مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) 

2. ارزیابی قابلیت اطمینان
ارزیابی احتمال عدم موفقیت (Pf) یک مسئله اساسی در تحلیل قابلیت اطمینان ساختارها است. در این بخش روشهای مختلف کلاسیک این تئوری بیان شده است. در این روشها، عدم قطعیت های احتمالی به عنوان متغیرهای تصادفی در مدل طراحی در نظر گرفته می شوند. عملکرد هر ساختار را می توان با عملکرد متغیرهای تصادفی اساسی سازه، بنام عملکرد محدود Limit (LSF) بیان کرد به طوری که مقدار مثبت عملکرد حالت حد، بیانگر ایمنی و ارزش منفی حد است. عملکرد نشانگر عدم موفقیت است. در تجزیه و تحلیل یک سیستم ، منطقه شکست توسط تابع تعریف می شود. که در آن R و Q به ترتیب مقادیر مقاومت و اثرات بار بر روی سازه را نشان می دهد.
بدست آوردن پاسخ مستقیم به این انتگرال به دلیل پیچیدگی عملکرد چگالی احتمال مشترک (خصوصاً برای متغیرهایی که توزیع غیر عادی دارند) دشوار است و در بیشتر موارد با استفاده از فرضیات ساده انجام می شود. این فرضیات در دو روش تقریبی و شبیه سازی ارائه شده است. روش های تقریب بر اساس شاخص اعتبار، در تیلور درجه اول و دوم از عملکرد حالت حد استفاده می کنند. روش های مبتنی بر شبیه سازی احتمال خرابی را به طور مستقیم و با استفاده از نمونه گیری محاسبه می کنند.
یکی از ساده ترین و ابتدایی ترین روش های تخمین مرتبه اول برای قابلیت اطمینان توسط کرنل [3] در سال 1967 ارائه شده است. این روش مبتنی بر تفکیک منطقه (g> 0) و ناحیه خرابی (g , 0) و گسترش خطی تابع حالت حد در حدود نقطه میانگین است.
در سال 1974، هاسوفر و لیند [4] یک شاخص قابلیت اطمینان جدید را با استفاده از فرم خطی عملکرد حالت حد در ترکیب با یک نقشه برای انتقال متغیرهای تصادفی از فضای طراحی به فضای عادی استاندارد (با میانگین صفر و انحراف استاندارد واحد) بر اساس ایده کرنل ارائه دادند و این شاخص به عنوان حداقل فاصله هندسی بین مبدا و عملکرد حالت کاهش یافته تعریف شده است. مطابق تعریفی که هاسوفر و لیند ارائه داده اند، نقطه طراحی نقطه ای از عملکرد حالت حد (g = 0) است که کمترین فاصله را از مبدا در فضای عادی استاندارد دارد. این نقطه همچنین به عنوان نقطه احتمالی شکست در نظر گرفته می شود (احتمالی ترین تقطه MPP). فاصله از این نقطه تا مبدأ به عنوان یک شاخص قابلیت اطمینان در نظر گرفته شده است که تخمین احتمال شکست ساختاری توسط معادله Pf = Φ (-β) که در آن Φ عملکرد توزیع عادی عادی استاندارد است. بنابراین، یک مشکل بهینه سازی باید مطابق با معادله اعمال شود.
در این معادله ، μex ، σex ، fx و Fx به ترتیب نشان دهنده میانگین نرمال معادله، انحراف استاندارد معادله عادی ، عملکرد چگالی احتمال (PDF) و عملکرد توزیع تجمعی (CDF) متغیر * x است در حالی که پارامترهای ϕ و Φ به ترتیب PDF را برای توزیع عادی استاندارد و CDF برای توزیع عادی استاندارد را نشان می دهد. من اگر متغیر دارای عملکرد توزیع غیر عادی باشد، روش فوق با استفاده از نقشه متغیر را به یک فضای عادی استاندارد منتقل می کند. این باعث افزایش قابل توجهی در میزان غیر خطی بودن عملکرد حالت حد و متعاقباً دقت حسابگر را کاهش می دهد.
در این مقاله، به منظور اعمال نوع توزیع متغیرها، فضای جستجوی مسئله بهینه سازی برای n نمونه های هر متغیر مطابق شکل ایجاد می شود. الگوریتم بهینه سازی برای جستجوی راه حل بهینه، بردار تولید می کند که ابعاد آن تعداد کل متغیرهای تصادفی (NRV) اعداد صحیح در فاصله [1 ، n] است. با توجه به مقادیر این بردار و معادله 5، بردار U در معادله 4 از فضای جستجوی مسئله ایجاد می شود (ماتریس SearchSpace). برای بررسی کارآیی روش پیشنهادی برای محاسبه شاخص قابلیت اطمینان، حد فرکانس حالت اول سازه به عنوان محدودیت احتمالی انتخاب شده است. بر این اساس در معادله 3، R مقدار فرکانس مجاز، همه در rad/s (سقوط هرتز) است که در هر مشکل به طور جداگانه ذکر شده است .همچنین Q مقدار فرکانس موجود، ω در rad / s (f در هرتز)، در ساختار خرپا را نشان می دهد. این پارامتر از آنالیز معین بدست می آید.جلوگیری از سر و صدا در تست های دینامیکی واقعی غیرممکن است، بنابراین باید استحکام رویکرد پیشنهادی مورد بحث قرار گیرد. این موضوع با ایجاد انحراف کوچک در پارامترهای دینامیکی تجربی (معادله (7)) بررسی شده و استحکام این رویکرد نیز برای کلیه مشکلات بررسی شده است.
در معادله (7) ، α یک عدد تصادفی در فاصله [-1 ، 1] است و نویز انحراف فرکانس های طبیعی است. ω حاکی از فرکانس با مقدار پر سر و صدا است.

3. الگوریتم های بهینه سازی فراابتکاری
3.1. بهینه سازی تبخیر آب
الگوریتم بهینه سازی تبخیر آب (WEO) توسط کاوه و بخش پوری [29] با الهام از روند تبخیر مولکول های آب از سطح اجسام جامد در مقیاس میکروسکوپی و بر اساس معادلات ارائه شده توسط وانگ و همکاران ارائه شده است. [30] الگوریتم WEO از دو مرحله مجزا به نام تبخیر تک لایه و قطره تشکیل شده است.
اگر مقدار عملکرد هدف هر مولکول تبخیر شده (WM (t+1)) بهتر از عملکرد مولکول آب جاری (WM (t)) باشد، مولکول آب جاری با مولکول تبخیر شده جایگزین می شود. در غیر این صورت تغییری در مولکول آب جاری مشاهده نمی شود. بهترین مولکول آب که تاکنون پیدا شده ذخیره شده و گزارش شده است.

3.2 بهینه سازی تبخیر آب با شتاب
الگوریتم بهینه سازی تبخیر آب (AWEO) نسخه ای از WEO است که توسط کاوه و بخش پوری ارائه شده است. همانطور که اشاره شد، روند الگوریتم WEO در دو مرحله مجزا صورت می گیرد. به عبارت دیگر، نیمی از فرآیند بهینه سازی با توجه به مرحله تبخیر تک لایه و نیمه دیگر مطابق با مرحله تبخیر قطرات انجام می شود. با این حال، در فرآیند الگوریتم AWEO ، از این دو مرحله بطور همزمان در هر تکرار استفاده می شود

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) (ترجمه به صورت خلاصه انجام شده است)

2. مدل شکست آبشاری با نزدیکی هارمونیک
برای غلبه برمشکل درجه و فاصله(میانی بودن)، وزن گره توسط نزدیکی هارمونیک محاسبه می شود که می تواند بیانگر مشکل رسیدن گره به گره های دیگر در شبکه باشد. به طور کلی، هرچه نزدیکی هارمونیک بزرگتر باشد، درجه آن نیز بزرگتر است.
در گسترش شکستهای آبشاری، گره های وزنی بزرگتر متصل به گره شکسته ،بار بیشتری را به خود می گیرند. در شبکه راهنمایی و رانندگی، راننده در جاده پرازدحام مستعد ورود به جاده مجاور با ظرفیت بالای ترافیک است تا بتواند از ازدحام احتمالی جلوگیری کند و به سرعت به مقصد برسد. این بدان معنی است که این فرض با واقعیت مطابقت دارد. از این رو، بار اضافی ΔLij (t) دریافت شده از گره شکسته i در مرحله t متناسب با وزن آن Wj است.

