:

به دلیل وجود مقدار قابل توجهی از پیوندهای دوگانه در بسیاری از روغن ها، این مواد درمعرض اكسیداسیون و فساد قرار دارند. برخی از تركیبات به وجود آمده در اثر اكسیداسیون برای سلامت انسان زیان آور می باشد . ترکیباتی مانند رادیکال های آزاد که این ترکیبات منجر به واکنش های نامطلوب شیمیایی و احتمالاً بیولوژیکی می شوند.  با توسعه علم بیوشیمی نقش موثر رادیکال های آزاد در خیلی از بیماری ها مشخص شده است و نقش رادیکال های آزاد و اکسیژن فعال در بیماری هایی مثل تصلب شرایین، سرطان و پیری زودرسمورد توجه است. یكی از راه های مهم مقابله با اكسیداسیون روغنها استفاده از آنتی اكسیدانها می باشد. آنتی اکسیدان ها ترکیباتی هستند که با جذب رادیکال آزاد و در نتیجه ممانعت از اکسیداسیون، ازفساد، تغییر رنگ و یا تند شدن چربی ها جلوگیری می کنند.به خصوص آنتی اکسیدان هایی که بنیان  حلقوی فنولی حاوی گروه OH را دارا می باشند، نقش مهمی در جلوگیری از اکسیداسیون چربی دارند. اما طبق پاره ای از بررسیهای انجام شده، استفاده از آنتی اكسیدانهای سنتزی ممكن است تحت شرایطی با خطرات سرطان زایی، جهش زایی و یا اثرات سوء دیگری برای انسان همراه باشد. استفاده از روغن­ها و چربی­های خوراکی به منظور پخت و آماده­سازی مواد غذایی به سرعت رو به افزایش استو مصرف زیاد روغن­ها و چربی­ها مستلزم حساسیت و کنترل بیشتر خواص کیفی آن­ها طی فرایندهای مربوطه و به تبع آن حفظ سلامت تغذیه­ای جامعه است (Kritchesky et al, 2010).

پایداری کم روغن های مایع در برابر عوامل فساد، همیشه به عنوان یک مشکل کیفی مطرح بوده و اکسایش عامل اصلی فساد چربی ها و روغن ها محسوب می شود. از طرف دیگر پایداری روغن ها به ترکیب اسیدهای چرب آنها به ویژه درصد اسید لینولنیک و اسید لینولئیک نیز بستگی دارد و تفاوت ساختاری اسیدهای چرب که از تفاوت در طول زنجیره، درجه غیر اشباعی و محل قرارگیری پیوندهای دوگانه وشکل فضایی ایزومرهای حاصل از آنها ناشی میگردد.ترکیبات حاصل از اکسیداسیون سبب تغییراتی در رنگ، بو، بافت و ویتامین های

 موجود ودر نهایت تغییر در کیفیت و کاهش ارزش تغذیه ای و نابودی ویتامین های A، D و E میگردند. رادیکال های آزاد حاصل از اکسیداسیون چربی ها، به بسیاری از مولکول های زیستی مانند لیپید ها، پروتئین ها حمله نموده و باعث آسیب آنها می شوند. شرایط اکسیداسیون از جمله دما، زمان و فشار اکسیژن نیز به تولید مواد فرار و ویژگی های حسی لیپیدهای اکسید شده تأثیر میگذارند.همانند واکنش های شیمیایی دیگر، سرعت  اکسیداسیون چربی ها با افزایش دما تسریع می شود. زیرا دما باعث افزایش سرعت تولید رادیکال های آزاد شده ونیز باعث تجزیه هیدروپراکسیدها به رادیکال های فوق العاده فعال هیدروکسی می شود و در ضمن باعث کاهش زمان لازم برای طی شدن مرحله اکسیداسیون کند می گردد. در دماهای پایین، اکسیداسیون اسیدهای چرب بیشتر مربوط به واکنش های تولید هیدروپراکسیدها است که در این حالت ترکیبات غیر اشباع کاهش نمی یابند. اما در انجام اکسیداسیون در شرایط دمایی بالا، میزان زیادی از پیوند های دوگانه اشباع می شوند به همین دلیل پایداری روغن در دماهای بالا در برابر اکسیداسیون اهمیت زیادی دارد (محمدی وهمکاران،1386).

