نشریه دانشکده فنی دانشگاه تهران
سال چهل و سوم شماره 4 (پیاپی 122، آبان 1388)

در این مقاله یک لایه ایزوتروپ1 جانبی مستقر بر یک نیم فضای ایزوتروپ جانبی طوری در نظر گرفته می شود که محور ایزوتروپی آنها موازی هم بوده و عمود بر سطوح آزاد لایه فوقانی باشد. این مجموعه تحت اثر نیروی سطحی دلخواه در فضای فرکانسی مورد تحلیل قرار می گیرد. به منظور این تحلیل، معادلات در گیر2 حرکت در فضای فرکانسی به وسیله توابع پتانسیل3 ارائه شده توسط اسکندری قادی در سال 2005 میلادی در هر محیط (لایه فوقانی و نیم فضای تحتانی) به صورت مستقل در آمده و سپس معادلات حاکم بر توابع پتانسیل در دستگاه مختصات استوانه ای با استفاده از سری فوریه4 و تبدیل هنکل5 حل می شود. جواب به دست آمده در لایه تحتانی چنان است که شرط تشعشع6 در آن در نظر گرفته می شود. نتایج نهایی برای تغییر مکان ها و تنش ها در فضای واقعی به صورت انتگرال هایی ارائه می شوند که در عین سادگی ظاهری، به علت نقاط شاخه ای7 و قطب ها8 از پیچیدگی خاصی برای برآورد عددی برخوردار است. با توجه به نقاط شاخه ای و قطب، نتایج عددی با دقت خاصی برآورده شده و انطباق عالی نتایج عددی در حالت های ساده ایزوتروپ و ایزوتروپ جانبی تک لایه ای دلالت بر صحت نتایج عددی به دست آمده در این مقاله دارد. برآورد عددی نتایج به دست آمده در محدوده فرکانسی وسیع انجام و نتایج به صورت منحنی های تغییرات تغییر مکان و تنش بر حسب عمق و فاصله افقی ارائه شده است. نتایج این مقاله هم در تحلیل عددی به روش های انتگرال های مرزی، همانند روش المان های مرزی و هم در تعیین توابع امپدانس شالوده های سطحی مستقر بر یک خاک دو لایه ای مورد استفاده قرار می گیرد.

با توجه به پیشرفت روز افزون طراحی بر اساس عمل کرد با استفاده از تغییر مکان، مطالعاتی روی سازه های مختلف انجام شده که بیشتر این مطالعات برروی سازه های متقارن در پلان بوده است. در این تحقیق سعی شده است که سازه های فولادی خمشی با پلان نا متقارن طراحی شده بر اساس استاندارد2800 ایران را مورد بررسی قرار داده و از این طریق سطح عمل کرد سازه های طراحی شده بر اساس این استاندارد را به دست آورده تا مشخص شود که چه سطح عمل کردی را در زلزله طراحی پوشش می دهد. برای نشان دادن این موضوع از معیار پذیرش اعضا و معیار تغییر مکان در آنالیز بار افزون و دینامیکی استفاده شده است. همچنین برای نشان دادن تاثیر خروج از مرکزیت در سطح عمل کرد، محل مرکز جرم به میزان 10و15 درصد بعد سازه نسبت به مرکز سختی انتقال یافته و تاثیر بارگذاری ثقلی و جانبی با توجه به الگوهای انتخاب شده بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با افزایش خروج از مرکزیت تغییر مکان مرکز جرم نیز تا 10 درصد افزایش می یابد و الگوی تشکیل مفاصل پلاستیک و تعداد آنها نیز تغییر می کند.

