پایان نامه آنالیز اندرکنش دینامیکی خاک و سازه تحت اثر بار زلزله با استفاده از روش المان محدود

پایان نامه‌ی کارشناسی ارشد رشته‌ی مهندسی عمران

گرایش مکانیک خاک و پی

عنوان :
آنالیز اندرکنش دینامیکی خاک و سازه تحت اثر بار زلزله با استفاده از روش المان محدود با مرز مقیاس شده

با فرمت قابل ویرایش word

تعداد صفحات:  210  صفحه

تکه های از متن به عنوان نمونه :

چکیده:

آنالیز اندرکنش دینامیکی خاک و سازه (به علت اثر متقابل سازه و خاک نگهدارنده آن بر یکدیگر)، در طراحی سازه تحت بار لرزه­ای نقشی اساسی دارد. سیستم خاک-سازه می­تواند تحت بارهای دینامیکی و استاتیکی قرار بگیرد. در حالت بارگذاری استاتیکی می­توان محیط نامحدود خاک را محدود کرد، به طوری که مرزها را به اندازه کافی دور از سازه در نظر گرفت. اما در حالت بارگذاری دینامیکی این روش نمی­تواند مورد استفاده قرار بگیرد، چون مرزها به جای اینکه اجازه دهند امواج دریافتی از منبع انتشار امواج به سمت بی­نهایت عبور کنند، آنها را به سمت سازه و خاک منعکس می­کنند (برگشت می­دهند) و این انعکاس بر روی رفتار و واکنش سیستم خاک-سازه تأثیر می­گذارد. بنابراین برای آنالیز این اندرکنش خاک-سازه، خاک به قسمت خاک محدود منظم که می­تواند رفتار غیر خطی خاک را مدل کند و قسمت نامحدود منظم که تا بی­نهایت ادامه دارد، تقسیم می­شود. قسمت محدود خاک می­تواند به وسیله روش المان محدود مدل شود. در یک محیط نامحدود، یک قاعده مهم در دینامیک امواج وجود دارد: امواجی که به سمت بی­نهایت حرکت می­کنند، به سمت حوزه برگشت داده نمی­شوند. شرایط مرزی باید توانایی مدل کردن حرکت موج را در واقعیت داشته باشد.

یک شرط مرزی با درجه بالا برای مدل کردن انتشار موج در حوزه نا­محدود تحت بار لرزه­های توسعه داده شده است. این شرط مرزی برای امواج اسکالر و برداری با هندسه دلخواه و مواد غیر همگن قابل کاربرد است. فرمولاسیون بر حسب حل شکاف ممتد در تجزیه ماتریس سختی دینامیکی برای حوزه نا­محدود به کار می­رود. ماتریس ضرائب روش شکاف ممتد به صورت بازگشتی از معادله روش المان محدود با مرز مقیاس شده بر حسب سختی دینامیکی بدست آمده است که می­تواند به صورت یکپارچه با المان محدود ترکیب شود. روش­های استاندارد در دینامیک سازه­ها به صورت مستقیم برای بدست آوردن پاسخ در حوزه­های زمان و فرکانس قابل کاربرد می­باشد. مثال­های عددی و تحلیلی نرخ بالای همگرایی و بازده این شرط مرزی با درجه بالا را نشان می­دهد. در این پایان نامه برای اولین بار آنالیز اندرکنش دینامیکی خاک و سازه تحت بارهای لرزه­ای با استفاده از حل شکاف ممتد و آنالیز مودال (با استفاده از توابع پایه کاهش یافته) توسعه یافته است.

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                                                 صفحه

فصل اول: مقدمه

1-1- تعریف مسئله..................................................................................................................................................................................................................... 1

1-2- مفهوم اندرکنش خاک و سازه................................................................................................................................................................................ 4

1-3- روش­های تحلیل اندرکنش خاک و سازه........................................................................................................................................................ 6

1-3-1- روش زیرسازه.............................................................................................................................................................................................................. 6

1-3-2- روش مستقیم............................................................................................................................................................................................................. 9

1-4- خلاصه­ای از روش­های موجود برای مدل کردن حوزه نامحدود................................................................................................... 12

1-4-1- روش­های کلی......................................................................................................................................................................................................... 12

1-4-1-1- روش المان مرزی........................................................................................................................................................................................... 13

1-4-1-2- روش لایه باریک.............................................................................................................................................................................................. 13

1-4-1-3- شرایط مرزی غیر انعکاسی دقیق.......................................................................................................................................................... 13

1-4-1-4- روش المان محدود با مرز مقیاس شده............................................................................................................................................ 14

1-4-2- روش­های محلی..................................................................................................................................................................................................... 14

1-4-2-1- شرایط مرزی انتقالی..................................................................................................................................................................................... 15

1-4-2-2- المان­های نامحدود......................................................................................................................................................................................... 15

1-4-2-3- لایه­های جاذب................................................................................................................................................................................................. 16

1-5- اهداف و خلاصه فصول پایان­نامه........................................................................................................................................................................ 17

فصل دوم: مروری بر تحقیقات انجام شده

2-1- مقدمه.................................................................................................................................................................................................................................. 19

2-2-2- روش­های کلی (فراگیر).................................................................................................................................................................................... 20

2-2-1- روش المان مرزی.................................................................................................................................................................................................. 20