1-2- گیاه هلپه:

گیاه هلپه با نام علمی L. Teucrium polium گیاهی است علفی جزء گیاهان خوشبو و معطر می باشد گیاهی است پایا با قسمتهای چوبی شده در پایین و بسیار منشعب به ارتفاع  cm40 برگهای کشیده و دندانه دار و تمام قسمتهای آن پوشیده از کرکهای بلند و سفید می باشد و بدین جهت نقره ای رنگ است. این گیاه معمولاً در نواحی بایر، سواحل سنگلاخی و ماسه زارهای نواحی مختلف اروپا، منطقه مدیترانه، شمال آفریقا و جنوب غربی آسیا منجمله ایران می روید. این گیاه در ایران در نواحی مختلف شمال، مغرب، جنوب و مرکز ایران، منطقه البرز و کوهستانهای نیمه خشک پراکندگی وسیعی دارد (تجدد و همکاران، 1392) و در نواحی کوهستانی البرز تا ارتفاعات m 1500 دیده می شود. برگ های این گیاه باریک، دراز و پوشیده از کرک های پنبه ای در هر دو سطح پهنک است. گل هایی به تفاوت رنگ های سفید، سفید مایل به زرد، یا زرد و حتی ارغوانی دارد. این حالت متغیر بودن نه تنها در رنگ گل بلکه در وضع ساقه گیاه که به صورت پرپشت و پرشاخه و یا به حالت خوابیده درمی آید نیز دیده می شود. زمان گل دادن آن به تناسب شرایط محیط زندگی بین خرداد و مرداد است. قسمت مورد استفاده ی گیاه سرشاخه های گلدار می باشد (زرگری 1390).

1-2-1- ترکیبات گیاه هلپه:

گیاه هلپه که در طب سنتی ایران کلپوره نیز نامیده می شود، 300 گونه از آن شناسایی شده است (دیف رخشی و همکاران 1389). اعضای این جنس غنی از مونوترپن ها، سسکوئیترپن ها، آلکالوئیدها، ساپونین، ترکیبات پلی فنولی، اسیدهاتی چرب، استرول و روغن های اسانسی (الماسری و همکاران، 2014)، گلیکوزیدهای فنیل پروپانوئیدی، گلیکوزیدهای ایریدوئید و فلاونوئیدها (دی مارنیو و همکاران، 2012) تانن، آلفا و بتاپنین، لوکوآنتوسیانین و اسانس های فرار هستند که بیش ترین مواد این اسانس ژرمارکرین D-B بتاکاریوفیلن، هرمون و کاریوفیلین اکساید است (تجدد و همکاران، 1392). این جنس غنی از دی ترپن ها با اسکلت دی ترپن های نوکلرودان است (الماسری و همکاران، 2014). ترکیبات منحصر به فرد عصاره هلپه شامل آپیژنین، روتین، دی متوکسی آپی ژنین ، ورباسکوزید، پلپوموزید می باشند (گولاس و همکاران، 2012).

1-2-2- کاربرد گیاه:

بیش از 220 دی ترپن از این جنس شناسایی شده که بسیاری از این متابولیت های زیست محیطی به عنوان antifeedant حشرات کاربرد دارند. همچنین در درمان تب، رماتیسم بیماری های انگلی، درمان عفونت های قارچی و آبسه به کار می روند (الماسری و همکاران، 2014). روغن فراری که از سرشاخه های گلدار گیاه به دست می آید دارای ماده مؤثر آنتاگونیستی کلسیم است که باعث بروز خاصیت ضد اسپاسم می شود (تجدد و همکاران، 1392). همچنین بررسی عسل ناحیه شمال غرب ایران نشان داد که عسل کلپوره در افزایش استحکام زخم و تسریع در التیام زخم مؤثر می باشد (انصاری و همکاران، 1388). این گیاه همچنین در درمان دردهای گوارشی، سرماخوردگی، درمان دردهای دوران بارداری، اختلالات کبدی، سقط جنین، چربی خون و دیابت کاربرد دارد (دیف رخش و همکاران، 1389).