اسکله های بلوکی متشکل از بلوک های بتنی پیش ساخته مستقر بر یک لایه نازک بسترسازی می باشند. در مناطق لرزه خیز، برای کاهش فشار خاک به دیوار در هنگام وقوع زلزله، بلوک ها به طوری روی بلوک زیرین قرار داده می شوند که با خط قائم زاویه منفی ایجاد کنند. و مقطعی گوژپشتی تشکیل شود. در این شرایط فشار خاک هنگام زلزله کاهش می یابد و فشار وارده بر خاک در تراز پی، به دلیل افزایش لنگر مقاوم، به طور یکنواخت تری در مقایسه با چینش ساده خواهد شد. برای طراحی هندسی مقطع گوژپشتی، دو متغیر «نسبت ارتفاع گوژ به ارتفاع کل دیوار» و «زاویه گوژ» اهمیت زیادی دارد. در این تحقیق، برای دستیابی به مقادیر بهینه این دو متغیر، با تحلیل دینامیکی در نرم افزار FLAC و مطالعه پارامتری، «نسبت ارتفاع گوژ به ارتفاع کل دیوار» و «زاویه گوژ» بهینه، برای لحاظ در طراحی هندسی اسکله بلوکی گوژپشتی پیشنهاد شده است.

این مقاله به تبیین روشی عددی برای تعیین پاسخ دینامیکی خم 90 درجه تونل ها، با در نظر گرفتن اندرکنش تونل با محیط اطراف، در برابر گسترش امواج زلزله در حوزه زمانی می پردازد. فرض های اساسی در این مقاله رفتار خطی محیط های در نظر گرفته شده و قرارگیری تونل خمیده در عمق بسیار زیاد از سطح زمین است که در نتیجه آن تونل در محیط بی نهایت مدل می شود. شبیه سازی مسئله به دلیل وجود خم در تونل به صورت 3 بعدی و با استفاده از روش المان مرزی انجام می شود. روش مذکور برای شبیه سازی مسائل اندر کنش خاک و سازه و گسترش امواج در محیط های بی نهایت یا نیمه بی نهایت مزیت های فراوانی دارد. در الگوریتم ارائه شده، مرزهای تونل بتنی یا فولادی و مرز محیط اطراف با استفاده از المان های حلقه مدل شده است. با توجه به نگاشت ارائه شده سطح مقطع تونل نیز می تواند به دو شکل دایره ای کامل و یا 4/3 دایره با دقت مناسبی مدل شود. در انتها مثالی ارائه می شود که خم 90 درجه تونل با مقطع دایره ای تحت اثر انتشار موج فشاری پله ای با استفاده از الگوریتم ارائه شده تحلیل شده و ضرایب افزایش تنش در نقاط مختلف خم ارائه می شود. نتایج ارائه شده هنگامی که شعاع خم بیش از 35 برابر شعاع داخلی مقطع تونل باشد به تحلیل های دو بعدی انجام شده بسیار نزدیک می شود.

در مطالعه حاضر با استفاده از یک کانال با بازشدگی در پلان و پروفیل طولی، پدیده رسوب گذاری دلتایی4 در مخازن سدها5 مطالعه شده است. رسوب گذاری در شرایط بار کف6 و یا تشکیل دلتا در مخزن، تابع پارامترهای متعددی مانند: شکل هندسی مخزن7، شیب کف8، ویژگی های هیدرولوژیکی منطقه، شرایط هیدرولیکی جریان ورودی، نوع و میزان بار رسوبی ورودی به مخزن و. .. است. در این پژوهش تعدادی از پارامترهای موثر در مسئله، شامل دبی آب9، عمق آب مخزن10، دبی رسوب11 و خواص فیزیکی هندسی12 ذرات رسوبی مطالعه شده اند. به ازای تغییر در هر یک از این پارامترها، تغییرات زمانی بالا آمدگی بستر مخزن و همچنین میزان جا به جایی زبانه رسوبی به صورت داده های عددی و تصویری ثبت شده است. مشاهده ها حاکی از آن است که میزان تغییرات سرعت حرکت دلتای رسوبی در امتداد طولی مخزن نسبت به عمق آب دریاچه حساس تر از سایر پارامتر های مورد مطالعه بوده است. برای نمایش قانون حاکم بر میزان جا به جایی دلتا در راستای طولی مخزن، با استفاده از آنالیز ابعادی13، پارامترهای ترکیبی متناسب با فیزیک مسئله استخراج شده و با کمک اعداد بی بعد14 حاصل و همچنین خروجی های آزمایشگاهی، با معرفی یک عدد بی بعد جدید، نمودارهای مشخصه پیشروی دلتا ترسیم شده اند.

