نشریه بین المللی مهندسی صنایع و مدیریت تولید
سال نوزدهم شماره 8 (1387)

یکی از روش های موثر در بهبود عملکرد لرزه ای ستون های بتن مسلح، محصور نمودن آنها با ورق های FRP می باشد. در اثر محصورشدگی، مدل رفتاری بتن از جمله سختی، مقاومت فشاری و کرنش نهایی بتن تغییر می کند. در این تحقیق سعی شده است با مدل سازی نمونه های بتنی محصور شده با FRP، به کمک برنامه اجزا محدود غیرخطی COM3 (توسعه یافته در دانشگاه توکیو) اثر پارامترهای گوناگون (سختی، مقاومت و ضخامت ورق های (FRP بر منحنی های تنش - کرنش متوسط فشاری بتن محاسبه گردد و تاثیر میزان محصورشدگی بر مشخصه های مدل رفتاری الاستو - پلاستیک و شکست (کرنش پلاستیک و پارامتر شکست) با یک مطالعه عددی مورد بررسی قرار گیرد و در نهایت روابطی برای مدل رفتاری بتن تحت فشار به دست آید. در تعیین این روابط اثر فاصله آزاد میان نوارهای FRP (محصورشدگی ناکامل) لحاظ گردیده است. جهت منظور نمودن رفتار ارتجاعی - شکست FRP در تحلیل غیرخطی، اصلاحاتی در برنامه COM3 انجام گرفت و تا زمان گسیختگی FRP، مدل رفتاری الاستیک خطی برای دو راستای عمود بر هم محلی که می تواند با مختصات کلی زاویه داشته باشد در المان FRP لحاظ گردید. پس از مدل سازی نمونه های بتنی محصور شده با FRP و اعتبارسنجی نتایج تحلیل با موارد آزمایشگاهی موجود، پارامترهای موثر در میزان محصورکنندگی پوشش های FRP تعیین گردید و از طریق معادله پارامتریک بر روی این پارامترها، اثر میزان محصورشدگی بر کرنش پلاستیک و پارامتر شکست به دست آمد. مطالعه پارامتریک نشان داده است کرنش پلاستیک وابسته به میزان محصورشدگی بتن نمی باشد، اما تغییرات پارامتر شکست در طول بارگذاری تناوبی و همچنین کرنش معادل محیطی نمونه محصور شده وابسته به میزان سختی محصورشدگی است. با توسعه رابطه ای برای کرنش محیطی بتن بر حسب کرنش قائم و میزان محصورشدگی آن، محل گسیختگی FRP در منحنی تنش - کرنش متوسط فشاری تعیین شده است.

در این مقاله روش جدیدی برای تحلیل آب بحساب نیامده ارایه شده که قادر به تجزیه و تحلیل کمی مولفه های آب بحساب نیامده و تلفات واقعی در شبکه های توزیع آب شهری است و برآوردی واقعی تر از دو مولفه مهم تلفات واقعی یعنی تلفات زمینه و شکستگی های گزارش نشده ارایه می کند. در بخش تحلیل تلفات واقعی ابتدا ارزیابی نشت نامریی با استفاده از چارچوب عملکردی مبتنی بر حداقل جریان شبانه و تخمین تلفات زمینه و شکستگی های گزارش نشده انجام می شود. روش جدید معرفی شده بعنوان مکمل روش حداقل جریان شبانه عمل می کند. این روش با تخمین اولیه ای از تلفات زمینه آغاز شده و با انجام تصحیحات لازم طی یک سلسله عملیات مختلف شامل محاسبات ریاضی و آماری، عملیات صحرایی و فشارسنجی و نیز شبیه سازی های هیدرولیکی، با برآورد نسبتا دقیق از تلفات زمینه پایان می پذیرد. در گام بعدی با شبیه سازی هیدرولیکی شبکه در هنگام حداقل جریان شبانه، نقاط مشکوک به شکستگی و میزان حساسیت آنها جهت عملیات فشارسنجی در شبکه مورد شناسایی قرار گرفته و تلفات ناشی از آنها محاسبه می شود. استفاده از مفاهیم تخمین تلفات زمینه و شکستگی ها و منافذ ثابت و متغیر نشت، تاثیر قابل توجهی در افزایش دقت و گسترش دامنه کاربرد این روش دارد. برای نشان دادن توانمندی مدل ارایه شده، میزان آب بحساب نیامده و تلفات شبکه در یک ایزوله نمونه در شهر تبریز مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده بیانگر دقت بیشتر روش معرفی شده در مقایسه با کاربرد منفرد روش حداقل جریان شبانه می باشد.