2-2-2- روش لایه باریک..................................................................................................................................................................................................... 23

2-2-3- شرایط مرزی غیر انعکاسی دقیق................................................................................................................................................................ 25

2-2-4- روش المان محدود با مرز مقیاس شده.................................................................................................................................................. 27

2-3- روش­های محلی (موضعی)..................................................................................................................................................................................... 32

2-3-1- شرایط مرزی انتقالی............................................................................................................................................................................................ 32

2-3-2- المان­های نامحدود................................................................................................................................................................................................ 36

2-3-3- لایه­های جاذب........................................................................................................................................................................................................ 37

2-4- نتایج..................................................................................................................................................................................................................................... 39

فصل سوم: فرمولاسیون روش المان محدود با مرز مقیاس شده

مربوط به دامنه نامحدود در حوزه فرکانس و زمان

3-1- معرفی مختصات محلی (ξ, η ,ζ).......................................................................................................................................40

3-2- معادلات اساسی الاستودینامیک همگن در مختصات دکارتی....................................................................................................... 42

3-3- معادلات المان محدود با مرز مقیاس شده در حوزه فرکانس........................................................................................................ 44

3-3-1- انتقال هندسه محیط از مختصات دکارتی به مختصات جدید................................................................................................. 44

3-3-2- تعیین معادلات حاکمه الاستودینامیک در مختصات جدید..................................................................................................... 45

3-3-3- توابع تغییرمکان گره­ای در جهت شعاعی.............................................................................................................................................. 49

3-4- استفاده از روش باقی­مانده وزنی........................................................................................................................................................................ 51

3-5- ماتریس سختی دینامیکی...................................................................................................................................................................................... 53

3-6- حل معادله المان محدود با مرز مقیاس شده در سختی دینامیکی برای حوزه نامحدود............................................. 55

3-7- معادله المان محدود با مرز مقیاس شده در حوزه زمان.................................................................................................................... 58

3-7-1- معادله المان محدود با مرز مقیاس شده در پاسخ ضربه واحد شتاب................................................................................. 58

3-7-2- تقسیم­بندی زمان.................................................................................................................................................................................................. 60

3-7-3- اولین گام زمانی...................................................................................................................................................................................................... 61

3-7-4- بازه زمانی nام......................................................................................................................................................................................................... 62

3-8- ماتریس سختی استاتیکی حوزه نامحدود.................................................................................................................................................... 63

3-9- خلاصه روش سری کاهش­یافته توابع پایه در حوزه زمان................................................................................................................ 64

3-10- خلاصه روش سری کاهش­یافته توابع پایه در حوزه فرکانس...................................................................................................... 65

3-11- نتایج.................................................................................................................................................................................................................................. 66

فصل چهارم: فرمولاسیون روش المان محدود با مرز مقیاس شده

مربوط به دامنه محدود در حوزه فرکانس و زمان مقدمه

4-1- مقدمه.................................................................................................................................................................................................................................. 68

4-2- معادله حرکت دامنه محدود در حوزه فرکانس و زمان...................................................................................................................... 69

4-3- ماتریس سختی استاتیکی حوزه محدود....................................................................................................................................................... 70

4-4- ماتریس جرم................................................................................................................................................................................................................... 72

4-5- ماتریس میرایی.............................................................................................................................................................................................................. 73

4-6- نتایج..................................................................................................................................................................................................................................... 74

فصل پنجم: ترکیب معادلات حاصل از روش (SBFEM) برای

حوزه محدود و نامحدود جهت لحاظ کردن اندرکنش خاک و سازه

5-1- مقدمه.................................................................................................................................................................................................................................. 75

5-2- ترکیب معادلات حاصل از دامنه محدود و نامحدود تحت بارهای خارجی جهت لحاظ کردن اندرکنش خاک و سازه در حوزه زمان 77

5-2-1- آنالیز دینامیکی اندرکنش خاک و سازه تحت بارهای خارجی در حوزه زمان با استفاده از (SBFEM)...... 77

5-2-1-1- با در نظر گرفتن اثز اندرکنش خاک و سازه (پی انعطاف­پذیر)......................................................................................... 77

5-2-1-2- بدون در نظر گرفتن اثز اندرکنش خاک و سازه (پی صلب)............................................................................................... 80

5-2- 2- آنالیز دینامیکی اندرکنش خاک و سازه تحت بارهای خارجی در حوزه زمان با استفاده از (SBFEM) و استفاده از سری کاهش­یافته توابع پایه        81

5-2-2-1- با در نظر گرفتن اثز اندرکنش خاک و سازه (پی انعطاف­پذیر)......................................................................................... 81

5-2-2-2- بدون در نظر گرفتن اثز اندرکنش خاک و سازه (پی صلب)............................................................................................... 83

5-3- ترکیب معادلات حاصل از دامنه محدود و نامحدود تحت بارهای لرزه­ای جهت لحاظ کردن اندرکنش خاک و سازه در حوزه زمان  84

5-3-1- آنالیز دینامیکی اندرکنش خاک و سازه تحت بارهای لرزه­ای در حوزه زمان با استفاده از (SBFEM)........ 84

5-3-1-1- با در نظر گرفتن اثز اندرکنش خاک و سازه (پی انعطاف­پذیر)......................................................................................... 84

