چکیده
1
مقدمه
2
فصل اول : کلیات
4
°      1-1) مقدمه
5
°      1-2) بیان مسأله
5
°      1-3) اهمیت و ضرورت تحقیق
6
°      1-4) متدولوژی انجام کار
7
°      1-5) سوالات تحقیق
9
°      1-6) نمونه و جامعه آماری تحقیق
9
°      1-7) سوابق تحقیق
10
°      1-8) تعریف مفاهیم و واژگان اختصاصی تحقیق
12
°      1-9) جمع‌بندی فصل
13
فصل دوم : ادبیات تحقیق
14
°      2-1) مقدمه
15
°      2-2) ارزیابی عملکرد
15
°                2-2-1) مفهوم ارزیابی عملکرد و تعاریف آن
16
°                2-2-2) تاریخچه ارزیابی
16
°                2-2-3) کاربرد روش‌های نوین ارزیابی عملکرد HSE در صنایع مختلف
17
°      2-3) سیستم مدیریت ایمنی، بهداشت و محیط‌زیست
19
°                2-3-1) کلیات
19
°                2-3-2) تعاریف
20
°                2-3-3) الزامات سیستم مدیریت ایمنی، بهداشت محیط‌زیست
22
عنوان مطالب
شماره صفحه
°                2-3-4) تکنیک‌ها، ابزارها و روش‌های مورد استفاده در مدیریت HSE
42
°                2-3-5) ملاحظات خاص ایمنی و بهداشتی و روش‏های کنترل آن در پروژه‌های عمرانی
55
°                2-3-6) ملاحظات خاص زیست محیطی و روش‏های کنترل آن در پروژه‌های عمرانی
72
°      2-4) ویژگی خبرگان HSE
86
°      2-5) جمع‌بندی فصل
86
فصل سوم : روش تحقیق
88
3-1) مقدمه
89
3-2) روش تحقیق
89
3-3) نمونه و جامعه آماری
90
3-4) روش جمع‌آوری داده‌ها
91
3-5) ارائه مدل
93
°                3-5-1) تعیین شاخص‌ها و وزن‌دهی آنها
93
°                3-5-2) بررسی اعتبار معیارها و اوزان مربوط به آنها
99
°                3-5-3) انتخاب پیمانکار برتر در حوزه HSE از طریق فرآیند تحلیل سلسله مراتبی
101
3-6) جمع‌بندی فصل
103
فصل چهارم : مباحث آماری تحقیق
104
4-1) مقدمه
105
4-2) مطالعه موردی؛ ارزیابی عملکرد پیمانکاران سازمان مهندسی و عمران شهر تهران
105
°                4-2-1) آشنایی با سازمان مهندسی و عمران شهر تهران
105
°                4-2-1) ارزیابی پیمانکاران
106
4-3) جمع‌بندی فصل
111
فصل پنجم : نتیجه‌گیری و ارائه پیشنهادات
113
°      5-1) مقدمه
114
°      5-2) تحلیل نتایج
115
عنوان مطالب
شماره صفحه
°      5-3) ارائه پیشنهادات
116
°                5-3-1) راهکارهای اجرایی
116
°                5-3-2) پیشنهاداتی برای تحقیقات آتی
117
°      5-4) جمع‌بندی فصل
119
پیوست ها
120
°      پیوست 1- چارچوب مصاحبه جهت تعیین شاخص
121
°      پیوست 2- چارچوب مصاحبه اعتبارسنجی
122
°      پیوست 3- چک لیست ارزیابی عملکرد
123
 
 
 
 
 
فهرست مطالب

 

عنوان مطالب
شماره صفحه
                                                                                                      

 

 

 

 

 

 

مراجع
136
فهرست منابع فارسی
137
فهرست منابع لاتین
139
سایت های اطلاع رسانی
140
چکیده انگلیسی
141
 
 
 
فهرست جدول ها

 

عنوان
شماره صفحه
                                                                                                      
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-1. عوامل شکست و یا عوامل بروز حادثه
48
2-2. تعیین زاویه مناسب برای انواع حالات خاک
58
2-3. اقدامات ایمنی در ورود به فضاهای بسته
72
3-1 – اسامی خبرگان شرکت کننده در مصاحبه
91
3-2- گروه‌بندی شاخص‌ها، پس از طبقه‌بندی آنها
93
3-3- حوزه‌های شناسایی شده مربوط به گروه شاخص‌های مرتبط با سیستم‌ مدیریت  HSE
97
3-4- حوزه‌های شناسایی شده مربوط به گروه شاخص‌های مرتبط با ایمنی
97
3-5- حوزه‌های شناسایی شده مربوط به گروه شاخص‌های بهداشتی
98
3-6- حوزه‌های شناسایی شده مربوط به گروه شاخص‌های زیست محیطی
98
3-7- حوزه‌های شناسایی شده مربوط به گروه شاخص‌های مرتبط با منظر شهری
99
3-8 – نتایج حاصل از اعتبارسنجی معیارهای اصلی
99
3-9 – نتایج حاصل از اعتبارسنجی زیر معیارهای سیستم مدیریت HSE
100
3-10 – نتایج حاصل از اعتبارسنجی زیر معیارهای ملاحظات ایمنی
100
3-11 – نتایج حاصل از اعتبارسنجی زیر معیارهای ملاحظات بهداشتی
101
3-12 – نتایج حاصل از اعتبارسنجی زیر معیارهای ملاحظات زیست محیطی
101
3-13 – نتایج حاصل از اعتبارسنجی زیر معیارهای ملاحظات منظر شهری
101
4-1- نتایج ارزیابی پیمانکاران مربوط به گروه شاخص‌های مرتبط با سیستم‌ مدیریت  HSE با درنظر گرفتن اوزان
107
4-2- نتایج ارزیابی پیمانکاران مربوط به گروه شاخص‌های مرتبط با ایمنی درنظر گرفتن اوزان
108
4-3- نتایج ارزیابی پیمانکاران مربوط به گروه شاخص‌های مرتبط با موضوعات بهداشتی درنظر گرفتن اوزان
108
 
 
 
 
  فهرست جدول ها

 

عنوان
شماره صفحه
                                                                                                      

 

استاد راهنما:
 

دکتر مریم داعی
 

 
 

 
 

استاد مشاور:
 

دکترسید امیرمهرداد-محمد حجازی
 

                                              اردیبهشت 1393
 

 

چکیده
با پیشرفت علوم و تکنولوژی، نوآوری‌های بسیاری در زمینه‌ی مهندسی سازه و بهینه‌سازی آنها رخ نموده است که نمونه‌ای از آن سازه‌های فضاکار می‌باشد. در مقایسه‌ی با سایر سیستم‌های سازه‌ای، سازه‌ی فضاکار دارای چندین مزیت اساسی است که با توجه به زلزله خیز بودن کشور ایران، سبکی و صلبیت بالای این سازه‌ها بیش از هر چیز چشم‌گیر می‌باشد. از انواع سازه‌های فضاکار می‌توان به شبکه‌های تخت، چلیک‌ها و انواع گنبدها اشاره نمود. همچنین در حالت پیشرفته می‌توان فرم‌های تکمیل یافته‌ی سازه‌های فضاکار را بر اساس سازه‌های اولیه ایجاد کرد. بدین مفهوم که علاوه بر تکنیک‌های ساده برای تولید انواع تاشه‌های سازه‌های فضاکار تکنیک‌های دیگری نیز با اهداف مختلف تاشه‌پردازی وجود دارند که کاربرد‌یترین این تکنیک‌ها تحت توابعی چون فرازش تعریف می‌شوند. این توابع در حقیقت با ایجاد تغییراتی در مدل‌های ابتدایی، اهداف طراحی که مهمترین آنها در خصوص سازه‌های فضاکار کاهش هزینه‌ها و عملکرد مطلوب می‌باشد را برآورده می‌کنند. در این تحقیق گنبدهای تک لایه‌ی دیامتیک با اعمال فرازش در چهار گروه مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. لازم به ذکر است که هر یک از فرم‌های سازه‌های فضاکار تحت کنش‌های مختلف که از انواع آن می‌توان به کنش‌های دینامیکی مانند زلزله و کنش‌های استاتیکی مانند وزن و برف اشاره کرد، رفتار خاصی دارند و لذا هر یک از آنها نیازمند رفتارشناسی خاص خود با توجه به ویژگی‌های منحصر به فرد می‌باشند. در این بین فرم‌های تکمیل یافته‌ی سازه‌های فضاکار مانند گنبدهای فرازیده به دلیل تاشه‌پردازی خاص خود از جایگاه ویژه‌ای برخوردارند. در این تحقیق از تابع تکمیلی فرازش چلیکی که بهترین تطبیق را با گنبدهای دیامتیک دارد استفاده شده است و مراحل تاشه‌پردازی گنبدها با بهره گرفتن از نرم افزار FORMIAN و تحلیل و طراحی آنها با بهره گرفتن از نرم‌افزار SAP2000 و بر اساس آنالیز استاتیکی خطی و همچنین آنالیز غیر خطی تاریخچه‌ی زمانی انجام شده است.رفتارگنبدهای تک لایه‌ی دیامتیک تحت کنش‌های فوق‌الذکر با بررسی نسبت‌های خیز به دهانه‌ در گنبدهای پایه و همچنین بررسی ابعاد هندسی فرازش ایجاد شده مورد مطالعه قرار گرفته و نسبت‌های هندسی و ابعادی از فرازش که منجر به کمترین وزن در گنبدها می شوند، برای گروه‌های مختلف محاسبه شده است. بطور کلی نتایج نشان می‌دهد که اعمال فرازش مناسب در گنبد دیامتیک می‌تواند منجر به بهبود عملکرد سازه شود.
 
