نشریه دانشکده فنی دانشگاه تهران
سال سی و نهم شماره 5 (پیاپی 93، دی 1384)

دورپیچ نمودن ستون های بتنی با پلیمرهای مسلح FRP از جمله روش های نوین ترمیم و مقاوم سازی این اعضا محسوب می شود. رابطه های تحلیلی موجود برای محاسبه و تخمین مشخصه های باربری ستون های تقویت شده با این روش غالبا با انجام آزمایش بر روی نمونه هایی با مقطع مدور و تحت اثر نیروی فشاری محوری به دست آمده اند، در حالی که بسیاری از ستون های نیازمند ترمیم مقطعی چهارگوشه دارند و تحت اثر اندرکنش بار فشاری و لنگر خمشی قرار می گیرند. در این مقاله، نتایج مطالعه ای آزمایشگاهی پیرامون ظرفیت باربری ستون های دورپیچ شده با پلیمرهای مسلح کربنی CFRP ارائه می گردد. نمونه های آزمایشگاهی شامل 6 ستون دورپیچ شده به طول 70 سانتیمتر و با مقطعی مربعی شکل به ضلع 20 سانتیمتر هستند که در برون محوری های مختلف تحت اثر بار فشاری قرار می گیرند. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد که تاثیر مثبت محصورشدگی ستون ها با افزایش برون محوری بار فشاری کاهش می یابد. در این مقاله روشی برای در نظر گرفتن کاهش اثر محصورکنندگی دورپیچ FRP در برون محوری های مختلف ارائه شده و نتایج حاصل از آن با مقادیر آزمایشگاهی مقایسه گردیده است.

امروزه با افزایش ظرفیت و ابعاد کشتی ها و لزوم پهلوگیری شناورهایی با رده بالا در بنادر، نیاز به سازه ای مناسب با ظرفیت جذب انرژی زیاد احساس می گردد. با توجه به این امر که جذب انرژی همراه با ایجاد تغییر مکان در سازه می باشد و از طرفی سازه اسکله های معمولی از جمله اسکله های شمع و عرشه و یا بلوکی فاقد این مشخصه می باشند، سازه های مونوپایل با توجه به مزیت جذب انرژی و در عین حال مستقل بودن هزینه تعمیر و نگهداری آن از بقیه تاسیسات از مقبولیت خاصی برخوردار هستند. مزیت های ذکر شده طراحان را به استفاده از سازه مونوپایل جهت جذب انرژی کشتی های بزرگ نفتی و ترمیم اسکله های آسیب دیده سوق داده است. از آنجایی که رفتار مونوپایل هنگام برخورد تابعی از اندرکنش سازه- خاک – آب بوده و از طرفی نیروی بالای اعمالی به سازه مونوپایل همراه با پلاستیک شدن بخشی از خاک خواهد بود، لذا تحلیل دقیق رفتار مونوپایل مستلزم مدلسازی صحیح رفتار دینامیکی- غیر خطی خاک، رفتار اندرکنش دینامیکی آب و سازه و نیز مدلسازی مناسب فندر و کشتی می باشد. بهمین منظور در این مقاله با توجه به موارد فوق الذکر و به منظور لحاظ نمودن پارامترهای دخیل در الگوی رفتاری مونوپایل از نرم افزار Ansys7.0 استفاده گردید و در نهایت با اتکا به نتایج حاصله روشی مناسب برای طراحی سازه مونوپایل استخراج شد.