5-3-1-2- بدون در نظر گرفتن اثز اندرکنش خاک و سازه (پی صلب)............................................................................................... 86

5-3- 2- آنالیز دینامیکی اندرکنش خاک و سازه تحت بارهای لرزه­ای در حوزه زمان با استفاده از (SBFEM) و استفاده از سری کاهش­یافته توابع پایه         88

5-3-2-1- با در نظر گرفتن اثز اندرکنش خاک و سازه (پی انعطاف­پذیر)......................................................................................... 88

5-3-2-2- بدون در نظر گرفتن اثز اندرکنش خاک و سازه (پی صلب)............................................................................................... 89

5-4- ترکیب معادلات حاصل از دامنه حوزه محدود و نامحدود تحت بارگزاری دینامیکی (بارهای خارجی و لرزه­ای) جهت لحاظ کردن اندرکنش خاک و سازه در حوزه فرکانس............................................................................................................................................................................................................................... 90

5-5- نتایج..................................................................................................................................................................................................................................... 92

فصل ششم: روش شکاف ممتد

6-1- روش­های تجزیه ماتریس سختی دینامیکی حوزه نا­محدود.......................................................................................................... 103

6-1-1- تقریب سختی دینامیکی توسط سری پده......................................................................................................................................... 104

6-1-2- تجزیه سختی دینامیکی با استفاده از روش شکاف ممتد....................................................................................................... 105

6-1-2-1- ساخت شرط مرزی انتقالی با مرتبه بالا....................................................................................................................................... 110

6-1-2-2- ترکیب معادله حرکت حوزه محدود و معادله مربوط به حوزه نامحدود حاصل از روش شکاف ممتد تحت بار خارجی دینامیکی           112

6-1-2-3- ترکیب معادله حرکت حوزه محدود و معادله مربوط به حوزه نامحدود حاصل از روش شکاف ممتد تحت بار لرزه­ای            114

6-1-2-4- استفاده از روش شکاف ممتد و اعمال روش سری کاهش یافته توابع پایه برای آنالیز سیستم تحت بار خارجی دینامیکی     116

6-1-2-5- استفاده از روش شکاف ممتد و اعمال روش سری کاهش یافته توابع پایه برای آنالیز سیستم تحت بار لرزه­ای      118

6-2- نتایج.................................................................................................................................................................................................................................. 120

فصل هفتم: مثال­های عددی

7-1- مقدمه............................................................................................................................................................................................................................... 131

7-2- دیوار برشی به همراه بازشو................................................................................................................................................................................ 133

7-2-1- سازه در حالت پی صلب تحت بار خارجی دینامیکی................................................................................................................. 134

7-2-2- سازه در حالت پی منعطف تحت بار خارجی دینامیکی........................................................................................................... 136

7-2-3- سازه در حالت پی صلب تحت بار لرزه­ای.......................................................................................................................................... 139

7-2-4- سازه در حالت پی منعطف تحت بار لرزه­ای..................................................................................................................................... 141

7-3- دیوار برشی با ابعاد و مواد با خصوصیات متفاوت................................................................................................................................ 145

7-3-1- سازه در حالت پی صلب تحت بار خارجی دینامیکی................................................................................................................. 145

7-3-2- سازه در حالت پی منعطف تحت بار خارجی دینامیکی........................................................................................................... 147

7-3-3- سازه در حالت پی صلب تحت بار لرزه­ای.......................................................................................................................................... 150

7-3-4- سازه در حالت پی منعطف تحت بار لرزه­ای..................................................................................................................................... 152

7-4- سد کوینا در چین................................................................................................................................................................................................... 156

7-4-1- سد در حالت پی صلب تحت بار خارجی دینامیکی.................................................................................................................... 156

7-4-2- سد در حالت پی منعطف تحت بار خارجی دینامیکی............................................................................................................... 158

7-4-3- سد در حالت پی صلب تحت بار لرزه­ای.............................................................................................................................................. 162

7-4-4- سد در حالت پی منعطف تحت بار لرزه­ای........................................................................................................................................ 164

7-5- ترکیب تونل و دیوار برشی................................................................................................................................................................................. 168

7-5-1- تونل و قاب سازه­ای تحت بار خارجی دینامیکی........................................................................................................................... 169

7-5-2- تونل و قاب سازه­ای تحت بار لرزه­ای.................................................................................................................................................... 172

فصل هشتم: نتایج و پیشنهادات

7-1- نتایج.................................................................................................................................................................................................................................. 176

منابع................................................................................................................................................................................................................................................ 180

فهرست شکل­ها

عنوان                                                                                                                               صفحه

شکل 1- 1: تعریف مسئله اندرکنش خاک و سازه 2

شکل 1- 2: انتشار موج در میله نا محدود (یک بعد): (الف) مدل واقعی (ب) انعکاس موج در اثر مهار 3

شکل 1- 2: پاسخ دینامیکی سازه مستقر روی سنگ و خاک: (الف) موقعیت زمین; (ب) بیرون زدگی سنگ; (ج) حوزه آزاد; (د) اندرکنش جنبشی; (ه) اندرکنش لختی. 5

شکل 1- 4: مدل اندرکنش خاک و سازه با روش زیرسازه: (الف) زیرسازه حوزه محدود;(ب) زیرسازه حوزه نا­محدود. 7