-2-3- خاصیت آنتی اکسیدانی عصاره:

مزایای درمانی عصاره T. polium معمولاً به توانایی شان در سرکوب و توقف فرایندهای اکسایشی نسبت داده می شود. به عنوان مثال در برخی مطالعات گزارش شد که عصاره الکلی T. polium می تواند هیدروژن پراکسید ناشی از پراکسیداسیون لیپیدی در سلول های قرمز خون را به صورت وابسته به غلظت سرکوب کند (خان احمدی و رضا زاده،2010).

1-3- دانه های روغنی:

دانه های روغنی مهم ترین محصولات حاوی روغن­ های نباتی هستند که در کشاورزی جایگاه خاص داشته و اراضی وسیعی در سر تا سر جهان به کشت این محصولات باارزش اختصاص دارد. ارزش و اهمیت
دانه های روغنی نه فقط به خاطر روغن موجود در آن ها، بلکه به دلیل ماده پروتئینی ارزشمندی است که پس از روغن کشی در تغذیه انسان و حیوان به مصرف می رسد. بازده روغن در هر یک از منابع گیاهی مختلف براساس واریته، ناحیه کشت شرایط آب و هوایی، شرایط کاشت و برداشت، حمل و نگهداری، روش های روغن کشی و … متفاوت است (مالک، 1387).

1-4- روغن کانولا:

1-4-1- گیاه شناسی دانه روغنی کانولا:

کانولا علامت تجاری ثبت شده از مجمع کانولای کانادا برای دانه های اصلاح شده ژنتیکی، روغن و کنجاله به دست آمده از ارقام کلزای گونه های براسیکاناپوس و براسیکا کمپستریس از تیره چلیپاپیان یا شب بویان است. “rap” در “”rapeseed از نام لاتین “”rapum به معنای شلغم نشأت گرفته که در واقع شلغم، کلم، خردل و بسیاری از سبزیجات شناخته شده دیگر بستگی نزدیکی به ارقام کلزا / کانولا دارند. کلزا و کانولا می توانند در دمای پایین و رطوبت معقول رشد کنند و زنده بمانند، به طوری که در مناطقی که در آن دما برای ادامه ی حیات سویا و آفتابگردان مناسب نیست می توانند تولید شوند (شهیدی، 1990). روغن کلزا یکی از قدیمی ترین روغن های گیاهی شناخته شده است اما استفاده خوراکی آن به دلیل سطوح بالایی از اسید چرب اوروسیک (C22:1) و گلوکوزینولات محدود شده است. روغن با میزان بالای اسید چرب اوروسیک، به علت ایجاد ضایعات عضله قلب و دیگر مشکلات قلبی عروقی و حضور گلوکوزینولات در کنجاله به عنوان خوراک دام ارزش غذایی آن را کاهش می دهد (برین 2009). محصولات حاصل از
تجزیه­ی گلوکوزینولات شامل ایزوتیوسیانات و دیگر ترکیبات حاوی سولفور می باشد که با جذب ید توسط غده ی تیروئید تداخل ایجاد کرده و همچنین اختلالاتی در کبد ایجاد می کند و نیز سبب کاهش رشد و افزایش وزن در حیوانات می شود (گانستون، 2011).