روسازه های بتنی به علت توان باربری و دوام زیاد، دارای مزایای بیشتر و هزینه های ثانویه کمتری در مقایسه با روسازه های آسفالتی هستند، که این موضوع هنگام تصمیم گیری در مورد انتخاب نوع روسازه، بوی‍‍‍‍ژه در محل های حساسی مثل تونل ها اهمیت بیشتری می یابد. زیرا در تونل ها، به علت شرایط خاص و متفاوت آنها با محیط باز خارج، ایجاد هر نوع منطقه عملیاتی مستلزم مسدود کردن تونل است. این مساله موجب پیدایش هزینه های اضافی برای استفاده کنندگان از راه خواهد شد. دراین تحقیق بر اساس یک فرآیند منطقی و علمی، استفاده از روسازه مناسب در تونل ها مورد ارزیابی اقتصادی و فنی قرار گرفته است. ابتدا یک روسازی آسفالتی و سه نوع روسازه بتنی بر اساس شرایط بستر و نوع ترافیک تعریف شده در تونل ها، طراحی شده است. سپس هزینه های مربوط به ساخت، ترمیم، نگهداری، استفاده کنندگان از مسیر و محیط زیست برای هر یک از روسازه ها مورد محاسبه قرار گرفته اند. در مرحله بعد به منظور مقایسه هزینه های بدست آمده در طول دوره تحلیل، از روش هزینه خالص کنونی با نرخهای تنزیل متفاوت استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهند که هزینه در طول عمر روسازه های بتنی در تونل ها در شرایط یکسان از هزینه روسازه های آسفالتی کمتر است، که این تفاوت با افزایش ترافیک و یا طول مسیر اضافه شده در اثر بستن تونل به منظور فعالیت های ترمیمی افزایش بیشتری می یابد، همچنین هر چه نرخ تنزیل سرمایه کمتر باشد، کاربرد روسازه هایی که دارای دوره های ترمیم و نگهداری کمتر و کوتاهتری هستند، توجیه اقتصادی بیشتری می یابد.

در این مقاله رفتار لرزه ای تپه گیشا در انتشار امواج زلزله SH و SV با ورود از دو جهت متفاوت عمود بر هم و با زوایای برخورد مختلف بررسی شده و ضرایب تشدید دامنه امواج نسبت به حرکت آزاد که متاثر از وجود توپوگرافی سطحی می باشند به صورت تابعی از مختصات نقاط رسم شده است. از آنجا که تحلیل به روش اجزای مرزی و در دامنه زمانی صورت گرفته است، تاریخچه زمانی موج برخوردی که با استفاده از مطالعات آماری لرزه نگاشت های موجود به دست آمده است، مستقیما بر روی سایت اعمال گردیده است. از این بررسی ها نتیجه گرفته شده است که دامنه تحریکات قائم و افقی در برخورد موج SV مورب در نقاطی از تپه که محل دقیق آن بستگی به زاویه ورود امواج دارد به ترتیب تا حد 8/2 و 6/2 برابر نسبت به دامنه تحریک آزاد زمین افزایش می یابد. محل وقوع تشدید ماکزیمم هنگامی که زاویه برخورد افزایش می یابد از حوالی نوک تپه به کناره ها و خارج از تپه تغییر می یابد که در این محل آزیموت ورود موج نیز تاثیر دارد.

برخورد هواپیما، یک بارگذاری خارجی و فوق العاده است که بر طبق استانداردهای ایمنی آژانس بین المللی انرژی اتمی (IAEA) باید در طراحی پوشش های بتنی محافظ نیروگاه های هسته ای مد نظر قرار گیرد. این بارگذاری می تواند ایجاد تخریب سازه ای کلی یا موضعی نموده و یا موجب نقص عملکرد سیستم های ایمنی یا اجزا دیگر گردد. در این مقاله سعی شده است با استفاده از منحنی تاریخچه بار-زمان Riera، (که توسط آژانس هم توصیه شده است)، رفتار کلی پوشش بتنی یک نیروگاه هسته ای ساخت آلمان مطالعه گردد. برنامه اجزا محدود دینامیکی غیرخطی (NDARCS) با استفاده از المان های 8 گره ای پوسته بتن مسلح مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج حاصله با نتایج سایر محققان که از المان های سه بعدی استفاده کرده اند نیز مقایسه شده است. آئین نامه های محدودی، معیارهای طراحی برای این نوع بارگذاری معرفی کرده اند. این معیارها نیز در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته است. اثر کاهش ضخامت پوسته و تغییر معیار گسیختگی بتن بر روی رفتار پوشش نیز بررسی شده است.