شکل 1- 5: اتصال مکانی شرایط مرزی فراگیر. 9

شکل 1- 6: مدل اندرکنش خاک و سازه توسط روش مستقیم: (الف) حوزه محدود به همراه قسمتی از حوزه نا­محدود (ب) ارتباط اندرکنش نیرو-جابجایی حوزه نا­محدود که به عنوان یک شرط مرزی روی مرز مصنوعی تعریف شده 10

شکل 1- 3: اتصال مکانی شرایط مرزی موضعی. 11

شکل 2- 1: مش­بندی در روش المان مرزی.. 21

شکل 2- 2: مرز بندی به صورت قائم در روش المان باریک.. 23

شکل 2- 2: تبدیل محیط نامحدود به محیط محدود به وسیله مرز مصنوعی. 25

شکل 2- 4: مختصات مرز مقیاس شده: (الف) مرکز مقیاس O، مختصات شعاعی و المان­بندی مرز; (ب) هندسه حوزه تبدیل­یافته  28

شکل 2- 5: معرفی حوزه نامحدود در مختصات مرز مقیاس شده 29

شکل 2- 6: لایه­های کاملاً تطبیق یافته. 38

شکل 3- 1: محور ηوζ روی مرز و محور ξ به صورت شعاعی از مرکز مقیاس O می گذرد. 40

شکل 3- 2: مرکز مقیاس محیط محدود: الف) روی مرز; ب) درون محیط.. 41

شکل 3- 3: مرکز مقیاس محیط نامحدود: الف) روی مرز; ب) درون محیط.. 42

شکل 3- 4: سیستم دو بعدی مختصات المان محدود با مرز مقیاس شده: الف) مرکز مقیاس و مش­بندی مرز. ب) هندسه تبدیل یافته  44

شکل 3- 5: هندسه تبدیل یافته به همراه بردار مکان و بردارهای نرمال. 47

شکل 3- 6: تقریب تغییرمکان­ها با استفاده از تغییرمکان گره­ها 50

شکل 4- 1: حوزه محدود شامل گره­ها و نیروی خارجی دینامیکی. 70

شکل 4- 2: نمودار میرایی ریلی. 73

شکل 5- 1: گره­های موجود برروی سازه و مرز مشترک خاک و سازه مربوط به حوزه محدود و نامحدود (با درنظر گرفتن اثر اندرکنش خاک و سازه) 76

شکل 5- 2: گره­های موجود برروی سازه و پی صلب (بدون درنظر گرفتن اثر اندرکنش خاک و سازه) 76

شکل 5- 3: نیروهای دینامیکی خارجی موجود برروی سازه و مرز مشترک خاک و سازه مربوط به حوزه محدود و نامحدود (با درنظر گرفتن اثر اندرکنش خاک و سازه) 78

شکل 5- 4: نیروهای دینامیکی خارجی موجود برروی سازه و پی صلب (بدون درنظر گرفتن اثر اندرکنش خاک و سازه) 80

شکل 5- 5: نیروهای لرزه­ای موجود برروی سازه و مرز مشترک خاک و سازه مربوط به حوزه محدود و نامحدود (با درنظر گرفتن اثر اندرکنش خاک و سازه) 85

شکل 5- 6: نیروی لرزه­ای خارجی موجود برروی سازه و پی صلب (بدون درنظر گرفتن اثر اندرکنش خاک و سازه) 87

شکل 7- 1: نمودار بارگذاری دینامیکی بر حسب زمان و فرکانس: الف) تاریخچه زمان ب) تبدیل سری فوریه. 132

شکل 7- 1: نمودار شتاب افقی زلزله طبس بر حسب زمان: الف) تاریخچه زمان ب) تبدیل سری فوریه. 133

شکل 7- 3: هندسه قاب سازه­ای.. 134

شکل 7- 4: قاب سازه­ای وحوزه­بندی محیط مسئله در حالت پی صلب: (الف) مدل SBFEM; (ب) مدل SAP. 135

شکل 7- 5: جابجایی افقی نقطه Aبا استفاده از روش المان محدود با مرز مقیاس شده تحت بار خارجی دینامیکی در طول زمان بارگذاری (در حالت پی صلب) 135

شکل 7- 6: قاب سازه­ای وحوزه­بندی محیط مسئله در حالت پی منعطف: (الف) مدل SBFEM; (ب) مدل SAP. 136

شکل 7- 7: جابجایی افقی نقطه Aبا استفاده از روش المان محدود با مرز مقیاس شده تحت بار خارجی دینامیکی در طول زمان بارگزاری (در حالت پی منعطف L=10 m) 137

شکل 7- 8: جابجایی افقی نقطه Aبا استفاده از روش المان محدود با مرز مقیاس شده تحت بار خارجی دینامیکی و اعمال روش سری کاهش­یافته توابع پایه در طول زمان بارگزاری (در حالت پی منعطف L=10 m) 138

شکل 7- 9: جابجایی افقی نقطه Aبا استفاده از روش المان محدود با مرز مقیاس شده تحت بار خارجی دینامیکی و اعمال دو روش شکاف ممتد و روش سری کاهش­یافته توابع پایه در طول زمان بارگذاری (در حالت پی منعطفL=10 m) 139

شکل 7- 10: قاب سازه­ای وحوزه­بندی محیط مسئله در حالت پی صلب: (الف) مدل SBFEM; (ب) مدل SAP. 140