3. نتایج شبیه سازی و تجزیه و تحلیل
از آنجا که ساختار توپولوژیکی یک شبکه به استحکام در برابر شکست آبشارها مربوط می شود، لازم است روش ما را در ساختارهای مختلف توپولوژیکی بررسی کنیم. سه شبکه کلاسیک با N = 1000 ساخته شده است، یعنی شبکه های بارابسی – آلبرت) شبکه های BA) [37]، شبکه) Newman-Watts شبکه های NW) [38]، و شبکه های Erdos-Renyi (شبکه هایER ) [39 ]، به ترتیب.
شبکه های BA به شرح زیر ساخته می شوند: با شروع از شبکه گره های m0، گره جدید متصل به گره های موجود در هر مرحله از زمان به شبکه اضافه می شوند. با توجه به پیوست ترجیحی مبنی بر اینکه احتمال اتصال به گره های موجود متناسب با درجه گره موجود است.
شبکه های NW به شرح زیر ساخته می شوند: از شروع حلقه های معمولی، هر گره به گره های مجاورh وصل می شود و لبه هایی با احتمال خاصی بین گره هایی که به هم وصل نمی شوند اضافه می شوند.
شبکه های ER به شرح زیر ساخته شده اند: در میان گره های جدا شده، لبه هایی با احتمال خاص به طور تصادفی بین گره ها اضافه می شوند.
از آنجا که سه مدل معمولی شبکه ذکر شده در بالا اختلاف کمی برای هر ساخت دارند، داده های ما میانگین شبیه سازی در 20 شبکه مستقل است.
اول از همه، ما روی مقدار Tc تحت تأثیر پارامتر وزن θ تحت مقادیر مختلف از میانگین درجه k تمرکز می کنیم. همانطور که در شکل 1 (a) (b) (c) نشان داده شده است، برای سه شبکه مصنوعی ابتدا مقدار Tc کاهش می یابد و سپس با افزایش مقدار θ افزایش می یابد. این امر به این دلیل است که Tc به گره هاب(گره قطب) و گره های مجاور آن بستگی دارد. هنگامی که مقدار θ کم است، گره درجه کوچکتر گره هاب است و گره های مجاور آن به دلیل دریافت بارهای بیشتر، احتمالاً از کار نمی افتند. در مقابل، برای مقدار بزرگتر θ، گره ای با بار بیشتر گره هاب است. بنابراین، هنگامی که θ یک مقدار معقول برای به حداقل رساندن Tc وجود دارد،ما می توانیم مقدار بهینه پارامتر وزن را بدست آوریم، *θ.در شبکه های BA، NW و ER با مقادیر مختلفی از به ترتیب. علاوه بر این، می توان دریافت که بین Tc و k رابطه منفی وجود دارد. از شکل 1 (d)، در مورد θ *، مقدار Tc در شبکه های BA از مقدار داده شده در شبکه های NW و ER برای مقدار داده شده k کوچکتر است، در حالی که مقدار Tc در شبکه های NW مشابه با شبکه های ER است.
این بدان معنی است که با استفاده از روش ما درشبکه های BA راحت تر از خرابی آبشاری از شبکه های NW و ER جلوگیری می کنند. به منظور کشف رابطه بین CFN و θ، CFN با استفاده از روش ما در سه شبکه مصنوعی برای مقادیر مختلف θ محاسبه می شود زمانی که ⟨k⟩ = 6 .
در شکل 2 (a) مشخص است که بین CFN و θ در شبکه های BA همبستگی منفی وجود دارد، این بدان معنی است که مقدار بزرگتر θ برای تقویت استحکام کل شبکه در برابر شکست های آبشاری تا حدی مفید است.
دلیل اصلی این است که برای شبکه های BA در دامنه θ بزرگتر، بارهای چند گره و تفاوت بارهای اولیه بیشتر است. در این حالت، به دلیل وجود بارهای اولیه کوچک در میان گره ها، حمله به آن گره ها نمی تواند باعث شکست آبشاری شود. یعنی وقتی مقدار θ کوچکتر است، میانگین گره های شکسته ناشی از حمله به هر گره کوچکتر است و لازم است از گره ها با بار بیشتر محافظت شود.
با توجه به تجزیه و تحلیل CFN در شبکه های BA، ما متوجه می شویم که به نظر می رسد تضاد وجود دارد که در مورد ⟨k⟩ = 6، مقدار Tc کم یا حداقل است زمانی که θ = 7.8 باشد از شکل 1 (a) . هرچه مقدار θ بزرگتر باشد، مقدار CFN کوچکتر است از شکل 2 (a). سوالی پیش می آید که چرا Tc از نظر اندازه گیری استحکام با CFN متفاوت است. برای رفع این مشکل، تجزیه و تحلیل زیر در این مقاله وجود دارد.
از شکل 2 (b) (c) دریافت می شود که مقدار CFN با مقدار θ هنگامی که دامنه T بین 1.05 و 1.15 باشد، ارتباط منفی دارد، که به طور ناقص با نتایج شبکه های BA موافق است. با این حال، مقدار CFN زیر θ = 10 در محدوده T> 1.15 از سایرین کوچکتر است. علاوه بر این، ما دریافتیم که مقدار CFN برای مقدار کوچکتر و بزرگتر T در شبکه های NW و ER کمی تغییر می کند. وقتی دامنه T بین 1.1 تا 1.15 باشد، مقدار CFN کاهش قابل توجهی را نشان می دهد. بر اساس تجزیه و تحلیل CFN در سه شبکه، این شباهت وجود دارد که مقدار CFN زیر θ = 6 بزرگترین است، به این معنی که شبکه در برابر خرابی های آبشار، برای مقدار کوچکتر θ آسیب پذیر است.

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) 

مخلوط بتن و قالب گیری
مخلوط بتن مورداستفاده برای گرید 34 Mpa در جدول 3 نشان داده‌شده است. مخلوط بتن مورداستفاده از سیمان پرتلند معمولی، ماسه طبیعی و سنگ دولومیت طبیعی شکسته شده با حداکثر اندازه اسمی 10 میلی‌متر تهیه شد. نمونه‌های آزمایش به‌صورت عمودی در قالب‌های چوبی که توسط مهارها برای حفظ فرم و شکل دادن به آن‌ها تثبیت‌شده‌اند ریخته شده است.

روش تست
نمونه‌ها در دستگاه تست بین سر جک و قاب فولادی قرار گرفتند. کرنش‌سنج‌ها، بارسنج‌ها و مبدل جابجایی ولتاژ خطی (LVDT) همه به سیستم جمع‌آوری داده‌ها که به کامپیوتر وصل بود، متصل می‌شدند. بار توسط یک بارسنج با ظرفیت kN 5000 تحت کنترل قرار گرفت و از طریق صفحات فولادی، برای تأمین سطوح اتکا یکنواخت، به ستون‌های بتن مسلح منتقل شد. شکل 3 یک نمای کلی از برپایی آزمایش را نشان می‌دهد. یک سیستم سنجش داده کنترل‌شده برای ثبت مداوم مقادیر بارسنج الکتریکی استفاده شد، دو عدد سنجشگر مدرج با دقت 0.01 میلی‌متر(LVDT) که تغییر شکل افقی ستون در دو جهت عمود، کرنش‌سنج‌های آرماتور و همچنین کرنش‌سنج‌های ژاکت فولادی را اندازه می‌گیرد.

برای اطمینان از اینکه شکست در بدنه نمونه و نه سر آن اتفاق خواهد افتاد، انتهای بالا و پایین نمونه‌ها با جعبه‌های فولادی ساخته‌شده از صفحات فولادی با ضخامت 10 میلی‌متر محصورشد. تمام رکوردهای تست‌ها به‌صورت اتوماتیک در فایل کامپیوتری برای به‌کارگیری اطلاعات بیشتر و ترسیم ذخیره می‌شد. تمام آزمایش‌ها در آزمایشگاه مواد مرکز تحقیقات ملی مسکن و ساختمان(HBRC) انجام گرفت.

کار تحلیلی با استفاده از مدل اجزاء محدود
برنامه اجزاء محدود ANSYS 12.0 [1] برای شبیه‌سازی تست آزمایشگاهی با معرفی مدل عددی مورداستفاده قرار گرفت. ستون‌های آزمایش‌شده در کار آزمایشگاهی برای تعیین بارها و کرنش‌های شکست در هر نمونه مدل‌سازی شدند. مقايسه ای بین نتايج آزمايش و F.E صورت گرفت.

تعریف خواص مواد
رابطه تنش-کرنش بتن
بتن تعریف‌کننده المان Solid 65 نیاز به خواص مواد ایزوتروپیک خطی و ایزوتروپیک چندخطی دارد تا بتن به‌درستی مدل شود [6, 7] مواد ایزوتروپیک چندخطی از معادلات زیر برای محاسبه منحنی تنش-کرنش ایزوتروپیک چندخطی استفاده می‌کنند.

پیاده‌سازی مدل ماده
پیاده‌سازی مدل مواد نیاز به تعریف ثابت‌های مختلف دارد. ضریب انتقال برشی استاندارد از 0.0 تا 1.0، با 0.0 نشان‌دهنده ترک‌خوردگی (از دست دادن کامل انتقال برش) و 1.0 نشان‌دهنده یک ترک عمیق (بدون از دست دادن انتقال برش) است. ضرایب انتقال برش برای ترک های باز و بسته به‌عنوان اساس توسط Kachlakev و همکاران [8] تعیین شد. مشکلات همگرایی درزمانی رخ می‌دهد که ضریب انتقال برش برای ترک باز به کمتر از 0.20 کاسته شد.[8] تنش ترک‌خوردگی غیرمحوری بر اساس مدول گسیختگی محاسبه شد. این مقدار با استفاده از معادله 4 تعیین می‌شود.