در این مقاله با استفاده از روش اجزای مجزا (DEM)، مساله ظرفیت باربری پی های سطحی مستطیلی به صورت سه بعدی، مورد بررسی قرار گرفته است. توده خاک در این روش همانند بلوکهای سه بعدی مجزا از یکدیگر در نظر گرفته شده، که با اتصال این بلوکها توسط فنرهای وینکلر، حجم گسیختگی مفروض زیر پی به صورت یکپارچه تشکیل می گردد. معادلات مربوط به این روش با توجه به مدل رفتاری ارتجاعی- خمیری فنرها، شرایط تعادل نیروها و لنگرها را به طور کامل ارضا می کند. شکل هندسی توده خاک گسیخته شده زیر پی توسط 6 زاویه مستقل از یکدیگر مشخص شده، که با سعی و خطا سطح گسیختگی بحرانی و ظرفیت باربری متناظر آن به دست می آید. در این بررسی مثال هایی به منظور انجام تحلیل حساسیت جهت نشان دادن تاثیر پارامترهای مختلف به کار رفته در مدل ارائه شده است. همچنین ضرایب ظرفیت باربری پی و ضرایب شکل مربوطه در قالب جداول و نمودارهایی ارائه و با روش های دیگر مقایسه شده است.

مدلسازی میدان ثقل زمین نیازمند مشاهدات ثقلی زمینی، دریایی، هوایی و فضایی است. مشاهدات ثقلی دریایی همواره از عدم دقت و نویز بالا رنج برده اند. در این میان مشاهدات ارتفاع سنجی ماهواره ای امکان اندازه گیری تغییرات سطح آب دریا را با دقت بالایی پدید می آورد. در این مقاله امکان مدلسازی میدان ثقل در دریاها، خصوصا جهت تعیین مدل میدان ثقل در جزایر، بررسی گردیده است. مراحل اصلی روش ارائه شده بدین شرح می باشد: (1) دستیابی به سطح متوسط دریا از طریق ارتفاع سنجی ماهواره ای. (2) دستیابی به توپوگرافی سطح دریا از طریق اطلاعات اقیانوس شناسی و جریان سنجی. (3) محاسبه ارتفاع ژئویید به عنوان اختلاف سطح متوسط دریا از توپوگرافی سطح دریا. (4) استفاده از عکس فرمول برونز بیضوی و محاسبه پتانسیل ثقل بر روی سطح بیضوی مبنا با معلوم بودن ارتفاع ژئویید حاصل از مرحله (3). (5) حذف اثر میدان حاصل از بسط هارمونیک های بیضوی تا درجه و مرتبه 360 به اضافه میدان گریز از مرکز، از پتانسیل ثقل بر روی بیضوی حاصل از بند (4). (6) حذف اثر جرمهای در فاصله نزدیک در شعاع 55 کیلومتر از روی باقیمانده میدان پس از حذف مرحله (5). (7) انتقال به سمت بالا پتانسیل تفاضلی هارمونیک حاصل از مرحله (6) از طریق بکارگیری فرم منفصل انتگرال آبل پواسن بیضوی، جهت محاسبه میدان در نقطه مورد نظر. (8) افزودن اثرات حذف شده طی مراحل (5) و (6) در نقطه مورد نظر و تولید میدان ثقل. این روش با استفاده از مشاهدات ارتفاع سنجی ماهواره در اطراف جزیره قشم جهت تعیین میدان ثقل در این جزیره مورد استفاده قرار گرفته است. جزئیات مراحل فوق الذکر و نتایج عددی حاصل از مطالعه موردی در این مقاله ارائه شده اند.

در این مقاله مساله تراز و ایستگاه گذاری (یا سانتراژ) دستگاه های زاویه یاب و طولیاب و یا توتال استیشن ها مورد بررسی قرار گرفته و اثبات گردیده است که اگر هدف، تعیین مختصات یک عارضه ویا تعیین هندسه یک جسم باشد، نیازی به تراز و ایستگاه گذاری نبوده و تنها با اندازه گیری طولها و زوایا در چارچوب متعامد تئودولیت یا توتال استیشن می توان به مختصات نقاط واقع بر روی یک عارضه که عموما هدف نهایی یک پروژه نقشه برداری موضعی است رسید. اثبات روابط، جزییات نحوه انجام محاسبات و حل معادلات مربوطه در این مقاله آورده شده است.

