آنچه در این پایان نامه بعنوان شیوه تحقیقی دنبال شده است تلفیقی از دو بخش عملی و تئوری است . در بخش عملی فعالیتهای آزمایشگاهی برای تشخیص خصوصیت مصالح لوله ها و انجام اموری در محل نظیر نقشه برداری ، اندازه گیری های حرارتی و بررسی بصری آسیبهای موجود انجام شد. در بخش تئوری نیز مدل سازی و تحلیل اجزای محدود سازه نوسط نرم افزار ‏‎ansys 5.4‎‏ ، تحلیل ترمودینامیک و مباحث متالورژی انجام گرفته است. بطور کلی فعالیتهای انجام شده در این پروژه را می توان در سه زمینه علمی که بطور مستقیم و یا غیر مستیقیم در انجام پروژه موثر بوده اند عنوان نمود. بخش متالورژی : در این بخش فولاد مصرف شده در ساخت داکت از نظر ساختار متالوگرافی ، استحکام کششی و فشاری ، قابلیت جوش پذیری ، نرمی و تردی ، همچنین تاثیر مواد عبوری بر جوش بکار رفته در داکت مطالعه و بررسی شده است ، در قسمتی دیگر ، نحوه انجام جوشکاری و الکترود قابل استفاده در تعمیرات مورد بررسی قرار گرفته و پیشنهاد اصلاحی ارائه گردیده است. بخش ترمودینامیک: در این بخش اختلاف درجه حرارت بین جدار بیرونی و درونی محاسبه و توزیع دما در طول و در محیط داکت اندازه گیری شده است. نتایج این بخش جنبه پیش نیاز داشته و جهت استفاده در تحلیلهای سازه ای مورد استفاده قرار گرفته اند. بخش سازه: در این بخش رفتار سازه ای سیستم ، تغییر شکل ها ، انتقال نیروها و مقادیر تنش ، همچون اثر مشخصی در رفتار داکت مورد ارزیابی قرار گرفته است. راه های کاهش تنش با تغییر در هندسه و بارگذاری سازه مورد بررسی و در نهایت مناسبترین روش جهت کنترل ترک خوردگی ارائه شده است. در تحلیلهای سازه ای مشخص شد که عمده تنشهای ایجاد شده در سازه در اثر وجود اختلاف دمای محیطی و طولی در لوله ها می باشد . ارائه پیشنهادات سازه ای بگونه ای است که تنشهای ناشی از حرارت به حدی کاهش یابند که عامل بروز ترک خوردگی در سازه نباشند. برای این منظور تغییر در هندسه سازه با افزایش اتصالات انبساطی و همچنین تغییرات محیطی دما پیشنهاد شده است.

هدف از این تحقیق بررسی میزان قابلیت اعتماد روشهای تجربی طراحی تونلها ( که توسط ویکهام ، بارتن، و بینیاوسکی توصیه شده اند) به کمک روشهای محاسباتی و تحلیلی می باشد. روشهای تجربی طراحی تونلها بر مبنای طبقه بندی سنگهای اطراف تونلهای زیر زمینی به وسیله خصوصیات کیفی قابل مطالعه و مشاهده و تبدیل این شاخصها به پارامترهای کمی پی ریزی شده اند. ابتدا مروری بر روشهای تجربی و تحلیلی تعیین فشار وارده بر جداره تونلها خواهد شد و پایداری و دگر شکلیهای حاصله در دهانه تونل بیان می شود. در ادامه انواع روشهای تحلیلی و تجربی طرح سازه نگهداری تونلها مورد بحث و بررسی قرار می گیرند.تصدیق روابط کرش برای تعیین تنش دراطراف تونلهای دایره ای تحت اثر فشار هیدرواستاتیک و همچنین چگونگی توزیع تنش ها و مقدار آنها در اطراف مقطع نعل اسبی توسط روشهای عددی انجام می گیرد نحوه تعیین مدول الاستیسیته و ثابتهای معیار شکست هوک - براون از روی مقدار ‏‏‎rmr‎‏ بیان شده و با توجه به مقادیر به دست آمده منحنی اندرکنش سنگ و سازه نگهداری به کمک روشهای عددی ترسیم می گردد. و با تحلیلهای تئوری برای مقاطع دایره ای مقایسه می شود. در پایان سازه های نگهداری پیش بینی شده توسط روشهای تجربی برای شرایط مختلف مورد آنالیز قرار گرفته و ماکزیمم فشار قابل تحمل توسط سازه های نگهداری مذکور محاسبه می گردد. با تعریف پارامتر نسبت بار شکست به صورت ماکزیمم فشار مجاز قابل تحمل حایل به شار پیش بینی شده وارد بر حایل توسط روشهای تجربی نمودارهای پارامتر مذکور برای دهانه های مختلف تونل ترسیم می شود. و به این ترتیب مقایسه بین روشهای تجربی در شرایط گوناگون انجام می گیرد.

