رفتار سازه ای تیرهای بتن آرمه خورده شده تحت بارگذاری پایدار

Structural behavior of corroded reinforced concrete beams under sustained loading

چکیده
1- مقدمه
2- برنامه آزمایشی
3- الگوهای ترک و عر ض های ترک
4- گسترش انحراف تیرها
5- نتیجه گیری
منابع

چکیده
این مقاله نتایج یک مطالعه تجربی طراحی شده برای بررسی تاثیرات مرکب خوردگی و بارهای پایدار بر عملکرد سازه ای تیرهای بتنی مسلح را ارائه می کند. هشت تیر RC، شامل تیرهای خورده نشده و خورده شده تسریع یافته توسط روش حاضر، آزمایش شدند. تمام تیرها درمعرض یک بار خمشی پایدار چهارنقطه ای قرار گرفتند که به ترتیب معادل با 17، 33 یا 50درصد از بار نهایی طراحی شده بود. درجه خوردگی، الگوهای ترک، پهنای ترک و انحراف مرکز دهانه تیرها درطول آزمایش پایش شدند. نتایج نشان دادند که خوردگی آرماتور تاثیر مهمی بر فاصله بندی ترک عرضی نداشته و تاثیر اندکی بر گسترش پهنای ترک عرضی برای تیرها تحت بارگذاری و خوردگی و همزمان داشت. یک سطح بار بالاتر و یک چگالی جریان پایین تر منجر به اکسایش بیشتر محصولات خوردگی با یک نرخ انبساط حجمی بزرگتر شده که منجر به شروع زودرس و انتشار سریع ترک خوردگی و انحراف واضح تر تیرهای RC می شود. برای یک تیر تحت بارگذاری و خوردگی آرماتور همزمان، تاثیر خوردگی آرماتور بر انحراف آن نمی تواند نادیده گرفته شود، چونکه ممکن است از تاثیر خزش در یک درجه خوردگی نسبتا پایین فراتر رود.

2- برنامه آزمایشی
2-1 آماده سازی نمونه
هشت تیر RC با ابعاد یکسان mm بصورت نشان داده شده در شکل 1 طراحی و قالب بندی شدند. آرماتور خمشی شامل دو میله فولادی تغییرشکل یافته با قطر 14 mm در ناحیه کشش و دو میله تغییرشکل یافته با قطر 10 mm در ناحیه تراکم بود. ضخامت پوشش بتن 25 mm بود. آرماتور برشی شامل خاموت های مسطح با قطر 6 mm با فواصل 150 mm درامتداد تیر بود. هشت تیر به دو گروه تقسیم شدند. سه تا از این تیرها خورده نشده بودند که متعلق به گروه A بودند، و پنج تای دیگر خورده شده و متعلق به گروه B بودند. میله های فولادی قابل انبساط در گروه B به تقریبا 50 mm خارج از انتهای نمونه برای اتصال آن ها به منبع تغذیه درطول فرآیند خوردگی تسریع یافته گسترش یافتند. خاموت ها در گروه B با رزین اپوکسی برای محافظت دربرابر خوردگی پوشانده شدند. برای احتیاط بیشتر، سیم های پلاستیکی برای بستن میله های فولادی طولی به خاموت ها استفاده شدند. آزمایش کشش در میله های قابل انبساط استفاده شده در آزمایش انجام شد. مقاومت تسلیم و مقاومت نهایی آزمایش شده متوسط سه میله تغییرشکل یافته 14 میلی متری 353 MPa و 533 MPa و مدول 201 GPa بود.

خصوصیات ترکیبی بتن در جدول 1 ارائه می شوند و مقاومت فشاری 28 روزه بوسیله انجام آزمایشات فشاری تک محوری در نمونه های مکعبی بتن با یک طول 150 mm بدست آمد. سیمان پرتلند معمولی و آب شیر در این پژوهش استفاده شدند. شن شکسته با دانه بندی پیوسته متغیر از 5 mm تا 20 mm بصورت سنگدانه درشت استفاده شد و ماسه طبیعی با یک میزان خلوص 2.64 بصورت سنگدانه ریز استفاده شد.

2-2 سیستم بارگذاری پایدار
سه نمونه در گروه A در معرض بارگذاری پایدار در سه سطح بار مختلف قرار داشتند. نمونه ها در گروه B تحت سه سطح بار متفاوت بودند و سه چگالی جریان متفاوت برای نمونه های خورده شده بصورت نشان داده شده در جدول 2 استفاده شده بود. به منظور کاهش تاثیر خزش بتن، تمام تیرها بعد از 15 روز قالب گذاری بارگذاری شدند.

استفاده اشتراک دوچرخه در ارتباط با حمل و نقل عمومی: بررسی ابعاد فضایی، سنی و جنسیتی در اسلو، نروژ

Bike sharing use in conjunction to public transport: Exploring spatiotemporal, age and gender dimensions in Oslo, Norway

چکیده
1. مقدمه
2. یافته های موجود
3. روشها
4. نتایج
5. نتیجه گیری و بحث
منابع

چکیده
سیستم دوچرخه اشتراکی میتواند یک نقش کلیدی را در حمل و نقل فراهم سازد و به وابستگی کمتر به خودرو و حمل و نقل شهری پایدارتر، سالم تر و فراگیرتر (از لحاظ اجتماعی) ختم شود. ما در این مقاله دو پیش نیاز مهم برای دوچرخه اشتراکی را بررسی می کنیم تا فرضیات رو به رو را آزمایش کنیم: آیا این سیستم به جای اینکه رقیبی برای گزینه های جایگزین فعلی «جا به جایی شهری مبتنی بر خودرو» باشد، میتواند یک سیستم کمکی و هم افزا برای آنها باشد؛ و آیا کل جمعیت و بخش های مکانی می توانند به صورت فراگیر از این سیستم استفاده کنند؟ ما در ابن مقاله با استفاده از سوابق ثبت شده سفرهای کامل با استفاده از سیستم دوچرخه اشتراکی در دوره 2016-2017 برای شهر اسلو (نروژ)، استفاده بالقوه از دوچرخه اشتراکی برای دسترسی، خروج و تبادل حمل و نقل عمومی را تجزیه و تحلیل می کنیم، و ابعاد «سن و جنسیت» در آنرا مورد کاوش قرار می دهیم. تعداد مسافران (کاربران) دوچرخه اشتراکی در مسیرهایی که مبدأ یا مقصدشان ایستگاه های مترو/راه¬آهن است، خیلی بیشتر است؛ البته در این ارزیابی عوامل دیگر همچون مسافت مسیر، ارتفاع، شکل شهر، ساعت روز، و ظرفیت های ایستگاه های دوچرخه (برای پارک کردن دوچرخه) را کنترل کرده بودیم. با این حال نتایج ما همچنین نشان میداد که دوچرخه اشتراکی – هم به صورت یک سیستم مستقل و هم به صورت توام با حمل و نقل عمومی – برای زنان و افراد مسن، غیرقابل دسترس تر، نامناسب تر، و کم کاربردتر است. خصوصاً سوگیری های جنسیت به صورت سوگیری های عمیق، چندجنبه ای، و متقاطع با نابرابری های مکانی (که مناطق مرکزی که غالباً مردان در آنجا کار می کردند از شرایط بهتری برخوردار بودند) ظاهر شدند. ما این یافته ها را مورد بحث قرار می دهیم تا جهات سیاست و طراحی در خصوص یکپارچگی چندوجهی، گسترش ایستگاه های دوچرخه، محدودیت های اجاره، و معرفی دوچرخه های برقی را استخراج نماییم و به این طریق عملکرد، یکپارچگی چندوجهی، برابری جنسی، و جامعیت اجتماعی-مکانی کلی دوچرخه های اشتراکی را بهبود دهیم.