مشاهدات توتال استیشن {زوایای افقی، زاویه قائم، طول مایل} در سیستم مختصات نجومی محلی (LA) انجام گرفته، حال آنکه مختصات GPS{طول ژئودتیک، عرض ژئودتیک، ارتفاع بیضوی} در یک سیستم مختصات ژئودتیک (G) به نام WGS84 صورت می گیرد. ارتباط دهنده این دو سیستم به یکدیگر مولفه های انحراف قائم {زاویه انحراف قائم در صفحه نصف النهاری، زاویه انحراف قائم در مقطع قائم اولیه}از طریق سیستم مختصات ژئودتیک محلی است. امکان انجام هر دو نوع مشاهده در یک ایستگاه ما را بر آن داشت که قابلیت تعیین مولفه های انحراف قائم از طریق تلفیق مشاهدات GPS با توتال استیشن را مورد بررسی و تحقیق قرار دهیم. مولفه های انحراف قائم با معلوم بودن مختصات GPS در سیستم مختصات ژئودتیک قابل تبدیل به مختصات نجومی {طول نجومی، عرض نجومی} هستند. در این تحقیق ابتدا روابط ریاضی لازم جهت تعیین مختصات نجومی از طریق تلفیق مشاهدات GPS و تئودولیت، تعیین و سپس در یک ایستگاه لاپلاس از شبکه ژئودزی کلاسیک درجه یک ایران مدلهای ریاضی حاصل مورد بررسی عددی قرار گرفت. مدل ریاضی به گونه ای ترتیب داده شد که در ایستگاه لاپلاس یک دستگاه معادلات با مشاهدات بیش از مجهولات تشکیل و از طریق سرشکنی کمترین مربعات مختصات نجومی محاسبه گردند. به منظور ارزیابی دقت مختصات نجومی حاصل، مختصات نجومی درجه یک مشاهده شده در ایستگاه لاپلاس با مختصات نجومی محاسبه شده مقایسه گردید. بر اساس نتایج عددی حاصل، مختصات نجومی از طریق تلفیق مشاهدات GPS با تئودولیت به دقت 5.6" قابل محاسبه اند، که در حد دقت نجوم درجه 2 می باشد. با توجه به تائیدات عددی، روش ارائه شده می تواند جایگزینی برای مشاهدات کلاسیک نجوم ژئودزی در عصر سیستم های تعیین موقعیت ماهواره ای باشد. دستیابی به انحراف قائم امکان انتقال از سیستم مختصات LA به LG و از طریق آن به سیستم G (در مورد GPS سیستم مختصات WGS84) و بالعکس را پدید می آورد. دستیابی به ارتباط این دو سیستم مختصات باعث می گردد که در مکانهائی که امکان تعیین موقعیت ماهواره ای به خاطر چند مسیری شدن امواج GPS و یا موانع، غیر ممکن می گردد به روش یاد شده بتوان مولفه های انحراف قائم را در نزدیکترین محل که در آنجا انجام مشاهدات GPS میسر است یافته و در ادامه مسیر در جائی که امکان استفاده از GPS میسر نمی باشد از طریق مشاهدات توتال استیشن به مختصات GPS رسید. بدین ترتیب مشکل بکارگیری سیستم های تعیین موقعیت ماهواره ای در مناطق شهری و محلهائی که وجود موانع امکان استفاده از روش های تعیین موقعیت ماهواره ای را سلب می نماید، بر طرف می گردد.