شکل 7- 11: جابجایی افقی نقطه Aبا استفاده از روش المان محدود با مرز مقیاس شده تحت بار لرزه­ای در طول زمان زلزله (در حالت پی صلب) 140

شکل 7- 12: قاب سازه­ای و حوزه­بندی محیط مسئله در حالت پی منعطف: (الف) مدل SBFEM; (ب) مدل SAP. 141

شکل 7- 13: جابجایی افقی نقطه Aبا استفاده از روش المان محدود با مرز مقیاس شده تحت بار لرزه­ای در طول زمان زلزله (در حالت پی منعطف L=10 m) 142

شکل 7- 14: جابجایی افقی نقطه Aبا استفاده از روش المان محدود با مرز مقیاس شده تحت بار لرزه­ای و اعمال روش سری کاهش­یافته توابع پایه در طول زمان زلزله (در حالت پی منعطف L=10 m) 143

شکل 7- 15: جابجایی افقی نقطه Aبا استفاده از روش المان محدود با مرز مقیاس شده تحت بار لرزه­ای و اعمال دو روش شکاف ممتد و روش سری کاهش­یافته توابع پایه در طول زمان زلزله (در حالت پی منعطف L=10 m) 144

شکل 7- 16: هندسه قاب سازه­ای.. 145

شکل 7- 17: قاب سازه­ای و حوزه­بندی محیط مسئله در حالت پی صلب: (الف) مدل SBFEM; (ب) مدل SAP. 146

شکل 7- 18: جابجایی افقی نقطه Aبا استفاده از روش المان محدود با مرز مقیاس شده تحت بار خارجی دینامیکی در طول زمان بارگذاری (در حالت پی صلب) 146

شکل 7- 19: قاب سازه­ای و حوزه­بندی محیط مسئله در حالت پی منعطف: (الف) مدل SBFEM; (ب) مدل SAP. 147

شکل 7- 20: جابجایی افقی نقطه Aبا استفاده از روش المان محدود با مرز مقیاس شده تحت بار خارجی دینامیکی در طول زمان بارگذاری (در حالت پی منعطف L=10 m) 147

شکل 7- 21: جابجایی افقی نقطه Aبا استفاده از روش المان محدود با مرز مقیاس شده تحت بار خارجی دینامیکی و اعمال روش سری کاهش­یافته توابع پایه در طول زمان بارگذاری (در حالت پی منعطف L=10 m) 149

شکل 7- 22: جابجایی افقی نقطه Aبا استفاده از روش المان محدود با مرز مقیاس تحت بار خارجی دینامیکی و اعمال دو روش شکاف ممتد و روش سری کاهش­یافته توابع پایه در طول زمان بارگذاری (در حالت پی منعطف L=10 m) 150

شکل 7- 23: قاب سازه­ای و حوزه­بندی محیط مسئله در حالت پی صلب: (الف) مدل SBFEM; (ب) مدل SAP. 151

شکل 7- 24: جابجایی افقی نقطه Aبا استفاده از روش المان محدود با مرز مقیاس شده تحت بار لرزه­ای در طول زمان زلزله (در حالت پی صلب) 151

شکل 7- 25: قاب سازه­ای و حوزه­بندی محیط مسئله در حالت پی منعطف: (الف) مدل SBFEM; (ب) مدل SAP. 152

شکل 7- 26: جابجایی افقی نقطه Aبا استفاده از روش المان محدود با مرز مقیاس شده تحت بار لرزه­ای در طول زمان زلزله (در حالت پی منعطف L=5 m) 153

شکل 7- 27: جابجایی افقی نقطه Aبا استفاده از روش المان محدود با مرز مقیاس شده تحت بار لرزه­ای در طول زمان زلزله (در حالت پی منعطف L=10 m) 154

شکل 7- 28: جابجایی افقی نقطه Aبا استفاده از روش المان محدود با مرز مقیاس شده تحت بار لرزه­ای و اعمال روش سری کاهش­یافته توابع پایه در طول زمان زلزله (در حالت پی منعطف L=10 m) 154

شکل 7- 29: جابجایی افقی نقطه Aبا استفاده از روش المان محدود با مرز مقیاس شده تحت بار خارجی دینامیکی و اعمال روش سری کاهش­یافته توابع پایه در طول زمان بارگذاری (در حالت پی منعطف L=10 m) 155

شکل 7- 30: هندسه سد. 156

شکل 7- 31: قاب سازه­ای و حوزه­بندی محیط مسئله در حالت پی صلب: (الف) مدل SBFEM; (ب) مدل SAP. 157

شکل 7- 32: جابجایی افقی نقطه Aبا استفاده از روش المان محدود با مرز مقیاس شده تحت بار خارجی دینامیکی در طول زمان بارگذاری (در حالت پی صلب) 158

شکل 7- 33: سد وحوزه­بندی محیط مسئله در حالت پی منعطف: (الف) مدل SBFEM; (ب) مدل SAP. 159

شکل 7- 34: جابجایی افقی نقطه Aبا استفاده از روش المان محدود با مرز مقیاس شده تحت بار خارجی دینامیکی در طول زمان بارگذاری (در حالت پی منعطف L=70 m) 160