ساخت مدل
شکل 6-11 هندسه مدل ها را پس از ساخت مدل نشان می‌دهد. در هنگام ایجاد مدل نصف ارتفاع ستون در نظر گرفته می‌شود برای همه نمونه‌ها از تقارن ستون بهره گرفته می‌شود شبیه‌سازی صحیح شرایط مرزی و بارها لحاظ می‌شود.

شرایط مرزی و بارها
شرایط مرزی برای شبیه‌سازی شرایط آزمایش انتخاب شدند. انتقال افقی تمام مفاصل تکیه‌گاه در سه جهت محدود شد. شکل 12 و 13 شرایط مرزی و روش بارگذاری نمونه را به ترتیب نشان می‌دهند.

نتایج آزمایشگاهی
حالت‌های شکست و بارهای شکست
مودهای شکست و بارهای شکست بسته به تنظیمات ژاکت فولادی و همچنین آرایش آن متفاوت است.
ازآنجایی‌که المان های تقویت بیشتر بدنه نمونه را پوشش می‌داد، امکان مشاهده ترک‌های اولیه یا بار ترک‌خوردگی نمونه‌ها نبود؛ بنابراین فقط بار خرابی ثبت شد. بار شکست حداکثر بار ثبت‌شده در طول آزمایش در نظر گرفته می‌شود که در آن نمونه نمی‌تواند هیچ بار اضافی تحمل کند. جدول 6 بارهای شکست برای همه نمونه‌ها و درصد افزایش نسبت به نمونه مرجع (Col.00) را نشان می‌دهد درحالی‌که شکل 14 بر آسیب مشاهده‌شده در هر نمونه در شکست متمرکز است.

نمونه.Col.00 رفتار هر دو ستون مرجع مشابه بود. زمانی که بار افزایش افزایش یافت، ترک‌های مایل شروع به پدیدار شدن در قسمت بالای بخش سرستون کردند. با افزایش بار، تعداد این ترک‌ها افزایش یافت و عمیق‌تر شدند. در تقریباً 92 درصد بار شکست ستون (140 kN) پوشش بتنی خردشده و یک کمانش محسوس آرماتور طولی با خمیدگی خارجی یک طرف از آرماتور عرضی (خاموت) رخ داد بصورتی که در شکل 14a نشان داده شده است. هنگامی که بار به kN 1250 رسید، آسیب خرد شدن مشاهده شد و فروپاشی کلی نمونه رخ داد.
نمونه.Col.01.L.3P با افزایش بار، ترک های کوچک شروع به ظاهر شدن درست در زیر صفحه بارگیری کردند. افزایش بیشتر بار منجر به ترک های عمده در قسمت پایین ستون شد. سپس در تقریبا 98٪ بار شکست (1780 kN)، پوشش بتنی شروع به خرد کردن کرد و در هر دو آرماتور طولی و نبشی گوشه کمانش آشکار شد. در بار شکست (1821 kN)، جوش مهار پشتی پایینی به علت گسترش جانبی بتن همانطور که در شکل b14 نشان داده شده است باعث صدای انفجار شد.

نمونه.Col.02.L.6P این نمونه با ترک های جزئی زیر ورق بارگیری آغاز شده است. در قسمت پایین ستون، به علت گسترش جانبی بتن، ترکهای عمده ای تشکیل شدند. همانطور که بار افزایش یافته است، پوشش بتنی خرد می شود و جوش دو عدد مهار قرارگرفته در پایین شکافته می شود. این در تقریبا 1649 kN رخ داده است همانطور که در شکل 14c نشان داده شده است.
نمونه.Col.03.C.3P در قسمت بالای قسمت ستون در زیر صفحه بارگذاری ترک های مایل کوچکی ظاهر می شود. با افزایش بار تعداد این ترک ها افزایش یافت و عمیق تر شدند. در تقریبا 1480 kN، یک کمانش قابل توجه در یک بال و جان ژاکت ایجاد شد و به همراه ترک اصلی باعث خرد شدن پوشش بتنی شد. در نهایت، نمونه در حدود 1545 kN، همانطور که در شکل 14d نشان داده شده است گسیخته شد.

نمونه.Col.04.C.6P در قسمت بالای قسمت ستون در زیر صفحه بارگذاری ترک های مایل کوچکی ظاهر می شود. با افزایش بار ترک های عمده ای شروع به ظاهر شدن در قسمت پایین می کنند و گسترده تر می شوند که باعث می-شود پوشش بتنی خرد شود و آرماتورها آشکار شوند. در نهایت نمونه در تقریبا 1841 kN با یک کمانش کوچک در مهارهای پایین و بال ناودانی، همانطور که در شکل 14e نشان داده شده است گسیخته شد.
نمونه.Col.05.Pl این نمونه با استفاده از صفحات فولادی که تمام ستون را پوشش می داد و با صفحات عمودی که بهم متصل می شدند، تقویت شد؛ بنابراین، امکان مشاهده نه ترک های بتنی و نه رفتار آرماتور، وجود نداشت. در پایان آزمایش، یک کمانش قابل توجه در یک طرف نمونه در قسمت فوقانی رخ داد، در حالی که در سمت دیگر کمانش خفیفی رخ داد که موجب شد شکست بصورتی که در شکل 14f نشان داده شده است اتفاق بیفتد.

توسعه شاخص ریسک تغییر مسیر با استفاده از داده های مسیریابی حمل و نقل

Development of a lane change risk index using vehicle trajectory data

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب)

F1894

اولین گام برای جمع آوری داده های مسیریابی فردی، شامل موقعیت خودرو و سرعت می باشد. مجموع چهار وسیله نقلیه مجاور که شامل وسایل نقلیه lead (kLe) و lag (kLa) در خط هدف و وسایل نقلیه جلو (kF) و عقب (kR) در خط شروع، بر روی خطر تاثیر می گذارد هنگامی که موضوع وسیله نقلیه (kS) خطوط را تغییر می دهد، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است. مرحله دوم این است تعیین کند که آیا kS در یک وضعیت امن با هر خودرو مجاور می باشد زمانیکه تغییر خطوط در هر مرحله زمانی می باشد. این مطالعه از شاخص فاصله توقف (SDI) بر اساس فاصله ها ی دید متوقف استفاده می کند (SSD ها) دو وسیله نقلیه. 2.5 ثانیه درک و زمان واکنش توصیه شده توسط دستورالعمل طراحی بزرگراه کره (وزارت راه، حمل و نقل و امور دریایی کره ، 2013) در محاسبه SSD ها در این مطالعه استفاده شد.
SDI یک شاخص برای تعیین ریسک تصادف عقب به عقب مبتنی بر SSD می باشد.