در این مقاله، روشی نوین در تهیه اتوماتیک مدل سه بعدی زخم بستر ارائه شده است. در بیشتر روش های موجود در اندازه گیری زخم بستر، باید تماس مستقیم با موضع زخم صورت گیرد و در نتیجه، این روش ها میتوانند دردناک و عفونت زا باشند. در روش ارائه شده در این تحقیق، از چهار دوربین رقومی برای تصویر برداری از زخم استفاده میشود. یک الگو افکن نیز بافت مناسبی را بر روی سطح زخم ایجاد میکند. وجود محورهای دورانی و انتقالی، امکان حرکات دوربینها و نیز دورانهای آنها را فراهم میکند. بنابراین میدان دید هر دوربین میتواند برروی زخم متمرکز شده و در همین حال هندسه حاکم بین دوربینها برای حالتی بهینه میتواند تنظیم گردد. با استفاده از خطوط اپیپولار و قیود رادیومتریک، نقاط متناظر در تصاویر به صورت اتوماتیک استخراج میشوند. روش های متداول در تناظریابی به علت مرطوب بودن سطح زخم، کارآیی خود را از دست میدهند. این مشکل در حالتی که هندسه دوربین ایده آل در نظر گرفته شود با استفاده از قید هندسه اپیپولار قابل حل است. در مرحله نهایی، با استفاده از معادلات تقاطع فضایی، مختصات سه بعدی نقاط سطح زخم محاسبه شده است. هدف اصلی این مقاله بیان جزئیات آلگوریتمی در ارتباط با هندسه تصویر برداری است. اولین نتایج بدست آمده از سیستم چهار دوربینه نیز در انتهای این مقاله ارائه گردیده است. این نتایج نشان دهند? توانایی این سیستم در بازسازی سه بعدی زخم بستر است.

در سالهای اخیر، رشد چشمگیر و روزافزون استفاده از داده های LIDAR در کشورهای مختلف، توجه محققین زیادی را به سمت تکنیک های مختلف پردازش این داده ها سوق داده است. ویژگی های منحصر بفرد این داده ها و بخصوص پتانسیل بالای آنها در افزایش کارایی روش های مطرح در اتوماتیک سازی روند استخراج عوارض مختلف سطح زمین، تحقیقات این شاخه را به سمت گسترش روش هایی هدایت می کند که تا حد ممکن نیاز به دخالت اپراتور در پردازش داده ها را کاهش دهند. در این میان، خوشه بندی داده های LIDAR جهت استخراج بدون نظارت عوارض گوناگون سطح زمین، توجه قابل ملاحظه ای را به خود جلب نموده است. با این وجود، هنوز یک تحقیق جامع در خصوص ارزیابی توانایی روش های مختلف خوشه بندی داده های LIDAR انجام نپذیرفته است. در این مقاله با بکارگیری مطرح ترین روش های خوشه بندی (K-Means، FCM و SOM) مزایا، محدودیت ها و میزان کارآیی هر کدام از آنها در استخراج عوارض سطح زمین از داده های LIDAR برآورد گردیده است. با توجه به نتایج بدست آمده، روش شبکه های عصبی خودسازمانده (SOM) از کارآیی بالاتری در خوشه بندی این داده ها نسبت به دیگر روش های مورد ارزیابی برخوردار است.

نمایش سطح زمین و عوارض آن در مقیاسهای محلی، منطقه ای وجهانی نیازمند توسعه چندسیستم تصویری در پایگاه داده های بزرگ می باشد. برای ایجاد نمایش پیوسته از داده های بدون مرز در مقیاسهای کوچک و بزرگ به سیستم تصویر های متفاوتی نیاز است. سامانه های خبره توسعه داده شده فاقد قابلیت کار با این داده ها بوده و امکان انتخاب سیستم تصویر ها و انتقال آنها به یکدیگر به صورت پیوسته و هوشمند وجود ندارد. در این مقاله، مفهوم چندسیستم تصویری ارائه و بر اساس آن نرم افزاری توسعه داده شده که پارامترهای لازم را تاحد ممکن به طور هوشمند تشخیص و سیستم تصویر را به طور خودکار انتخاب و جایگزین می نماید. بنابراین، هدف اصلی در ابتدا مدل سازی تمام پارامترهای موثر در انتخاب سیستم تصویر بوده و در مرحله بعد ایجاد الگوریتم لازم برای انتخاب و تبدیل اتوماتیک سیستم تصویرها در حین استفاده از ابزار نمایش نقشه می باشد. در پایگاه دانش سیستم توسعه داده شده به ازای مقادیر پارامترهایی نظیر مقیاس، موقعیت و سایر ویژگی ها، سیستم تصویر مناسب انتخاب می گردد. در این راستا و جهت بهینه نمودن مراحل الگوریتم، تهیه نقشه پهنه بندی میزان اعوجاج سیستم تصویر ها، و دیتوم های مختلف جهت تعیین دقیقتر محدوده کاربرد هر سیستم تصویر الزامی است.