کلید واژه: سازه‌های فضاکار، گنبد تک لایه‌ی دیامتیک فرازیده، بهینه‌یابی سازه‌ای، تحلیل دینامیکی غیر خطی.
 
فهرست مطالب

 

 

عنوان
 
         صفحه
 
فصل اول : کلیات
1-1. مقدمه 1
1-2. معرفی سازه‌های فضاکار 2
1-3. انواع سازه‌های فضاکار 2
1-3-1. سازه‌ی فضاکار تخت یک لایه . 2
1-3-2. سازه‌ی فضاکار تخت دو لایه . 3
1-3-3. سازه‌ی فضاکار چلیک 4
1-3-4. سازه‌ی فضاکار گنبد 4
1-4. اتصالات در گنبدها . 5
1-5. اهداف و گستره . 6
فصل دوم : مروری بر ادبیات تحقیق
2-1. مقدمه 1
فصل سوم : تاشه‌پردازی گنبد‌های تک لایه‌ی دیامتیک فرازش‌یافته
3-1. مدل‌سازی و تاشه‌پردازی گنبدها 14
3-1-1. کلیات. 14
3-1-2. تعریف تاشه‌پردازی . 14
3-1-3. یکانه، تژ، لاد و فرمکس 15
3-1-4. توابع فرمکسی 15
3-1-5 . برماره‌ی گنبدها. 16
3-2. تاشه‌پردازی گنبد دیامتیک. 16
3-2-1. کلیات. 17
3-2-2. برماره‌ی دیامتیک 18
3-2-3. توابع استفاده شده در تاشه‌پردازی گنبد دیامتیک     19
3-2-4. بافتار ولایه‌بندی گنبدهای دیامتیک . 21
3-3‌. فرازش و بهینه‌سازی در سازه‌های فضاکار 22
3-3-1‌. کلیات. 22
3-3-2. تعریف فرازش. 22
3-3-3. تاشه‌پردازی فرازش 23
3-3-4. توابع استفاده شده در تاشه‌پردازی گنبد دیامتیک فرازش‌یافته   23
 

 

 

عنوان
 
 
         صفحه
فصل چهارم : مدل‌سازی و معرفی گنبدهای مورد مطالعه
4-1. کلیات 25
4-2‌. گروه 1 : گنبدهای تک لایه‌ی دیامتیک ساده با نسبت‌های مختلف خیز به دهانه. 25
4-3. گروه 2 : گنبدهای تک لایه‌ی دیامتیک فرازش‌یافته با نسبت‌های مختلف هندسی در گنبد پایه 27
4-4. گروه 3 : گنبدهای دیامتیک تک لایه‌ی فرازش‌یافته با خیز ثابت و دهانه‌ی متغییر در فرازش چلیکی. 28
4-5 . گروه 4 : گنبدهای دیامتیک تک لایه‌ی فرازش‌یافته با دهانه‌ی ثابت و خیز متغییر در فرازش چلیکی . 29
4-6‌. مقاطع استفاده شده در گنبدها. 30
فصل پنجم : بهینه‌یابی گنبدهای تک لایه‌ی دیامتیک فرازش‌یافته تحت بارگذاری ثقلی
5-1. بارگذاری ثقلی. 32
5-1-1. کلیات. 32
5-1-2. بارهای مرده 32
5-1-3. بارهای ناشی از برف و عوامل مؤثر بر آن 32
5-2. بارگذاری ثقلی در گنبدهای دیامتیک تک لایه‌ی فرازش‌یافته    38
5-2-1. بارهای مرده. 38
5-2-2. بارهای ناشی از برف 38
5-3. بارگذاری حرارتی 41
5-4. ترکیبات بارگذاری در آنالیز و طراحی گنبدها تحت بارهای ثقلی   45
5-5. تحلیل و طراحی گنبدها تحت بارهای ثقلی 46
5-5-1. روش آنالیز و فرضیات. 47
5-5-2. بررسی رفتار وزنی گنبدها در گروه‌های تعریف شده     47
5- 6 . نتیجه‌گیری. 50
فصل ششم: بررسی رفتار لرزه‌ای گنبدهای تک لایه‌ی دیامتیک فرازش‌یافته

6-1-1. کلیات. 52
6-1-2. آنالیز غیر خطی تاریخچه‌ی زمانی . 52
6-1-3. مشخصات مفصل‌های پلاستیک 53
6-2. پارامترهای انتخاب شتاب نگاشت 53
6-2-1. مشخصات زمین‌شناسی، تکتونیکی و لرزه‎ای اصفهان. 54
6-2-2. انتخاب شتاب ‌نگاشت. 55
6-2-3. مقیاس کردن شتاب ‌نگاشت‎ها. 59
 

 

عنوان
 
         صفحه
6-2-4. طیف طرح استاندارد. 60
6-3. بررسی زمان تناوب و شکل مدی گنبدها 60
6-3-2.گنبدهای گروه 1 60
6-3-2.گنبدهای گروه 2 61
6-3-3.گنبدهای گروه 3. 63
6-3-4.گنبدهای گروه 4. 64
6-4. مد مؤثر. 65
6-4-1. گنبدهای گروه 1 65
6-4-2. گنبدهای گروه 2 68
6-4-3. گنبدهای گروه 3 71
6-4-4. گنبدهای گروه 4 73
6-5. ناپایداری در گنبدها. 76
6-5-1. بررسی ناپایداری در سازه‌های فضاکار به روش الاستیک و الاستوپلاستیک 76
6-5-2. تغییرمکان‌های جانبی گنبدها. 78
6-‌6. بررسی رفتار وزنی گنبدها. 82
6-7. نتیجه‌گیری. 85
فصل هفتم : بررسی رفتار گنبدهای تک لایه‌ی دیامتیک فرازش‌یافته تحت بارباد

7-1.کلیات. 87
7-2. تعاریف. 87
7-3. روش‌های محاسبه‌ی بارهای باد. 88
7-4. تعیین فشار باد 89
7-4-1. فشار متناظر با سرعت مبنا، q. 89
7-4-2. ضریب بادگیری، Ce 89
7-4-3. ضریب تندباد، Cg 91
7-4-4. ضریب فشار بیرونی، Cp. 91

7-5. فشار خالص ناشی از باد 91
7-6. نیروی ناشی از باد بر اجزای گنبد. 91
7-7. بارگذاری گنبدهای مورد مطالعه 91
7-7-1. گنبدهای گروه 1 (گنبدهای بدون فرازش) . 91
7-7-2. گنبدهای گروه 2 و3 و4 (گنبدهای فرازش‌یافته) 92

7-8. بررسی رفتار وزنی گنبدها تحت بارگذاری باد. .99
 
 

 

 

عنوان
 
           صفحه

7-9. نتیجه‌گیری. 101
فصل هشتم : نتیجه‌گیری

8-1. کلیات 103
8-2. نتایج 104
8-3. پیشنهادات. 104
مراجع. 105
پیوست1 109
 
فهرست شکل‌ها

 

 

عنوان
 
        صفحه
 
شکل 1- 1 نمونه‌هایی از شبکه‌های تخت تک لایه .3
شکل 1- 2 نمونه‌هایی از شبکه‌های تخت دو لایه .4
شکل 1- 3 نمونه‌هایی از چلیک‌. .4
شکل 1- 4 نمونه‌هایی از گنبد به ترتیب از راست گنبد لملا، گنبد اشودلر و گنبد دنده‌ای. .5
شکل 1- 5 نمونه‌هایی از گنبد به ترتیب از راست گنبد پیازی، گنبد اسکالپ و گنبد دیامتیک. .5
شکل 1- 6 گنبد دیامتیک تک لایه‌ی فرازش‌یافته 7
شکل3- 1 نمونه‌ای از یک عبارت فرمکسی. 15
شکل3- 2 تاشه‌ی گنبد و یک مقطع عمودی از آن 16
شکل3- 3 مؤلفه‌های برماره‌ی کروی برای تاشه‌پردازی گنبد 17
شکل3- 4 نمونه‌ای از گنبد دیامتیک 17
شکل3- 5 ساختار قاچ گنبدها. (a) گنبد دیامتیک بدون مشکل تراکم اعضا در رأس و (b) گنبد لملا با داشتن مشکل تراکم اعضا در رأس 18
شکل3- 6 گنبدهای دنده‌ای (ردیف بالا) و اشودلر (ردیف پایین) که اعضای مجاور رأس آنها مورد قطع کلی و یا هرس قرار گرفته‌اند.     18
شکل3- 7 خطوط شبکه در برماره‌ی دیامتیک. 19
شکل3- 8 کاربرد توابع فرمکسی در تاشه‌پردازی گنبدهای دیامتیک   20
شکل3- 9 چند نمونه از توابع فرمکسی مورد استفاده در تاشه‌پردازی گنبدهای دیامتیک. 20
شکل3- 10 کاربرد توابع فرمکسی در تاشه‌پردازی گنبدهای دیامتیک با بافت لانه زنبوری و تاشه‌ی ایجاد شده توسط آنها . 21
شکل3- 11 نمونه‌ای از بافت مثلی در گنبد دیامتیک (به وجود آمدن خطوط مرزی در نواحی مرزی قاچ‌ها)‌ 22
شکل3- 12 نمونه‌هایی از انواع فرازش در شبکه‌های تخت 23
شکل3- 13 مراحل ابتدایی فرازش کروی 23
شکل3- 14 تابع استفاده شده در فرازش چلیک‌گونه. 24
شکل3- 15 مراحل اولیه‌ی فرازش چلیک‌گونه. 24
شکل4- 1 نسبت‌های هندسی در گنبدها 26
شکل4- 2 گنبدهای دیامتیک تک‌لایه بدون ایجاد فرازش با نسبت‌های خیز به دهانه به ترتیب از چپ 1/0 و2/0 و3/0 و 4/0 و 5/0 26
شکل4- 3 تاشه‌های مربوط به گنبدهای گروه 2. 27
شکل4- 4 تاشه‌های مربوط به گنبدهای گروه 3 28