2. یافته های موجود
2.1 خصوصیات کاربران سیستم دوچرخه اشتراکی
مطالعات معمولاً نشان میدهند که اغلب کاربران سیستم دوچرخه اشتراکی مردان سفیدپوست با سن کمتر از 40 سال، کارمندان شاغل، افرادی با سواد بالا، و غالباً اعضای گروه های پردرآمد هستند (به عنوان مثال مارتین و شهین 2014؛ کمپبل و بریک وود 2017؛ فیشمن و همکارانش 2013؛ فیشمن و همکارانش 2015؛ هاسفورد و وینترز 2018). همپوشانی بین این خصوصیات و خصوصیات کاربران اولیه به خوبی قابل مشاهده است (شهین و همکارانش 2011). با اینکه نرخ اتخاذ نابرابر تکنولوژی غالباً با اولویت ها، مهارت ها یا هزینه ها مرتبط است اما به نظر می رسد که دسترسی نابرابر در مورد سیستم دوچرخه اشتراکی در وهله اول با جغرافیا مرتبط باشد. دو مطالعه تطبیقی از ایالات متحده (اورساکی و آلتمن هال 2015) و شهرهای کانادا (هاسفورد و وینترز 2018) بر ضرورت تلاش های اساسی در گسترش جغرافیایی خدمات دوچرخه اشتراکی برای مناطق محروم تأکید کرده اند.

برخی از محققان دیگر نیز به صورت اختصاصی روی سوگیری های جنسیتی تمرکز کرده اند. مانند نوع شناسی های کلی تر دوچرخه سواران (ریکی 2015)، ووگل و همکارانش (2014) نیز تقسیم بندی کاربران سیستم دوچرخه اشتراکی در شهر لیون فرانسه را به صورت رو به رو توسعه داده اند: کاربران مرکز شهر، و کاربران دوره ای. در تعریف این نوع شناسی های کاربران، جنسیت مانند یک طبقه مهم پدیدار شد چون شدت فعالیت های دوچرخه سواری ارتباط قوی با «مرد بودن» داشت. آدامز و همکارانش (2017) ادعا کرده اند که فقدان یک زیرساخت پایه برای دوچرخه ها می تواند توضیحی برای این مسئله باشد که چرا برخی از زنان از استفاده کردن از سیستم دوچرخه اشتراکی اجتناب می ورزند چون زنان اغلب نگرانی های ایمنی بیشتری دارند. اولویت های جنسیتی برای محیط های دوچرخه سواری ایمن و کم سرعت، در یک بررسی پدیدار شد که در بین اعضای سیستم دوچرخه اشتراکی شهر اسلو نیز پدیدار شده بود (اوتنگ و همکارانش 2019). زنان به طور میانگین مشکلاتی داشتند که تفاوت های زیادی با مشکلات بیان شده توسط مردان داشت. به عنوان مثال اعضای زن نسبت به زمان اجاره مجاز ماکزیمم 45 دقیقه ای انتقاد داشتند چون سفرهای زنجیره ای و تفریحی در این زمان کوتاه با مشکل مواجه می شدند. این حقیقت که زنان سفرهای دیگری غیر از دسترسی-خروج را انجام می دادند نیز به تغییرات جنسیتی کاربرد و انتظارات از این سیستم اشاره داشت. نتایج مشابهی در نیویورک یافت شد و داده های سفر Citi Bike نشان داد که مقصد اغلب کاربران مرد به ایستگاه اتوبوس یا ورودی مترو ختم می شد (وانگ و آکار 2019).

طراحی و ارزیابی منهول بتن پلیمری سبک وزن

Design and Assessment of a Lightweight Polymer Concrete Utility Manhole

1. مقدمه
2. مواد و روشها
3. نتایج و بحث
4. خلاصه و نتیجه گیری ها
منابع

بتن پلیمری مخلوطی است که در آن به جای سیمان پرتلند (به عنوان چسباننده) از پلیمر استفاده می شود. این کار سبب بهبود مقاومت های کششی و ترک خوردگی، و مقاومت شیمیایی یک سازه بتنی می گردد. در این مقاله فرمولاسیون های مختلفی را ارزیابی کرده ایم تا یک دهانه بازدید زیرزمینی از جنس بتن پلیمری را با حداقل وزن ممکن بهینه سازیم. این فرمولاسیون ها بر مبنای یک سیستم اپوکسی-آمین مخلوط شده با مصالح دانه ای با وزن معمول، و مصالح دانه ای با وزن فوق العاده سبک است. هدف ما این است که یک سازه دهانه (دریچه) زیرزمینی را طراحی و ارزیابی کنیم که دارای مقاومت شیمیایی اپوکسی، استحکام، و وزن سبکی است؛ ما به این طریق بررسی می کنیم که آیا جایگزینی «مصالح دانه ای با وزن نرمال» با «مصالح دانه فوق العاده سبک» میتواند به بهبود استحکام و کاهش وزن سازه کمک کند. ما دو سیستم بتن پلیمری را از فرمولاسیون آن طراحی کردیم و عملکرد مکانیکی آنها را به صورت تجربی ارزیابی نمودیم. ما یک مدل عددی را برای یک دهانه بازدید زیرزمینی از جنس بتن پلیمری توسعه دادیم که از فرمولاسیون های مختلفی ساخته شده بود. ما آنرا به صورت جعبه ای که تحت بارهای معمول خاک قرار دارد، ساده کرده بودیم. این جعبه دارای یک اندازه استاندارد بود. حداقل ضخامت دیواره آن برای تحمل فشارهای حاصل از خدمات در حال استفاده، از شبیه سازی عددی تعیین شد. این مدل پیش بینی کرد که فرمولاسیون «اپوکسی/مصالحی با وزن نرمال» را با میتوان یک ضخامت دیواره نازک تر از فرمولاسیون با مصالح فوق العاده سبک، مورد استفاده قرار داد. همچنین وزن سازه دهانه بازدید زیرزمینی ساخته شده با این فرمولاسیون 6 برابر از وزن همان جعبه ساخته شده با یک بتن سنتی از سیمان پرتلند خواهد بود.

2. مواد و روشها
2.1 مواد
یک رزین اپوکسی با یک سختگر مبتنی بر آمین به عنوان چسباننده انتخاب شد. اپوکسی و آمین توسط نووارچم اس. اِی. (آرژانتین) به ترتیب با نام های تجاری DICAST 867 و DICURE 383 تهیه شدند. Dicast 867 یک رقیق کننده واکنش پذیر است که حاوی رزین اپوکسی یک وظیفه ای مبتنی بر A/F بیس فنل با ویسکوزیته پایین است. سخت کننده DICURE 383 یک پلی آمین سیکلولیفاتیک است.