شکل 7- 35: جابجایی افقی نقطه Aبا استفاده از روش المان محدود با مرز مقیاس شده تحت بار خارجی دینامیکی و اعمال روش سری کاهش­یافته توابع پایه در طول زمان بارگذاری (در حالت پی منعطف L=70 m) 161

شکل 7- 36: جابجایی افقی نقطه Aبا استفاده از روش المان محدود با مرز مقیاس تحت بار خارجی دینامیکی و اعمال دو روش شکاف ممتد و روش سری کاهش­یافته توابع پایه در طول زمان بارگذاری (در حالت پی منعطف L=70 m) 162

شکل 7- 37: سد وحوزه­بندی محیط مسئله در حالت پی صلب: (الف) مدل SBFEM; (ب) مدل SAP. 163

شکل 7- 38: جابجایی افقی نقطه Aبا استفاده از روش المان محدود با مرز مقیاس شده تحت بار لرزه­ای در طول زمان زلزله (در حالت پی صلب) 163

شکل 7- 39: سد وحوزه­بندی محیط مسئله در حالت پی منعطف: (الف) مدل SBFEM; (ب) مدل SAP. 164

شکل 7- 40: جابجایی افقی نقطه Aبا استفاده از روش المان محدود با مرز مقیاس شده تحت بار لرزه­ای در طول زمان زلزله (در حالت پی منعطف L=0) 165

شکل 7- 41: جابجایی افقی نقطه Aبا استفاده از روش المان محدود با مرز مقیاس شده تحت بار لرزه­ای در طول زمان زلزله (در حالت پی منعطف (L=70 m               166

شکل 7- 42: جابجایی افقی نقطه Aبا استفاده از روش المان محدود با مرز مقیاس شده تحت بار لرزه­ای و اعمال روش سری کاهش­یافته توابع پایه در طول زمان زلزله (در حالت پی منعطف (L=70 m.............. 166

شکل 7- 43: جابجایی افقی نقطه Aبا استفاده از روش المان محدود با مرز مقیاس شده تحت بارلرزه­ای و اعمال روش سری کاهش­یافته توابع پایه در طول زمان بارگذاری (در حالت پی منعطف (L=70 m.............. 167

شکل 7- 44: هندسه قاب سازه­ای و تونل. 168

شکل 7- 45: تونل و قاب سازه­ای وحوزه­بندی محیط مسئله در حالت پی منعطف: (الف) مدل SBFEM; (ب) مدل SAP  169

شکل 7- 46: جابجایی افقی نقطه Aبا استفاده از روش المان محدود با مرز مقیاس شده تحت بار خارجی دینامیکی در طول زمان بارگذاری   170

شکل 7- 47: جابجایی افقی نقطه Aبا استفاده از روش المان محدود با مرز مقیاس شده تحت بار خارجی دینامیکی و اعمال روش سری کاهش­یافته توابع پایه در طول زمان بارگذاری.. 171

شکل 7- 48: جابجایی افقی نقطه Aبا استفاده از روش المان محدود با مرز مقیاس شده تحت بار خارجی دینامیکی و اعمال دو روش شکاف ممتد و روش سری کاهش­یافته توابع پایه در طول زمان بارگذاری.. 172

شکل 7- 49: تونل و قاب سازه­ای وحوزه­بندی محیط مسئله در حالت پی منعطف: (الف) مدل SBFEM; (ب) مدل SAP  173

شکل 7- 50: جابجایی افقی نقطه Aبا استفاده از روش المان محدود با مرز مقیاس شده تحت بار لرزه­ای در طول زمان زلزله  174

شکل 7- 51: جابجایی افقی نقطه Aبا استفاده از روش المان محدود با مرز مقیاس شده تحت بار لرزه­ای و اعمال روش سری کاهش­یافته توابع پایه در طول زمان زلزله. 174

شکل 7- 52: جابجایی افقی نقطه Aبا استفاده از روش المان محدود با مرز مقیاس شده تحت بار لرزه­ای و اعمال دو روش شکاف ممتد و روش سری کاهش­یافته توابع پایه در طول زمان زلزله. 175

پایان نامه ارزیابی اثرات زیست­ محیطی انتقال آب بین حوزه­ ای

پایان ­نامه کارشناسی ارشد

رشته مهندسی عمران

عنوان:

ارزیابی اثرات زیست­ محیطی (EIA) انتقال آب بین حوزه ­ای

با فرمت قابل ویرایش word

تعداد صفحات: 100  صفحه

تکه های از متن به عنوان نمونه :

چکیده

کمبود منابع آبی و کیفیت نامناسب آب شرب شهر قم با توجه به پیش­بینی گرمتر شدن اقلیم و افزایش بیرویه جمعیت و همچنین عدم وجود منبع آبی قابل اتکا در محدوده این استان، ضرورت انجام طرح انتقال آب مورد نیاز شهر قم از سرشاخه­های غربی دز به قمرود را آشکار می­سازد. در این تحقیق، با جمع­آوری داده­ها و اطلاعات و انجام مطالعات کتابخانه­ای و میدانی، وضعیت موجود محیط­زیست منطقه بررسی و به منظور بررسی آثار و پیامدهای مثبت و منفی در فازهای اجرایی و بهره­برداری از پروژه بر محیط­زیست محدوده مطالعات، کلیه فعالیت­ها در هر دو فاز شناسایی و ارزیابی اثرات زیست­محیطی (EIA) این طرح صورت پذیرفته است. جهت انجام ارزیابی اثرات زیست­محیطی (EIA) این طرح از روش ماتریس ایرانی استفاده شده و ماتریس ارزیابی اثرات طرح تشکیل و اثرات و پیامدهای عمده مثبت و منفی تجزیه وتحلیل شده و با ترسیم نمودار، درصد فراوانی آن­ها بررسی می­شود. نتایج مطالعه نشان می­دهد که پروژه بدون نیاز به راهکارهای اصلاحی و طرح­های بهسازی تایید می­گردد.

