نشریه صنعت مقاوم سازی و بهسازی
پیاپی 10 (زمستان 1393 و بهار 1394)

ساختمان های فولادی با سیستم قاب خمشی به دلیل شکل پذیری مناسب و مستهلک کردن زلزله سیستم مطلوب و مناسب به شمار می رود. مشکل اصلی این سیستم در تغییر مکان جانبی و به عبارتی عدم سختی کافی در مقابل نیروهای جانبی می باشد که برای رفع این مشکل از ترکیب سیستم دوگانه قاب خمشی فولادی و مهاربند قطری استفاده شده است. در این مقاله برای مقایسه عملکرد مهاربند قطری با فولاد کم مقاومت و پر مقاومت (lyp و hyp) در قاب خمشی فولادی از چند قاب با تعداد دهانه و تعداد طبقات با ارتفاع مختلف استفاده شده است که فولاد مصرفی در سازه یکسان و فقط نوع فولاد مصرفی در بادبند متفاوت می باشد که به دلیل غیرخطی بودن رفتار سازه ها از تحلیل استاتیکی غیرخطی (Pushover) با توجه به دستورالعمل های ATC-40، FEMA356، UBC، آیین نامه 2800 و نشریه 360 بهسازی لرزه ای استفاده شده است. با استفاده از مدل سازی های متعدد منحنی ظرفیت، ضریب رفتار، میزان اتلاف انرژی و با استفاده از روش طیف ظرفیت نقطه عملکرد قاب ها محاسبه شده است. نتایج به دست آمده از پژوهش بیانگر آن است که سیستم دوگانه قاب خمشی فولادی با مهاربند قطری با فولاد کم مقاومت (1000کیلوگرم بر سانتی متر مربع)دارای شکل پذیری بالا، جذب انرژی بیشتر نسبت به فولاد پر مقاومت (2400 کیلوگرم بر سانتی متر مربع)می باشد ولی افزایش تغییرمکان نسبی طبقات را به دنبال دارد.

رشد جمعیت در اکثر شهرها باعث افزایش نیاز به اجرای زیرساخت های سطحی و زیر سطحی شده است. حفر تونل باعث تغییرشکل در سازه های سطحی و زیرسطحی می شود. از طرفی وجود سازه ها نیز بر جابجایی های زمین در اثر تونل سازی تاثیر گذارند. لذا بررسی و برآورد اندرکنش بین تونل و سازه های سطحی، از لحاظ تاثیری که وجود سازه های سطحی بر میزان نشست و جابجایی های ناشی از تونل سازی دارد، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در دهه های اخیر محققین مطالعات خود را با تمرکز بر عوامل مختلفی انجام داده اند. دراین مقاله سعی شده تاثیر پارامتر نسبت فاصله مرکز ثقل سازه از محور مرکزی تونل به قطر تونل (X/D) بر منحنی های نشست و جابجایی سطح زمین در اثر حفر تونل بررسی گردد. بدین منظور از روش عددی اجزاء محدود (FEM) استفاده شده است. بر اساس نتایج مدل سازی های عددی، با کاهش نسبت X/D از میزان نشست کاسته شده است. همچنین با کاهش این نسبت، محدوده تاثیر نشست نیز کاهش می یابد. تغییرات نسبت X/D، تاثیر زیادی بر منحنی نشست طولی در بالای محور تونل ندارد اما با کاهش نسبت X/D در زیر مرکز ثقل سازه، میزان حداکثر نشست طولی افزایش می یابد. همچنین با کاهش نسبت X/D، بر میزان جابحایی های افقی افزوده خواهد شد.