که، برای مثال، بر اساس kF و kS در زمان فضای جلویی St (1) در مرحله زمان فعلی (t) مشتق شده است. SSD و SDI می تواند به ترتیب با استفاده از معادله (1) و معادله (2) حاصل شود. یک SDI بزرگتر از ‘0’
نشان دهنده وضعیتی است که kS قادر است تا ایمنی را متوقف کند زمانیکه kF یک توقف ناگهانی می کند. از سوی دیگر، SDI کمتر از 0 نشان دهنده وضعیت خطرناکی است که در آن kS قادر به ایجاد اشتباه مناسب مانور برای جلوگیری از برخورد با kF به دلیل فاصله ناکافی بین دو وسیله نقلیه نیست. بنابراین، این مطالعه تعیین می کند که آیا یک وضعیت داده شده پس از خودور در هر گام زمانی امن است یا نه. در همین حال، فرض می شود که موقعیت فعلی kS در همان خط به عنوان مسیر وسایل نقلیه مسافرت در خط هدف است. پس از آن SDI های ناشی از تعامل بین kS و وسایل نقلیه هدف با استفاده از مثال، فاصله پیشرو (St (3)) و فاصله تاخیری (St (4)) ارزیابی می شوند. این مرحله سوم، بدست آوردن دو شاخص ریسک: سطح تماس خطر (REL) و سطح شدت خطر (RSL) می باشد. مشخصات مداوم SDI ها درتغییر خط ، که نشان دهنده تعاملات بین kS و مجاور وسایل نقلیه است، برای استخراج شاخص های شاخص ها بیشتر تجزیه و تحلیل می شود. REL نشان می دهد چه مدت kS در معرض یک وضعیت خطرناک قرارمی گیرد که می تواند بالقوه منجر به تصادف شود در حالی که تغییر خط می دهد. RSL نشان دهنده شدت تصادف است که ممکن است رخ دهد اگر kS مانور انحرافی مناسبی نداشته باشد. آخرین مرحله استفاده از روش تجزیه و تحلیل درخت خطا (FTA) می باشد.چهار رویداد تعامل با وسایل نقلیه مجاور (kF، kR، kLe، kLa) از لحاظ ایمنی تغییر خط بر مبنای REL و RSL ارزیابی می شود. در نتیجه، شکست تعامل خودرو امن (φ (i)) برای kS و هر وسایل نقلیه مجاور i (1،2،3،4 = i) شمارده می شود. سپس ادغام (φ (i برای برآورد سطح خطر انجام می شود، توسط اندازه گیری احتمالی kS عدم انجام تغییر مسیر ایمنی (Ф (ks)) نشان داده می شود.
2 سطح قرار گرفتن در معرض خطر (REL) و سطح شدت خطر (RSL)
سطح تماس خطر (REL) برای نشان دادن یک وضعیت توسعه داده شد که احتمال وقوع تصادف افزایش می یابد زمانیکه وسیله نقلیه فرد در معرض یک وضعیت خطرناک در زمان تغیر مسیر برای یک دوره نسبتا طولانی قرار گرفته است. REL به عنوان نسبت مدت زمان تغییر خط ناامن (ULCD) برای مدت کل تغییر خط (TLCD) تعریف می شود، که می تواند به صورت یک اقدام احتمالی با مقدار بین صفر و یک بیان شود ، همانطور که در معادله (3 بیان شده است. ULCD با جمع آوری
مراحل زمانی به دست آمده است که SDI کمتر از 0 است.
به عنوان مثال، فرض کنید که دو وسیله نقلیه، A و B، مقدار TLCD 3.2 ثانیه مشابه ای دارند. با این حال، می توان گفت که خودرو B در وضعیت خطرناک تری تغیر مسیر می دهد از وسیله نقلیه A به دلیل ULCD خودرو B طولانی تر است، همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است. در این مثال، REL وسیله نقلیه A 0.44 است، در حالی که REL خودرو B 0.94 است.
سطح شدت خطر (RSL) برای نشان دادن یک وضعیت توسعه داده شد که سرعت برخورد با نسبت بالاتری منجربه افزایش در شدت تصادف می شود هنگامی که سرعت وسیله نقلیه شخص بیشتر از سرعت وسیله نقلیه جلو، مقدار مطلق SDI بزرگتر در پروفایل می شود که SDI کمتر از 0 است. بنابراین، ارزش مطلق SDI می تواند شدت بالقوه تصادف را نشان دهد. RSL به عنوان نسبت حداکثر مشاهده شده SDI(SDIMAX
obs ) در طول TLCD برای حداکثر تئوری SDI (SDIcri)، که می تواند به عنوان اقدام احتمالی با مقدار بین صفر و یک بیان شود، همانطور که در معادله (4) بیان شده است. سپس مسئله ای که پیش می آید این است که چگونه باید برای SDIcri آماده شودSDIcri به دست می آید هنگامی که یک وسیله نقلیه شخص با بالاترین سرعت در حال حرکت است. این مطالعه از 180 کیلومتر در ساعت به عنوان بالاترین سرعت استفاده می کند، که به عنوان یک مقدار آستانه برای تشخیص خروجی در طی پردازش داده ها برای بزرگراه های کره استفاده می شود (کیم و همکاران، 2013(.SDIcri به 565 متر می رسد
فرض بر این است که فاصله بین دو تعامل، وسایل نقلیه 0 متر است و سرعت خودرو زیر 180 کیلومتر در ساعت است.
به عنوان مثال، فرض کنید که مقدار اندازه گیری شده SDI obs MAX برای وسیله نقلیه A 198 متر است و برای وسیله نقلیه B 45 متر است، همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است. سپس، در نتیجه RSL برای خودرو A و خودرو B به ترتیب 0.35 و 0.08 است. به این معنی است که وسیله نقلیه A پتانسیل بیشتری دارد که در تصادف جدی تر درگیر می شود. مقدار بیشتر برای REL نشان می دهد که مقدار زمان نمایش برای افازایش بالقوه تصادف می باشد. از سوی دیگر، ارزش بالاتر RSL نشان دهنده این است که سطح شدت تصادف مورد انتظار زمانی رخ دادن تصادف را افزایش می دهد.

2.3 تجزیه و تحلیل درخت شکست (FTA)
هدف از این مطالعه ارزیابی اینکه آیا رویداد تغییر مسیر امن است یا خیر، بجای صرفا برآورد احتمال تغیر مسیر باعث تصادف شود. هنگام ارزیابی ایمنی وقایع تغییر مسیر، ما می توانیم به آن از دو دیدگاه متفاوت فکر کنیم. یکی از آنها وضعیتی است که در آن شدت بالا یک بار تصادف رخ می دهد اگر چه احتمال وقوع تصادف کم است. در مقابل اولین وضعیت، وضعیت دیگری است که احتمال وقوع تصادف زیاد است اگر چه شدت کم است. پرسش مطرح شده این است که کدام یک خطرناک تر است ؟’. پاسخ به این سوال ساده نیست، زیرا ما نیاز به هر دو حالت در نظر سنجی در ارزیابی ایمنی همزمان داریم. برای برآورده ساختن این الزام، ما یک روش FTA را اتخاذ کردیم که قادر به ادغام هر دو REL و RSL است.
FTA روشی برای انجام تجزیه و تحلیل ریسک است که به طور گسترده ای در دامنه مهندسی قابلیت اطمینان استفاده می شود. ارزیابی قابلیت اطمینان می تواند برای شناسایی احتمال شکست سیستم در یک مقدار کمی انجام شود. شیوه FTA به طور گسترده ای برای تحلیل رویدادهای پیچیده استفاده می شود که از خطاهای انسانی و عوامل استدلال چندگانه بوجود آمده است. هدف اصلی از FTA شناسایی رابطه بین شکست یک سیستم کل و شکست هر مولفه سیستم است. علاوه بر این، FTA ابزار مفیدی برای شناسایی کمک کننده منجر به شکست توسط نمایش گرافیکی زنجیره ای از رویدادهای مربوطه می باشد. احتمال وقوع شکست هر رویداد می تواند توسط مدل برای ارزیابی عملکرد یک سیستم کامل داده شده گنجانیده شود. اطلاعات بیشتر در مورد FTA می تواند در گاردونی (2017) یافت شود.
این مطالعه تغییر خط را به عنوان سیستمی تعریف می کند که باید براساس ریسک های تصادف تحلیل شود. شکست رویداد به عنوان شکست تعامل ایمنی خودرو بین خودروی فرد و وسایل نقلیه اطراف آن تعریف می شود، که توسط φ (1) نشان داده شده است. شکست تعامل خودرو امن بین وسایل نقلیه مجاور (kF، kR، kLe، kLa) را می توان با φ (1)، φ (2)، φ (3)، و φ (4) به ترتیب مشخص کرد. همانطور که در معادله (5) نشان داده شده است، خطای رویداد (φ (i)) بر اساس ترکیبی از عوامل شکست، از جمله REL و RSL محاسبه می شود. شکست سیستم به عنوان شکست وسیله نقلیه موضوعی تعریف می شود تغییر مسیر ایمنی را انجام دهید و توسط F (ks) مشخص می شود. احتمالی که خودرو موضوعی برای انجام یک تغییر مسیر ایمن انجام می شود، این است که به عنوان شاخص ریسک تغییر مسیر (LCRI) Ф (ks) اشاره می شود،
می توان از طریق ادغام شکست تعامل خودرو امن محاسبه کرد، همانطور که در معادله (6) نشان داده شده است. مقدار کوچکنر از احتمال بدین معنا است که وسیله نقلیه شخصی خطوط یا مسیر را بطورامن تغییر می دهد. شکل 4 نمودار طراحی شده FTA برای این مطالعه برای برآورد احتمال شکست یک تغییر مسیر ایمنی را نشان می دهد.

ترکیب بتن سبز با استفاده از ضایعات جامد و نانو ذرات به عنوان جایگزین – بررسی

Green Concrete mix using solid waste and nanoparticles as alternatives – A review

Abstract

The process of manufacturing of ordinary Portland cement (OPC) is energy intensive and creates various environmental problems such as pollution and emission of CO2. There is a need for the an alternative eco-friendly Green Concrete. The waste materials from agriculture, industries, bio-waste, marine waste and e-waste can be recycled and used as a supplementary Green Concrete materials. This will reduce environmental impact of the production of OPC and reduces energy consumption. The application of nanotechnology for a Green building in the current and future is very much significant. The production and implementation of Green Concrete is still in its infancy stage. Academicians and R & D need to step in by promoting application at the industry level. The focus of this review paper is to create awareness to utilize the discarded materials as well as to highlight the new technology to manufacture Green Concrete.