مصالح دانه ای سنتی همچون ماسه درشت دانه (مدول ریزی و نرمی 2.96)، ماسه ریزدانه (مدول ریزی و نرمی 1.86) و پودر کوارتز ریزدانه مورد استفاده قرار گرفتند (شکل 1a). به علاوه به منظور تحقق پایین ترین چگالی نهایی دهانه بازدید، از مصالح غیرسنتی سبک همچون گلوله های ترموپلاستیک پلي اتيلن ترفنات (PET) (1.5 mm × 2.9 mm × 2 mm) و ریزکره های شیشه ای توخالی (d50 = 40 μm) نیز استفاده کردیم (شکل 1b). خصوصیات آنها را در جدول 2 و دانه بندی آنها (ASTM c 136 [20]) را در جدول 3 ارائه داده ایم.

بتن پلیمری را با 80 wt.% از جامدات و 20 wt.% از سیستم اپوکسی/سخت¬کننده انتخاب شده طراحی نمودیم. چون هیچ مصالح دانه ای روی الک شماره 4 (N°4) باقی نمانده بود بنابراین این مخلوط در حقیقت یک ملات پلیمری است اما چون در تکنولوژی بتن پلیمری این دو اصطلاح غالباً به جای هم (و به یک معنا) بکار می روند بنابراین ما آنرا بتن پلیمری می نامیم. همان طور که پیشنهاد شده بود [10,14] از حداکثر مقدار سیستم رزین استفاده کردیم تا در طی فراورش به یک مخلوط با ویسکوزیته پایین تر و یک وزن نهایی کمتر دست یابیم. همچنین هر چه نسبت جامدات به چسباننده بالاتر باشد، خصوصیات نهایی بهتری بدست می آید [14].

آزمایش مدل و بررسی عددی اثر تداخل حلقه های نزدیک به هم و پایه های دایره ای بر روی ماسه تقویت شده

Model testing and numerical investigation of interference effect of closely spaced ring and circular footings on reinforced sand

چکیده
1. مقدمه
2. رفتار پی های حلقه ای و دایره ای بر روی خاک ماسه ای
3. رفتار پی های با فاصله نزدیک بر روی ماسه مسلح
4. مصالح آزمایش شده
5. تجهیزات
6. روند آزمایش
7. نتایج و بحث
8. ماسه غیر مسلح
9. ماسه مسلح
10. اثر تداخلی
11. تحلیل عددی
12. صحت سنجی کجی (مایل بودن) پی ها
13. مقایسه بین نتایج عددی و آزمایشگاهی
14. نتیجه گیری
منابع

چکیده
با توجه به وجود بارهای سنگین و عدم دسترسی مکان های ساخت مناسب، مهندسان اغلب باید پی ها را در فاصله نزدیک به یکدیگر اجرا کنند. این پی ها بر روی یکدیگر تاثیر می گذارند که می توان به اثرات بار-نشست و رفتار ظرفیت باربری اشاره کرد. در این تحقیق، ظرفیت باربری پی های حلقه ای و دایره ای با فاصله نزدیک به هم بر روی ماسه مسلح به صورت عددی و آزمایشگاهی بررسی شده است. هدف این تحقیق، ارزیابی اثر تداخلی بر روی ظرفیت باربری پی های دایره ای و حلقه ای مجاور است. پی ها بر روی ماسه مسلح و غیر مسلح مورد بررسی قرار گرفته اند. در این تحقیق، اثر تداخلی پی ها، اثرات شکل، اثر فاصله میان پی ها و همچنین اثر لایه میلگرد گذاری بر روی ظرفیت باربری مطالعه شده اند. جهت دستیابی به این اهداف، مدل های دایره ای و حلقه ای آزمایشگاهی و همچنین مدل های عددی استفاده شده اند. برنامه جزء محدود رایانه ای PLAXIS 3D Foundation جهت مدل سازی عددی مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج تحلیل عددی و آزمایشگاهی نشان می دهند که ظرفیت باربری نهایی دو پی حلقه ای و دایره ای نزدیک به هم هنگامی دارای بیشترین مقدار است که آنها دقیقا در کنار یکدیگر قرار گرفته و این مقدار به افزایش فاصله به نسبت قطر پی کاهش می یابد (Δ/D). می توان دریافت که برای Δ/D>4، ظرفیت باربری هر پی مجاور مشابه با پی تکی است. این موضوع به این معنی است که در یک فاصله مرکز به مرکز بزرگتر از 4D، هیچ اثر تداخلی قابل توجهی مشاهده نشده و هر پی کم و بیش به صورت مستقل مشابه با یک پی تکی رفتار کرده است.

2. رفتار پی های حلقه ای و دایره ای بر روی خاک ماسه ای
فیشر (1957) راهکاری را جهت محاسبه نشست پی های حلقه ای بر روی یک محیط الاستیک نیمه نامتناهی پیشنهاد کرده است. سپس ایگوروف (1965) روابطی را جهت محاسبه فشار باربری زیر پی حلقه ای و نشست آن پیشنهاد کرد. اوهری و همکاران (1997) مجموعه ای از تست های آزمایشگاهی را بر روی پی های حلقه ای مدل با استفاده از ماسه روان انجام دادند و مشاهده کرد که برای نسبت قطر داخلی به قطر خارجی مساوی 0.375 در رینگ، ظرفیت باربری به حداکثر مقدار خود می رسد. هاتف و رضوی (2003) دریافتند که ظرفیت باربری پی حلقه ای با نسبت قطر داخلی به قطر خارجی حدود 0.2-0.4 حدود %25 بیشتر از ظرفیت باربری پی دایره ای با قطر خارجی مشابه است. همچنین، بوشهریان و هاتف (2003) به بررسی ظرفیت باربری پی حلقه ای و دایره ای بر روی ماسه مسلح با مدل های آزمایشگاهی و تحلیل عددی پرداختند. در تحقیق آنها، اثرات عمق لایه اول تقویتی، تعداد لایه ها و فاصله قائم میان لایه ها بر روی ظرفیت باربری مطالعه شدند. باسادهار و همکاران (2007) به صورت آزمایشگاهی پی های دایره ای واقع بر لایه نیمه نامتناهی ماسه مسلح شده با ژئوتکستایل را بررسی کردند. همچنین آنها آنالیز های عددی و تحلیلی را جهت پیش بینی رفتار نشست- بار و مقایسه نتایج با مشاهدات آزمایشگاهی انجام دادند. لامان و ییلدیز (2007) به صورت عددی ظرفیت باربری نهایی پی های حلقه ای قرار گرفته بر روی یک بستر ماسه ای با و بدون استفاده از المان های ژئوگرید را مطالعه کردند. تحلیل آنها با استفاده از برنامه جزء محدود Plaxis انجام شد و اثر عمق لایه تقویتی اول، تعداد لایه های تقویتی و اندازه لایه تقویتی بر ظرفیت باربری نهایی شالوده های حلقه ای مورد بررسی قرار گرفتند. ال سواف و نظیر (2012) به صورت آزمایشگاهی رفتار یک مدل بارگذاری شده برون محوری اعمالی بر روی پی حلقه ای واقع بر یک لایه متراکم ماسه ای را که بر روی یک لایه ماسه شل قرار گرفته است، مطالعه کرده و اخیرا چاکرابورتی و کومار (2013) ظرفیت باربری نهایی یک پی دایره ای واقع بر خاک های دانه ای و چسبنده-اصطکاکی تقویت شده با یک صفحه تقویتی دایره ای افقی را با استفاده از آنالیز های تحلیلی بررسی کردند.