 

 

عنوان
 
           صفحه
 
شکل4- 5 تاشه‌های مربوط به گنبدهای گروه4 30
شکل 5- 1 ضریب CS برای سقف‌های گنبدی و دندانه‌ای شکل در بارگذاری متقارن و نامتقارن . 34
شکل 5- 2 مقادیر بارگذاری بار برف بصورت متقارن و نامتقارن درآیین‌نامه‌ی  AISC 7-05برای زوایای کمتر از°‌30 در قوس‌ها 35
شکل 5- 3 مقادیر بارگذاری بار برف بصورت متقارن و نامتقارن درآیین‌نامه‌ی  AISC 7-05برای زوایای بین °30 تا °‌70 در قوس‌ها   35
شکل 5- 4 مقادیر بارگذاری بار برف بصورت متقارن و نامتقارن درآیین‌نامه‌ی  AISC 7-05برای زوایای بیشتر از °‌70 در قوس‌ها    36
شکل 5- 5 نمودارهای مربوط به تعیین ضریب Cs 37
شکل 5- 6 جدول مربوط به تعیین ضریب Ce. 37
شکل 5- 7 جدول مربوط به تعیین ضریب Ct. 37
شکل 5- 8 جدول مربوط به تعیین ضریب I 38
شکل 5- 9 تعیین زاویه‌ی α درگنبد SS.DD.003 . 39
شکل 5- 10 بارگذاری بار برف برای گنبدSS.DD.003 بر اساس آیین‌نامه‌ی سازهای فضاکار ایران. 40
شکل 5- 11 بارگذاری بار برف برای گنبدSS.DD.003 بر اساس آیین‌نامه‌ی AISC 7-05. 41
شکل 5- 12 نمونه‌ای از گنبدهای گروه 1 تحت بارگذاری متقارن 42
شکل 5- 13 نمونه‌ای از گنبدهای گروه 2 تحت بارگذاری متقارن 43
شکل 5- 14 نمونه‌ای از گنبدهای گروه 3 تحت بارگذاری متقارن 43
شکل 5- 15 نمونه‌ای از گنبدهای گروه 4 تحت بارگذاری متقارن 44
شکل 5- 16 نمونه‌ای از گنبدهای گروه 1 تحت بارگذاری نامتقارن   44
شکل 5- 17 نمونه‌ای از گنبدهای گروه 2 تحت بارگذاری نامتقارن   45
شکل 5- 18 نمونه‌ای از گنبدهای گروه 3 تحت بارگذاری نامتقارن   45
شکل 5- 19 نمونه‌ای از گنبدهای گروه 4 تحت بارگذاری نامتقارن   46
شکل 5- 20 رفتار وزنی گنبدهای گروه 1 48
شکل 5- 21 تغییرات وزنی گنبدها در نسبت‌های خیز به دهانه‌ی مختلف     48
شکل 5- 22 رفتار وزنی گنبد‌های گروه 2 49
شکل 5- 23 رفتار وزنی گنبدهای گروه 3 49
شکل 5- 24 رفتار وزنی گنبدهای گروه 4 . 50
شکل 5- 25 رفتار وزنی گروه‌های مختلف گنبدها تحت بارگذاری بار برف   51
شکل 6- 1 منحنی نیرو-تغییرشکل (دوران). 53
شکل 6- 2 گسل‌های شناخته شده تا شعاع 100 کیلومتری اصفهان. 54

 

 

عنوان
 
           صفحه
 

شکل 6- 3 زلزله‎های رخ داده تا شعاع 200 کیلومتری شهر اصفهان 55
شکل 6- 4 بزرگای زمین لرزه‎ها نسبت به سال وقوع در گستره‌ی شهر اصفهان 55
شکل 6- 5 مؤلفه‌های افقی و قائم (به ترتیب از بالا) زلزله San Fernando    56
شکل 6- 6 مؤلفه‌های افقی و قائم (به ترتیب از بالا) زلزله Whittier Narrows  57
شکل 6- 7 مؤلفه‌های افقی و قائم (به ترتیب از بالا) زلزله Northridge    57
شکل 6- 8 طیف ترکیبی پاسخ مؤلفه‌های افقی زلزله Northridge    58
شکل 6- 9 طیف ترکیبی پاسخ مؤلفه‌های افقی زلزله San Fernando  58
شکل 6- 10 طیف ترکیبی پاسخ مؤلفه‌های افقی زلزله Whittier Narrows 59
شکل 6- 11 طیف طرح استاندارد 60
شکل 6- 12 مد اول مدل‌های گنبدی گروه 1. 61
شکل 6- 13 مد اول مدل‌های گنبدی گروه 2. 62
شکل 6- 14 مد اول مدل‌های گنبدی گروه 3. 63
شکل 6- 15 مد اول مدل‌های گنبدی گروه 4. 64
شکل 6- 16 مقادیر مشارکت جرمی گنبد SS.DD.001. 66
شکل 6- 17 مقادیر مشارکت جرمی گنبد SS.DD.002. 66
شکل 6- 18 مقادیر مشارکت جرمی گنبد SS.DD.003. 67
شکل 6- 19 مقادیر مشارکت جرمی گنبد SS.DD.004. 67
شکل 6- 20 مقادیر مشارکت جرمی گنبد SS.DD.005. 68
شکل 6- 21 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PP.DD.001. 68
شکل 6- 22 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PP.DD.002. 69
شکل 6- 23 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PP.DD.003. 69
شکل 6- 24 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PP.DD.004. 70
شکل 6- 25 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PP.DD.005. 70
شکل 6- 26 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PS.DD.001. 71
شکل 6- 27 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PS.DD.002. 71
شکل 6- 28 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PS.DD.003. 72
شکل 6- 29 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PS.DD.004. 72
شکل 6- 30 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PS.DD.005. 73
شکل 6- 31 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PH.DD.001 73
شکل 6- 32 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PH.DD.002 74
شکل 6- 33 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PH.DD.003 74

 

 

عنوان
 
           صفحه
 
شکل 6- 34 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PH.DD.004 75
شکل 6- 35 مقادیر مشارکت جرمی گنبد PH.DD.005 75
شکل 6- 36 مودهای ناپایداری در سازه‌های فضاکار. 76
شکل 6- 37 فروجهش محلی و کلی در سازه‌های گنبدی 77
شکل 6- 38 محل قرارگیری نقاط در ارتفاع گنبدها قبل از ایجاد فرازش  78
شکل 6- 39 محل قرارگیری نقاط در ارتفاع گنبدهای فرازش‌یافته   79
شکل 6- 40 تغییرمکان‌های گنبدهای گروه 1. 79
شکل 6- 41 تغییرمکان‌های گنبدهای گروه 2. 80
شکل 6- 42 تغییرمکان‌های گنبدهای گروه 3. 81
شکل 6- 43 تغییرمکان‌های گنبدهای گروه 4 81
شکل 6- 44 تغییرات وزن گنبدهای گروه 1 تحت بارگذاری‌های مختلف  82
شکل 6- 45 تغییرات وزن گنبدهای گروه 2 تحت بارگذاری‌های مختلف  83
شکل 6- 46 تغییرات وزن گنبدهای گروه 3 تحت بارگذاری‌های‌مختلف   84
شکل 6- 47 تغییرات وزن گنبدهای گروه 4 تحت بارگذاری‌های مختلف  85
شکل 6- 48 رفتار گروه‌های مختلف گنبدها تحت بارگذاری زلزله 86
شکل 7- 1. مقادیر Cp، ضریب فشار خارجی و گنبد دیامتیک تک لایه تحت کنش‌های ناشی از باد. 90
شکل 7- 2 نمونه‌ای از سطح مؤثر باد در نقاط مختلف 91

 