روش های بهینه سازی توپولوژی سازه در سال های اخیر پیشرفت چشمگیری داشته اند. برخی از روش های بهینه سازی جهت یافتن تعداد، مکان و سایز حفره های داخل یک سازه به کار گرفته می شوند که معمولا بوسیله توپولوژی شکل برای یافتن مرزهای بهینه یک سازه دنبال می شود. با معرفی روش های یکنواخت کننده تلاش های زیادی برای بهینه سازی توپولوژی صورت گرفته است، هر چند هدف اصلی آن ها رسیدن به وزن حداقل می باشد. جهت پاسخ به مسایل بهینه سازی توپولوژی هر یک از روش های ریاضی برنامه ریزی غیر خطی می توانند به کار گرفته شوند. این روش ها معمولا قدرتمند بوده و می توانند بر روی انواع مختلف مسایل بهینه سازی اعمال شوند. اگرچه در حل مسایل بهینه سازی سازه نیازمند تعداد زیادی از توابع هدف، قیود و مشتق های آن ها می باشد. بنابراین زمان رایانه ای مورد نیاز برای روش های برنامه ریزی به شدت تابع تعداد متغیرهای طراحی می باشد و زمانی که تعداد متغیرهای طراحی افزایش می یابند، این روش ها بسیار پر هزینه و زمان بر می باشند. همین امر انگیزه اصلی جهت بکارگیری روش های عددی می باشد. در این پروژه الگوریتم بهینه سازی جست و جوی گرانشی (GSA) و آنالیز به روش المان محدود، جهت بهینه سازی توپولوژی سازه های پیوسته دو بعدی به کار گرفته شده اند. هدف از بهینه سازی توپولوژی، یافتن سفت ترین سازه با یک مقدار مشخص از ماده در شرایطی خاص می باشد. بیان دیگر مساله یافتن سازه ای است که کمترین وزن را دارا باشد و در عین حال محدودیت های مساله را نیز ارضا نماید. روش GSA بر مبنای قانون گرانش بنا نهاده شده است و هر فرد در آن به صورت یک جرم در نظر گرفته می شود که به وسیله نیروی گرانش بوجود آمده بین اجرام، حرکت کرده و موقعیت (تابع هدف) جدیدی را به دست می آورد. مثال هایی از سازه های دو بعدی ارائه شده است که نشان دهنده قابلیت روش GSA جهت استفاده در مسائل بهینه سازی توپولوژی سازه های پیوسته می باشد.

اثر امواج دریا در کاربردهای مهندسی سواحل از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند، زیرا سواحل ماسه ای به طور متناوب در معرض امواج قرار داشته و بستر آن ها در ناحیه ساحل دستخوش تغییرات فصلی می گردد، بنابراین اولین گام در جهت شناخت عوامل تاثیرگذار بر محیط های دریایی و نواحی ساحلی، تعیین الگوی امواج و جریان های ساحلی است. بنابراین قبل از اقدام به احداث سازه های دریایی پر هزینه، کارآیی آنها در حفاظت از یک منطقه ساحلی باید مورد بررسی قرار گیرد. در این مطالعه به کمک نرم افزار مایک 21(MIKE 21)، تحلیل الگوی امواج و جریان آب صورت پذیرفت، که با استفاده از الگوی انتشار امواج می توان تحلیلی بر کارآمدی و یا عدم کارآمدی سازه های دریایی انجام شود. و نتایج بیانگر این موضوع می باشد که الگوی انتشار جریان آب وابسته به فاکتور هایی اعم از سرعت وجهت باد و هم چنین مشخصات امواج در آب عمیق می باشد.

هدف از این جستار نقد و بررسی نوسازی بافت فرسوده شهری با تاکید بر تعریف پروژه های محرک نوسازی در بافت فرسوده می باشد. در واقع سوال اصلی پژوهش، بررسی نحوه عملکرد پروژه های محرک نوسازی و نقش آنها در نوسازی بافت می باشد. در این راستا ضمن بررسی نمونه موردی محله هاشمی شمال شرق که در قالب گام دوم پروژه های طرح منظر شهری توسط مهندسان مشاور طرح و فناوری بنا طی سال های 1386 الی 1389 مورد مطالعه و طراحی قرار گرفته است، به تحلیل و بررسی مزایا، معایب، پیش فرض ها و شرایط استفاده از پروژه های محرک نوسازی در نوسازی بافت فرسوده پرداخته می شود. ضمنا ارائه نمونه موردی به گونه ای انجام پذیرفته است که بیانگر روش سیستماتیک برخورد با پروژه بوده و چگونگی رسیدن به ایده نهائی طرح نوسازی محله در قالب سازمان فضائی پیشنهادی را از دل مطالعات انجام گرفته نمایان می سازد. علاوه بر این، در عرض ارائه پروژه نیز مبانی نظری مورد استفاده در شکل گیری طرح مورد استناد و ارجاع قرار گرفته اند. منابع مورد استفاده در این پژوهش، منابع کتابخانه ای منجمله اسناد و مدارک و گزارش های مربوط به پروژه موردی می باشد.