3. رفتار پی های با فاصله نزدیک بر روی ماسه مسلح
داس و لبری-چریف (1983) ظرفیت باربری نهایی دو پی نواری نزدیک به هم بر روی ماسه را با استفاده از تست های مدل آزمایشگاهی مطالعه کرده اند. سلوادورای و رابا (1983) به صورت آزمایشگاهی توزیع تنش تماسی زیر دو پی نواری صلب تداخلی واقع در حالت تماس بدون اصطکاک را با یک لایه ماسه متراکم به وسیله اساس صلب یکنواخت مطالعه کرده اند. خینگ و همکاران (1992) تست های آزمایشگاهی را بر روی پی های نواری با فاصله نزدیک به هم بر روی ماسه مسلح شده با لایه ژئوگرید انجام داده اند. ال اشو و همکاران (1994) اثر تعدادی از لایه های تقویتی را بر روی ظرفیت باربری پی های مربعی و نواری نزدیک به هم بر روی ماسه مسلح شده به صورت آزمایشگاهی مطالعه کرده اند. آنها گزارش کرده اند که اثرات داخلی در پی های مربعی کمتر بوده اما تاثیر قابل توجهی بر ظرفیت باربری پی های نواری با فاصله نزدیک بر روی ماسه مسلح داشته است. کومار و ساران (2003) فشار، نشست و کجی پی های نواری و مربعی مجاور واقع بر خاک ماسه ای مسلح را با استفاده از تست های مدل بررسی کرده و نتایج مشابهی را گزارش کرده اند. کومار و گوش (2007) ظرفیت باربری نهایی دو پی نواری تداخلی را با استفاده از روش ویژگی های تنش بررسی کرده اند.

آنالیز پایداری و کمانش غیرخطی قوس های درجه بندی عملکردی کامپوزیت تحت فشار خارجی و بارگذاری دمایی

Nonlinear stability and buckling analysis of composite functionally graded arches subjected to external pressure and temperature loading

چکیده
1. مقدمه
2. فرضیات و شکل گیری معادلات تعادل
3. تعیین فشار کمانش بحرانی
4. تحلیل عددی
5. نتیجه گیری ها
منابع

چکیده
این مقاله به بررسی پایداری غیرخطی و رفتار کمانش قوس ها با مواد درجه بندی شده تابعی کامپوزیت (FGM) می پردازد که در عرض بارگذاری دما و فشار قرار دارند. با معرفی یک تابع جابجایی مجاز، انرژی پتانسیل کل به صراحت از نظریه پوسته دیواره نازک پیروی می کند. معادلات تعادل غیرخطی با تغییر تابع انرژی پتانسیل محاسبه شده اند، و فشار کمانش بحرانی به صورت تحلیلی پیش بینی شده است. تایید با استفاده از شبیه سازی عددی انجام شده است که مسیرهای تعادل پیش و پس کمانش را دنبال می کند، این امر نشان می دهد که نتایج عددی با پیش بینی های تحلیلی مطابقت خوبی دارند. مشاهده شده است که افزایش دما منجر به افزایش جابجایی به سمت بالا شده، که برای فشار کمانش مفید بوده و مدول یانگ را کاهش می دهد، که برای فشار کمانش مفید نیست. بنابراین، فشار کمانش نسبت به افزایش دما غیرخطی است. در نهایت، مجموعه ای معادلات پارامتری در درجه اول روی اثرات توان کسری حجم وافزایش دما روی توزیع کرنش حلقه، تنش، نیرو و لنگر خمشی تمرکز دارد.

2. فرضیات و شکل گیری معادلات تعادل
پارامترهای هندسی در شکل 4، با زاویه مرکزی آلفا و طول محیطی متناظر با آن برابر با L نمایش داده شده اند، که در آن ، مقطع عرضی ، و R شعاع است. یک سیستم مختصات منحجنی متعامد با محورهای y، x- و y- و z به ترتیب در جهت مماسی، محوری و شعاعی تعریف شده است. دو فرضیه به منظور تسهیل فرایند مشتق گیری اتخاذ شده اند، که (1) ابعاد مقطه عرضی بسیار کوچکتر از طول (2L) و شعاع (R) است. بنابراین، مقطه عرضی در طول تغییرشکل در صفحه باقی می ماند، و (2) خواص دو ماده تشکیل دهنده به دما بستگی داشته و تنها خواص پلاستیک در نظر گرفته شده اند. کمانش در بررسی حاضر پیش از شکست مواد رخ داده است. همانطور که در شکل 4 مشاهده می شود، جابجایی شعاعی به عنوان تعریف شده است و جابجایی مماسی برابر با است. در اینجا، که در آن زاویه ای است که از تاج شروع شده و بر خلاف جهت عقربه های ساعت حرکت کرده و برای نیمه سمت راست قوس، که برای راه حل تحلیلی در نظر گرفته شده است به این دلیل که بارگذاری و هندسه نسبت به محورعمودی که مطابق با شکل 4 از میانه دهانه عبور می کند، متقارن هستند. در ادامه نظریه پوسته دیواره نازک، مولفه های جابجایی به صورت زیر بیان شده اند:

2.4 مقایسه ها و بحث ها
نتایج تجربی با راه حل های تحلیل معادله 29 برای قوس های گیردار گیردار و معادله 33 برای قوس های سوزنی سوزنی نشان داده شده در جدول 2 مقایسه شده است. مشاهده می شود که فشار کمانش عددی توافق خوبی با راه حل های عددی داشته و حداثر تفاوت برای تمامی موارد بررسی شده با دو افزایش دما ، دو زاویه مرکزی متفاوت (آلفا) و 5 حجم بالاتر از توان کسری حجم بیشتر از 5 درصد نمی باشد، مگر برخی از موارد سوزنی سوزنی با n=5 و این امر بدان دلیل است که جابجایی حرارتی بالاتر (شکل 3(a)) منجر به توزیع غیرمتقارن تر خواص مواد در دهانه میانه قوس های سوزنی سوزنی با n=5 و می شود. چنین جابجایی منجر به فشار کمانش بحرانی بیشتر از اثرات کاهش مدول القا شده توسط افزایش دما می شود.