تکنیک‌های مانیتورینگ سلامت ارائه شده و در فصل‌های آتی این توضیحات کامل‌تر می‌شوند.
تکنولوژی [1]SHM، مانیتورینگ خودکار و کنترل شرایط فیزیکی سازه می‌باشد که بوسیله آن در طی فرآیند تعمیر و نگه‌داری, هزینه و زمان از کار افتادگی هواپیما(زمین گیر شدن) بطور گسترده کاهش یافته و سبب کمینه سازی خطای انسانی می‌شود [4,14,48,60]. SHM روش نوینی برای صنعت تعمیر و نگه‌داری ابداع کرده است. مانیتورینگ سلامت، تعمیر و نگه‌داری بر اساس شرایط[2] که به شرایط حقیقی اجزای هواپیما وابسته است را توصیه کرده است که نسبت به روش سنتی رایج یعنی تعمیر و نگه‌داری بر اساس زمان[3] که به تعداد ساعات پروازی اجزای هواپیما[4] وابسته بوده مزیت‌های فراوان‌تری دارد(در بخش‌های آتی بطور مفصل شرح داده می‌شوند). [60]
از دیگر فواید این تکنولوژی، توانایی بهینه‌سازی طراحی سازه، بوسیله تعبیه سیستم SHM در مرحله طراحی و ساخت می‌باشد. تعبیه این سیستم در مرحله طراحی و ساخت سبب کاهش نیاز به طراحی بیشینه سازه‌های کامپوزیتی(بهینه‌سازی و لوپ زدن)، می‌شود [4,48,53,60]. اهداف اصلی طراحان و مهندسان سازه بویژه در صنایع هوایی افزایش ایمنی، عملکرد و کاهش وزن سازه و هزینه‌ها(هزینه‌های عملیاتی) می‌باشد که اجرای کامل و سراسری سیستم مانیتورینگ، کلیه این اهداف را ارضا می‌کند.
در این فصل ابتدا به بررسی مفاهیم پایه‌ای مانیتورینگ سلامت سازه‌ پرداخته شده و پس از بررسی انواع آسیب‌های سازه‌ای, الگوریتم روش مانیتورینگ سلامت شناسایی می‌شود. در ادامه با ارائه ساختارهای سنتی صنعت تعمیر و نگه‌داری سازه‌ای به بررسی صرفه‌جویی در زمان و هزینه تعمیر و نگه‌داری پرداخته شده و تغییرات اساسی ایجاد شده بوسیله سیستم‌های SHM در صنعت تعمیر و نگه‌داری هوایی مورد بررسی قرار می‌گیرند. در نهایت مکانیزم عملکرد انواع تکنیک‌ها و حسگرهای بکار رفته در سیستم مانیتورینگ تشریح شده و ویژگی و یا معایب هرکدام نسبت به تکنیک‌ها یا حسگرهای دیگر شناسایی می‌شوند.

1-1-2     مقدمه‌ای بر مانیتورینگ سلامت سازه
هدف از مانیتورینگ سلامت سازه، عیب‌یابی در هر لحظه از طول عمر سازه می‌باشد. عیب‌های ناشی از استهلاک، عوامل محیطی، نحوه استفاده، و رویدادهای تصادفی و عمر سازه(عیب‌های ناشی از پیری سازه) و. توسط این سیستم شناسایی می‌شوند. همچنین این سیستم می‌تواند سیر رشد آسیب و عمر باقیمانده ناحیه آسیب دیده و کل سازه را پیش‌بینی کند. با این توضیحات واضح است که این روش یک روش جدید، بهبود یافته و کالیبره شده از روش ارزیابی غیر‌مخرب[5] می‌باشد. تلفیق حسگرها و استفاده از مواد هوشمند، توانایی بالای انتقال و پردازش داده و قدرت محاسباتی بالا, زمینه ایجاد یک ساختار نظارتی(مانیتورینگ) کامل را فراهم نموده است. نحوه عملکرد این سیستم بعد از تشخیص آسیب بطور شماتیک در شکل(1-1) ارائه شده است.

تشخیص آسیب
ثبت زمان
تعیین محل
تعیین شدت
هشدار(آلارم)
اعمال فعالیت در صورت
قطع مانیتورینگ
تعیین طول عمر باقیمانده
(جلوگیری از بارگذاری اضافه)
تشخیص نوع تعمیر
(تعمیر خودکار)

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
شکل ‏1‑1: تشکیلات سیستم مانیتورینگ سلامت سازه. [69]
در شکل(1-1) ساختار سیستم SHM به تصویر کشیده شد(بخش(1-2-3)). این سیستم مربوط به تابع مانیتورینگ سراسری سازه[6] می‌باشد. انواع پدیده‌های فیزیکی در بحث مانیتورینگ باید مطالعه شوند در ذیل ارائه شده‌اند.
الف) نوع پدیده فیزیکی مربوط به آسیب که توسط حسگرها مانیتوره شده است.
ب) نوع پدیده فیزیکی که بوسیله حسگرها برای تولید، دریافت، ارسال و ذخیره‌سازی سیگنال(معمولا الکتریکی) در زیر سیستم‌ها استفاده می‌شود. چند نوع حسگر مشابه که داده‌ها را همزمان برای یک سیستم ارسال می‌کنند، یک شبکه حسگری[7] را تشکیل داده که در نهایت داده‌های آنها با دیگر حسگرها ادغام شده و حسگرهای دیگر نیز با بهره گرفتن از سیستم مانیتورینگ وظیفه نظارت بر شرایط محیطی را انجام می‌دهند. سیگنال‌های تحویل داده شده بوسیله زیر سیستم یکپارچه مانیتورینگ ثبت شده و توسط کنترلر استفاده می‌شوند. در نهایت کلیه این عوامل منجر به ایجاد یک سیستم تشخیص عیب کامل سازه‌ای می‌شوند. [6,14,15]

1-2       آشنایی با انواع آسیب‌
هدف اصلی این پروژه ارائه روش‌هایی نوین برای کشف آسیب‌های سازه‌ای می‌باشد. در ابتدا مفاهیم پایه‌ای آسیب ارائه می‌شود.

1-2-1     مفاهیم پایه‌ای آسیب
نزدیک به سه دهه است که تلاش‌های فراوانی برای کشف آسیب صورت گرفته است. در ده سال گذشته با ورود سیستم‌های مانیتورینگ سلامت سازه‌ای رشد چشمگیری در تکنولوژی کشف آسیب صورت گرفته است. تاکنون تعریف‌های گوناگونی از آسیب ارائه شده است. در این جا سعی بر این است که ساده‌ترین و جامع‌ترین تعریف آسیب ارائه شود. آسیب تغییر در خواص هندسی یا خواص ماده شامل تغییر در شرایط مرزی، اتصالات و. می‌باشد که تاثیر نامطلوبی بر عملکرد سازه می‌گذارد. به بیان دیگر آسیب، تغییر در عملکرد مطلوب سازه می‌باشد. مفهوم آسیب زمانی که با شرایط حالت سالم(بدون آسیب) مقایسه شود، معنا پیدا می‌کند. بدلیل اینکه این پروژه بر روی آسیب‌های مکانیکی و سازه‌ای تمرکز دارد، آسیب به تغییر در خواص هندسی و خواص ماده محدود می‌شود.[15]
شروع همه آسیب‌ها از سطح ماده است. البته ذکر این نکته ضروری است که آسیب لزوما به معنای از دست رفتن عملکرد کل سیستم نمی‌باشد اما اگر آسیب در مراحل اولیه کشف نشود، عملکرد کل سیستم کوتاه شده و در نهایت سیستم بین می‌رود(شکست کل سازه). امروزه تلاش پیشرفته‌ترین تکنولوژی‌های کشف آسیب این است که آسیب را در همان مراحل اولیه شناسایی کنند. در ادامه انواع آسیب و دلایل بروز آنها شرح داده می‌شود.

1-2-2     عوامل وقوع آسیب در صنایع هوافضا و عمران
 

خوردگی[8]: بیشتر در سازه‌های فلزی و بتنی رخ می‌دهد.
ارتعاشات: در سازه بال هواپیما و پل‌ها.
ضربه: این آسیب در سازه‌های کامپوزیتی چشمگیر است.
فرود دشوار[9]: در سازه‌های هوایی رایج است.
بارگذاری بیش از حد[10]: بیشتر در سازه‌های هوایی، عمرانی و دریایی رایج است.
تصادف[11].
سقوط[12].
تورق[13]: در سازه‌های کامپوزیتی رواج دارد.
1-2-3     طبقه‌بندی آسیب‌های سازه‌ای
 

کلاس1: آسیب‌هایی ناچیز[14]: آسیب سطحی و ناچیز بوده تا حدی که می‌توان از آن صرفنظر کرد. آسیب‌هایی مانند فرورفتگی[15] روی سطح خارجی سازه هواپیما از این دست می‌باشند. این نوع آسیب‌ها اگر در هواپیما رخ دهند، هواپیما می‌تواند به پرواز خود ادامه دهد(اصطلاحا نیاز نیست هواپیما گراند شود).
کلاس2: آسیب‌های قابل تعمیر[16]: این نوع آسیب‌ها در انواع سازه‌ رایج بوده و در صورتی‌که به سرعت کشف شوند، مشکل ساز نبوده ولی اگر به آنها بی توجهی شود، پییشرفت کرده و سبب از کار افتادن آن ناحیه(قطعه) می‌شوند. آسیب‌هایی از قبیل سوراخ[17] و ترک[18] از این قبیل می‌باشند. در صورت بروز این آسیبها در صنایع هوایی از پرواز هواپیما جلوگیری شده(اصطلاحا هواپیما گراند می‌شود) و بعد از رفع آسیب و تایید واحد کنترل کیفیت[19] هواپیما صلاحیت پرواز را پیدا می‌کند.
کلاس3: تعویض: قطعه آسیب دیده از رده خارج است[20] و قابل تعمیر نبوده و باید تعویض شود.
انواع آسیب سازه‌ای:

خوردگی.
ترک.
تورق.
حفره.
سوراخ.
ناپیوستگی اتصالات[21].
انحراف از موقعیت.
شل شدگی یا تزلزل اتصالات.
خروج از مرکزیت.
تغییر خواص ماده.
سیستم مانیتورینگ سلامت سازه توانایی کشف آسیب در مراحل اولیه و جلوگیری از رشد آسیب(جلوگیری از بارگذاری اضافی در ناحیه آسیب دیده)، ترمیم خودکار آسیب(با بهره گرفتن از مواد و حسگرهای هوشمند)، جلوگیری از تجمع آسیب و نمایان کردن عمر باقیمانده ناحیه یا قطعه آسیب دیده را دارد(شکل(1-1)).[14]

1-2-4     الگوریتم‌ کشف آسیب توسط سیستم مانتیتورینگ سلامت
 

تشخیص آسیب.
ثبت زمان وقوع آسیب.
تعیین محل آسیب.
تعیین شدت آسیب(بررسی کیفیت آسیب).
اعمال اجرایی(نظیر نوع اخطار).
تعیین طول عمر باقیمانده قطعه آسیب دیده و کل سازه.
تشخیص نوع تعمیر
شناسایی و تشخیص آسیب بوسیله تجمیع چهار مرحله زیر انجام می‌شود.