1 Introduction

The economy of any country grows based on the infrastructure available. Infrastructure covers roads, bridges, buildings, warehouses, airports, harbors, container terminals etc. As the demand for infrastructure grows, so does the need for concrete, which leads to the demand of more cement. Cement concrete is in great demand in the construction industry and at the same time it is an environmental concern, as it produces hazardous gases in various stages of production. We generally know that any concrete mix has cement, aggregates, sand, water and additives as per design need. With growing demand to control pollution and use waste materials from different industries, this is an attempt to replace standard materials with alternative substitutes. It covers the effects on compressive strength, setting time, cost effectiveness and reduction of pollution levels. Natural resources are not perennial, so we need to find alternatives to replace them without compromising on the quality and effective parameters of the ultimate product. The cement kilns produce hazardous gases and contribute to global warming. Animals are also adversely affected by the pollution caused by cement plants. During transport of cement bags from manufacturing site to end user, it undergoes wear and tear and cement dust flies into the environment. It causes breathing diseases and effects the labor who used to transfer, dump and redistribute the stored cement bags. Solid waste management is a major concern due to increase of quantity of waste materials and industrial by-products. This is increasing the land filling problems and recycling cost of waste materials. Utilization of these materials as Green Concrete is the only option to reduce the disposal concern. The Green Concrete is made from the eco-friendly waste materials and ushers in a revolution in the concrete industries by its technology. The waste products can be reused directly as a partial substitute of cement and save the energy consumption during the production of cement. Some waste materials are having pozzolans properties. Pozzolans is a material rich in silica and alumina which itself possess little or no cementing property, but in the presence of water, it chemically reacts with calcium hydroxide at ordinary temperature to form the cementitious properties [1].

The complete process of cement manufacturing, right from crushing and transport of lime stone, heating of kilns and crushing is all polluting. The river sand is used as fine aggregate for the concrete mixes which is obtained from the river beds and erodes the valuable top soil. Since sand mining is a lucrative business does not benefit the government economically and disturbs the ecology of the rivers. Water flow is uneven and the river bed is degraded. Coarse aggregate is gravel powdered and pounded to sizes from granite and blue stones. This also makes mining and blue metal companies to chip and blast mountains. Most of the mountains are completely chipped off which influences the rainfall pattern. Pollution and ash dust flying in the air is a major disadvantage of blue metal quarrying. It is also powdered to manufacture Msand, a cheaper alternative to river sand. Volcanic materials and thermally processed materials can be also used as lightweight aggregates as natural resources. Water is a major commodity and usually potable grade water is best suited for cement concrete mix manufacturing. Water is depleting and recycled water must be replaced in the system to have a sustainable supply of water. Concrete mix causes release of green house gases (CO2) and pollutes the atmosphere. Concrete is the most used material in construction industry and it undergoes various types of deterioration due to environmental effects.

An enormous amount of waste materials from different surroundings, environments and industries are produced every day. The waste materials such as rice husk ash (RHA), saw dust ash (SDA), rubber crump, plastic waste, coconut husk and shell, textile waste (sludge and fiber) etc lead to waste disposal crisis. Recycle of such types of wastes can be used as an admixture to make the Green Concrete structures. This will reduce the quantity of cement used and CO2 emission and reduce the global warming. In this paper, the explanation is about the waste materials as an admixture which provides better strength and durability of concrete than the existing one which not only solves the environmental and ecological problems but also significantly improves the microstructures and durability properties of concrete. The demolished building waste is mixed in concrete which saves the space required to dispose them and at the same time they get recycled and fresh material is not needed. This paper explains the three different types of resources such as resources of agriculture, industries and bio-waste. By implementing nanotechnology, the properties of concrete structures can be improved.

تجزیه و تحلیل عناصر محدود و مطالعه تجربی بر روی عملکرد لرزه ای سازه های فروسمنت یا (ملات با تور سیمی) – کامپوزیتی در یک ساختمان کامل

Finite Element Analysis and Experimental Study on Seismic Performance of Ferrocement-Composite Shell in a Full-Scale Building

Abstract

Design of reinforced-concrete shell is most challenging for structures in seismic zones. Ferrocementmasonry buildings require seismic evaluation. However, a seismic code has not yet developed for ferrocement building. The complexity of structures’ geometry substantially contributes to structural performance when an earthquake occurs [1]; the more complex the geometry is, the more likely building elements are to not move together. Ferrocement composite in low-rise buildings is a cost-effective solution in developing countries because it requires minimal skilled labor. Woven square mesh reinforcement decreases crack propagation and ferrocement enhances homogeneity of the concrete matrices [3]. Additionally, ferrocement is used for rehabilitation of existing reinforced-concrete (RC) structures. Some studies result indicated ferrocement higher in-plain shear and moment capacity compared to fiber reinforced polymer (FRP) [2]. In this research, the behavior of ferrocement masonry building incorporating steel-fiber reinforcement was assessed under dynamic load. Steel fiber and ferrocement increased stress capacity and reduced shrinkage, crack propagation, early fatigue mechanism, and failure under cyclic load. The main objective of this research is to simulate ferrocement shell in a high seismic zone and assess it with finite-element method (FEM). Structural damage zones, failure mechanism under static and seismic loads were designed by Sap 2000 software (Version 11.07). Numerical FEM analysis was based on fabricating steel-square meshes and ferrocement matrices as homogenized and isotropic laminates. The experimental result of this research in a full-scale building indicated 70% reduction in construction costs compared to conventional masonry building.

1 Introduction

Ferrocement composite materials include cement, fly ash, sand, wire mesh, skeletal steel [4, 20-22, 24]. Steel bar is considered a costly material for reinforcing concrete. Additionally, crack propagation along rebar is a crucial issue [6-7, 9]. However, ferrocement provides less expensive composite, reduces the number of rebars, develop fewer cracks on and within the concrete due to wire mesh and steel fibers [14, 8, 24, 26]. Ferrocement research begun by Lambot and offered a various residential and commercial applications for reinforced concrete in 1850. However, in almost hundred years, ferrocement research had little improvement until Nervi introduced thin-wall by using ferrocement in 1940 [11]. Ferrocement became popular because it was not only a cost-effective solution, but also provides better physical and mechanical properties for thin-wall, boat, and prefabricate-building panel [30-32]. In 1988, American Concrete Inistitute (ACI) Committee 549 report, “State-of-the-Art Report on Fiber Reinforced Concrete”, developed physical and mechanical, performance, applications, and research for ferrocement structures [13]. In 1989, ACI Committee provided a manual for ferrocement rehabilitation of existing constructions [23]. There is no standard developed for ferrocement buildings, but researchers modified ACI code and suggested ferrocement for low-rise building and limited its application to a two-story residential building [17].

طراحی شبکه زنجیره تامین حلقه بسته پایدار: الگوریتم فرا ابتکاری ترکیبی برای شبکه های بزرگ مقیاس

Sustainable tire closed-loop supply chain network design: Hybrid metaheuristic algorithms for large-scale networks

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب)

F1932

خوب (جهت ترجمه های دانشگاهی و پژوهشی)

حوزۀ مطالعاتی: رود یانگ تسه
در حالی که این مقاله گرایش به تدوین و فرموله کردن دارد به نظر می رسد داشتن کاربرد خاص همان طور که در این بخش توضیح داده می شود دارای اهمیت می باشد.