در این بررسی ظرفیت مقاومت فروریختگی تدریجی قاب خمشی فولادی 15 طبقه با استفاده از روش مسیر جایگزین که در راهنمای پیشنهاد شده بود بررسی شد. فرآیند های تحلیل استاتیکی و دینامیکی غیرخطی برای مقایسه انجام شد. مشاهده گردید که در مقایسه با نتایج DOD تحلیل خطی، تحلیل دینامیکی غیرخطی پاسخ واکنش ساختاری بزرگتری را ارائه کرد و نتایج براساس متغیرهایی مانند بار اعمال شده، موقعیت مکانی حذف ستون یا تعداد طبقات ساختمان متغیر بود.

پوسته های موجدار در صنایع هسته ای، نفت و غذایی کاربرد بسزایی دارند. تحمل نیروی بحرانی در پوسته استوانه ای موجدار در مقایسه با پوسته های بدون موج افزایش می یابد. مکان و شکل موج در پوسته-ها برروی اندازه نیروی بحرانی تاثیر می گذارد. در این تحقیق، پوسته استوانه ای با نواحی موج دار با شکل متفاوت در جهت طولی مورد بررسی قرار می گیرد. فرمول بندی مسئله برای به دست آوردن نیروی بحرانی به کمک روش انرژی و سری فوریه ای که پوسته استوانه ای با نواحی موج دار را تقریب میزند دنبال خواهد شد. در ادامه به کمک بهینه سازی چند هدفه با گرفتن هندسه موج، ضخامت پوسته و شعاع داخلی به عنوان متغیرهای طراحی، بارکمانش و وزن پوسته استوانه ای به عنوان توابع هدف مسئله را با روش الگوریتم ژنتیک(NSGA) بررسی می شود. در نهایت نمودار پرتوی بهینه سازی چند هدفه ای به دست خواهد آمد، که بهترین جواب و بهترین حالت موج ها برای بهینه شدن شکل پوسته استوانه ای با نواحی موج دار را نتیجه می دهد. با مقایسه ای که انجام خواهد شد نشان داده می شود که 30% تحمل نیروی بحرانی بهبود خواهد یافت.

هنگامی که یک انفجار رخ می دهد انتشار امواج در زمین و فضا می تواند سبب ایجاد بارهایی بسیار بزرگتر از بارهایی که سازه برای آن طراحی شده گردد. با توجه به اینکه سازه های فولادی به طور معمول بر اساس بارهای ثقلی و لرزه ای مورد طراحی قرار گرفته اند، نیاز است عملکرد این سازه ها در مقابل اثرات ناشی از بارهای انفجاری مورد بررسی و ارزیابی قرار گیرند. در مقاله حاضر، مطالعات عددی بر روی مدل سازه ای یک ساختمان 5 طبقه دارای سیستم قاب خمشی، در محل سایت معدن گل گهر سیرجان صورت گرفته است. لرزه حاصل از انفجار در معدن روباز، توسط دستگاه Blast Mate ثبت و آنالیز می شود و از داده های حاصل شده (شتاب-زمان) برای تحلیل قاب های خمشی فولادی استفاده می شود. سازه طراحی شده بر اساس الگوی بارگذاری انفجاری ارائه شده در دستورالعمل UFC3-340-02 مورد تحلیل دینامیکی غیرخطی قرار گرفته است. تغییرات نیروهای داخلی اعضاء و سطوح عملکرد برای کلیه حالات بارگذاری انفجار بررسی می شود. نتایج نشان می دهند که موج ناشی از انفجار بر روی سازه وابسته به مقدار مواد منفجره آن و فاصله محل رخداد انفجار است. با تنظیم فاصله رخداد انفجار از سازه می توان سطوح عملکرد مورد نظر را در برابر بارهای ناشی از انفجار برای سازه در نظر گرفت.