مانیتورینگ شرایط(CM)[22]: مشابه تکنولوژی مانیتورینگ سلامت سازه است ولی بیشتر در تعیین مکان آسیب استفاده می‌شود.
روش ارزیابی غیر‌مخرب(NDE)[23]: بعد از اینکه آسیب وارد شد بصورت خارج از شبکه[24] و موضعی انجام می‌شود و از آن برای تعیین خسارت نیز استفاده می‌شود.[52]
کنترل فرآیند آماری(SPC)[25]: متشکل از شبکه حسگری بوده که برای مانیتوره کردن تغییرات فرآیند استفاده می‌شود.
پیش‌بینی آسیب(DP)[26]: برای پیش‌بینی عمر مفید باقیمانده آسیب استفاده شده و به سه فاکتور قبل نیز وابسته می‌باشد[48].
سیستم‌های مانیتورینگ دو نوع تکنیک بازرسی سراسری و محلی(در فصل بعد بطور کامل توصیف می‌شوند) را پیشنهاد می‌کنند. تکنیک‌های سراسری برای بازرسی‌ها و مناطق نسبتا بزرگ و بحرانی بوده و با هدف مکان‌یابی آسیب مورد استفاده قرار می‌گیرند.[57]
اپراتورهای هوایی می‌خواهند حداقل عملکردی مشابه سیستم‌های رایج و حتی بهتر از آن‌ها داشته باشند. تکنیک‌های بازرسی محلی با هدف کشف آسیب‌های ویژه به طور طبیعی بر روی روش‌های جهانی بازرسی تمرکز کرده‌اند.
تکنیک‌های دینامیکی بمنظور اینکه از انتشار آسیب در صورت وقوع آن جلوگیری کنند، باید بطور مداوم فعال باشند. اپراتورهای هوایی فقط سیستم‌هایی از مانیتورینگ سلامت را که حجم کار و زمان تعمیر و نگه‌داری را افزایش نمی‌دهند، اختیار می‌کنند[65].

1-3       مقدمه ای بر مواد مرکب
 

1-3-1     مقدمه
در این بخش توضیحات مختصری درباب تکنولوژی مواد مرکب ارائه می‌شود. مواد مرکب بیانگر ترکیب حداقل دو ماده متفاوت در مقیاس ماکروسکوپی جهت حصول ماده جدید می‌باشند. با ظهور مواد مرکب, توسعه چشمگیری در صنایع هوایی، دریایی، عمرانی، پزشکی و. ایجاد شده است، بگونه‌ای که امروزه در بیشتر علوم مهندسی و پزشکی کاربرد فراوانی دارند[70].
رفتار مکانیکی مواد مرکب: مواد مرکب معمولا ناهمگن بوده و از طرف دیگر خصوصیات آنها ایزوتروپ نیز نمی‌باشد، به عبارت دیگر ارتوتروپ و یا در حالت کلی انیزوتروپ می‌باشند.

1-3-2     سازه‌های کامپوزیتی
تلاش برای بدست مواد ممتاز، فرآیندهای ابتکاری و اصلاح ایمنی از مهمترین اهداف همه سازنده‌های هواپیما و سازه‌های عمرانی می‌باشد. هدف نهایی ارضا کردن نیازهای مشتری(خطوط هوایی و کاربران نهایی)، کمینه‌سازی هزینه‌ها و افزایش ایمنی در طول عمر سازه می‌باشد[60,70]. همچنین کامپوزیت‌ها اشکالات ذاتی نظیر آسیب‌پذیری ناشی از ضربه، تورق و دسترسی مشکل به اجزاء آن در طی عملیات تعمیر و نگه‌داری دارند. [14,60]
ایرباس A380 نمونه بارزی از تمرکز این صنعت بر استفاده از تکنولوژی مواد مرکب و سیستم‌های جدید و می‌باشد. نوآوری در افزایش استفاده از الیاف کربن تقویت شده با پلاستیک‌ها(CFRP[27]) در ساخت سازه‌های اصلی و اولیه برای بخش پرفشار باکهلد و مرکز جعبه بال و استفاده از الیاف لایه‌های آلومینیوم شیشه(GLARE) در بدنه تحت فشار, گوشه‌های از آن می‌باشد[2,51,67]. ایرباس380(A380F) با بهره‌گیری از مواد کامپوزیت 50 درصد بار بیشتر(نسبت به خانواده مشابه ایرباس) را جابجا می‌کند و مصرف سوخت بر تن آن نسبت به نزدیکترین رقیب خود، 18درصد کمتر می‌باشد(بیش از 25 درصد از سازه‌ایرباس380 از مواد کامپوزیت تشکیل شده است). [1,52]
B787 نیز از بهترین نمونه‌های هواپیماهای تجاری می‌باشد که بیش از 50 درصد سازه آن از کامپوزیت تشکیل شده است. سازه اولیه شامل بدنه و بال آن نیز از مواد کامپوزیت ساخته شده است(شکل(1-2)) [7]. نتایج استفاده از مواد مرکب در این هواپیما، صرفه‌جویی در وزن، عملکرد ممتاز و صرفه‌جویی در زمان و هزینه تعمیر و نگه‌داری می‌باشد. سازندگان این وسیله تخمین زده‌اند که در طی تنها 8 سال اول عمر هواپیما نزدیک به 8 میلیون دلار صرفه‌جویی شود.[7]
شکل ‏1‑2:مواد مورد استفاده در ساخت بوئینگ 787.[7]
 
دستیابی به عملکرد بالاتر، تولید ارزان‌تر، عمر طولانی‌تر و هواپیمایی مساعد با محیط، چالش بزرگی می‌باشد، که صنعت برای روبرویی با آن و بهره‌گیری از مواد کامپوزیتی پیشرفته و فرآیندهای ساخت ابتکاری ذاتی این راه را انتخاب کرده است. به هرحال باید متقاعد شد که صرفه‌جویی در هزینه‌، وزن، زمان و تعمیر و نگه‌داری ناشی از مواد کامپوزیتی، هزینه‌های ایمنی و یکپارچه‌سازی حسگرها را جبران می‌کند. آسیب وارده اغلب در لایه‌های کامپوزیتی واقع شده که تکنیک‌های غیر‌مخرب برای کشف آسیب نیازهای متفاوت و پیچیده‌ای دارند. افزایش استفاده از مواد مرکب در سازه‌های اصلی هواپیماها منجر به تعبیه سیستم‌های SHM به جای استفاده از روش‌های سنتی تست‌های غیر‌مخرب در طی زمان‌های تعمیر و نگه‌داری شده است.[65]
[1] Structural Health Monitoring
[2] Condition Based Maintenance
[3] Time Based Maintenance
 
[4] بعد از سپری شدن تعداد ساعات پروازی هر بخشی که توسط سازنده معین می شود, نیاز به تعمیر یا تعویض پیدا می کند. کلیه کارها توسط سازنده مشخص شده است.
[5] NDE: Nondestructive Evaluation.
[6] Structural Integrity Monitoring
[7] Sensor Network
[8] Corrosion
[9] Hard Landing
[10] Excessive Load
[11] Collision
[12] Crash

 

 
 

 
 

پایان نامه جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد
 

 
 

 
 

 
 

