نشریه دانشکده فنی دانشگاه تهران
سال سی و هشتم شماره 2 (پیاپی 84، تیر 1383)

راه های مختلفی برای نیل به کارآیی اقتصادی در یک سیستم ریلی وجود دارد. از جمله این راه ها که بویژه در شرایط کشور ما موفقیت بیشتری را نوید می دهد. مدیریت بهینه منابع با استفاده از بهینه سازی عملیات است. امروزه یکی از ابزار هادی مهمی که برای این منظور در اختیار قرار دارد، استفاده از مدل های ریاضی است. در این رابطه می توان به سیستم های پشتیبان تصمیم اشاره نمود که هسته اصلی آنها را یک مدل بهینه سازی ریاضی تشکیل می دهد. در این مقاله که حاوی نتایج یک تحقیق دانشگاهی است، یک مدل بهینه سازی جدید برای سطح برنامه ریزی تاکتیکی (میان مدت) ارائه شده است که مسئله تشکیل قطار های باری در ایستگاه های راه آهن را مورد بررسی قرار می دهد. شناسایی گلوگاه، تعیین طول اقتصادی قطار، اولویت بندی زوج های تقاضا و تحلیل هزینه ها از جمله کاربردهای این مدل هستند. این مدل ابزار مناسبی برای مسیر یابی جریان بار در شبکه و برنامه ریزی سرویس های باری تحت شرایط معین است. جواب بدست آمده از حل این مدل می تواند راهنمایی مناسبی برای برنامه ریزی هوشمندانه توسط مدیران سیستم باشد.

در این مقاله پارامتر های موثر بر رفتار دینامیکی پل های خرپایی طره ای تحت تاثیر زلزله مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور سه پل سه دهانه با طول های کلی 360 و 552و 744 متر براساس آیین نامه آشتو طراحی گردید و اثرات حرکات تیکه گاهی هماهنگ و ناهماهنگ، سرعت انتشار موج، انتقال امواج و هماهنگی میان امواج لرزه ای ورودی در جهت طولی پل ها و با در نظر گرفتن اثر توام و همزمان زلزله در جهت های عرضی و طولی مورد مطالعه قرار گرفت. در جهت عرضی به علت این که عرض پل ها خیلی کم است و اثر ارتعاش نا هماهنگ اهمیت ندارد امواج زلزله برای تمام پایه ها یکسان در نظر گرفته شد. برای تحلیل سه بعدی دینامیکی خطی تاریخچه زمانی ازنگاشت های تاریخچه زمانی تغییر مکان زمین استفاده شده که به صورت مصنوعی و اتفاقی ناهماهنگ گوسی، مبنی بر شبیه سازی حرکات تصادفی ایستا بطوری که با تابع چگالی طیفی خود همبستگی و یک تابع هماهنگی مشخص مطابقت داشته باشند توسط یک برنامه کامپیوتری که در فضای MATLAB طراحی گردید، شبیه سازی شده اند. تغییر مکان های تولید شده مصنوعی زمین در فواصل مختلف در سرعت نسبتا بالا دارای پیوستگی خوبی می باشند ولی در سرعت های پائین کاملا ناپیوسته هستند و در سرعت های بالا حرکت امواج اثر ناچیزی بر تغییر مکان های تولید شده مصنوعی زمین دارند. فرض زمین لرزه های یکنواخت در تمامی تکیه گاه ها، همیشه بحرانی ترین حالت درمحاسبه پاسخ ها نمی باشد و سرعت انتشار امواج تنها در صورتی که اثرات ناهماهنگی در نظر گرفته شوند تاثیر قابل توجهی بر تغییر مکان های طولی و عرضی و قائم پل ها دارد و برای دستیابی به یک طرح مناسب، تخمین دقیقی از سرعت انتشار امواج مورد نیاز است. اثر ناهماهنگی امواج لرزه ای بر تغییر مکان های عرشه در مقایسه با اثر حرکت موج تاثیر بیشتری بر تغییر مکان های عرشه دارد. برای طرح و آنالیز پل ها در صورت نداشتن دادهایی که در آنها اثر ناهماهنگی و اثر عبور موج لحاظ نشده باشند، لحاظ تاخیر زمان یا همان اثر عبور موج به تنهایی جواب های قابل قبول تری را می دهد و به منظور دستیابی به یک طرح مناسب، تخمین دقیقی از سرعت انتشار موج مورد نیاز است.