مدفن مناسب باید با به کارگیری روش های اصولی مانع از نفوذ شیرابه و آلودگی خاک و آب های زیرزمینی شود. در این تحقیقات تاثیر آهک و بنتونیت بر نفوذ پذیری دو نوع خاک ماسه ای و رسی بررسی شده است. مصالح افزودنی بین صفر تا حداکثر 9 درصد وزن خشک خاک متغیر بوده است. نتایج نشان داده که به کارگیری بنتونیت باعث کاهش نفوذپذیری ماسه شده است. در صورتی که آهک کارآیی در کاهش این خصوصیت نداشته است. در نمونه رسی، آهک مصالح موثرتری نسبت به بنتونیت در کاهش نفوذ پذیری بوده و افزودن توام بنتونیت و آهک، هر چند در کاهش نفوذپذیری مؤثر عمل کرده، اما در درصد های مشخص کارآیی لازم را نسبت به آهک به تنهایی نشان نداده است. برای کاهش نفوذپذیری ماسه به کمتر از cm/s 7- 10 مقدار بهینه بنتونیت 5/8 درصد و برای خاک رس مقادیر بهینه آهک و بنتونیت به ترتیب 7/1 و 7/2 درصد تعیین شده است.

در این مقاله به بررسی و ارزیابی آزمایشگاهی ظرفیت باربری پی های منفرد واقع در بالادست شیب ها و مقابسه نتایج آن با جواب های حاصل از روش های نظری پرداخته شده است. در بررسی آزمایشگاهی، پس از ساخت دستگاه های بارش ماسه و بارگذاری مدل، آزمون های مختلفی روی مدل های کوچک مقیاس انجام گرفته است. از سوی دیگر برای یافتن پاسخ های نظری از نرم افزاری به نام TRASS استفاده شده که قادر است ظرفیت باربری پی های واقع در بالادست شیب ها را در حالت سه بعدی از روش مرز بالای آنالیز حدی محاسبه نماید. مقایسه نتایج، هماهنگی به نسبت خوبی را بین نتایج آزمایشگاهی و نظری نشان می دهد.

وقوع پدیده روانگرایی به طور معمول پیامدهایی نظیر ناپایداری سازه ها، نشست متقارن و یا نامتقارن، کاهش باربری شالوده های سطحی و شمع- ها و افزایش نیروهای جانبی به سازه های نگهبان را به دنبال دارد. به این دلیل برای مقابله با آثار مخرب این پدیده، شناسایی مناطق مستعد روانگرایی بسیار ضروری است. این شناسایی می تواند به شکل پهنه بندی که در آن ظرفیت خطر در مناطق مختلف تعیین می شود انجام گیرد. در این مقاله، نتایج بررسی های به عمل آمده در زمینه پهنه بندی ظرفیت روانگرایی در استان لرستان ارائه شده است. این پهنه بندی بر اساس توصیه های ارائه شده در راهنمای پهنه بندی خطرات ژئوتکنیک لرزه ای و مهندسی زلزله]1[انجام گرفته است. نتایج مطالعات انجام یافته بیانگر آن است که دشت های استان لرستان، بسته به نوع و بافت نهشته ها و سطح آب زیرزمینی، دارای پتانسیل خطر از کم تا زیاد را دارند.