2.1 تنظیمات پایه
دهانۀ رود یانگ تسه، یکی از مناطق حیاتی در چین برای حمل و نقل است (Notteboom, 2007;Comtois and Dong, 2007 را ببینید). بندر شانگ های واقع در چین، بندر اصلی کشتی های کانتینر است که میانگین رشد 16.5 درصدی کشتی های کانتینر را در سال 2010 (Yap and Lam, 2013) داشته است و یکی از بزرگترین گردش های مالی را در سال های اخیر (UNCTAD, 2014) داشته-است. در شکل 1، نقشۀ جغرافیایی دهانه، نشان داده شده است که چندین آبراه مانند آبراه عمیق که به عنوان مسیر شمال، مسیر جنوب، آبراه شاخۀ شمالی و مسیر شاخۀ جنوبی را شامل می شود. از تمام این ها، مسیر شمال و جنوب، مهم ترین هستند زیرا آن ها ورودی به پایانه های وایگاوکیو می باشند. مسیر شمال که هم چنین مسیر دهانۀ عمیق یانگ تسه نامیده می شود 12.5 متر عمق دارد و جز سه پروژۀ پیچیده و مقیاس بزرگ ذکر شده در بالاست. عرض مسیر شمالی، اندکی بیشتر از 80 متر است که تا حد زیادی محدودیت های ظرفیت این مسیر را دارد. با این وجود، به عنوان یک مسیر آبی دو طرفه در نظر گرفته می شود. از سوی دیگر، مسیر جنوبی، عمق 5.5 متر دارد و عرضش 250 متر است که به اندازۀ کافی برای حرکت دو کشتی کافی است.
روش های منظم که کشتی ها باید برای عبور در طول مسیرهای شمالی و جنوبی داشته باشند با استفاده از شکل 2 توصیف می شود. مسیرها به دو معبر تقسیم می شوند که هر مسیر برای عبور دو کشتی در جهت های عکس یکدیگر می باشد. این مورد، به عرض عمق و شرایط وابسته به زمان، بستگی دارد. دو حوزه وجود دارد: یعنی لنگرگاه بیرونی و لنگرگاه اسکله؛ برای کشتی ها به منظور انتظار برای شرایط جزر و مدی یا اگر لازم باشد گردش در مسیر. علاوه بر این، برای اختصاص مسیر به کشتی ها، آن ها درفت ها را یعنی کشتی های کوچک (تا 7 متر) یا کشتی های بزرگتر (بیش از 7 متر) دسته بندی کردند. بسته به نوع کشتی، روش ورود و عبور اختصاص یافته با فلوچارت نشان داده شده در شکل 3 مشخص می شود. برای کشتی های کوچک، آن ها در ابتدا، مجبورند تا در لنگرگاه بیرونی صبر کنند و سپس از طریق مسیر آبراه با محدودیت های کمتر بروند. پس از آن، آن ها در لنگرگاه بندر برای پهلوگیری منتظر می مانند. هنگامی که اسکلۀ اختصاص داده شده در دسترس قرار گیرد، آن ها محموله را بارگیری یا تخلیه می کنند. به محض این که آن ها عملیات حمل و نقل را تمام کردند، مجبورند تا در لنگرگاه بندر در منطقه ای برای مدت زمان مناسب منتظر بمانند تا اگر نیاز است ترک دهانه انجام شود. روش مورد استفاده برای کشتی ها بزرگ تا حدی ساده تر ادامه پیدا می کند. کشتی های بزرگ که می خواهند به بندر شانگهای دسترسی داشته باشند از طریق مسیر شمال وارد می شوند چون مسیر جنوب، به اندازۀ کافی برای عبور آن ها عمیق نیست. پس از آن که آن ها سرانجام بعد از انتظار در لنگرگاه بیرونی عبور کردند، مستقیماً به اسکله برای بارگیری و تخلیه اقدام می کنند. آن ها برای عزیمت آماده هستند، مدیران پایانه ها مجبورند تا مناسب ترین زمان را برای عزیمت آن ها مشخص کنند. در این راستا، کشتی ها مجبورند تا در اسکله بمانند تا زمان مناسب فرارسد.
در ادبیات مربوط، اکثر کارها دربارۀ آبراه ها در چین بر ارزیابی ظرفیت با استفاده از رویکردهای شبیه سازی تمرکز دارند. Deng et al. (2011) روش های ریاضی با استفاده از تئوری صف و روش های تجربی توسط تمرین کنندگان برای محاسبۀ ظرفیت آبراه ها معرفی کردند. مدل های Liu et al. (2008) and Ning et al. (2008) برای شبیه سازی مسیر کشتی ها، ویژگی های متفاوتی را در نظر می گیرد که برای منعکس شدن در مدل ریاضی مشکل هستند. Yang et al. (2008) مدل شبیه سازی را برای محاسبۀ ظرفیت مسیر عمیق دهانۀ یانگ تسه توصیف کردند و ظرفیت آن را تا 2024 پیش بینی کردند. این مدل، چندین فاکتور مانند شرایط جغرافیایی، شرایط آب و هوایی و زمان کنترل ترافیک و غیره را در نظر می گیرد. Zhou and Hu (2004)، تحقیق توالی کشتی هایی که از مسیر شمالی دهانۀ یانگ تسه می گذرند را انجام دادند. به ترتیب الویت ها برای کشتی های مختلفی جهت عبور، روش سلسله مراتبی (AHP) برای در نظر گرفتن فاکتورهای مختلف موثر بر الویت کشتی ها در عبور از آبراه به کار برده شده است.
مطالعۀ عمیق این بررسی مختصر مرور ادبیات به ضرورت ساخت DSS برای کمک به سروسامان دادن به برنامۀ کشتی ها برای عبور از آبراه های دهانۀ یانگ تسه، اشاره دارد. بنابراین، یکی از اهداف این کار این است که یک راه حل مفهومی از ترکیب تجربۀ کارکنان و مدل های ریاضی پیشنهاد کرده و بخش مهمی از DSS را که می تواند برنامۀ کشتی را کنترل کند ارائه دهد.

2.2 تأثیر جزر و مدی
همان طور که در مطالعۀ انجام شده توسط Du et al. (2015) دیده می شود در تعدادی از بندرها، اثر جزر و مدی (افزایش طبیعی سطح دریا) تأثیر مهمی در برنامه ریزی کشتی ها، زمان دسترسی به بندر هنگامی که زمان های انتظار طولانی تر است وجود دارد که هم از نظر عملیاتی و هم از نظر زیست محیطی فشار وارد می-شود. این مورد در بندر شانگهای جایی که جزر و مدها بر عمق آبراه ها تأثیر می گذارد اتفاق می افتد. در طول دو قله جزر و مد روزانه، عمق آب از آبراه تا حد زیادی افزایش خواهد یافت. به عنوان مثال، در پایین جزر و مد، درفت می تواند به مسیر شمالی که 11 متر است دسترسی داشته باشد اما در اوج جزر، آن تا نزدیک 13 متر تغییر می کند. این امر به این دلیل که تفاوت آشکاری بین نسل سوم و چهارم خطوط کانتینر وجود دارد در نظر گرفته می شود.
برای داشتن مزایای مناسب وضعیت جزر و مدی در دهانۀ یانگ تسه، کسی باید الگوهای رفتاریش را پیش-بینی کند. در این تحقیق، برای پرداختن به این موضوع، داده های جزر و مدی از سه نقطه مشاهده که Ji Gujiao, Chang Xing and Zhong Jun هستند در نظر گرفته می شود. این سه نقطه توسط کارشناسان جغرافیای و کنترل کننده های برنامه ریز باتجربۀ کشتی پیشنهاد می شود. این نقاط، مشارکت کننده های زیادی برای تعیین این که آیا کشتی می تواند از آبراه با در نظر گرفتن جزر عبور کند یا خیر را در نظر گرفته است.
با توجه به شرایط جزر و مدی، موضوعات پیچیدۀ مسألۀ برنامه ریزی کشتی آبراه در یانگ تسه، جدی تر هم می شود. به علاوه، در این شرایط، بسیاری از زمان تقریبی ورود (ETA) و زمان تخمین زدۀ خروج (ETDs) می تواند به دلیل درست در نظر گرفتن زمان درست جزر و مد، شکست بخورد. که منجر به افزایش حجم کار کنترل برنامۀ کشتی می شود به طوری که مجبور به چک کردن و بهبود برنامۀ اصلی گزارش شده از شرکت-های حمل و نقل هستند. این یکی از انگیزه های توسعه در DSS است که اپراتورها را برای ارائۀ برنامه های زمانی شدنی با شرایط وابسته به زمان حمایت می کند.

3. فرموله کردن مسأله
مسألۀ برنامه ریزی زمانی آبراه کشتی (WSSP) مجموعه ای از وسایل یا کشتی ها V={1,…,v} را در نظر می گیرد که به مجموعۀ کشتی های ورودی V_1={1,2,…,v_1 } و کشتی های خروجی V_2={1,2,…,v_2 }، مجموعۀ مسیر های آبراه w={1,…,w} و مجموعۀ بازه های زمانی H={1,…,h} تقسیم می شوند. از آن جا که این مسأله، مسألۀ عملیاتی روزانه است، افق زمانی را یک روزه و تغییر سطح جزر و مد را نیز در طی این بازۀ زمانی در نظر می گیریم. علاوه بر این، در WSSP برای هر کشتی i∈{V_1∪V_2 }، زمان تخیمنی برای ورود به بندر داده شده است، Estimated Time of Departure، ETD_i، که w_i عرض، l_i طول، d_i درفت و بسته به تخصیص آبراه k∈w، t_ik زمان عبور می باشد. از سویی دیگر، هر آبراه k∈w بازۀ زمانی در دسترس [s^k,e^k ]، عرض ϕ_k، عمق آب α_k^h که به بازۀ زمانی h∈H بستگی دارد. تابع هدف WSSP، تعیین برنامۀ شدنی برای کشتی هایی است که مجبور به دسترسی/ عزیمت به بندر از طریق آبراه ها را دارند به طوری که زمان انتظار کشتی ها پس از ورودشان حداقل شود و بنابراین کل زمان مورد نیاز برای کشتی ها که از آبراه عبور کنند حداقل شود. در این نقطه باید ترافیک ورودی و خروجی در طول آبراه شبیه سازی شود به طوری که محدودیت های مدل، برقرار شوند. فرضیات این مسأله به صورت زیر توصیف می شود:
(الف) هر کشتی i∈{V_1∪V_2 } می تواند تنها پس از ورودش در زمان ETA_i برنامه ریزی شود و از طریق آبراه تا زمانی که زمان عزیمتش ETD_i برسد برود.
(ب) هر کشتی i∈{V_1∪V_2 } می تواند تنها به آبراه k∈w تخصیص داده شود پس از آن که در زمان s^k در دسترس قرار می گیرد و در مدت زمان تا e^k در دسترس قرار ندارد.
(ج) درفت کشتی d_i ، i∈{V_1∪V_2 } باید در عمق ترین جای آب از آبراه تخصیص داده شده باشد α_k^h، k∈w، h∈H.
(د) زیرمجموعه ای از کشتی های ورودی و خروجی، V^’∈{V_1∪V_2 }، می توانند مسیر آبراه k∈w را به صورت همزمان طی کنند اگر جمع عرضشان به علاوۀ فاصلۀ امن مناسب، بزرگتر از عرض آبراه k∈w نباشد. یعنی، ∑_(i∈V^’)▒w_i ≤ϕ_k اگر فاصلۀ اطمینان، نادیده گرفته شود. (در غیراینصورت ممکن است داده ها برای تعریف w_i نامناسب باشند.)
مدل کردن این مسأله می تواند ایده هایی را از مدل کردن مسأله های مسیر حمل و نقل بگیرد، منظور مسألۀ Multi-Depot Vehicle Routing، است؛ (Hartl et al., 2006; Golden et al., 2008) را ببینید. در این مدل ریاضی، تمام معیارهای زمانی، عدد صحیح در نظر گرفته می شوند. بنابراین، افق زمانی به بازه های زمانی گسسته تقسیم می شود.