هدف از این مطالعه، استخراج یک فرمول تحلیلی برای تعیین دامنه ماکزیمم امواج بلند ناشکنای نوسانی و تنها در محل خط ساحلی روی ساحل های چند شیبه می باشد، که می توان آن را معادل بالاروی در نظر گرفت. در گام اول، با استفاده از معادلات خطی موج آب کم عمق، حل تحلیلی بالاروی امواج نوسانی و تنها که به ترتیب توسط {1}Keller & keller و {2}synolakis برای سواحل ساده یک شبیه بدست آورده شده است، به سواحل دو شیبه بسط داده می شود و به همان طریق، حل تحلیلی بالاروی برای سواحل سه شیبه بدست می آید. با مقایسه فرمول بالاروی سواحل یک شیبه، دو شیبه و سه شیبه و با استفاده از روش استقراء حل تحلیلی بالاروی امواج برای سواحل n شبیه بدست می آید که در قالب یک معادله ارائه می شود. جهت کنترل صحت معادله استخراج شده، حل عددی معادلات خطی آب کم عمق با استفاده از روش تفاضل محدود انجام می شود و نتایج عددی حاصله با نتایج تحلیلی مقایسه می گردد.

برای تحلیل دینامیکی سازه ها لازم است از رکورد های ثبت شده زلزه استفاده شود. داده های خام حاصل از دستگاه های ثبت حرکات زمین ممکن است دارای خطاهایی باشند که بایستی منابع ایجاد خطا و میزان آن با دقت ارزیابی شده و تصحیحات لازم بر روی آنها صورت گیرد. هدف اصلی این تحقیق تعیین محدوده فرکانسی مناسب تصحیح رکورد ها از دیدگاه مهندسی زلزله برای پردازش داده های شتابنگاشت های ثبت شده در ایران برای انواع شرایط ساختگاهی می باشد. برای دستیابی به این هدف روش های مختلف تعیین فرکانس تصحیح مورد بررسی قرار گرفته و سرانجام استفاده از مدل استاندارد برای طیف دامنه فوریه شتاب، انتخاب شده است. در انجام این تحقیق مجموعه ای شامل 78 رکورد زلزله ثبت شده در ایران انتخاب گردیده است. در این انتخاب معین بودن زلزله مسبب رکورد و مشخص بودن نوع زمین ایستگاه ثبت رکورد های انتخابی محاسبه گردیده و منحنی آنها ترسیم شده است. از تطابق طیف دامنه فوریه شتاب مولفه های سه گانه هر یک از رکورد های انتخابی محاسبه گردیده و منحنی آنها ترسیم شده است. از تطابق طیف دامنه فوریه با مدل استاندارد فرکانس تصحیح رکورد ها تعیین شده سپس رکورد ها با استفاده از نرم افزار پردازشگر sws در باند فرکانسی انتخابی تصحیح گردیده اند. اثر پارامتر های مختلف از جمله بزرگا، فاصله کانونی ایستگاه ثبت رکورد تا محل وقوع زمین لرزه و شرایط ساختگاهی ایستگاه ثبت رکورد بر فرکانس تصحیح مورد بررسی قرار گرفته است و در انتها بر اساس نتایج حاصل برای تحصیح رکورد های ثبت شده در شرایط ساختگاهی مختلف محدوده ای جهت انتخاب فرکانس تصحیح پیشنهاد گردیده است.