بهمن 1393
 

دانشگاه شاهرود
 

دانشکده مهندسی عمران و معماری
 

گروه عمران
 

 
چکیده
امروزه با توسعه روزافزون صنعت حمل ‌و نقل ریلی در جهان و همچنین کشور ما، راه‌اندازی قطار سریع‌السیر روزبه‌روز اهمیت بیشتری پیدا می­ کند. به همین دلیل برنامه‌ریزی و سیاست­های حمل ‌و نقل در جهت آماده­سازی بستری مناسب برای مهیا نمودن خطوط ریلی موجود در راستای نیل به این هدف می­باشد. به این ترتیب باید وضعیت کنونی خطوط ریلی به دقت مورد بررسی و مطالعه قرار بگیرد تا نقاط ضعف آن شناسایی گردد. از جمله سازه­های مهم و استراتژیک در خطوط ریلی، پل­ها می­باشند. پل­ها چه از منظر تکنولوژی ساخت و چه از منظر هزینه­ های اجرایی، در جایگاه ویژه­ای از اهمیت قرار می­گیرند. به همین دلیل سلامت سنجی و مقاوم‌سازی پل­های راه آهن از مهم‌ترین برنامه­ها برای مهیا نمودن شبکه خطوط ریلی ایمن در بهره‌برداری از قطارهای سریع‌السیر می­باشد.
هدف از این مطالعه ارائه دستورالعملی برای تعیین حداکثر سرعت مجاز قطارهای سریع­السیر برای عبور از پل­های راه آهن موجود می­باشد. با توجه به عدم وجود آیین نامه و دستورالعملی مناسب به این منظور برای پل­های راه آهن، و همچنین نیاز روزافزون کشور به توسعه و راه‌اندازی قطارهای سریع‌السیر، نیاز به داشتن چنین دستورالعملی احساس می­شود. مطالعه حاضر دستورالعملی صریح و کاربردی به این منظور ارائه کرده که به طور کامل در فصل 4 توضیح داده شده است.
بر اساس نتایج به دست آمده می­توان گفت بسیاری از پل­های راه آهن که زمان ساخت آن‌ها به 50 تا 70 سال پیش برمی­گردد، تحت عبور قطارهای سریع­السیر مقاومت کافی را از خود نشان می­ دهند. در این مطالعه عامل محدودکننده سرعت قطار عبوری، در مثال مورد بررسی، حداکثر شتاب وسط دهانه پل شناسایی شد. در این حالت اگرچه شتاب بیش از حد مجاز می­شود و سازه دیگر کفایت خدمت دهی ندارد، اما پل همچنان بدون آسیب‌دیدگی باقی می‌ماند. در این حالت با بهره گرفتن از تمهیداتی مناسب می­توان از طریق کنترل شتاب قائم وسط دهانه پل، سرعت حدی مجاز قطارها را افزایش داد.
کلمات کلیدی: سلامت سنجی سازه­ای، مدل اجزا محدود، تحلیل دینامیکی خطی، قطار سریع السیر، پل خرپایی فولادی
فهرست مقالات مستخرج              

عسکری ا،. کیهانی، ع،. کریم­پور، ب،.(1392)،“ بررسی تأثیر سرعت‌های بالای قطار در رفتار سازه­ای پل خرپایی راه آهن باقرآباد ورامین“، هفتمین کنگره ملی مهندسی عمران، زاهدان، ایران
عسکری ا،. کیهانی، ع،. (1393)، “مروری بر آیین نامه اروپا به منظور طراحی و کنترل پل­های راه آهن تحت عبور قطار سریع­السیر“، اولین همایش ملی راه آهن سریع­السیر در ایران، تهران
عسکری ا،. صاحب زمانی، پ،. (1393)، “ تحلیل دینامیکی پل راه آهن به منظور بررسی محدودیت سرعت قطار عبوری (مطالعه موردی پل خرپایی راه آهن واقع در ورامین)“، اولین همایش ملی راه آهن سریع­السیر در ایران، ایران، تهران
 
فهرست مطالب
فصل اول:   مقدمه. 1
1-1-    مقدمه. 2
1-2- لزوم انجام تحقیق. 3
1-3- نوآوری و اهداف تحقیق. 3
1-4- فرضیات تحقیق. 4
1-5- ساختار فصول تحقیق. 4
فصل دوم:     مروری بر کارهای انجام شده قبلی. 7
2-1- سلامت سنجی سازه‌ای 8
2-2- کدها و آیین نامه‌های طراحی و بارگذاری پل راه آهن. 11
2-2-1- آیین نامه‌ایران. 11
2-2-2- آیین نامه اروپا. 12
2-3- انواع بارگذاری برای تحلیل دینامیکی پل. 13
2-4- تاریخچه مطالعات دینامیکی پلهای راه آهن. 14
2-5- مدلسازی وسیله نقلیه. 18
2-6- مدل تحلیلی پل. 22
2-7- پل راه آهن و وسیله نقلیه. 24
2-8- مطالعات میدانی. 25
2-9- تحلیل پل خرپایی پل پس از شکست یک عضو. 26
فصل سوم:     مفاهیم و تئوریهای مورد کاربرد. 29
3-1- تحلیل دینامیکی. 30
3-1-1-   مفاهیم مهم در تحلیل دینامیکی. 30
3-1-2- روش های مختلف تحلیل دینامیکی [54] 38
3-1-2-1- تحلیل دینامیکی خطی. 38
3-1-2-2- تحلیل دینامیکی غیرخطی. 39
3-1-3- تحلیل دینامیکی پل‌های راه آهن. 40
3-2- آئین نامه‌ایران. 44
3-2-1- نشریه 395: دستورالعمل طراحی پل‌های فولادی [8] 44
3-2-2- نشریه 139: آئین نامه بارگذاری پلها [7] 51
3-3- آئین نامه اروپا [9] 54
3-3-1- بار قطار. 54
3-3-3- تحلیل دینامیکی. 60
3-3-4- پارامترهای دینامیکی پل. 63
3-4- معیارهای ایمنی ترافیک. 64
3-4-1- شتاب قائم عرشه. 64
3-4-2- تغییر شکل قائم عرشه. 64
3-4-3- معیار راحتی مسافر. 64
3-5- انتخاب نرم‌افزار. 65
3-6- مروری بر نرم افزار ABAQUS. 69
3-6-1- معرفی محصولات ABAQUS. 69
3-6-2- انواع تحلیل در ABAQUS. 70
3-6-3- معرفی انواع المان‌های مورد استفاده در ABAQUS. 70
فصل چهارم : دستورالعمل پیشنهادی و بررسی یک مثال. 77
4-1- دستورالعمل پیشنهادی. 78
4-2- تعیین سرعت حد یک پل واقعی با بهره گرفتن از دستورالعمل پیشنهادی :  89
فصل پنجم : نتیجه گیری. 109
5-1- مقدمه. 110
5-2- نتیجهگیری. 110
5-3- پیشنهادات برای تحقیقات آتی در این زمینه. 113
پیوست 1 : ابعاد و مشخصات مقاطع پل خرپایی مورد بررسی. 115
منابع. 127
 
 
فهرست اشکال
شکل (2-1) مدل بار متحرک. 19
شکل (2-2) مدل جرم متحرک. 20
شکل (2-3) جرم فنر بندی شده متحرک. 21
شکل (2-4) وسیله نقلیه ریلی به صورت سری. 25
شکل (3-1) حداکثر پاسخ دینامیکی در برابر ضریب میرایی [17] 32
شکل (3-2) تیر ساده تحت بارهای متمرکز با فاصله یکنواخت [55] 34
شکل (3-3) الگوی بار قطار با دو محور باربر [55] 36
شکل (3-4) سختی دینامیکی B نسبت به طول دهانه L پل‌های خرپایی فولادی [12] 42
شکل (3-5) اولین فرکانس طبیعی نسبت به طول دهانه L پل‌های خرپایی فولادی   43
شکل (3-6) مهار بندی خر پاها [8] 45
شکل (3-7) بارگذاری استاندارد [7] 52
شکل (3-8) الگوی بار و مقادیر مربوط به آن برای بارهای قائم [9] 54
شکل (3-9) الگوی بار و [9] 55
شکل (3-10) خروج از مرکزیت بارهای قائم [9] 56
شکل (3-11) فلوچارت تعیین نوع تحلیل (دینامیکی یا استاتیکی) [9] 58
شکل (3-12) محدوده فرکانس طبیعی پل بر اساس طول دهانه [9] 59
شکل (3-13) الگوی بار HSLM-A [9] 60
شکل (3-14) الگوی بار HSLM-B [9] 61
شکل (3-15) الگوی بار HSLM-B [9] 62
شکل (4-1) یک بوژی ساخته شده توسط شرکت زیمنس. 80
شکل (4-2) آرایش واگن قطارهای پردیس[58] 80
شکل (4-3) ترکیب چندگانه واگن‌های پردیس[58] 81
شکل (4-4) مدل بار متحرک[55] 84
شکل (4-5) مدل جرم متحرک[55] 84
شکل (4-6) مدل جرم- فنر- دمپر متحرک[55] 84
شکل (4-7) مدل سیستم قطار a) مدل عمومی قطار، b) مدل جرم-فنر-دمپر[55] 85
شکل (4-8) طول دهانه پل، طول قطار و سرعت عبوری [55] 86
شکل (4-9) نمایی از پل مورد بررسی. 91
شکل (4-10) نمایی از پل مورد بررسی. 92
شکل (4-11) نمایی از تکیه‌گاه غلتکی پل. 92
شکل (4-12) نمایی از تکیه‌گاه مفصلی پل. 93
شکل (4-13) مقاطع اعضای پل خرپایی و ابعاد آن برحسبcm 94
شکل (4-14) نمای جانبی خرپا بر حسب m 95
شکل (4-15) نمای فوقانی خرپا بر حسب m 95
شکل (4-16) نمای تحتانی خرپا بر حسب m 95
شکل (4-17) نمای فوقانی خرپای زیر ریل بر حسب m 95
شکل (4-18) : قطار پردیس با 6 واگن. 96
شکل (4-19) نمایی از پل مدل شده در نرم افزار Abaqus. 97
شکل (4-20) شکل مود اول ارتعاش طبیعی پل. 98
شکل (4-21) اولین فرکانس طبیعی f1 نسبت به طول دهانه L پل‌های خرپایی فولاد. 99
شکل (4-22) سرعت قطار در برابر حداکثر خیز وسط دهانه. 100
شکل (4-23) موقعیت اعضای بحرانی در قاب اصلی خرپا. 101

 

دکتر عباس مهدویان
 

 
 

اسفند ماه 1387
 

 
 

چکیده
 
امروزه با توجه به رشد روز افزون ساخت و ساز در زمینه هایی چون ابر سازه ها ، پلهای عظیم ، منوریل و . و با عنایت به اهمیت عوامل موثری مانند زمان و هزینه در این پروژه ها مهندسین فاز صفر ( فاز مطالعاتی) را در خصوص کاهش هزینه و زمان مرحله ای مهم می دانند.
در مطالعات اولیه هر پروژه عمرانی، یکی از پارامترهای ضروری تعیین نشست تحکیمی می باشد به طوری که عدم انجام و یا حتی دقت ناکافی نتایج سبب خسارات جبران ناپذیری به کل پروژه وارد می نماید.
این شاخص با انجام آزمایش تحکیم تعیین می شود.با توجه به ماهیت و روش انجام این آزمایش، کسب نتایج همواره هزینه و زمان زیادی را به خود اختصاص می دهد. به همین منظور در این پایان نامه با توجه به وجود روش های قوی و موثری همچون، Anfis وNatural network که با دقت مطلوبی مدلی از نتایج آزمایشگاهی را می دهد با کمک نرم افزارMatlab سعی بر بدست آوردن مدلی بر اساس پارامترهای موثر وابسته به تعیین این شاخص گردید به نحوی که بتوان مقایسه ای با روابط دیگر محققین و نتایج آزمایشگاهی تعیین پارامترهای تحکیم داشت. بر اساس نتایج مدل ارائه شده، مشاهده گردید که نسبت به روابط قبلی از خطای کمتری برخوردار است و تطابق بهتری با نتایج واقعی دارد ضمن اینکه می توان در زمان کمتری به نتایج قابل قبولی دست یافت.
 