در میان سازه های فولادی، قابهای خمشی از شکل پذیرترین سیستم های مقاوم باربر جانبی اند ولی بدلیل سختی فوق العاده کمی که دارند، با تغییر مکانهای جانبی زیاد در اثر اعمال بار جانبی یا وقوع زلزله، خسارت بخش های غیر سازه ای، قابل ملاحظه است. به همین علت، استفاده از عضو ثانویه دستک در اطراف ستونها، بصورت راهکاری رایج در جهت افزایش سختی این قابها درآمده است. در این پژوهش به منظور شناسایی رفتار لرزه ای سیستم قابهای خمشی دارای دستک (سیستم مهاربندگوشه)، تحلیل الاستوپلاستیک این نوع سیستم، بصورت سه بعدی با روش اجزای محدود بطور سیستماتیک انجام شده و به بررسی نقش مقاومت مصالح در پیشروی خسارت پرداخته شده است. بررسی ها نشان میدهد با بکارگیری دستک مهاربند ممکن است در مقاومتی حدود مقاومت نهایی قاب خمشی معادل و در سطح انرژی پایین تری نسبت به سیستم خمشی، ستون ها دچار خسارت شوند، اما با بکارگیری دستک از جنس فولاد کم مقاومت، همچون فیوز سازه ای، عضو ثانویه دستک میتواند زودتر وارد حوزه پلاستیک شود، بطوریکه بتوان بدون نیاز به صرف مصالح بیشتر، ضمن افزایش سختی جانبی و کاهش خسارت اجزای غیر سازه ای، از خسارت اعضای اصلی سازه نیز جلوگیری نمود.

با افزایش روز افزون ساخت و ساز و کاهش زمینهای مناسب، بشر به فکر تثبیت خاک های سست جهت استفاده از آن را گرفت. در این پژوهش به بررسی اثر الیاف و رزین های مصنوعی در پایداری و تثبیت خاک در چند سال اخیر پرداخته شده است که نشان از نزدیکی علم نساجی با مهندسین خاک و اثر مناسب الیاف در تثبیت خاک را دارد. تقویت خاکهای ضعیف و نامناسب جهت بکارگیری در شیروانی ها، پی ها، بستر جاده ها، سدها و... برای ایجاد پیکربندی خاکی با ویژگی های مهندسی دلخواه، تثبیت و تسلیح خاک نامیده می شود پدیده استفاده از الیاف، جهت ارتقای خصوصیات رفتاری مواد گوناگون، یک ایده قدیمی می باشد. آنطور که تونگو و فیلیبس در کتاب الیاف جدید خود اشاره می کنند 4000 سال قبل، بشر از الیاف بعنوان عنصری تقویت گر در خاک استفاده می کرده است. همچنین کاربرد الیاف در دیوار چین در 2000 سال قبل موید این مطلب است که دانش مهندسین نساجی از قدیم الایام در کنار مهندسین عمران، یاریگر ایشان در ارتقای عمر مفید سازه های گوناگون بوده است. برای جلوگیری از این نشست ها و یا خواص مکانیکی ضعیف دیگر باید تکنیک های خاصی را جهت بهبود این خواص بکارگرفت. طراحان همواره برای اضافه کردن مقاومت خاک از فرایندهای مکانیکی نظیر تراکم، زهکشی بوسیله چاه های ماسه ای و تحکیم و فرایندهای شیمیایی نظیر اصلاح و تثبیت یا استفاده از عناصر مسلح کننده ها استفاده نموده اند. خاک طبیعی موجود در محل پروژه ها، همواره برای استفاده مناسب نمی باشد و ممکن است در اثر اعمال بار نشست های قابل توجهی در خاک نا مرغوب بوجود آید.

