچنین یک پایگاه داده ی مشترک و قابل اتکا برای اخذ تصمیم های مناسب در طول چرخه ی عمر بنا محسوب می شود. با وجود مزایای بسیار فناوری مذکور، به دلیل ماهیت جزیره یی قراردادهای مرسوم، بخش عمده از پتانسیل نهفته در آن بدون استفاده می ماند. از سوی دیگر، تحویل یک پارچه ی اقلام پروژه (I P D) به عنوان یک رویکرد نوین قراردادی در پروژه های عمرانی به دنبال آن است که خروجی پروژه ها را از طریق هم راستاکردن اهداف پروژه و انگیزه های طرفین اصلی درگیر در پروژه بهبود بخشد. یکی از ضروریات اجرای این مدل قراردادی، ایجاد ارتباط قوی مابین ذی نفعان پروژه است. این مهم با بهره گیری از بیم)B I M(محقق می شود. از طرفی به موجب ویژگی های ذاتی I P D، بهره گیری بیشینه یی از مزایای B I M میسر می شود. در این نوشتار، ضمن معرفی B I M و I P D به بررسی و تدوین فرایندهای بهره گیری از B I M در اجرای I P D پرداخته شده است. فرایند پیشنهادی مبتنی بر مطالعه ی اسناد کتابخانه یی است و با بهره گیری از فرایند تدوین شده با تقویت همکاری و هماهنگی ذی نفعان پروژه، به بهبود خروجی های پروژه های عمرانی خواهد انجامید.