در این تحقیق با در نظر گرفتن پوشش گیاهی و کمی سازی تاثیر آن روی پایداری مقطع رودخانه های شنی، تغییرات پارامترهای هندسه هیدرولیکی مقطع مثل عرض، عمق و شیب بررسی شدند. بدین منظور مدلی توسعه داده شده است که در آن مقاطع با شیب های کناره تند، عمیق و دارای عرض کم هستند، و در مقابل، مقاطع با کناره های با شیب جانبی ملایم، کم عمق و عریض هستند. در واقع حالت اول شبیه وضعیت رودخانه هایی است که در آنها پوشش گیاهی، انبوه است و حالت دوم مشابه رودخانه هایی است که در آنها پوشش گیاهی، پراکنده است. در این مقاله اثر پوشش گیاهی به وسیله ارتباط آن با پایداری خاک کناره(زاویه ایستایی اصلاح شده خاک) بررسی شده و بدین وسیله کمی می شود. در واقع به کمک مدل تاثیر پایداری کناره بر هندسه هیدرولیکی رودخانه به صورت کمی بررسی قرار می گیرد. سپس مدل موردنظر روی داده های 62 رودخانه شنی از کشور انگلستان بررسی و مدل مورد واسنجی قرارگرفته است. نتایج به دست آمده علاوه بر اینکه تاثیر پایداری کناره در تعیین خصوصیات هندسی مقطع کانال را نشان می دهند، کارایی مدل ارائه شده را نیز ثابت می کنند.

سقف های کامپوزیت از جمله سیستم های سقف هستند که به علت وزن سبک و میرایی کم سیستم سازه ای و همچنین زیاد بودن فاصله تیرچه ها نسبت به بارهای دینامیکی بسیار حساس هستند. در این سقف ها ممکن است به علت حرکت افراد، ارتعاشاتی حاصل شود که برای ساکنان احساس ناامنی به وجود آورد. در این مقاله سعی می شود تا حداکثر تغییر مکان دینامیکی دال کامپوزیت بر اثر بار قدم زدن ساکنان و همچنین بسامد اصلی ارتعاش آزاد دال در راستای قائم به وسیله شبکه عصبی پیشبینی شود. با توجه به سوابق مطالعاتی انجام شده و نتایج شبکه، وضعیت دال از نظر احساس ساکنین از ارتعاش بررسی شده است. در نهایت با توجه به نتایج ذکر شده، امکان اصلاح طراحی دال کامپوزیت وجود خواهد داشت. در نتیجه با توجه به مطالب فوق، در طراحی سقف ها علاوه بر کنترل های مرسوم طراحی، کنترل ارتعاش دال نیز امکان پذیر است.

مدل کردن اندرکنش سد مخزن در حالت مخزن نامحدود با استفاده از روش اجزای محدود با مشکلاتی رو به روست که از طبیعت نیمه نامحدود مخزن ناشی می شود. نرم افزارهایی مانند ANSYS نیز که از روش اجزای محدود برای تحلیل بهره می جویند، با این مشکل مواجه هستند. در این تحقیق سعی شده است که روشی برای بر طرف کردن این موضوع در ANSYS ارائه شود. بدین منظور از یکی از المان های موجود در نرم افزار مزبور استفاده می شود. این المان که توانایی جذب نسبی امواج را دارد، FLUID129 نام دارد و برای به کارگیری آن، باید شرایط خاصی را فراهم کرد. در این مقاله، شرایط مزبور بیان و پاره ای نتایج مربوط به آن با پاسخ های موجود در سایر مراجع مقایسه می شود تا درستی راهکار پیشنهادی نمایان شود.

یکی از عوامل اصلی در طراحی و ساخت ایمن دیوارهای حائل، شناخت کمی و کیفی رانش های وارد به این دیوارها است. مدل های آزمایشی و تحلیلی بسیاری برای تخمین رانش خاک ارائه شده است. نظرها و توصیه های مختلفی درباره نحوه توزیع و نقطه اثر رانش خاک وجود دارد، اما نوع تغییر مکان و میزان آن در روابط ارائه شده در نظر گرفته نشده است. در این مقاله ساخت یک مدل عددی به وسیله نرم افزار "FLAC 2D" برای مطالعه رانش مقاوم خاک تشریح شده است. به کمک این مدل عددی، تحلیل های وسیعی در شرایط مختلف روی یک مدل دیوار حائل انجام گرفته و نتایج قابل ملاحظه ای پیرامون کم و کیف رانش خاک بر دیوار های حائل به دست آمده که بخشی از نتایج مربوط به تعیین رانش خاک تحت اثر تغییر مکان های مختلف دیوار در این مقاله ارائه شده است.