بهینه سازی ساختاری فیزیکی-سایبری با استفاده از شبیه سازی ترکیبی بلادرنگ

Cyber-physical structural optimization using real-time hybrid simulation

چکیده
1- مقدمه
2- بهینه سازی ترکیبی در زمان واقعی (RTHO)
3- مجموعه های آزمایشی
4- نتایج
5- نتیجه گیری و پیشنهادات
منابع

چکیده
به طور سنتی، بهینه سازی ساختاری، یک فرایند عددی است. طرح های نامزد از طریق شبیه سازی عددی ایجاد شده و ارزیابی می شوند (به عنوان مثال، تجزیه و تحلیل المان های محدود). با این وجود، هنگام برخورد با ساختارهای پیچیده ای که مدل سازی عددی آن ها سخت است، ممکن است خطاهای بزرگی بین مدل عددی و ساختار فیزیکی وجود داشته باشد. در این حالت، بهینه سازی کمتر معنی دار است زیرا نتایج بهینه به جای ساختار فیزیکی با مدل عددی مرتبط است. آزمایش هایی را می توان در الگوریتم بهینه سازی برای نمایش ساختارها یا اجزاء پیچیده انجام داد. با این وجود، محدودیت های زمانی و هزینه ای، زمانی که بهطور مکرر ساخت و ارزیابی سیستم های کامل ساختاری انجام می شود، یک مانع محسوب می شوند. شبیه سازی ترکیبی در زمان واقعی (RTHS) یک ابزار آزمایشگاهی اثربخش و کارآمد است که شبیه سازی عددی را با آزمایش های تجربی ترکیب کرده و از کل عملکرد ساختاری استفاده می کند. در این مقاله چارچوبی برای بهینه سازی ترکیبی در زمان واقعی (RTHS) پیشنهاد شده است. RTHS برای ارزیابی عملکرد طرح های نامزد در فرایند بهینه سازی استفاده می شود. این چارچوب با استفاده از RTHS ، یک روش تجربی مدرن که ریشه در مهندسی زلزله دارد، یک محیط بهینه سازی فیزیکی سایبر را ایجاد می کند. این مقاله چارچوب RTHO به همراه مطالعات اثبات مفهوم را تعیین می کند. در یک مطالعه مقدماتی، طراحی جداسازی پایه یک ساختمان دو طبقه برای حفاظت لرزه ای بهینه شده است. RTHO برای انتخاب بهینه پارامترهای قانون کنترل نیمه فعال چندگانه برای یک میراگر MR نصب شده در لایه ایزوله یک ساختمان پنج طبقه پایه جدا شده انجام شد. هر دو مورد از RTHS برای ارزیابی طرح های نامزد و بهینه سازی ازدحام ذرات(PSO) برای بهینه سازی استفاده کرده اند. RTHO برای ارزیابی زیر ساخت های آزمایشی غیرخطی، به ویژه آن هایی که آسیب دائمی ندارند، مانند دستگاه های کنترل ساختاری مناسب است. در صورت تمایل می توان آسیب ساختاری را از طریق مؤلفه عددی مدل نمود. این مقاله ادغام الگوریتم های بهینه سازی پیشرفته ترین حالت با روش های تجربی پیشرفته را پیشنهاد کرده و یک رویکرد سایبر-فیزیکی برای بهینه سازی ساختاری را نشان می دهد.

2-2 توسعه چارچوب RTHO
چارچوب RTHO با جایگزینی شبیه سازی عددی به عنوان مثال ، FEM) با (RTHS ایجاد می شود. اهداف محاسبه شده از پاسخ های ساختاری اندازه گیری شده برای هدایت حرکت ذرات در جستجوی راه حل استفاده می شود. RTHS برای هر راه حل طراحی نامزد (ذره) تحت هر مورد ارزیابی (برانگیختگی) به کار می رود. عملکرد طرح های نامزد مورد ارزیابی قرار می گیرد و از نتایج برای جمع آوری یک گروه بعدی از طرح ها برای ارزیابی استفاده می شود. این روند ادامه پیدا می کند تا زمانی که یک راه حل قابل قبول پیدا شود. چارچوب تکراری در شکل 1 نشان داده شده است.

چالش های اساسی RTHS در چارچوب RTHO نیز وجود دارند. هر آزمایش RTHS به حدی پایدار است که این آزمایش قابل انجام باشد. متغیرهای طراحی باید قبل از انجام RTHS به درستی محدود یا بررسی شوند تا از بی ثباتی جلوگیری شود.یکی دیگر از چالش های اصلی ایجاد یک پل فرم فیزیکی سایبر با بروزرسانی خودکار در موقعیت های ذرات (پارامترهای نمونه آزمایشی) است که با اجرای خودکار RTHS و تجزیه و تحلیل از طریق الگوریتم بهینه سازی دنبال می شود. تحقق RTHO نیاز به کنترل خودکار، تبادل داده و بروزرسانی دارد. برای دستیابی به تبادل و به روزرسانی داده در الگوریتم RTHS و الگوریتم بهینه سازی ، یک بستر در AutomationDesk تعبیه شده با ControlDesk ، MATLAB و Python ایجاد شده است. AutomationDesk یک ابزار اتوماسیون تست قدرتمند برای تست سخت افزار در حلقه (HIL) است. روال های آزمایشی می توانند در AutomationDesk بصورت گرافیکی ایجاد شوند با کتابخانه هایی که حاوی بسیاری از توابع توکار هستند. اتوماسیون تست با متغیرهای از پیش تعیین شده (یعنی یک ماتریس تست) با استفاده از AutomationDesk ساده است. هنگام استفاده از متغیرهایی که به صورت آنلاین تعیین می شوند (یعنی در هنگام بهینه سازی)، برنامه نویسی پیچیده تر می شود. شکل 2 دنباله آزمایش ایجاد شده برای RTHO را در AutomationDesk نشان می دهد. زیرساختار و برانگیختگی عددی در MATLAB با اولیه سازی متغیرها و موقعیت ذرات تعریف می شود. از اسناد پایتون به عنوان پلی برای تبادل داده بین MATLAB و AutomationDesk استفاده می شود. در هر تکرار ، موقعیت ذرات به دنبال معادله (2) به روز شده و پس از بررسی مرزهای متغیر، در RTHS استفاده می شود تا از ثبات RTHS اطمینان حاصل شود. RTHS با استفاده از سخت افزار dSPACE و نرم افزار ControlDesk که پارامترها، فرآیند آزمایش و اندازه گیری ها را کنترل می کنند، انجام می شود. دنباله انجام آزمایش RTHS از طریق ControlDesk همانطور که در شکل 2 (b) نشان داده شده است در AutomationDesk ایجاد می شود. بعد از هر آزمایش، اندازه گیری ها در MATLAB انجام می شود تا توابع هدف را ارزیابی کند. هنگامی که یک راه حل بهتر برای هر ذره یافت می شود ، بهترین موقعیت های محلی به روز می شوند. اگر بهترین موقعیت محلی راه حل بهتری نسبت به تکرارهای قبلی باشد ، بهترین موقعیت کلی به روز می شود. RTHS در ادامه تکرارها با سرعت و موقعیت های به روز شده ذرات تا رسیدن به حداکثر تکرار یا شروع معیارهای توقف ادامه می یابد. علاوه بر این، الگوریتم مکث و ادامه به گونه ای اضافه شده است که بهینه-سازی در صورت لزوم با اطمینان می تواند قطع شود.