در بسیاری موراد مقاومت فشاری 28 روزه ازمونه هایمکعبی یا استوانه ای را نمایانگر بتنی در نظر می گیرند که در کارگاه برای ساخت قطعات به کار رفته است. ولی واقعیت این است که این آزمونه ها نمی تواند نماینده بتن بکار رفته در ساخت اجرا باشند. این مساله می تواند بدلایل مختلف ازجمله تفاوت اجرای کارگاهی و آزمایشگاهی، اختلاف درانتقال و عمل آوری بتن و ازهمه مهمتر در نحوه اجرای سیستم سازه های پانلی نیمه پیش ساخته سبک باشد که به صورت بتن پاشی بوده و اصولا با بتن ریزی و متراکم کردن آن در سیستم های معمولی متفاوت است. مساله دیگر ضخامت کم لایه بتنی در این سیستم می باشد که لازم است مغزه ها با حداقل قطر تهیه شوند که تحقیقات نشان می دهد مقاومت این مغزه ها انحراف معیار بیشتریس نسبت به مغزه های با قطر بزرگتر دارند. برای ارزیابی مقاومت فشاری بتن پاشیده ضروری است که از چندین روش آزمایش استفاده شود، زیرا بعضی آزمایشگاه ها مانند مغزه گیری که قابلیت اعتماد بیشتری دارند، هزینه زیاد داشته و برخی دیگر مانند چکش بتن قابلیت اعتماد و در عین حال هزینه کمتری دارند. از طرفی بعضی از آزمایشها آسیب بیشتری به سازه وارد می کنند (مانند مغزه گیری) و بعضی دیگر غیر مخربند و سبب آسیب به سازه نمی شوند (مانند چکش بتن) با توجه به موارد ذکر شده در این مقاله سعل شده است که روابطی بین مقاومت آزمونه های مکعبی استاندارد و مغزه های تهیه شده از بتن پاشید و سایر آزمایش های مخرب و غیر مخرب بدست آورده شود.

یکی از مسائل مهم در طراحی سازه هایساحلی و فرا ساحلی، روانگرایی بستر دریا در اثر گذر موج می باشد. این پدیده سبب شناور شدن خطوط لوله، افت مقاومت مهارها، کاهش مقاومت جانبی شمعها، نشست قطعات بتنی محافظ موجشکنها و آبشستگی موضعی بستر دریا می شود. به غیر از مساله پایداری سازه ها، از نظر مهندسی سواحل مساله پایداری بستر دریا از اهمیت زیادی برخوردار است. مکانیزم روانگرایی ناشی از موج، بسته به نحوه افزایش فشار اب منفذی به دو گروه طبقه بندی می شود. یک گروه، شبیه روانگرایی ناشی از زلزله، در اثر تنش های برشی دورهای ایجاد می گردد. این تنش ها موجب افزایش تدریجی فشار آب منفذی اضافی در بستر دریا و در نتیجه روانگرایی بستر می شود. به این نوع مکانیزم، روانگرایی پسماند گفته می شود. نوع دیگر روانگرایی ناشی از موج که به طور گذر 21 اتفاق می افتد و همراه با تراکم نهشته نیز می باشد، در اثر گوناگونی مکانی 3 فشار منفذی در بستر دریا به وجود می آید. در این حالت انتشار فشار آب در این مقاله، روانگرایی پسماند بررسی شده است. برای این منظور مقدار تنش ها و فشار منفذی با استفاده از یک روش همبسته در بستر دریا با عمق محدود محاسبه شده و با استفاده از یک مدل ساده برای تولید فشار منفذی، مقادیر آن تخمین زده شده است. با استفاده از نسبت فشار منفذی می توان امکان وقوع روانگرایی پسماند در بستر دریا را بررسی کرد. همچنین نتایج این روش با دیگر روش های موجود مقایسه شده است.

در این مقاله اثر پارامتر حالت در بهبود پیش بینی مدل های الاستوپلاستیک نشان داده شده است. برای این کار یک مدل رفتاری الاستوپلاستیک سطح حدی از طریق وارد کردن مفاهیم مکانیک خاک بحرانی در فرمولبندی مدل اصلاح گردیده است. مدل اصلاح شده توانایی شبیه سازی رفتار نمونه های متراکم و شل ماسه در بارگذاری های زهکشی شده و زهکشی نشده تک سویه و سیکلیک را دارا است. اصلاح مدل از طریق وابسته سازی زاویه انتقال فاز به پارامتر حالت صورت پذیرفته است. پارامتر حالت به صورت فاصله میان نسبت تخلخل نمونه و نسبت تخلخل متناظر با فشار همه جانبه وارد بر نمونه روی خط حالت دایمی تعریف میگردد. مقایسه میان پیش بینی هایمدل و رفتارواقعی خاک در بارگذاری های زهکشی شده و زهکشی نشده ارایه شده است. مقایسه نتایج شبیه سازی با نتایج واقعی، کارایی ایده پیشنهادی را نمایش می دهد.