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) 

هر دو جزء به میزانی مقاومت دارند که پمپاژ نزدیک به سوراخ‌ها را ممکن می‌سازد. یکی از این اجزا مخلوط سیمان- بنتونیت و جزء دیگر آب-شیشه است (ژل شکل داده‌شده). زمان واکنش تزریق را می‌توان با کنترل حجم جریان این دو جزء کنترل کرد. زمان تنظیم اولیه تزریق تقریباً 10 دقیقه و زمان نهایی حدوداً 25 دقیقه است. همان‌طور که در شکل 6 نشان داده‌شده است، پمپ دو پیستونیبه‌منظورحمل‌ونقل مخلوط استفاده شد که حجم انتقالی توسط گام پیستون تنظیم می‌شود. ترکیب‌های مورداستفاده، در جدول 2 نشان داده‌شده‌اند.
در حین تزریق به داخل تونل موجود از طریق لوله‌های تزریق، اصولی که در ادامه اشاره‌ شده‌اند به‌طور کامل اعمال می‌شوند. (a) قبل از حفر تونل‌های جدید در زیر تونل موجود، عمل تزریق به‌منظور تقویت خاک اطراف انجام شد که به دلیل ارتعاشات ناشی از حرکت قطارها، پایداری کمی داشت.

(b) در حین ساخت تونل جدید در زیر تونل موجود، عملیات تزریق نیز به‌طور همزمان به‌منظور جبران اتلاف انجام شد. بدین منظور فشار تزریق موردنیاز کمتر از 2/0 مگاپاسکال بود که حد پایین فشار تزریق بر اساس قابلیت تزریق مواد کنترل شد. (c) این طرح بر تغییر شکل تونل موجود ناشی از حفرتونل‌ها در مراحل مختلف تأکید می‌کند.

4. مانیتورینگ و ساخت
4.1 سیستم مانیتورینگ خودکار
حفر تونل جدید تأثیر بسیار زیادی بر تونل موجود دارد که موجب تغییر شکل بیش‌ازحد و ترک در سازه می‌شود. مانیتورینگ تغییر شکل و تنش‌های اضافی در تونل موجود، به کمک روش جدیدی انجام می‌شود. داده‌ها نشان‌دهنده تأثیربرسازه تونل و ایمنی آن است. در حین ساخت تونل‌های دوقلوی جدید، تغییر شکل و تنش اضافی در تونل موجود شامل تنش حلقه و تنش طولی است که موردبررسی قرار گرفتند. چیدمان نقاط مانیتورینگ در شکل 7 نشان داده‌شده است. 24 سطح مقطع مانیتورینگ در امتداد طول 120 متری به‌منظور بررسی جابجایی‌ها در تونل موجود ایجاد شد. متون داخل پرانتز (MD) و (MS) در شکل 7 نشان‌دهنده مانیتورینگ سطح مقطع تغییرشکل تونل و تنش اضافی است. فاصله بین مقاطع مختلف در تونل‌های جدید برابر با 4/3 متر است. چیدمان نقاط اندازه‌گیری در شکل‌های 8 و 9 نشان داده‌شده است. نقاط مانیتورینگ توسط سیستم ایستگاهی خودکار که شامل منشورهای بازتابنده است نشان داده‌شده است. مطابق شکل 10، تنش اضافی در سطح داخلی تونل، توسط گیج‌های کرنش‌سنج نشان داده‌شده‌اند. تعداد 9 سطح مقطع در امتداد تونل موجود ایجاد شد تا تنش اضافی اعمالی به تونلرا مشخص کند.

4.2 پارامترهای کاری ماشین محافظ
پارامترهای کاری ماشین محافظ EBPتأثیر بسیاری برسازه‌های اطراف خواهند داشت و خاک اطراف باید در حین حفر تونل کنترل شود. آماده‌سازی و برنامه‌ریزی صحیح تضمین کرد که تحرک در زیر تونل موجود به‌آرامی انجام شود. در حین حفر اولین تونل، پارامترهای کلیدی بدین‌صورت بودند: فشار در محفظه حفاری تقریباً 2/0-3/0 مگاپاسکال، نفوذ کلی تقریباً 1000-1100، گشتاور سر ابزار برشی تقریباً 1900-2100 کیلونیوتون متر، سرعت دوران ابزار برشی تقریباً 4/1-6/1 دور بر دقیقه، سرعت حرکت محافظ تقریباً 40-50 میلی‌متر بر دقیقه، میزان تخلیه به ازای یک حلقه تقریباً 60-70 مترمکعب، جبران همزمان تقریباً 6-7 مترمکعب به ازای هر رینگ و فشار تزریق تقریباً 3 بار بود.

برای دومین حالت نیز نفوذ کلی تقریباً 1100-1200، گشتاور سر ابزار برشی تقریباً 1400-1700 کیلونیوتن متر، سرعت دورانی سر ابزار تقریباً 5/1-2 دور بر دقیقه، سرعت حرکت محافظ تقریباً 40-45 میلی‌متر بر دقیقه، تخلیه به ازای هر رینگ تقریباً 60 مترمکعب، جبران همزمان تقریبا 6 مترمکعب و فشار تزریق تقریبا 5/2 تا 7/2 بار بود. نسبت ترکیب تزریق در جدول 3 نشان داده‌شده است. نسبت تزریق Foam(FER) برابر با 12 بود. هر دو ماشین محافظ کار خود را به‌خوبیوبا کمترین اختلال انجام دادند.

5. مشخصات رفتاری تونل‌های موجود
5.1 پاسخ طولی تونل‌های موجود
5.1.1 توسعه مکان تونل‌های موجود
با توجه به داده‌های مانیتورینگ، توسعه مکانی نقاط در بالای تونل‌های موجود در شکل 11 نشان داده‌شده است. بستر سنگی و شنی این تونل‌ها شدیداً در فرایند حفاری تحت تأثیر قرار می‌گیرند. این بسترها ابتدا به سمت بالا حرکت کرده و سپس نشست می‌کنند. نشست تونل‌ها در 3 مرحله اتفاق افتاد. (a) اولین مرحله از خط aتا خط bاست که در این حالت سر ابزار با سطح تونل تماس پیدا نکرده است. در این حالت میزان نفوذ و اصطکاک بین ماشین و خاک منجر به جابجایی تونل موجود به میزان 1 میلی‌متر شد. (b) دومین مرحله از خط bتا خط cاست. در این مرحله فاصله بین دو حد دنباله محافظ منجر به تغییر شکل خاک در حین ساخت‌وساز می‌شود.درنتیجه میزان نشست تونل موجود سریع افزایش یافت و به میزان 5-6 میلی‌متر رسید. تزریق در این تونل موجب کاهش جابجایی شد تا نشست را کنترل کند. (c) سومین مرحله از خط cتا خط dاست. در این مرحله منحنی نشست ملایم‌تر خواهد بود زیرا که ماشین محافظ از تونل خارج می‌شود. تغییر شکل در این مرحله اساساً ناشی از تثبیت خاک است.