2-3 حرکات زمینی زمین لرزه
این چارچوب با استفاده از گروهی از حرکات زمینی که قبلاً توسط سامرویل [28] برای استفاده در پروژه FEMA در قاب های با مقاومت لحظه ای فولادی ساخته شده، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. این گروه شامل 20 مورد ثبت شده شتاب زمین افقی تنظیم شده است به طوری که میانگین طیف پاسخ آنها با طیف طراحی NEHRP 1997 مطابقت دارد. در این مطالعه، گروه زمین لرزه های مربوط به مرکز شهر لس آنجلس برای سطوح خطر لرزه ای مربوط به 10 درصد احتمال فراتر رفتن در یک دوره 50 ساله انتخاب شد. این 20 رکورد زلزله ، علامت گذاری شده با عناوین LA01-LA20 ، از جهت گسل-موازی (FP) و گسل نرمال (FN) از ده زلزله ثبت شده مشتق شده است.

تنش تسلیم خمیر سیمان و پایداری ملات خود تراکم

Cement paste yield stress and self-compacting mortar stability

چکیده
1 مقدمه
2 برنامه آزمایشی
3 نتایج و بحث
4 نتیجه گیری
منابع

چکیده
بتن خود متراکم (SCC) به دلیل عملکرد بالای آن بسیار مورد استفاده قرار گرفته است. این موضوع بیشتر به دلیل پایداری جدانشدنی اجزای آن است که توسط رئولوژی خمیر سیمان هدایت می شود و تحت تاثیر ویسکوزیته تعلیق کلی قرار می گیرد. با اشاره به قانون استوکس ذرات جامدی که نیروهای رو به پایین اعمال می کنند، تنها زمانی در فاز مایع قرار می گیرند که نیروی پسا از بین برود. این تحقیق استدلال می کند که پایداری ملات سیمان خود متراکم نه تنها به ویسکوزیته کلی تعلیق وابسته است بلکه همچنین به تنش تسلیم محیط معلق خمیر سیمانی نیز بستگی دارد. اندازه گیری های رئولوژیکی در حالت ثابت برشی، دستگاه های ستون معمولی و مجموع اندازه گیری کربن آلی انجام می شوند. نتایج نشان دادند که ملات های سیمان با خمیرهای تنش تسلیم بیشتر تعلیق های پایدارتری نشان دادند در حالی که خمیرهای تنش تسلیم کمتر منجر به ملات های ناپایدار با جداشدگی بیشتر شدند. هیچ همبستگی بین پارامترهای رئولوژیکی و آب انداختن خمیرهای سیمانی و ملات های سیمانی مربوطه یافت نشد

2- برنامه آزمایشی
2-1- مصالح
2-1-1- ماسه
در این تحقیق از ترکیب دو ماسه سیلیس کریستالی استفاده می شود که توسط ضقیچی و همکاران [20] توصیه شده است تا با داشتن نسبت های قابل قبول ذرات ریز و درشت نتایج مطلوب حاصل شود. ماسه مخلوط شده شامل 50% تقسیم دو ماسه برای قرار گرفتن در محدودیت های درجه بندی SANS 1083 بود که در شکل 1 نشان داده شده است.

2-1-2- سیمان
از سه سیمان متفاوت نوع CEM I 52.5N استفاده می شود. آنها در سه کارخانه متفاوت توسط شرکت مشابه تولید می شوند. جدول 1 ویژگی های شیمیایی را نشان می دهد که با استفاده از فلورسانس اشعه X (XRF) بدست آمده است. سیمان ها اکسیدهای متفاوتی دارند که منجر به فازهای سیمانی مختلف مانند محتوای آلومینات می شود که می تواند بر جذب های SP تاثیر بگذارد. ویژگی های فیزیکی در جدول 2 ارائه می شوند.

2-1-3- فوق روان کننده ها
دو نوع SP یعنی SP1 و SP2 برای تولید ملات SCC استفاده می شوند. این دو نوع SP به صورت جداگانه بهینه سازی می شوند و سپس به نسبت های مختلف با یکدیگر ترکیب می شوند تا SP3 تولید شده در دوز بهینه 0.9% را تولید کنند. این کار باعث می شود که مقادیر تنش تسلیم متفاوت خمیرهای سیمان بدست آید تا تاثیر آنها را بر پایداری SCCM مربوطه ارزیابی کند. این دو SP بر پایه پلی کربوکسیلات هستند و شامل پلیمرهای اکریلیک با ویژگی های متمایز هستند که در جدول 3 و 4 نشان داده شده است. این SPها براساس توانایی های جذب متفاوت مبتنی بر عملکرد گروه خود مانند SP1 دارای زنجیره جانبی طولانی تر و وزن مولکولی بیشتر نسبت به SP2 هستند.

بررسی چگونگی رشد شبکه های متروی شهری: از دیدگاه شبکه پیچیده

How urban metro networks grow: From a complex network perspective

خلاصه
1 مقدمه
2 داده ها و روش
3 نتایج
4 بحث
5 اظهارات پایانی
منابع

چکیده
شهرها شاهد ظهور و رشد خطوط مترو بودند که منجر به ساختارهای متفاوتی شد که امروزه می بینیم.  به طور کلی سیستم های مترو چکونه گسترش می یابند؟ الگوهای رشد فضایی و زمانی شبکه‌های مترو و آمار شبکه‌های پیچیده آن‌ها ممکن است بینشی در مورد این موضوع ارائه دهد. این مقاله یک طرح 9 متری  را در چارچوب تحلیل شبکه پیچیده ایجاد می‌کند تا عملکرد خدمات یک شبکه مترو شهری را از سه بعد، یعنی دسترسی، انعطاف‌پذیری  و قابلیت خدمات کمی‌سازی کند. در پرتو این، یک طرح شبدری به عنوان ابزاری برای نشان دادن الگوی بلوغ و رشد چند بعدی یک شبکه مترو پیشنهاد می‌شود. در این مطالعه  توسعه متروی 42 شهر اصلی چین با استفاده از معیارها و ابزار تجسم نشان داده شده است. یافته‌ها نشان می‌دهند که شبکه‌های مترو قادر به تکامل از شکل‌های نوپا به شکل‌های بالغ هستند و امتیازات آنها در تمام ابعاد افزایش می‌یابد. رقابت بین توسعه مترو و محبوبیت خودرو منجر به انتخاب حمل و نقل شهری بین مترو غالب و خودرو غالب می شود. اگر مترو زود توسعه یابد در حالی که مالکیت خودرو هنوز در سطح پایینی است، شهرها ممکن است احتمال بیشتری برای تبدیل شدن به سیستم  متروی غالب داشته باشند. مشابه سلسله مراتب نیازهای مازلو برای افراد، یک شبکه متروی شهری ممکن است به عنوان پاسخی به نیازهای شهر پدیدار شود که از اساسی ترین (مانند دسترسی) تا پیچیده ترین (مانند انعطاف پذیری و قابلیت سرویس دهی) را شامل می شود.