رفتار غیر خطی قاب های یک دهانه یک طبقه متشکل ازتیر های لانه زنبوری از طریق مطالعات اجزا محدود مدلهای تفصیلی قاب های نمونه تحت اثر ترکیب بار های قائم وافقی مورد بررسی شده است. قاب های مورد مطالعه دارای تیر های با طول های متفاوت (تعداد سوراخ های متفاوت) در نظر گرفته شده اند. همچنین دو نوع ستون مختلف (ستون با جان تو پر و ستون دوبل تسمه دار) موردمطالعه قرار داده شده و رفتار قاب های متشکل از دونوع ستون مزبور با یکدیگر مقایسه گردیده است. علاوه بر قاب های متشکل از تیر های منفرد لانه زنبوری با اتصالات متقارب المحور، قاب های متشکل از تیرهای دوبل خرجینی با اتصالات متداول و همچنین اتصالات خرجینی اصلاح شده نیز مورد بررسی قرار داده شده اند. ضمن توصیف رفتار غیر خطی قاب ها و پدیده های مشاهده شده، مسائل مربوط به بروز و گسترش پلاستیسیته، بروز مکانیسم موسوم به ویرندیلی و کمانش جانبی پیچشی جان مورد توجه ویژه قرار داده شده است. مقایسه نتایج حاصل از این مطالعات با نتایج آزمایشات قبلی نگارنده اول حاکی از تطابق نزدیکی بوده است که نشان دهنده قابلیت روش به کار گرفته شده در تخمین رفتار غیر خطی قاب های متشکل از تیر های لانه زنبوری می باشد.

در این مقاله یک آلمان پایدار پنج وجهی با یک نقطه انتگرال گیری توسط پایدارسازی مود hg برای تحلیل ارتجاعی- خمیری همراه با تغییر شکل های بزرگ، ارائه شدهاست. این نوع آلمان بویژه برای تحلیل پوسته سازه هایی مناسب است که دارای ترک های متعدد بدون هیچ جهت از پیش تعیین شده ای می باشند، که این مسئله معمولا در تحلیل ترک خوردگی پوسته هایمرکب تحت اثر بار های ضربه ای رخ می دهد. قانون مندی المان و مراحل کنترل پایدار سازی مود hg بر اساس روش متداول کرنش فرضی برای پایدار سازی المان ها که قبلا توسط belytschko بیان گردیده بود، استوار می باشد. چندین آزمایش عددی، از خمش تیر ساده گرفتهتا آنالیز شکست در صفحات لایه ای، برای ارزیابی المان فوق آورده شده اند.

حدود یک دهه از ارائه تکنیک مسلح نمودن شیروانی ها توسط پارچه گونه های قائم می گذرد. بررسی های تحلیلی و آزمایشگاهی چندی بر روی اینگونه سازه های خاکی مسلح انجام گرفته است. در بررسی های آزمایشگاهی وقوع پدیده قوس زدگی مشاهده و گزارش گردیده و در مطالعات تئوریک محدودی که در این زمینه صورت گرفته، بیان شده است که منظور نمودن این پدیده، ضریب اطمینان در برابر لغزش را به مقدار قابل توجهی افزایش می دهد. در این مقاله سعی گردیده تا با بکارگیری روشی مبتنی بر نظریه های متداول قوس زدگی، وقوع این پدیده هم در جهت قائم و هم در جهت افق در شیروانی های مسلح به پارچه گونه های قائم مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد. با استفاده از نظریه های موجود در این زمینه ابتدا شکل و موقعیت سه بعدی پوسته گسیختگی تعیین گشته، سپس با استفاده از روش مرسوم تعادل حدی و با منظور نمودن اثرات سربار یکنواختی بر روی تاج شیروانی، فشار آب حفره ای و نیروی افقی شبه استاتیکی معادل زلزله، ضریب اطمینان محاسبه می شود. وقوع پدیده قوس زدگی باعث کوچکتر شدن گوه لغزشی می شود که با کنترل توام اندازه گوه گسیخته شده و مقدار ضریب اطمینان، می توان به طرح بهینه این سازه خاکی مسلح دست یافت.