5.1.2 پروفیل نشست تونل موجود
اولین عبور در 14 نوامبر 2016 شروع و دومین عبور نیز نزدیک یک ماه بعد انجام شد. نشست در تونل‌ها بعد از اولین و دومین عبور در شکل 12 نشان داده‌شده است. نشست تونل در اولین عبور که در شکل 12 نشان داده‌شده است، نسبت به خط مرکزی تونل متقارن است. حداکثر میزان نشست در تونل‌های چپ و راست به ترتیب برابر با 6 و 5 متر است. شیب نشست طولی در تونل موجود بعد از اولین عبور تقریبا 50 متر است. پروفیل سازه تونل بعد از عبور اول به شکل Vو بعد از عبور دوم به شکلWاست.
نشست اولین تونل بعد از دومین عبور به شکل متقارن است. شیب نشست طولی در تونل موجود بزرگ‌تر از عبور اول است. میزان حداکثر نشست به مقدار 50 درصد افزایش یافت که از مقدار 6 میلی‌متر به 3/8 میلی‌متر رسید. این پدیده موجب تضمین بیشتر در ساخت تونل‌های دوقلو می‌شود.

5.1.3 تنش طولی در تونل‌های موجود
تنش اضافی در مقاطع LSMP3، MCS3، MCS4، MCS5 و MCS6 نشان‌دهنده پاسخ تونل موجود به حفر تونل محافظ است.به‌عنوان‌مثالMCS3 و LSMP4نشان‌دهنده مانیتورینگ نقطه 4 از تنش طولی در مقطع 3 است. تنش اضافی ناشی از حفر تونل محافظ در شکل 13 نشان داده‌شده است. تنش اضافی در نقاط مربوطه نشان می‌دهد که قسمت پایینی سازه تونل تحت کشش قرار دارد. تنش اضافی MCS5-LSMP3 وMCS6-LSMP3ناشی از عبورهای اول و دوم، همانند MCS4-LSMP3 و MCS3-LSMP3 در دومین عبور ثابت ماندند که ارتباطی با حفر تونل زیری نداشت. حداکثر تنش اضافی ثبت‌شده تقریبا 7/0 مگاپاسکال بود که در MCS5-LSMP3 رخ داد.ازآنجاکه میزان اختلاف نشست طولی قبل از عبور کمتر بود، تنش اضافی ثبت‌شده در تونل موجود نشان‌دهنده مقدار واقعی تنش است. در این حالت اگر تنش بیش‌ازحد مجاز باشد، ممکن است موجب آسیب‌دیدگی تونل شود.
5.2 پاسخ سطح مقطع تونل موجود
مشخصه‌های تأثیر حفر تونل جدید بر روی تونل موجود، در این بخش بررسی‌شده است. پروفیل‌های مقطعی تنش حلقه و تغییر شکل ناشی از حفر تونل در شکل 14 نشان داده‌شده است. تنش‌های کششی به‌صورت منفی و تنش‌های فشاری به‌صورت مثبت در نظر گرفته‌شده‌اند. مراحل مختلف متناظر با فازهای ساخت‌وساز، در زیر توضیح داده‌شده‌اند.

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) 

4. شناسایی محل پروژه
4.1 داده های تکنیکی دردسترس از متن یا از ارتباطات شخصی باید قبل از هر نوع شروع برنامه مرور شوند. این شامل، اما نه محدود به، نقشه های توپوگرافی، عکس های هوایی، عکس های ماهواره ای، نقشه های زمین شناسی، نقشه برداری خاک شهرستان یا گسترده و نقشه برداری منابع معدنی و نقشه های مهندسی خاک که پوشش دهنده منطقه پروژه باشند. گزارشات اکتشافات زیرسطحی اطراف یا پروژه های مجاور باید مطالعه شوند.
تذکر1- در حالیکه محتویات نقشه ها و گزارشات قدیمی در سایه دانش کنونی منسوخ و کم اعتبار هستند، اما مقایسه قدیم با جدید اطلاعات ارزشمندی را نمایان می کند.
4.1.1 نقشه برداری زمین شناسی ایالات متحده و نقشه برداری های ایالات متعدد منابع اصلی نقشه های زمین شناسی و گزارش منابع معدنی و آب زیرزمینی است.
4.1.2 نقشه برداری خاک وزارت حفظ خاک کشاورزی ایالات متحده، در جایی که مناسب و داده به روز باشد، باید بررسی کننده را قادر سازد تا دامنه مشخصات پروفیل خاک را تا عمق 5 یا 6 فوت (1.5 تا 2 متر) برا هر خاک بررسی کند.
تذکر2- هر نوع خاک پروفیل خاکی جداگانه به علت سن، مصالح موجود، ترمیم، شرایط آب و هوایی و فعالیت بیولوزیکی دارد. درنظرگیری این عوامل در مشخص کردن انواع متعدد خاک که هر کدام نیازمند ملاحظات خاص مهندسی است کمک می کند. مشخصات مشابه مهندسی خاک در جایی که مشخصات پروفیل های موجود باشد اغلب وجود دارد. تغییر در مشخصات خاک در نواحی مجاور الب نشان دهنده تغییر در مصالح اصلی یا ترمیم است.
4.2 در نواحی که داده های توصیفی به علت کمبود نقشه های زمین شناسی یا خاک محدود باشد، خاک یا سنگ موجود در ترانشه های باز طراف پروژه باید بررسی شوند و پروفیل های متعدد خاک و سنگ یادداشت شوند. یادداشت های صحرایی چنین مطالعاتی باید حاوی اطلاعات گفت شده در بخش 10.6 باشد.
4.3 در جایی که نقشه اولیه پوشش دهنده منطقه پروژه مورد نیاز باشد، می توان بر روی نقش های گردآوری شده از عکس های هوایی که شرایط زمین را نشان می دهند تهیه کرد. توزیع خاک غالب و رسوبات سنگ که احتمالا در طول بررسی با آن مواجه خواهیم شد را می توان با استفاده از داده های به دست امده از نقشه های زمین شناسی، آنالیز نوع زمین و بازدیدهای محدود زمینی به دست آورد. مفسران باتجربه عکس می توانند نتیجه بیشتری از داده های زیرسطحی از مطالعه تصاویر اینفراد، رنگی و سیاه و سفید به دست آورند چون شرایط مشابه خاک یا سنگ یا هردو معمولا الگوی مشابه ظاهری در نواحی با شرایط آب و هوایی یکسان دارند.
تذکر3- نقشه اولیه ممکن است به وسیله موقعیت یابی گمانه ها، حفره ها و نواحی نمونه گیری و بازنگری در مرزها مطابق با جزئیات نقشه برداری به نقشه باجزئیات مهندسی تعمیم یابد.
4.4 در نواحی که اطلاعات مستند ناکافی است، برخی آگاهی ها از شرایط زیرسطحی می تواند از مالکان زمین، مقنی های محلی و نمایندگان صنعت ساخت محلی به دست آید.

5. نقشه شناسایی
5.1 طراحی مناسب پروژه و الزامات عملکرد باید قبل از ایجاد نقشه شناسایی نهایی مرور شوند. شناسایی مقدماتی باید برای نشان دادن نواحی که نیاز به بررسی های بیشتر دارند طرح ریزی شوند. یک شناسایی کامل خاک، سنگ و آب زیرزمینی باید موارد زیر را دربر بگیرد:
5.1.1 مرور اطلاعات کافی، هم منطقه ای و هم محلی، تاریخچه زمین شناسی شرایط خاک و سنگ و آب زیرزمینی در موقعیت موردنظر و در مجاورت آن محل.
5.1.2 تفسیر عکس هوایی و دیگر داده های سنجش از دور
5.1.3 شناسایی محل برای مشخص سازی شرایط سطحی زمین شناسی، نقشه برداری چینه شناسی های آشکار و رخ نمون ها ، و آزمایش عملکرد سازه های موجود.
5.1.4 بررسی های محلی مصالح سطحی و زیرسطحی توسط نقشه برداری ژئوفیزیکی، گمانه ها یا گودال های ازمایش.
5.1.5 بازیابی نمونه های دست خورده برای تست های طبقه بندی آزمایشگاهی خاک، سنگ و مصالح ساخت محلی. اینها باید با نمونه های دست نخورده مناسب برای تعیین مشخصات مهندسی مربوط به شناسایی انجام گیرد.
5.1.6 مشخص کردن موقعیت سطح سفره آب زیرزمینی یا سفره های آب، اگر سطح آب زیرزمینی آزاد وجود داشته باشد، یا در صورت وجود آب زیرزمینی ارتزین تعیین سطوح پیزومتری. تغییر این موقعیت ها در کوتاه و بلند مدت باید درنظر گرفته شود. لکه هی رنگی لایه های خاک ممکن است نشاندهنده سطح آب زیرزمینی بالای فصلی باشد.
5.1.7 مشخص کردن و ارزیابی موقعیت مصالح مناسب فونداسیون، حتی سنگ بستر یا خاک مناسب باربر.
5.1.8 شناسایی محلی رسوبات خاک و سنگ با رجوع مشخص به نوع و درجه تجزیه آنها (برای مثال، ساپرولیت، کارست، تجزیه شده یا شیل فرونشسته)، عمق آنها و نوع موقعیت ناپیوستگی ساختاری آنها.
5.1.9 ارزیابی عملکرد سازه های موجود، نسبت به مصالح فونداسیون آنها و محیط مجاور محل موردنظر