کلمات کلیدی

ارزیابی اثرات زیست­محیطی، ماتریس ایرانی، انتقال آب بین حوزه­ای

فهرست مطالب

عنوان......................................................................................................................................................صفحه

فصل اول: مقدمه

1-1- مقدمه.......................................................................................................................................................14

1-2- اهمیت ارزیابی اثرات زیست‌محیطی...........................................................................................................14

1-3- مفهوم ارزیابی اثرات زیست‌محیطی............................................................................................................15

1-4- مفهوم انتقال بین حوزه­ای آب....................................................................................................................17

فصل دوم: سوابق مطالعاتی

2-1- پیشینه ارزیابی اثرات زیست‌محیطی در جهان..............................................................................................20

2-2- پیشینه ارزیابی اثرات زیست‌محیطی در ایران...............................................................................................22

2-3- طرح­های انتقال بین حوزه­ای آب در ایران و جهان.......................................................................................23

2-3-1- طرح­های انتقال آب بین حوزه­ای داخلی...............................................................................................23

2-3-2- طرح­های انتقال آب بین حوزه­ای خارجی...............................................................................................26

2-4- سوابق مطالعاتی طرح­های انتقال آب و ارزیابی زیست­محیطی آن­ها در ایران و جهان.....................................27

فصل سوم: مواد و روش­ها

3-1- اهداف، نیازها و ضرورت­های طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم......................................................30

3-2- قوانین، مقررات و آیین­نامه­های زیست­محیطی مرتبط با طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم..................31

3-2-1- قوانین و مقررات...................................................................................................................................31

3-2-2- آیین نامه­ها...........................................................................................................................................32

3-2-3- معیارهای یونسکو در مورد طرح­های انتقال آب بین حوزه­ای...................................................................32

3-3- موقیت مکانی طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم..............................................................................33

3-4- مشخصه­های مکانی و فنی طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم............................................................34

3-5- ضرورت انجام ارزیابی اثرات زیست­محیطی طرح انتقال آب از سد کوچری به قم.........................................39

3-6- انتخاب روش ارزیابی................................................................................................................................40

3-6-1- ماتریس ایرانی......................................................................................................................................42

3-7- تعیین محدوده­های مطالعاتی طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم.........................................................45

3-8- وضعیت موجود محیط­زیست فیزیکی-شیمیایی در طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم........................50

3-9- وضعیت موجود محیط­زیست بیولوژیکی در طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم..................................52

3-10- وضعیت موجود محیط­زیست اقتصادی-اجتماعی در طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم...................52

3-10-1- ویژگی­های جمعیتی...........................................................................................................................53

۳-10-2- آثار تاریخی و وضعیت گردشگری......................................................................................................54

فصل چهارم: تجزیه و تحلیل نتایج

4-1- بررسی اثرات طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم بر محیط­زیست فیزیکی-شیمیایی.............................58

4-1-1- اثرات به وجود آمده در صورت عدم اجرای طرح بر محیط­زیست فیزیکی-شیمیایی.................................58

4-1-2- اثرات به وجود آمده در صورت اجرای طرح بر محیط­زیست فیزیکی-شیمیایی........................................59

4-2- بررسی اثرات طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم بر محیط­زیست بیولوژیکی......................................61

4-2-1- اثرات به وجود آمده در صورت عدم اجرای طرح بر محیط­زیست بیولوژیکی...........................................61

4-۲-۲- اثرات به وجود آمده در صورت اجرای طرح بر محیط­زیست بیولوژیکی..................................................61

۴-۳- بررسی اثرات طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم بر محیط­زیست اقتصادی-اجتماعی..........................62

۴-۳-۱- اثرات به وجود آمده در صورت عدم اجرای طرح بر محیط­زیست اقتصادی-اجتماعی..............................62

۴-۳-۲- اثرات به وجود آمده در صورت اجرای طرح بر محیط­زیست اقتصادی-اجتماعی......................................63

۴-۳-۲-۱- اثرات به وجود آمده در صورت اجرای طرح بر محیط­زیست اقتصادی-اجتماعی در مرحله اجرایی.......63

۴-۳-۲-۲- اثرات به وجود آمده در صورت اجرای طرح بر محیط­زیست اقتصادی-اجتماعی در مرحله بهره­برداری.65

4-4-ماتریس ارزیابی اثرات زیست­محیطی طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم............................................67

4-5- تجزیه و تحلیل اثرات و جمع بندی نتایج ماتریس........................................................................................73

4-5-۱- تجزیه و تحلیل اثرات و پیامد‌ها در مرحله اجرایی....................................................................................73

4-5-2- تجزیه و تحلیل اثرات و پیامد‌ها در مرحله بهره­برداری..............................................................................73

