نشریه زمین شناسی مهندسی

سازه‌های فولادی باید از طریق اتصالات کارآمد با ظرفیت‌های (اتلاف) انرژی مشخص به‌منظور مقاومت در برابر زلزله القاء شده به‌وسیلۀ حرکت‌های زمین متصل شوند. قبل از زلزله‌های نورتریج (1994) و کوبه (1995) طراحان و هم‌چنین آئین‌نامه‌ها در آن زمان، تمایل به استفاده از اتصالات جوشی داشتند که برای نیروهای ناشی از (حالت‌های) مختلف زلزله طراحی می‌شدند. مدل‌‌های اتصالات نیم صلب اساساً، نشان‌دهنده روابط، نوع پیچشی- خمشی هستند. آن‌ها منحنی‌های ساده‌ای هستند که شامل داده‌های آزمایشگاهی قابل‌دسترس است و برای نشان دادن اثر اتصالات در قاب‌های فولادی استفاده می‌شوند. با این ‌وجود، کمبود دانش در داده‌های تجربی با پارامترهای مختلف، اجازه نمی‌دهد که محققان توابع پیچشی- خمشی را برای هر مجموعه و نوع اتصالات مختلف توصیف کنند. به‌منظور افزایش قدرت محاسباتی در دهۀ گذشته، برنامه‌های (روش‌های) المان محدود برای به‌دست آوردن نمودارهای (منحنی‌های) خمش- پیچش که اثر غیرخطی در پاسخ اتصالات را بازتاب می‌دهند، استفاده شده است. با کمک روش‌های اجزا محدود، اثر پارامترهای مختلف روی رفتار اتصالات می‌تواند بررسی شود. در این پژوهش چندین اتصال نیمه صلب رایج مدل شده، خواص رفتاری آن­ها به‌صورت اجمالی بررسی‌شده و سپس با ارائه جزئیات مربوط به یک اتصال نیمه گیردار جدید، خواص رفتاری آن مانند سختی، ظرفیت نهایی و شکل­پذیری آن بررسی شده و با سایر اتصالات مدل شده مقایسه خواهد شد.

زلزله‌های گذشته نشان داده‌اند که بی­نظمی‌های توپوگرافی تأثیرات چشم‌گیری بر پاسخ لرزه‌ای ساختگاه داشته و با بزرگ‌نمایی پاسخ­ها سبب آسیب‌های شدیدی بر سازه‌ها شده است. تحقیقات صورت گرفته بر رفتار لرزه­ای توپوگرافی شیب نشان داده است که پاسخ دینامیکی سطح آزاد و سیستم خاک- سازه به‌شدت تحت تأثیر شکل توپوگرافی و ویژگی‌های خاک ساختگاه است. هم‌چنین زاویه و ارتفاع شیب، فرکانس تحریک ورودی، رفتار غیرخطی خاک و عمق سنگ بستر از دیگر پارامترهای مؤثر بر پاسخ کل سیستم است علاوه بر این پژوهش‌ها نشان داده­اند که حضور سازه در مجاورت شیب بر تغییر الگوی رفتار لرزه­ای این توپوگرافی بسیار مؤثر بوده است اما این بررسی‌ها بسیار محدود است از این رو، در این تحقیق به بررسی تأثیر حضور سازه در تغییر الگوی رفتار لرزه­ای توپوگرافی شیب می‌پردازیم. پارامترهای بررسی شده در این مقاله برای بررسی اندرکنش توپوگرافی- خاک-سازه، زاویۀ شیب و فرکانس­تحریک وروردی است که نتایج نشان می­دهند در حالت حضور سازه در مجاورت شیب به‌طورکلی در محل سازه شاهد افزایش پاسخ نسبت به میدان آزاد هستیم که به‌طور میانگین، مقدار شتاب افقی در محل سازه تقریباً 3/1 برابر شتاب در میدان آزاد است و هم‌چنین نتایج نشان می­دهد که حضور سازه در مجاورت شیب موجب انتقال حداکثر پاسخ به فاصله‌ای دورتر از محل سازه می­شود که به‌طور میانگین مقدار شتاب افقی در این نقطه نیز تقریباً 6/1 برابر شتاب در میدان آزاد است. لازم به ذکر است که نتایج ارائه شده در این مقاله برای یک نوع خاک با سختی متوسط که بر اساس آیینامه 2800 در ردۀ تیپ III قرار می­گیرد ارائه شده است.