مساله برنامه ریزی پرواز شرکتهای هوایی، به طور کلی شامل چهار مساله «زمان بندی پرواز»، «تخصیص ناوگان»، «مسیریابی و تعمیر و نگهداری هواپیما» و «زمان بندی و تخصیص خدمه پروازی» می باشد. در این پژوهش برای نخستین بار مدل ریاضی برنامه ریزی پرواز با ادغام چهار زیر مساله اخیر به طور پیوسته، ساخته و در این مقاله ارایه شده است. اما با توجه به بزرگی مقیاس مدل توسعه یافته، حل آن با بکارگیری روش های متداول تحقیق در عملیات امکان پذیر نمی باشد، لذا در حل این مساله از روش ابتکاری الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. مدل ارایه شده برای داده های واقعی یک شرکت هواپیمایی داخلی به کمک الگوریتم ژنتیک حل شده است. خروجی این مدل علاوه بر زمانهای ورود و خروج پرواز، برای هر مبدا - مقصد، نوع ناوگان تخصیص یافته، هواپیمای تخصیص یافته در هر ناوگان به پرواز مربوطه و خدمه پروازی مربوط به پرواز را تعیین می نماید.

در این تحقیق شبیه سازی حرکت آب در خاک در شرایط جریان روبه بالا توسط یک مدل دو فازه از نوع اویلر - اویلر برای محیط دانه ای و جریان سیال ارایه می شود. فرایند شبیه سازی در این تحقیق ابتدا به بررسی فرآیند شناوری در محیط دانه ای پایدار داخلی در ستون ماسه در شرایط نخستین شناوری و آرتزین محدود می شود و حالت شناوری پایدار، با توسعه دفع ذرات و تاثیر اینرسی بر مقاومت بستر دانه ای گسترش می یابد. با توجه به قانون گسترش ریچاردسون، تطبیق تخلخل با افزایش اندک نرخ جریان سیال، با موجهای رقیق کننده دامنه کوتاه توضیح داده می شود. در این مطالعه روند تغییرات فشار دو فاز آب و خاک در دو حالت قبل و پس از وقوع شیب هیدرولیکی بحرانی بررسی شده است. نتایج مدلسازی نشان می دهد که جهت تغییرات فشار خاک در دو حالت قبل و بعد از وقوع شیب هیدرولیکی بحرانی عکس یکدیگرند و تئوری تنش موثر ترزاقی تا رسیدن به اولین شناوری معتبر می باشد. بخش دوم تحقیق شامل تحلیل فرآیندهای شناوری و فرسایش در شرایط جریان آرتزین بر روی خاکهای ناپایدار داخلی می باشد. در خاکهای ناپایدار داخلی، تحت اثر جریان آب، ذرات ریزدانه در طی شکافهایی که توسط ذرات درشت دانه شکل گرفته انتقال پیدا می کنند و باعث شستشوی خاک می شوند. در نتیجه شیب هیدرولیکی بحرانی به شدت کاهش خواهد یافت. در تشریح فرآیند فرسایش، تئوری محیط پیوسته برای محیط خاک شامل دانه های ثابت، دانه های انتقالی و سیال توسط معادلات پیوستگی و ممنتوم حاکم بر سیستم ارایه می گردد و بر پایه این تئوری، یک مدل عددی دو فازه جهت بررسی فرآیندهای فرسایش و شناوری توسعه یافته است. نتایج نشان می دهد با شروع فرسایش تخلخل ستون جامد خاک کاهش یافته و دبی ذرات انتقال افزایش می یابد و به تدریج و با گذشت زمان دبی ذرات عبوری ثابت می شود.