4-5-3- جمع بندی نتایج ماتریس.......................................................................................................................73

فصل پنجم: نتیجه­گیری

5-1- نتیجه­گیری...............................................................................................................................................79

5-2- راهکارهای کاهش اثرات بر محیط­زیست فیزیکی-شیمیایی.......................................................................80

5-2-۱- راهکارهای کاهش اثرات بر محیط­زیست فیزیکی-شیمیایی در مرحله اجرایی.......................................80

5-2-۲- راهکارهای کاهش اثرات بر محیط­زیست فیزیکی-شیمیایی در مرحله بهره­برداری...................................80

5-3- راهکارهای کاهش اثرات بر محیط­زیست بیولوژِکی..................................................................................83

5-4- راهکارهای کاهش اثرات بر محیط­زیست اقتصادی-اجتماعی......................................................................85

5-4-۱- راهکارهای کاهش اثرات بر محیط­زیست اقتصادی-اجتماعی در مرحله اجرایی.....................................85

5-4-۲- راهکارهای کاهش اثرات بر محیط­زیست اقتصادی-اجتماعی در مرحله بهره برداری.............................85

5-5- پایش زیست­محیطی..................................................................................................................................88

5-5-۱- پایش محیط­زیست فیزیکی-شیمیایی.....................................................................................................89

5-5-2- پایش محیط­زیست اقتصادی-اجتماعی...................................................................................................90

5-6- مدیریت زیست­محیطی..............................................................................................................................90

فهرست اشکال

عنوان......................................................................................................................................................صفحه

شکل (3-1) موقعیت کلی محدوده طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم.....................................................33

شکل (3-2) موقعیت سرشاخه­های دز تا سد کوچری..........................................................................................35

شکل (3-3) تصویری از بندهای دره­دزدان، دره­دایی، دره چشمه­سرداب و دره­لکو در طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم...........................................................................................................................................................36

شکل (3-4) مسیر خط لوله انتقال آب و موقعیت راه­های دسترسی در طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم..38

شکل (3-5) مراحل ارزیابی اثرات زیست­محیطی با ماتریس ایرانی......................................................................43

شکل (3-6) محدوده بلافصل ارزیابی اثرات زیست­محیطی در طرح انتقال آب از سد کوچری به قم....................47

شکل (3-7) مرز اکولوژیکی ارزیابی اثرات زیست­محیطی در طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم.............49

شکل (3-8) مرز اقتصادی-اجتماعی ارزیابی اثرات زیست­محیطی در طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم..50

شکل (4-1) اثرات طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم در مرحله اجرایی بر محیط­زیست فیزیکی-شیمیایی60

شکل (4-2) اثرات طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم در مرحله اجرایی بر محیط­زیست اقتصادی-اجتماعی............................................................................................................................................................65

شکل (4-3) درصد فراوانی اثرات و پیامدهای مطلوب و نامطلوب در مرحله اجرایی............................................77

شکل (4-4) درصد فراوانی اثرات و پیامدهای مطلوب و نامطلوب در مرحله بهره­براری.......................................77

فهرست جداول

عنوان......................................................................................................................................................صفحه

جدول (1-1) انواع انتقال­های بین حوزه­ای..........................................................................................................18

جدول (2-1) نام کشورها و سال تصویب قانون ارزیابی اثرات زیست­محیطی.......................................................21

جدول (3-1) مفاهیم اعداد استفاده شده در ماتریس ارزیابی................................................................................44

جدول (3-2) محدوده و کیفیت اثرات سودمند و مخرب در ماتریس ایرانی.........................................................45

جدول (3-3) محدوده و کیفیت پیامدهای مطلوب و نامطلوب در ماتریس ایرانی.................................................45

جدول (3-4) تقسیمات سیاسی-اداری استان­های واقع در محدوده مورد مطالعه در سال 1390..............................53

جدول (4-1) ماتریس ارزیابی اثرات زیست­محیطی طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم در مرحله اجرایی..69

جدول (4-2) ماتریس ارزیابی اثرات زیست­محیطی طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم در مرحله بهره برداری...............................................................................................................................................................70

جدول (4-3) خلاصه نتایج ماتریس ارزیابی اثرات زیست­محیطی طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم در مرحله اجرایی...............................................................................................................................................................71

جدول (4-4) خلاصه نتایج ماتریس ارزیابی اثرات زیست­محیطی طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم در مرحله بهره­برداری........................................................................................................................................................72

جدول (4-5) تعداد و درصد فراوانی اثرات و پیامدهای مطلوب و نامطلوب در مرحله اجرایی..............................75

جدول (4-6) تعداد و درصد فراوانی اثرات و پیامدهای مطلوب و نامطلوب در مرحله بهره­برداری........................76

جدول (5-1) عمده اثرات نامطلوب طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم بر محیط­زیست فیزیکی-شیمیایی و راهکارهای کاهش آن ها....................................................................................................................................82

جدول (5-2) عمده اثرات نامطلوب طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم بر محیط­زیست بیولوژیکی و راهکارهای کاهش آن ها....................................................................................................................................84

جدول (5-3) عمده اثرات نامطلوب طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم بر محیط­زیست اقتصادی-اجتماعی و راهکارهای کاهش آن ها....................................................................................................................................87

و......