با توجه به ضرورت بهره برداری بهینه از ظرفیت های درونی شهرها در برنامه ریزی توسعه شهری، سیاست های ساماندهی پهنه های شهری فرسوده موضوع بررسی علمی و عملی قرار گرفته است. پروژه «بررسی نظام مداخله بهینه برای ساماندهی پهنه های فرسوده شهر تهران» در همین راستا و به پیشنهاد مرکز مطالعات و برنامه ریزی شهر تهران توسط مهندسین مشاور طرح و آمایش به انجام رسیده است. در این پروژه برای استفاده از تجربیات جهانی و شناخت نظام اقدام برای ساماندهی پهنه های شهری فرسوده و قدیمی، تجربه کشورهای انگلیس، مراکش، تونس، نروژ، سوریه، آمریکا و مصر بررسی شده است. همچنین در این پروژه اقداماتی که برای ساماندهی پهنه های فرسوده در شهرهایی نظیر تهران، مشهد، اصفهان، ساری و شیراز انجام شده نیز مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت با توجه به شرایط کنونی مداخلات ساماندهی در شهر تهران و با توجه به نتایج به دست آمده از تجربیات کشورهای مختلف نظام مداخله ای برای ساماندهی پهنه های فرسوده پیشنهاد شده است. نتایج مطالعات پروژه نشان می دهد که در منطقه یک شهرداری تهران مسئولیت نظام ساماندهی پهنه های فرسوده شهری با مدیریت شهری است. سیاست گذاری و برنامه ریزی اقدام با دقت و مراقبت کافی انجام گرفته و سازمان های مسئول و موثر در این امر با مدیریت شهری همکاری بسیار مسئولانه و نزدیک دارند. مشارکت مردم در این اقدامات نیز گسترده و مطلوب است. اما برخلاف آن، تجربیات ساماندهی ما در زمینه پهنه های فرسوده در تهران و شهرهای ذکر شده نشان می دهد که هماهنگی میان سازمان های مسئول وجود نداشته و در شرح وظایف سازمانی آنها نیز تداخل وجود دارد؛ سازمان مشخصی هدایت مطلوب نظام اقدام، سیاست گذاری و برنامه ریزی برای ساماندهی پهنه های شهری فرسوده را بر عهده ندارد؛ نظرات کارشناسی مورد توجه قرار نمی گیرد؛ انتظار مسئولین از مردم به جای مشارکت کامل به شراکت اقتصادی خلاصه می شود؛ مردم نسبت به برنامه های اقدام توجیه نشده و میزان نارضایتی آنها بسیار زیاد است. براساس یافته های پروژه، بررسی عوامل موثر در ایجاد فرسودگی نشان می دهد که فرسودگی به سبب عوامل متعدد حادث می شود و از این رو در تعیین شاخص های شناسایی پهنه های شهری فرسوده، توجه به یک عامل کافی نیست و عوامل مدیریتی، اجتماعی، اقتصادی، فرهنگی نیز می بایست در نظر گرفته شود. بر این اساس نظام مداخله یکپارچه ای پیشنهاد گردیده و در زمینه چگونگی تامین منابع مالی برای ساماندهی پهنه های شهری فرسوده از طریق اقداماتی چون تجمیع، ایجاد شرکت های تعاونی ساکنین، استفاده از کمک های دولت و... و همچنین راه های جلب مشارکت مردمی برای پروژه های ساماندهی پهنه های فرسوده راهکارهایی پیشنهاد شده است. نکته مهم توجه به این مسئله است که هر گونه اقدام در جهت ساماندهی پهنه های فرسوده از یک سو مستلزم سیاست گذاری، برنامه ریزی و برخورداری از مدیریت اجرایی هماهنگ است و از دیگر سو نیازمند مشارکت فعالانه و همه جانبه مردم با مدیریت شهری است.

امروزه مدل سازی اطلاعات ساختمان کاربرد گسترده ای از طراحی و ساخت تا بهره برداری و حتی مرحله تخریب ساختمان ها پیدا کرده است. این فناوری با نمایش دیجیتال خصوصیات ساختمان مدیرپروژه و ذینفعان را در هرمرحله برای تصمیم گیری درست یاری می کند. مقاله پیشرو باتوجه به این گستردگی و همچنین کاربردهای متعدد این فناوری به بررسی کاربردها و مزایای این فناوری در صنعت ساخت پرداخته است.