    کوبش متوالی چکش شمع‌کوب بر سر شمع پیش ساخته برای نصب شمع در زمین را شمع‌کوبی ضربه‌ای می‌نامند. امروزه کاربرد وسیع روش شمع‌کوبی ضربه‌ای در اجرای پی‌های عمیق (شمع‌ها) غیرقابل انکار است؛ به‌طوری‌که در میان منابع تولید کننده ارتعاشات در زمین، شمع‌کوبی متداول‌ترین منبع تولید‌کننده ارتعاشات ساخت‌و‌ساز است. این ارتعاشات زمین در حین شمع‌کوبی مهم‌ترین عامل محدود‌کننده به‌کارگیری این روش است، از این رو، برای جلوگیری از خرابی سازه‌ای و حفظ آرامش ساکنین پیش‌بینی قابل قبول از دامنۀ ارتعاشات پیش از اجرای هر پروژه ضروری است. برای این منظور، بی‌تردید مدل‌سازی عددی سریع‌ترین، دقیق‌ترین و اقتصادی‌ترین گزینه است، اما تا به امروز مدل‌سازی روند صحیح نصب شمع یکی از مشکلات اصلی در مدل‌سازی عددی شمع‌کوبی بوده است. پژوهش حاضر تلاش دارد که با استفاده از نرم‌افزار اجزای محدود ABAQUS مدل‌سازی عددی عملیات شمع‌کوبی ضربه‌ای به‌طور موفقیت‌آمیز از سطح زمین تا عمق دلخواه بدون در نظرگیری فرضیات ساده‌کننده متداول محققان گذشته و با در نظرگیری جزئیات مشابه کارهای عملی، تطابق بهتر ارتعاشات نسبت به نتایج عددی گذشته با نتایج صحرایی بر حسب حداکثر سرعت ذره (PPV) نتیجه گردد.

افزایش روزافزون سرعت و جرم قطارها و وسایط نقلیه از یک سو و تمایل به ساخت سازه­های سبک‌تر و در نتیجه افزایش انعطاف‌پذیری سازه‌ها از سوی دیگر باعث می­شود تا خطاهای ناشی از به‌کار­گیری مدل نیروی متحرک در طراحی سازه­های پل، غیر‌قابل چشم‌پوشی باشد. در مقالۀ حاضر، رفتار دینامیکی پل­ها تحت اثر بار متحرک بررسی شده است. پل به‌صورت تیر اولر-برنولی دو سر مفصل مدل شده است از آن‌جا که در مدل کردن بار متحرک با استفاده از مدل نیروی متحرک از اینرسی جسم متحرک صرف نظر می­گردد، از این رو، این نوع مدل‌سازی در محدودۀ بسیار کوچکی از پارامتر­های مؤثر (سرعت، جرم) دارای اعتبار است. با لحاظ کردن نیروهای اندرکنشی بین بار متحرک و سازه تکیه‌گاهی، مدل جرم متحرک برای تعیین معادلات دینامیکی حاکم استفاده می‌شود. نتایج مدل‌سازی در این بررسی نشان می‌دهد تغییر مکان دینامیکی وسط دهانۀ تیر در مدل جرم متحرک با افزایش جرم و سرعت وسیلۀ نقلیه، نسبت به مدل نیروی متحرک اختلاف چشم‌گیری پیدا می‌کند. به‌طور مثال برای نسبت جرمی (جرم متحرک به جرم کل تیر)  برابر 15/0 و سرعت وسیله نقلیه برابر 8/0 سرعت مبنا (که به‌صورت طول تیر تقسیم بر پریود اول تیر تعریف می­شود)، اختلاف تغییر مکان دینامیکی حداکثر وسط دهانۀ تیر در دو مدل حدود 11 درصد است. 

عوامل مختلفی در بحث اندرکنش خاک و سازه باید در نظر گرفته شود؛ که از جمله آنها می‌توان خواص مصالح لایه‌های زیرسطحی، توپوگرافی و هندسه ساختگاه و خصوصیات حرکت ورودی را نام برد. مطالعات نشان می‌دهد که امواج لرزه‌ای در برخورد با نامنظمی‌های توپوگرافی دچار شکست  شده و باعث ‌ایجاد حرکات لرزه‌ای شدیدتری نسبت به حالت بدون شیب در سطح زمین می‌شوند. در‌این مقاله تاثیر اثرات توپوگرافی بر روی جابه‌جایی نسبی طبقات سه سازه با سیستم قاب خمشی فولادی بررسی شده است. برای این منظور  6 مدل ترکیبی از خاک- سازه و توپوگرافی در نظر گرفته شده است. 3 سازه 6، 9 و 12 طبقه در دو فاصله نزدیک و دور از شیب 20 درجه قرار داده شده و 10 رکورد زمین‌لرزه ثبت شده  بر روی سنگ بستر به مدل‌ها اعمال گردید. جابه‌جایی نسبی طبقات به عنوان معیار بررسی تاثیر توپوگرافی در نظر گرفته شده است. نتایج نشان داد توپوگرافی سبب افزایش جابجایی نسبی طبقات می شود اما این افزایش در سازه ها و طبقات مختلف، متفاوت می باشد. درصد افزایش جابه‌جایی نسبی ناشی از تاثیرات شیب با افزایش تعداد طبقات کاهش می‌یابد. به گونه‌ای که در سازه 6 طبقه تا 25 درصد، سازه 9 طبقه تا 15 درصد و سازه 12 طبقه تا 6 درصد رشد، در میانگین مقادیر جابه جایی نسبی طبقات ملاحظه شد. همچنین در سازه‌های 9 و 12 طبقه در برخی از طبقات کاهش جابه‌جایی نسبی طبقه مشاهده شد.