موضوع این پایان نامه روشی غیرمخرب برای تعیین آسیب دیدگی در سازه ها می باشد. تعیین آسیب دیدگی سازه بوسیله بررسی تغییرات بوجود آمده در خواص دینامیکی موضوعی است که مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته است. این روش مبتنی براین فرض است که خواص مودال(فرکانس های طبیعی و شکل مودها) عملکرد خواص فیزیکی سازه(جرم و سختی) می باشند. بنابراین ، تغییرات در خواص فیزیکی ، تغییراتی را در خواص مودال بوجود خواهد آورد. برای تعیین آسیب دیدگی در سازه به خواص دینامیکی سازه اولیه سالم بعنوان مبنای اولیه احتیاج می باشد. در مرحله اول با مقایسه خواص دینامیکی سازه مورد بررسی با سازه مبنا ، آسیب دیدگی در سازه تشخیص داده می شود. در مرحله دوم نواحی آسیب دیده با استفاده از بردارهای نیروهای مودال باقیمانده تعیین می شود. برای انجام این دو مرحله آسیب دیدگی به خواص ارتعاشی سازه مبنا احتیاج می باشد. آسیب دیدگی باعث کاهش سختی در ناحیه معلوم آسیب دیده می شود. در مرحله سوم با بدست آوردن خواص فیزیکی در این ناحیه بوسیله روشهای آنالیز حساسیت و روشهای آماری این کاهش سختی مشخص می گردد. در این روشها با داشتن خواص ارتعاشی هر سازه ای می توان خواص فیزیکی آن سازه را محاسبه نمود و احتیاج به خواص ارتعاشی سازه مبنا برای انجام این مرحله نمی باشد. در این پایان نامه فرض شده که خواص ارتعاشی سازه مبنا و سازه آسیب دیده موجود می باشد. در ابتدا با داشتن این خواص به بررسی مراحل آسیب دیدگی پرداخته ، سپس با توجه به حجم زیاد محاسبات ، برنامه کامپیوتری برای بررسی آسیب دیدگی نوشته و در انتها مثالهایی از تعیین آسیب دیدگی مورد بررسی قرار گرفته است.

با توجه به توسعه روزافزون جوامع و لزوم استفاده صحیح و بهینه از منابع طبیعی و حفاظت آن، احداث سازه هایی نظیر دیوارهای آب بند ضروری به نظر می رسد. دیوارهای آب بند موانع زیرسطحی عمودی هستند که برای کاهش یا توقف جریان آبهای زیرزمینی به منظور ذخیره سازی یا حفاظت آن طراحی می شوند. در ساخت دیوارهای آب بند که ممکن است به عنوان جزئی از سدها باشند یا بطور جداگانه احداث شوند، می توان از مصالح و مواد مختلفی استفاده نمود. یکی از گزینه های مناسب برای دیوارهای آب بند، می تواند بتن پلاستیک باشد. بتن پلاستیک از ترکیب سیمان، بنتونیت، مصالح سنگی و آب تشکیل می شود. از نظر مصالح تشکیل دهنده ، تفاوت بتن پلاستیک با بتنهای معمولی ، وجود بنتونیت و نسبت بالای آب به سیمان در آن است. این دو عامل باعث می شوند که بتن پلاستیک در ضمن دارا بودن خاصیت آب بندی، مقاومت فشاری و مدول الاستیسیته بسیار کمتری نسبت به بتنهای معمول داشته و بنابراین انعطاف پذیرتر باشد. در زمینه این نوع بتن در دنیا و بویژه در ایران تحقیقات جامعی انجام نشده و بیشتر کارهای صورت گرفته ، بررسیهای موردی مرتبط با پروژه های انجام شده بوده است.به عنوان نمونه پس از اجرای سد کرخه درایران که دیوار آب بند آن از جنس بتن پلاستیک می باشد، در چند سال اخیر بررسیهایی در این زمینه انجام شده است و مقالاتی ارائه گردیده است . به این علت که برای ساخت بتن به طرح اختلاط نیاز می باشد و تا آنجا که نگارنده اطلاع دارد در کشورمان روشی برای تعیین طرح اختلاط بتن پلاستیک وجود ندارد، دراین پایان نامه سعی شده است که گامی در این جهت برداشته شود.