در این مقاله نحوه استفاده از روش المان مرزی با کمک تکنیک DRM در تحلیل دیوارهای برشی (خصوصا دیوارهای برشی بازشودار) بررسی می شود. سپس چگونگی ساده سازی مسائلی که بارحجمی وجود دارد با استفاده از روش بسط تابعی و تکنیک مذکور از نظر می گذرد. به عبارت دیگر به کمک این دو روش انتگرالهای میدانی ناشی از بارهای حجمی موجود در روش المان مرزی که با ماهیت این روش تطابقی ن دارند به یکسری انتگرالهای مرزی تبدیل می شوند. در روند این ساده سازی و استفاده از روش بسط تابعی، توابع شکل مختلفی مورد بررسی قرار می گیرند و در ادامه تابع شکلی پیشنهاد می شود که در مقایسه با تابع شکل مرسوم در روش المان مرزی در محاسبه فرکانسهای ارتعاش آزاد دیوارهای برشی دارای خطای کمتری است. برای تعیین میزان دقت جوابهای بدست آمده از این روش (فرکانسهای ارتعاش آزاد دیوار) با جوابهای حاصل از روش اجزاء محدود مقایسه می شود و در نهایت نحوه تاثیر تابع شکل، شکل سازه (دیوار) و چگونگی شرایط مرزی در فرکانسهای ارتعاش آزاد مورد بررسی و نتیجه گیری قرار می گیرند.

پدیده آبشستگی یک جریان دو فازی می باشد که به روش نظری کمتر مورد بررسی قرار گرفته است و عموما از مطالعات صحرایی با آزمایشگاهی برای شرایط خاص استفاده شده است. این تحقیق بر اساس نتایج آزمایشگاهی آبشستگی پایین دست کالورت لوله ای می باشد. ابعاد حفره آبشستگی ایجاد شده تابع پارامترهای متعددی نظیر دبی، ارتفاع ریزش جریان، عمق پاپاب قطر کالورت، قطر مصالح و... می باشد. در این تحقیق به بررسی تغییرات ابعاد حفره آبشستگی و تغییرات ابعاد برآمدگی رسوبات ناشی از حفره آبشستگی در پایین دست آن در اثر تغییرات پارامترهای سرعت جریان قطر کالورت ارتفاع ریزش و عمق پاپاب پرداخته شده است. بر اساس مشاهدات آزمایشگاهی عمق و عرض حفره آبشستگی و ارتفاع برآمدگی رسوبات با افزایش قطر کالورت افزایش می یابد ولی طول حفره آبشستگی کاهش می یابد. با افزایش عمق پاپاب عمق و عرض حفره آبشستگی کاهش می یابد ولی طول حفره و ارتفاع برآمدگی رسوبات افزایش می یابد. علاوه بر این با افزایش ارتفاع ریزش، عمق و عرض حفره آبشستگی و ارتفاع ب‹آمدگی رسوبات افزایش می یابد ولی طول حفره کاهش می یابد. با تحلیل نتایج آزمایشگاهی نسبت بی بعد هر یک از ابعاد حفره آبشستگی و برآمدگی ناشی از آن به ارتفاع ریزش جریان به صورت تابعی از نسبت عمق پاپاب به قطر لوله Tw/D، عدد فرود ذرات SN و نسبت ارتفاع ریزش به قطر لوله Hc/D بدست آمده است.

از اهداف طرح سرریز پلکانی می توان به افزایش شدت استهلاک انرژی در طول سرریز و در نتیجه کاهش ابعاد حوضچه آرامش اشاره نمود. این موضوع در توجیه اقتصادی طرح نیز اثر داشته و موجب کاهش هزینه ها خواهد شد. هیدرولیک جریان بر روی سرریزهای پلکانی اخیرا مورد توجه دانشمندان و محققین علوم آبی قرار گرفته و در دهه اخیر تحقیقات بیشتری در این زمینه صورت گرفته است. نتیجه این تحقیقات روابط هیدرولیکی متعددی در این زمینه می باشد. معادلات افت و ضریب اصطکاک در عمده روابط یاد شده بر اساس عمق متوسط بنا نهاده شده و یا اصولا اعداد ثابتی برای ضریب اصطکاک ارائه شده است. در این تحقیق با جمع بندی کلی در خصوص روابط هیدرولیکی حاکم، به منظور استخراج رابطه ای برای ضریب اصطکاک ضمن در نظر گرفتن پارامترهای هیدرولیکی موثر محاسبات در قالب معادلات پروفیل سطح آب صورت گرفته و رابطه مورد نظر نتیجه گیری شده است. رابطه مذکور بر اساس داده های تجربی و با بکارگیری تکنیک بهینه سازی غیر خطی استخراج شده است. صحت و دقت نتایج حاصله بر اساس روابط پیشنهادی با مقایسه با نتایج واقعی ارزیابی گردیده است.