 
واژه‌های کلیدی:
نشست تحکیمی، شبکه‌های عصبی، فازی
 
Abstract
 
Nowdays, due to the growing constructions in subjects like huge structures , large bridges , railway and monorails etc and the importance of factors such as time and cost ,engineers in such         projects emphasis on zero phase to reduce these factors.
In initial studies of each civil projects one of the important things to determine is subsidence consolidation .otherwise neglecting or inadequate accuracy of the results will cause damage to the project.
This index is determined with the consolidation test. with regard to the nature and the methods of this test , reaching to the favorite result will consume a lot of time and cost to itself. Therefore, in this thesis, by the use of strong and effective methods like ANFIS and NEURAL NETWORK which gives accurate laboratory results and by the use of matlab software tries to obtain a model based on effective parameters to determine the index so that it can be compared with laboratory parameters and other reasercher’s formulas in consolidation parameters.Based on the results of the model it was observed that the error is less than the previous relationships and it better conforms with the actual results and moreover it may consume less time to achieve acceptable results.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فهرست
عنوان                                                                               شماره صفحه
 
فصل اول: کلیات 1
1- مقدمه. 2
1-1- تعریف مساله و هدف از پژوهش 2
1-2- پدیده تحکیم 2
1-3- منطق فازی 3
فصل دوم: مروری بر تحقیقات گذشته. 6
2-1- مقدمه. 7
2-2- شناسایی پارامترهای موثر در نشست تحکیمی خاک 7
2-3- مروری بر تاریخچه تحقیقاتی نظریه مجموعه‌های فازی و زمینه‌های آن در مهندسی عمران. 9
2-3-1- اولین زمینه‌های فکری 9
2-3-2- دهه 60: ظهور فازی 9
2-3-3- دهه 70: تثبیت مفاهیم بنیادی و ظهور اولین کاربردها 10
2-3-4- دهه 90 و سالهای آغازین قرن 21: چالشها کماکان باقیست 11
2-3-4- فازی در ایران: 11
2-3-5- نظریه فازی در مهندسی عمران. 12
فصل سوم: تحکیم 13
3- 1 مقدمه. 14
3-2 اصول پایه تحکیم 14
3-2-1 مفاهیم کلی تحکیم یک بعدی 14
3-2-2 نظریه تحکیم یک بعدی 15
3-2-2-1 محاسبه نشست تحکیم یک بعدی: 16
3-2-2-2 حل معادله تحکیم 18
3-2-2-3 آزمایش تحکیم 19
3-2-2-3-1 آزمایش تحکیم با سرعت تغییر شکل نسبی ثابت 20
3-2-2-3-2 آزمایش تحکیم با شیب ثابت 21
3-2-2-4 خصوصیات تراکم پذیری 23
3-2-2-4-1 اندازه گیری غیر مستقیم شاخص تراکم: 24
3-2-3 نشست تحکیم 25
3-2-4 درجه تحکیم 26
3-2-5 محاسبه ضریب تحکیم با بهره گرفتن از نتایج آزمونها آزمایشگاهی. 27
3-2-5-1 روش لگاریتم زمان. 27
3-2-5-2 روش ریشه دوم زمان. 28
3-2-5-3 روش شیب بیشینه سو. 29
3-2-5-4 روش محاسباتی سیوارام و سوامی. 30
3-2-6 تاثیر دست خوردگی نمونه بر روی منحنی : 30
3-2-7 تحکیم ثانویه. 31
3-2-7-1 تاثیر تحکیم ثانویه بر روی فشار پیش تحکیمی. 33
3-2-8 تحکیم به کمک زهکش‌های ماسه‌ای 34
فصل چهارم: منطق فازی و کاربرد آن در مهندسی عمران. 37
4-1- مقدمه. 38
4-2- مجموعه‌های فازی 40
4-2-1- تعاریف و مفاهیم اولیه مجموعه‌های فازی 40
4-2-2- چند مفهوم مقدماتی. 41
4-2-3- نماد گذاری 41
4-2-4- عملگرهای مجموعه ای 41
4-3- اصل توسعه و روابط فازی 45
4-3-1- اصل توسعه. 45
4-3-2- حاصل ضرب کارتزین فازی 46
4-3-3- اصل توسعه بر روی فضای حاصل ضرب کارتزین. 46
4-3-4- رابطه فازی 47
4-3-5- ترکیب روابط فازی 47
4-3-6- اعدادی فازی 47
4-3-7- اعداد فازی L-R 48
4-4- منطق فازی 50
4-4-1- استدلال فازی 50
4-4-2- متغیرهای زبانی. 50
4-4-3- قیود زبانی. 51
4-4-4- قواعد اگر- آنگاه 52
4-4-5- گزاره فازی 52
4-4-6- شیوه استدلال فازی 53
4-4-7- روش ممدانی. 55
4-4-8 روش استدلال فازی با بهره گرفتن از توابع خطی. 59
4-4-9- استدلال فازی ساده شده 62
4-5- کاربردهای فازی در مهندسی عمران. 62
4-5-1- سیستم‌های فازی 62
4-5-2- پایگاه قواعد 63
4-6-3- ویژگی‌های مجموعه قواعد 64
4-5-4- موتور استنتاج فازی 64
4-5-5- فازی ساز. 65
4-5-6- غیر فازی ساز: 66
4-5-7- کنترل فازی 67
فصل پنجم: آشنایی با مفاهیم شبکه عصبی. 69
5-1 سلول عصبی مصنوعی. 70
5-2 توابع تحریک. 70
5-3 شبکه‌های عصبی چند لایه. 72
5-4 شبکه‌های بازگشتی. 73
5-5 آموزش شبکه. 74
5-6 هدف از آموزش شبکه. 74
5-7 آموزش نظارت شده 74
5-8 آموزش غیر نظارت شده 75
5-9 روش‌های تربیت و آموزش آماری 76
5-10 خودسازمانی. 77
5-11 الگوریتم انتشار برگشتی. 78
5-12 ساختار شبکه در الگوریتم انتشار برگشتی. 79
5-13 نگرشی کلی بر آموزش شبکه. 80
5-14 تشخیص تصویر. 80
5-15 حرکت به پیش 82
5-16 برگشت به عقب ـ تنظیم وزن‌های لایه خروجی. 82
5-17 تنظیم وزن‌های لایه پنهان. 83
5-18 سلول عصبی بایاس در شبکه. 84
5-19 اندازه حرکت 84
5-20 الگوریتم‌های پیشرفته. 85
5-21 کاربردها و اخطارهای انتشار برگشتی. 86
5-22 اندازه گام 87
5-23 ناپایداری موقتی. 87
5-24 مبنای ریاضی الگوریتم انتشار برگشتی. 87
5-26 نحوه ارائه زوج‌های آموزشی به شبکه. 91
5-27 سنجش میزان یادگیری و عملکرد شبکه. 91
5-28 جذر میانگین مربع خطاها 92
5-29 استفاده از دستورات MATLAB 93
فصل ششم: برآورد ضریب فشردگی تحکیم به وسیله پارامترهای فیزیکی خاک 95
6-1- مقدمه. 96
6-2- شناسایی پارامترهای موثر در نشست تحکیمی خاک 97
6-3 بانک اطلاعات مورد استفاده 98
6-4 تحلیل اطلاعات با بهره گرفتن از روش برازش خطی. 99
6-5- نتیجه گیری 102
فصل هفتم: مدل سازی ضریب فشردگی با بهره گرفتن از شبکه‌های عصبی-فازی (ANFIS) 104
7-1 آشنایی با مدلسازی توسط ANFIS. 105
7-2 مدلسازی ضریب فشردگی با بهره گرفتن از شبکه عصبی-فازی (ANFIS) 107
7-3 چگونگی مدلسازی وتحلیل مدل و بررسی نتایج. 109
فصل هشتم: نتیجه گیری، پیشنهادات، محدودیت‌ها 120
8-1 نتیجه گیری 121
8-2- محدودیت‌ها: 121
8-3- پیشنهاد برای ادامه مطالعه: 122
Reference: 123
 
 
 
 
 
 
 