2 داده ها و روش
2-1-خطوط مترو در شهرهای سرزمین اصلی چین
در حال حاضر خطوط مترو در 42 شهر سرزمین اصلی چین در حال بهره برداری هستند و این حقایق اساسی این شهرها هستند که اساس این مطالعه را تشکیل می دهند. مجموعه داده‌ها از آمارهای عمومی در دسترس است که آژانس‌های حمل‌ونقل در اینترنت و سالنامه‌های شهر در دسترس قرار داده‌اند (اداره ملی آمار، 2022).

ویژگی های آماری مجموعه داده ها در جدول 1 خلاصه شده است. از 42 شهر، 9 شهر در حال حاضر مسافت مترو بیش از 300 کیلومتر دارند، در حالی که 15 شهر دارای میانگین روزانه حجم مسافر بیش از یک میلیون نفر هستند. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، شهرهایی با ایستگاه های مترو بیشتر و مسافت پیموده شده بیشتر معمولاً از حجم مسافر روزانه بالاتری پشتیبانی می کنند، برخلاف آنچه پیش بینی کرده بودیم، به استثنای برخی شهرها (مانند شنژن، شیان، و چانگشا) که همانطور که توسط دایره های آبی بزرگتر در مقایسه با “همسایگان” آنها در شکل 1(a) نشان داده شده است، نسبتاً “بیش از حد” هستند. توزیع فاصله عملیاتی، تعداد ایستگاه‌ها و میانگین حجم مسافر روزانه، همگی تقریباً به توزیع‌های نرمال نزدیک می‌شوند، همانطور که در شکل 1 (ب) تا (د) مشاهده می‌شود.

باید ارتباطی بین اندازه خطوط مترو و شهر عامل (به عنوان مثال، از نظر جمعیت و تولید ناخالص داخلی) وجود داشته باشد زیرا گسترش خطوط مترو کم و بیش نشان دهنده توسعه شهری است (لین و همکاران، a 2021 .، 2021 b) با توجه به شکل 2، که یک همبستگی مثبت بین مایل مترو و جمعیت را نشان می دهد، افزایش جمعیت شهری احتمالاً عامل توسعه مترو است.تنها داده خارج از محدوده شهر چونگ کینگ است که مسافت پیموده شده غیرعادی نسبت به اندازه خود دارد. جغرافیای ناهموار شهر، که مشکلات بیشتری را برای ساخت و ساز قنات در آنجا ایجاد می کند، ممکن است مقصر این ناهنجاری باشد. علاوه بر این، بین تولید ناخالص داخلی سرانه و تعداد مسافرانی که هر روز از خطوط مترو استفاده می کنند، رابطه معناداری وجود دارد. این اغلب از دایره هایی که با افزایش فاصله و جمعیت از نظر اندازه و رنگ گرم رشد می کنند آشکار می شود و استفاده کافی از سیستم های مترو را در شهرها نشان می دهد.

طراحی قوی برای سیستم های مترو زیرزمینی با وسایل نقلیه مدولار

Robust design for underground metro systems with modular vehicles

چکیده
1- مقدمه
2- فرمولاسیون مساله
3- متدولوژی
4- مطالعه موردی
۵- نتیجه گیری
منابع

چکیده
تقاضاهای سفر نامتقارن خطوط مترو در کلانشهرها میتواند موجب افزایش زمان انتظار برای مسافران و بهره گیری اساساً اندکی از ظرفیت وسیله نقلیه گردد. بعلت عدم قطعیتهای جریان مسافر و تاخیرات تصادفی، حل این مساله دشوار است. ما یک سیستم حمل و نقل مدولار (MTS) پیشنهاد میکنیم که این امکان را فراهم می آورد که یک ناوگان مترو بتواند بطور پویا در ماژولهای (یا کوپه های) یکسانی در پایانه های مترو تجمیع و سرهم-بندی شده یا برچیده شود. فرمولاسیون قراردادی این مساله با یک مدل برنامه ریزی غیرخطی (NLP) ارائه میشود که نیروی پیشران، نشر گازهای گلخانه ای، مقاومت باد و هزینه اقتصادی عملیات را بررسی میکند. آنگاه خطی سازی مدل NLP، دستیابی به پاسخ سریع آنرا امکانپذیر میسازد. با بهره گیری از آزمایشات عددی بر مبنای داده های بدست آمده از متروی شهر شنژن چین، ما ماندگاری مدل ریاضی را شرح داده و سودمندی مدل را از نظر اقتصادی، کم کربن بودن و پیامدهای اکولوژیکی تایید و اثبات میکنیم. سپس اعتبار مدل پیشنهادی و آنالیز حساسیت با مقادیر پارامترهای گوناگون گزارش میشوند.

2- فرمولاسیون مساله
جدول 1 برای راحتی مخاطبین، خلاصه ای از نمادهای مهم بکار رفته در تمام این مطالعه را ارائه میدهد.
ما یک کریدور مترو با مجموع I ترمینال در این مطالعه در نظر میگیریم. فرض کنید مجموعه J={1.2.…i.…I} ترمینالهای پشت سر هم شماره گذاری شده را نشان میدهد که J به مجموعۀ ترمینالها اشاره میکند و i شاخص هر ترمینال است. آنگاه مجموع افقهای زمانی پژوهش به T بازه تقسیم میشوند که دارای طول برابر δ هستند. فرض کنید g={1.2.…t.…T} به نقاط زمانی گسسته اشاره میکند. در طول افق عملیاتی، مسافران بطور پیوسته به هر ترمینال وارد میشوند. ما مسافرانی را که در هر بازه زمانی [t^’-1.t’] سفر به ترمینال j، وارد ترمینال i میشوند با p_ijt’.∀i∈J.j ∈ J_i^+.t^’∈g نشان میدهیم که یک متغیر تصادفی است که از توزیع پواسون تبعیت میکند. در هر توقف، ممکن است اندازه هر قطار مجدداً از یک مجموعه کوپه G=[1.2….s]، شاخص بندی شده بصورت s∈G انتخاب شود که در آن، s به حد بیشینه تعداد کوپه هایی اشاره میکند که ممکن است به یک قطار مترو متصل شوند. برای ارائه خدمات به این مشتریان، کمترین فاصله زمانی اعزام قطارها بصورت H تعریف میشود. همچنین حداکثر تعداد مسافران متناسب با یک کوپه را با c نمایش میدهیم.

هدف ما در این مطالعه، تعیین نحوه کارکرد موثر سیستمهای متروی تحت بررسی با توجه به فاکتورهایی مثل مقدار زمان لازم برای هر توزیع مسافر و کل تعداد کوپه های موجود در هر پایانه با کاهش مجموع هزینه سیستم میباشد. همراستا با تحقیقات پیشین، این مطالعه دو بُعد از هزینه سیستمهای مترو را بررسی میکند. ما کل هزینه تحمیل شده در قطارهای اعزام شده را بررسی میکنیم. هزینه کل شامل هزینه عملیات و هزینه زمان انتظار سفر هستند. هزینه عملیات شامل هزینه استهلاک سیستم، هزینه مصرف انرژی برای غلبه بر مقاومت هوا، و هزینه آلودگی محیط زیست ناشی از نشر 〖CO〗_2 است. بخشی از این هزینه های عملیاتی به تعداد کوپه های حمل شده در قطار مربوط نمیشوند. برای مثال، هزینه استخدام راننده با افزایش تعداد کوپه ها افزایش نمی یابد. بخشی از هزینه ها به تعداد کوپه ها مربوط میشوند مثلاً هر چقدر طول قطار بیشتر شود انرژی لازم برای غلبه بر نیروی درگ آئرودینامیک افزایش می یابد.