روش های بدون شبکه در دو دهه اخیر به مجموعه روش های عددی اضافه شده و بستر مناسب و وسیعی در زمینه های علمی، تحقیقاتی گردیده است. شباهت نزدیک روش اختلاف محدود با روش بدون شبکه پیشنهادی در این مقاله انگیزه ای برای نامیدن روش به اختلاف محدود تعمیم یافته است. این شباهت بگونه ای است که بنظر می رسد بسیاری از مشکلاتی که در روش تفاضل محدود در گذشته وجود داشته و عامل رویکرد به اجزا محدود شده است را برطرف می نماید. در این راستا یک روش اختلاف محدود تعمیم یافته برای حل معادلات دیفرانسیل پخشی پیشنهاد شده است. که در آن تلاش شده است از سادگی روش اختلاف محدود در گسسته سازی حوزه فیزیکی و از توانمندی های موجود در روش های پیشرفته عددی بطور توام در حل مسایل استفاده شود. مهمترین مزایای روش پیشنهادی، حذف فرآیندهای مورد نیاز برای انتگرالگیری عددی و نیز تشکیل ماتریسهای ضرایب به صورت متقارن و مثبت معین هستند. حذف روال انتگرالگیری عددی در بین روش های بدون شبکه منجر به یک روش بدون شبکه واقعی می شود که مستقل از تعریف نقاط گوس با وزنهای مربوط است. همچنین متقارن و مثبت بودن ماتریس ضرایب در دستگاه معادلات جبری یک ایده آل محاسباتی برای بسیاری از روش های عددی است. فرآیندهای گام به گام روش پیشنهادی در محیط ویژوال فرترن 6.5 برنامه نویسی شده است. صحت یابی روش اختلاف محدود تعمیم یافته ابتدا با حل معادله پواسون در یک حوزه مربعی با توزیع نقاط یکنواخت و غیریکنواخت ارایه شده است. سپس کارآیی روش در حل مساله نشت که از انواع مسایل پتانسیلی است مورد ارزیابی قرار گرفته است.

بر اساس مقررات فصل سوم آیین نامه 2800 (ویرایش (3 در تمام دیوارهای سازه ای ساختمان های با مصالح بنایی باید از کلافهای افقی و قائم استفاده شود و این موضوع در مورد کلیه مناطق با خطرهای نسبی مختلف کاربرد دارد. رفتار ساختمان های بنایی حین بروز زلزله به سه عامل مقاومت، سختی و شکل پذیری اجزا سازه ای به صورت مجزا از یک سو و پیوند بین آن اجزا از سوی دیگر بستگی پیدا می کند. بنابراین جهت بهبود رفتار چنین ساختمان هایی حین بروز زلزله لازم است تقویت ساختمان از دو دیدگاه متفاوت انجام گردد. با استفاده از کلافهای افقی و قائم بهبود انسجام و یکپارچگی کلی ساختمان نظیر اتصال دیوارها با هم و اتصال سقف با دیوارها از یک سو و تقویت اجزا سازه ای ساختمانهای بنایی نظیر دیوارهای باربر امکانپذیر می باشد. اما منحنی ظرفیت برای چنین دیوارهایی با هدف استفاده در تحلیل بار افزون همچنان مورد نیاز می باشد. برای این منظور 2 نمونه دیوار آجری کلافدار در آزمایشگاه سازه پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله ساخته شده و مورد آزمایش استاتیکی یکنواخت قرار می گیرند. از طرف دیگر با استفاده از نرم افزار DIANA تحلیل استاتیکی غیرخطی دیوار آجری کلافدار ساخته شده انجام می گردد. برای مدلسازی دیوار آجری از مدل تنش مسطح برای مصالح نیمه شکننده ارتوتروپیک استفاده می شود. رفتار مصالح ارتوتروپیک با استفاده از معیار هیل در فشار و معیار رانکین در کشش مدلسازی می گردد. همچنین برای حد فاصل بین دیوار آجری و اعضای بتن مسلح افقی و قائم از المان حد فاصل که در مدلسازی میکرو به کار می رود استفاده می شود. به علاوه از معیار گسیختگی رانکین برای مدلسازی کلاف های افقی و قائم استفاده میگردد. بخشی از پارامترهای مورد نیاز برای تحلیل استاتیکی غیرخطی دیوار آجری کلافدار در آزمایشگاه سازه تعیین می گردند و بخش دیگری از آنها به روش تحلیلی محاسبه می شوند. بر اساس نتایج بدست آمده، منحنی های ظرفیت و نواحی ترک خورده که از روش تحلیلی و روش آزمایشگاهی به دست آمدند با یکدیگر مقایسه می شوند.