فهرست جدول ها
جدول                                          صفحه
جدول 2-1 : فرمولهای تجربی برای تعیین . 8
جدول 3-1 طبقه بندی خاکها بر اساس تراکم پذیری ثانویه 33
جدول 4-1 جدول قاعدگی برای رانندگی 59
جدول 6-2 : مشخصات کلی داده‌های اولیه 98
جدول 6-3 : نتایج برازش خطی گام به گام 100
جدول 7-1 : نتایج آزمایشگاهی موجود برای ضریب فشردگی 107
 
 
 
فهرست شکل ها
شکل                                           صفحه
شکل 1 – نمایش یک سیستم فازی 4
شکل 2-1 تعیین ضریت فشردگی 7
شکل 3-1 تغییر فشار آب حفره‌ای و تنش موثر ناشی از اعمال سربار 16
شکل 3-2 محاسبه تحکیم یک بعدی 17
شکل3-3 محاسبه . 18
شکل 3-4 دستگاه تحکیم(ادومتر) 20
شکل 5-3 نمودار شماتیک دستگاه آزمایش تحکیم با سرعت تغییر شکل نسبی کنترل شده 21
شکل 3-6 نمودار شماتیک آزمایش تحکیم با شیب ثابت 22
شکل3-7 مراحل مختلف در آزمایش با شیب کنترل شده 22
شکل 3-8 نشست تحکیم 26
شکل 3-9 روش لگاریتم زمان برای محاسبه . 28
شکل 3-10 روش ریشه دوم زمان برای محاسبه . 29
شکل 3-11 روش شیب بیشینه سو برای محاسبه . 30
شکل 3-12 تاثیر دست خوردگی نمونه بر منحنی . 31
شکل 3-13 ضریب تحکیم ثانویه برای خاکهای طبیعی رسوبی 1973 G.Mesri 32
شکل 3-14 تاثیر نسبت افزایش بار یکسان، بر روی ضخامت نمونه 33
شکل 3-15 تاریخچه زمین شناسی 34
شکل 3-17 شالوده انعطاف پذیر(الف) و صلب (ب) واقع بر خاک رس 35
شکل 4-1 مکمل فازی 42
شکل 4-2 اجتماع فازی 43
شکل 4-3 اشتراک فازی 44
شکل 4-4 اعداد مثلثی 49
شکل 4-5 اعداد نرمال 49
شکل 4-6 اعداد سهموی 50
شکل 4-8 توابع عضویت برای رانندگی 58
شکل 4-9 مجموعه‌های فازی برای بخش نتیجه 61
شکل 4-10 ساختار اصلی سیستم های فازی با فازی ساز و غیر فازی ساز 63
شکل 5-1: شبکه یا یک نود 70
شکل 5-2 : تابع سیگموید 71
شکل 5-3 : تشخیص تصویر 81
شکل 5-4 : سلول عصبی بایاس در شبکه 84
شبکه5-5 : MLP با یک نود 93
شکل 5-6 : شبکه پرسپترون چند لایه MLP با یک لایه مخفی. 94
شکل 6-1: میزان پراکندگی در داده‌های اولیه برای رابطه (9) 100
شکل 6-2 : مناسبترین توابع درجه دو و درجه 3 برای تعیین Cc از روی 101
شکل 6-3 : آزمایش رابطه 6-13 و مقایسه با روابط دیگر محققین 103
شکل 7-1 توابع عضویت ورودی PL 111
شکل 7-2 توابع عضویت ورودی LL 111
شکل 7-3 توابع عضویت ورودی 112
شکل 7-4 : مقایسه نتایج آزمایشگاهی و مدل ANFIS (داده‌های آموزش) 112
شکل 7-5 : مقایسه نتایج آزمایشگاهی و مدل ANFIS (داده‌های تست) 113
شکل 7-6 : مقایسه نتایج آزمایشگاهی و مدل شبکه عصبی (داده‌های آموزش) 118
شکل 7-7 : مقایسه نتایج آزمایشگاهی و مدل شبکه عصبی (داده‌های تست) 118
 
 
 
 
 
 
 
فصل اول:
کلیات
 

 
 
 
1- مقدمه
1-1- تعریف مساله و هدف از پژوهش
راه حل مستقیم برای تعیین پارامترهای نشست تحکیمی خاک، استفاده از آزمایش تحکیم است. مطابق استاندارد انجام آزمایش تحکیم نیاز به صرف حدود یک هفته وقت دارد. دشواری انجام آزمایش تحکیم و بالاخص زمان طولانی و هزینه بالای آن سبب بروز محدودیت‌های فراوان در کیفیت و کمیت آزمایش به ویژه در پروژه‌های حجیم و وقت گیر شده است. در اکثر این پروژه ها به منظور جلو گیری از نیاز به زمان طولانی و همچنین کاهش هزینه‌های انجام مطالعات ژئوتکنیک اغلب تعداد آزمایش ها کاهش داده می‌شود و در نتیجه اطلاعات پیوسته و جامع از خاکها بخصوص در مواردی که تنوع لایه بندی زیاد است، بدست نمی‌آید. این امر سبب می‌شود طراحان بدون داشتن اطلاعات کافی، اقدام به ساده سازی پارامترهای طراحی می‌نمایند که معمولا به صورت دست بالا است و از جهت دیگر سبب افزایش هزینه‌های اجرا می‌شود. بنابراین لازم است معیارهایی مشخص گردند تا بتوان از طریق آنها به دانشی جامع و با خطای قابل قبول پارامترهای تحکیم را تخمین زد. این کار علاوه بر اینکه سبب کاهش حجم آزمایشات و صرفه جویی در زمان و هزینه می‌شود از طرف دیگر می‌تواند اطلاعات پیوسته‌ای از ساختگاه مورد نظر را فراهم سازد و دانش طراحان را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد. با توجه به این موارد محققین مختلفی سعی کردند تا با بهره گرفتن از داده‌های آزمایشگاهی فرمول‌های تجربی جهت تعیین پارامترهای تحکیم خاک ارائه دهند. بدین طریق می‌توان بدون انجام آزمایش تحکیم اقدام به تخمین نتایج حاصل از آن نمود. در این پژوهش پس از بررسی روابط ارائه شده توسط سایر محققین جهت تخمین نشست تحکیمی، با بهره گرفتن از اطلاعات تفصیلی بدست آمده از چهارده پروژه بزرگ ایران و با بهره گرفتن از شبکه‌های عصبی- فازی (ANFIS) مدلی با دقت بالا جهت تعیین نشست تحکیمی خاک ارائه می‌شود.
 
1-2- پدیده تحکیم
فشردگی یا تراکم خاک در اثر تاثیر سربار (وزن سازه) باعث نشست سازه واقع بر روی آن می‌شود که به این پدیده نشست خاک می‌گویند. که در حالت کلی نشست خاک به دو گروه زیر تقسیم می‌شوند:
الف) نشست آنی (Immediate Settlement) که ناشی از تغییر شکل الاستیک خاک خشک و یا خاکهای مرطوب و اشباع بدون تغییری در میزان آب می‌باشد و در تمام خاکها مورد توجه است.
ب) نشست تحکیمی (Consolidation Settlement) که ناشی از تغییر حجم خاک اشباع به علت رانده شدن آبهای موجود در حفرات است و در خاکهای ریز دانه مانند رس مورد توجه قرار می‌گیرد.
وقتی خاک اشباع تحت بارگذاری قرار می‌گیرد، در آغاز تمام بار گذاری توسط آب حفره‌ای تحمل می‌شود و به آن افزایش فشار آب حفره‌ای می‌گویند. در صورتی که زهکشی انجام شود، به مزور زمان حجم خاک کاهش می‌یابد که به آن تحکیم گفته می‌شود و باعث نشست می‌گردد. از طرفی ممکن است خاک در اثر جذب آب حفره‌ای یا فشار آب حفره‌ای منفی افزایش حجم دهد که به آن تورم می‌گویند.
نرخ تغییر حجم تحت بار گذاری به نفوذ پذیری نمونه بستگی دارد، از این رو آزمایش تحکیم معمولا در خاک‌های با نفوذ پذیری کم (مانند رس) انجام می‌گیرد. هدف از انجام آزمایش تحکیم، تعیین پارامترهای موثر در پیش بینی شدت نشست و میزان آن در سازه‌های متکی بر خاک‌های رسی است. آزمایش تحکیم در واقع آزمایش جهت بر آورد پارامترهای تحکیم یک بعدی ترزاقی است که از حل همزمان دو معادله تعادل و پیوستگی به صورت تک بعدی حاصل شده است.
نمونه گیری از خاک با حفظ شرایط واقعی کار بسیار مشکلی است. تفاوت قابل توجه در میزان رطوبت، حد روانی و شاخص پلاستیسیته و فشار همه جانبه نمونه‌های تهیه شده از اعماق مختلف و حتی از یک عمق خاص، بیانگر تفاوت و رفتار در نمونه‌های تهیه شده از یک نوع خاک می‌شود و این مسئله علاوه بر افزایش هزینه انجام آزمایشات سبب پیچیدگی و وارد نمودن قضاوت مهندسی در پروژه‌های مهندسی ژئوتکنیک می‌گردد. داده‌های آزمایشگاهی زیادی موجود هستند که در پروژه‌های معینی به کار رفته و عملا بعد از مدتی فراموش شده اند. این اطلاعات قدیمی می‌توانند بعنوان یک بانک اطلاعاتی مفید در ارزیابی پارامترهای ژئوتکنیکی بکار گرفته شوند[1].
 
1-3- منطق فازی