میانگین هزینه عملیات وسیله نقلیه که ارتباطی با تعداد کوپه ها ندارد با نماد C_op و هزینه عملیات به ازای هر مسافت واحد که به تعداد کوپه ها بستگی دارد با نماد C_s مشخص میشود. میانگین هزینه زمان انتظار سفر مولفه دیگری از مجموع هزینه ای است که ما اینجا بررسی میکنیم. این متریک اغلب برای سنجش سطح خدمات ارائه شده توسط سیستمهای مترو استفاده میشود.

بررسی خوردگی ناشی از جریان های پراکنده با فرکانس پایین بر روی زیرساخت های بتن مسلح در سیستم منبع تغذیه حمل و نقل ریلی با سرعت بالا

Investigation of the low-frequency stray current induced corrosion on reinforced concrete infrastructure in high-speed rail transit power supply system

چکیده
1 مقدمه
2 مدل ریاضی خوردگی جریان های پراکنده ناشی از جریان متناوب با فرکانس پایین
2.1 مدل هندسی ساختارهای بتنی تقویت شده
2.2 مدل عددی خوردگی ایجاد شده از جریان پراکنده ناشی از جریان متناوب با فرکانس پایین
3 مواد و روش ها
3.1 مواد مورد استفاده در آزمایش
3.2 تست الکتروشیمیایی
4 بحث و نتیجه گیری
4.1 نتایج تست تافل
4.2 پیاده سازی عددی
4.3 تطبیق آزمایشگاهی
5 جمع بندی
میزان مشارکت نویسندگان
اعلان تعارض منافع
تقدیر و تشکر
مراجع

چکیده

حمل و نقل ریلی الکتریکی پرسرعت (HSERT ) در سراسر جهان گسترش فراوانی داشته است. با این وجود زیرساخت های بتنی تقویت شده (RCI )، علی الخصوص زیرساخت های مورد استفاده در سکوی پل های راه آهن، در معرض خطر ترک خوردگی براثر جریان های پراکنده می باشند. تحقیق حاضر به بررسی مکانیزم ایجاد ترک بر اثر جریان های پراکنده با فرکانس پایین اختصاص داشته پایه ای علمی برای تعمیر، پایداری و طراحی عملکرد زیرساخت های بتنی در طول عمر استفاده از آن ها فراهم می نماید. مدل ریاضی مربوط به ترک های ایجاد شده به دلیل جریان های پراکنده با فرکانس پایین با در نظر گرفتن توزیع فضایی و زمان مصرف اکسیژن در کنار اشباع حفرات موجود در زیرساخت های بتنی تقویت شده ایجاد گردیده اند. به دلیل نوسانات غلظت اکسیژن از حالت شبه پایا استفاده شده و رفتار خوردگی زیرساخت های بتنی تقویت شده با اشباع حفرات مختلف نسبت به جریان های پراکنده با فرکانس پایین به صورت سیستماتیک با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج مدل ریاضی به وسیله اندازه گیری های پتانسیل نیم سلول مورد بررسی قرار گرفته اند.

1 مقدمه

رشد سریع حمل و نقل ریلی برقی پرسرعت در مواجهه با نیازمندی های گوناگون در حوزه های ذخیره انرژی، حفاظت از محیط زیست و توسعه پایدار به تدریج تبدیل به یکی از اساسی ترین شیوه های حمل و نقلی شده است. زیرساخت های بتنی تقویت شده، خصوصا زیرساخت های مورد استفاده در پل های راه آهن، نقش مهمی را در امنیت این روش حمل و نقل ایفا می کنند. با این وجود خوردگی های ایجاد شده بر اثر جریان های پراکنده از حمل و نقل ریلی الکتریکی تاثیر به سزایی بر پایداری و طول عمر این زیرساخت های بتنی دارند [2].

5 جمع بندی

در پی گسترش سریع حمل و نقل ریلی پرسرعت جریان پراکنده به یک خطر احتمالی در تخریب پایداری زیرساخت های بتنی تقویت شده تبدیل شده است. تحقیق حاضر به بررسی مکانیزم خوردگی جریان های پراکنده اختصاص داشته و پایه ای را برای تحقیقات آتی (شامل تخمین قابلیت تعمیر، پایداری و طراحی عملکردی دوره کاری ساختارهای بتنی تقویت شده، در کنار بهینه سازی سیستم های محافظت در برابر خوردگی) فراهم می آورد. از سوی دیگر در این تحقیق از جریان های پراکنده با فرکانس پایین استفاده شده که به شرایط واقعی نزدیک تر بوده و توزیع فضایی و میزان مصرف زمانی اکسیژن (عامل قطبش زای ضروری برای فرآیند کاتد) نیز در نظر گرفته شده است. علاوه براین میزان اشباع حفرات ملات نیز در روش المان محدود مورد توجه قرار گرفته است.

Abstract

High-speed electrified rail transit (HSERT) has been developed intensely worldwide. However, the reinforced concrete infrastructure (RCI), especially for the deck of viaducts, has the risk of stray current (SC) induced corrosion. The present research is dedicated to revealing the mechanism of low-frequency SC (LSC) induced corrosion and providing a scientific basis to ensure serviceability, sustainability and cycle-life performance design of RCI. Considering the spatial distribution and time consumption of oxygen as well as pore saturation of RCI, the mathematical model of LSC induced corrosion is established. Based on the fluctuations of oxygen concentration, the quasi-steady state is proposed. And the corrosion behaviors of RCI with different pore saturation subjected to LSC are compared systematically. The results of mathematical model are verified by the measurement of half-cell potential.

1 Introduction

The rapid development of the high-speed electrified rail transit (HSERT) meets the strategic requirements of energy conservation, environmental protection and sustainable development, which has gradually become one of the most vital modes of transportation for individuals. The reinforced concrete infrastructures (RCI), especially for the viaducts, play a significant role in the safety of HSERT. However, corrosion induced by stray current (SC) from HSERT seriously affecting the durability of RCI[2].

5 Conclusion

The SC has become a potential hazard deteriorates the durability of RCI due to the rapid development of HSERT. The present research is dedicated to revealing the corrosion mechanism of SC and providing basis for subsequent researches (including the evaluation of serviceability, sustainability and cycle-life performance design of RCI as well as the optimization of corrosion protection system). On the one hand, the LSC which is closer to the actual project is adopted; on the other hand, the spatial distribution and time consumption of oxygen concentration (as the crucial depolarizer for cathode process) as well as the pore saturation of the mortar are considered in FEM.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

بررسی خوردگی ناشی از جریان های پراکنده با فرکانس پایین بر روی زیرساخت های بتن مسلح در سیستم منبع تغذیه حمل و نقل ریلی با سرعت بالا

Investigation of the low-frequency stray current induced corrosion on reinforced concrete infrastructure in high-speed rail transit power supply system