با آگاهی از عمق نفوذ یخبندان و تغییرات دمایی در خاک، می توان راهکارهایی مناسب را به منظور کاهش شدت خسارات وارده بر تاسیسات ساختمانی، جاده ها و محصولات کشاورزی اتخاذ نمود. در این تحقیق به منظور بررسی تاثیر دمای هوا بر عمق نفوذ یخبندان، یک دستگاه تبرید خاک ساخته شد که قادر به تامین برودتی برابر با -23 درجه سانتیگراد می باشد. به منظور اندازه گیری و ثبت داده های دمایی در اعماق مختلف 50، 20، 10 و 70 سانتیمتری خاک، یک سیستم اندازه گیری مستقیم طراحی گردید، که حسگرهای آن در اعماق خاک نصب و تغییرات دمایی توسط این حسگرها به یک مبدل منتقل و نتایج اندازه گیری توسط کامپیوتر ثبت می گردند. پس از کالیبره کردن دستگاه، آزمایشهای متعددی در شرایط خاکهای با بافت رسی، رسی - ماسه ای و ماسه ای تحت رطوبت های 0، 10 و 15 درصد وزنی خاک به انجام رسید و نتایج به منظور تعیین عمق یخبندان تحلیل شد. بررسی های انجام شده نشان می دهد که در حالت خشک در خاکهای با تخلخل بیشتر (رس) نسبت به خاکهای با تخلخل کمتر (ماسه) عمق نفوذ یخبندان کمتر بوده و سرعت حرکت جبهه یخبندان در خاک کاهش می یابد. با افزایش مقدار رطوبت خاک در تمامی خاکهای مورد آزمایش، عمق نفوذ یخبندان بیشتر شده و سرعت پیشرفت جبهه یخبندان نسبت به حالت خشک نیز افزایش یافت، که این امر در خاکهایی با بافت ریزتر (رس) نسبت به خاکهایی با بافت درشت تر (ماسه) مشهودتر بود. با افزایش بیشتر رطوبت خاکهای مورد آزمایش، این ویژگی در خاکهای رسی که می توانند رطوبت را در خود نگهداری کنند، محفوظ می ماند، ولی در خاکهای ماسه ای که رطوبت لایه های سطحی به دلیل زهکشی از رطوبت اعماق کمتر است، سرعت جبهه یخبندان نیز کمتر بوده است. متقابلا در اعماق بیشتر که رطوبت در آن ذخیره می شود سرعت جبهه بیشتر بوده است.

در این مقاله، نوع جدیدی از مستهلک کننده انرژی (فلزی جاری شونده) معرفی می شود. این مستهلک کننده به شکل دو تسمه کوتاه ساخته شده و در سازه های مهاربندی به منظور بالا بردن شکل پذیری و جذب انرژی زلزله، در انتهای مهاربند قابل نصب است. هنگام وقوع زلزله، عضو مستهلک کننده قسمت قابل توجهی از انرژی ورودی به سازه را با ورود به مرحله غیرالاستیک و تشکیل مفاصل خمیری محوری، جذب کرده و بدین صورت از ورود دیگر اعضای سازه به مرحله غیرالاستیک و همچنین کمانش اعضای مهاربندی جلوگیری کرده و یا آنرا به تعویق می اندازد. این تسمه ها طوری طراحی می شوند که قبل از کمانش مهاربند، وارد ناحیه غیرالاستیک شوند. در این مقاله پایداری و رفتار هیسترتیک مستهلک کننده مورد بررسی قرار گرفته، تنشها و تغییر شکلها با استفاده از تحلیل استاتیکی غیرخطی به روش المان های محدود و تحت اثر بارهای رفت و برگشتی در ANSYS مطالعه شده است. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که وجود تسمه ها باعث افزایش قابل توجه شکل پذیری شده و می توان علاوه بر اجرای ساده این عضو در انتهای مهاربند، عملکرد مناسبی را نیز به عنوان فیوز (کنترل کننده) از آن انتظار داشت.

بررسی تغییرات ویژگی های وابسته به سختی سازه های بتنی با روش های معمولی به آسانی امکانپذیر نیست. برای این منظور نگاشت ارتعاشات سازه به کمک آزمایش مودال بهترین راهکار است. در این مقاله با پردازش داده های مودال تجربی، رفتار خمشی تیرهای بتن مسلح ارزیابی می شود. این پردازش روی داده های آزمایشگاهی نه نمونه تیر بتنی انجام شده که شش نمونه از آن ها هنگامی که بار به حدود نیمی از بار نهایی رسید، با ورق های پلیمرهای کربنی CFRP تقویت شدند. پس از هر گام بارگذاری با آزمایش ارتعاشی در حالت آویزان، نمودارهای پاسخ های بسامدی (FRF) نمونه ها در هر یک از درجات آزادی به دست آمدند. پس از تحلیل نمودارها، بسامدهای وی‍ژه و شکل مودها اندازه گیری شدند و چگونگی تغییرات آن ها در گام های خسارت مورد بحث قرار گرفتند. با معیار اطمینان مودال (MAC) تغییرات سختی نمونه ها نشان داده شد. در برخی از نمونه های تقویت شده با ورق های CFRF، مقدار میانگین درصد کاهش بسامدهای ویژه و افزایش شاخص 1-MAC بر پایه مود دوم ارتعاشی به ترتیب 42 و 39 درصد کمتر از مقدارهای وابسته به نمونه تقویت نشده بود. این مقدارها اثربخشی کارهای ترمیمی را نشان دادند و با مشاهدات تجربی هماهنگی داشتند.