خاک‌های کربناته ازلحاظ ویژگی‌های مقاومتی، خردشدگی دانه‌ها و نشست خاک، از خاک‌های مسئله‌دار در طبیعت هستند که گاهی مشکلاتی را برای مهندسان ژئوتکنیک به‌وجود می‌آورند. بخش اعظم این خاک‌ها در بستر آب‌های کم‌عمق مناطق گرمسیری واقع‌شده است. در ایران نیز در سواحل و جزایر خلیج‌فارس و دریای عمان لایه‌های نسبتاً ضخیمی از رسوبات کربناته موجود است. با توجه به اهمیت و گستردگی پروژه‌هایی بزرگی نظیر ساخت پل بزرگ خلیج‌فارس مابین بندرعباس و جزیره قشم، مخازن ذخیره نفت و گاز، سکوهای استخراج نفت و ساخت اسکله‌ها که اخیراً در این مناطق در دست اجرا هستند، شناخت و بررسی چنین خاک‌هایی اهمیت فراوانی دارد. در این تحقیق به بررسی تأثیر بافت رسوبات کربناته بر خردشدگی دانه‌ها می‌پردازیم. نتایج تحقیق نشان می‌دهد افزایش اندازه مؤثر دانه‌ها و ضریب شکل آن‌ها به‌صورت توانی با خردشدگی آن‌ها ارتباط داشته و با افزایش هم‌زمان دو پارامتر فوق میزان خردشدگی تشدید می‌شود

ارزیابی پارامترهای مقاومت برشی خاک در پروژه­های عمرانی و مباحث پایداری از دیرباز بسیار حائز اهمیت بوده است. در این پژوهش، به‌منظور بررسی تأثیر اندازۀ دانه­های مصالح درشت­دانه بر پارامترهای مقاومت برشی و رفتار اتساعی خاک، تعدادی آزمایش برش مستقیم بزرگ مقیاس در حالت خشک انجام گرفته است. متغیرهای این پژوهش شامل سه نوع خاک درشت­دانه بد دانه­بندی شده با میانگین قطر ذرات 3، 6 و 12 میلی‌متر، دو دانسیته نسبی 50 و 70 درصد و سربارهای قائم 100، 200 و 300 کیلوپاسکال بوده است. نتایج نشان می­دهد که با افزایش اندازۀ دانه­های خاک و دانسیته نسبی به‌دلیل افزایش قفل و بست بین دانه­ها، تمایل به اتساع بیش‌تر شده و مقاومت برشی حداکثر نیز افزایش ­یافته ­است. به‌عبارت دیگر، مقاومت برشی نمونه‏ها با قطر میانگین 6 و 12 میلی‌متر نسبت به نمونه با قطر میانگین 3 میلی‌متر به‌ترتیب حدود 5 و 24 درصد افزایش داشته است. هم‌چنین افزایش اندازۀ دانه­های خاک موجب افزایش نسبت مقاومت برشی ماندگار به مقاومت برشی حداکثر شده و خاک به افت مقاومتی کم‌تری دچار شده است، به موازات آن زاویۀ اصطکاک داخلی، حداکثر زاویۀ اتساع و زاویۀ اصطکاک در حجم ثابت، افزایش یافته است.

بررسی مشخصات اصلی جنبش‌های نیرومند زمین، سابقه طولانی دارد. مشاهدات و ارزیابی‌های انجام شده بر خسارات ساره‌ای ایجاد شده پس از زلزله‌های بزرگ نورتریج 1994 کالیفرنیا، کوبه 1995 ژاپن، بم 2003 و طبس 1978 ایران، بیان‌گر اثرات بسیار ویران‌گر رکوردهای نیرومند حوزۀ نزدیک است. مهم‌ترین ویژگی‌ این رکوردها که آن‌ها را از رکوردهای حوزۀ دور متمایز می‌کند، توانایی تولید اسپایک‌های پر انرژی و به نسبت کوتاه مدت شتاب همراه با پالس‌هایی با دامنه بزرگ و به نسبت طولانی مدت در تاریخچه زمانی سرعت زمین است. هم‌چنین با توجه به ساختار آماری محدود و وجود کاستی‌های فراوان، پردازش داده‌های طیفی موجود ناتوان از ارائه کامل اطلاعات هستند. با توجه به این‌که زلزله‌های بزرگ دارای دورۀ بازگشت طولانی است و نیز بسیاری از مناطق لرزه‌خیز ایران فاقد ثبت رکوردهای نیرومند زلزله هستند، بدین لحاظ نیاز به تولید و شبیه‌سازی رویدادهای بزرگ محتمل با کاربرد مدل‌های فرم بسته و آنالیز داده‌های موجود احساس می‌شود. در این تحقیق تلاش بر آن است تا با نگرش جامع تحلیلی بر مدل فرم بسته ماورودیس و پاپوجورجیو به ارائۀ یک مدل ریاضی تعمیم یافته به‌منظور شبیه‌سازی پالس­های موجود در رکوردهای حوزۀ نزدیک بپردازیم.