1-4-2- تاریخچه کشت کانولا:

اولین واریته دانه روغنی کلزا در هند بیش از 4000 سال پیش وجود داشت. مقیاس وسیع کشت این دانه روغنی در اروپا اولین بار در قرن 13 گزارش شد (گانستون، 2011). استفاده صنعتی از آن زمانی که به عنوان روغن روان کننده شناخته شده بود گسترش یافت (شهیدی، 1990). لاین لهستانی کلزا با ویژگی گلوکوزینولات کمتر (Bronowski) بعد از سال 1950 شناسایی شد. برنامه ی تولید مثل گیاهان در کانادا در سال 1959 آغاز شد و یک لاین کلزا (Liho) حاوی سطوح پایین اوروسیک اسید شناسایی شد. بنابراین برای انتقال این ویژگی به ارقام زراعتی، برنامه ی به­نژادی منجر به تولید اولین ارقام براسیکاناپوس با مقادیر اوروسیک اسید پایین (Oro) در سال 1968 و اولین ارقام براسیکا راپا حاوی اوروسیک اسید پایین (Spam) در سال 1971 شد. اولین ارقام جهانی روغن کانولای حاوی اوروسیک اسید و گلوکوزینولات کم با نام دو صفر در سال 1974 گزارش شد. در کانادا روغن با نام کانولا شامل ارقامی حاوی کمتر از 5% اوروسیک اسید در روغن و کمتر از mg/g 3 گلوکوزینولات های آلیفاتیک در کنجاله بود. در سال 1986 کانولای اصلاح شده از براسیکاناپوس و براسیکا راپا با کمتر از 2% اوروسیک اسید در روغن و گلوکزینولات کمتر از Mol/gµ30 در کنجاله بدون روغن و روغن کانولا به لیست GRAS محصولات غذایی در ایالت متحده افزوده شد.

پل‌های بتن مسلح در ایران همانند دیگر نقاط جهان مانند ژاپن و آمریکا به دلیل تراکم خودروها و نیاز به گسترش جاده‌ها کاربرد روز افزونی یافته است. لیکن، تخریب این‌گونه پل‌های عظیم شاهراه‌ها و داخل شهرها در اثر زلزله های مختلف در کشورهایی نظیر ایلات متحده، ژاپن و نیوزیلند بیانگر ضعف‌های موجود در آیین نامه های فعلی این کشورها می‌باشد. در این فصل به مرور زلزله­های گذشته که دارای مؤلفه قائم با حداکثر شتاب بالا می‌باشد، تأثیر مؤلفه قائم بر عرشه و ستون پل‌ها و بیان هدف از این تحقیق پرداخته شده است.
2-1- مروری بر زلزله های گذشته
     تجربه زلزله‌های گذشته، مانند زلزله تکاچی-اکی[1] ژاپن (1968) و زلزله سن‌فرناندو[2] کالیفرنیا (1971)، آسیب‌پذیری سازه‌های بتن مسلح در برابر تحریکات شدید زلزله را به اثبات رسانید، بنا به دلیل اقتصادی، تا حدود معینی اجازه خسارت دیدن به سازه‌ها داده می‌شود و شناخت این خسارت پذیری بر اساس تئوری خطی و قضاوت مهندسی پایه‌گذاری می‌گردد.
روشن است که برای حصول ایمنی لرزه‌ای و محدود کردن خسارات وارده به سازه‌های بتنی، مکانیزم شکست سیستم‌های سازه‌ای تحت اثر بارهای دینامیکی زلزله باید مشخص بوده و این عمل مستلزم شناخت ظرفیت نهایی اعضای بتن مسلح تحت اثر بارگذاری متناوب غیر

 ارتجاعی است.

در مورد طراحی لرزه‌ای پل‌ها، زلزله سن‌فرناندو، نقطه عطفی به شمار می‌آید. در طی این زلزله، 62 پل در منطقه مرکزی زلزله آسیب دیده و بیش از 15 میلیون دلار خسارت به بار آمد. عملکرد متفاوت این زلزله با زلزله‌های گذشته و خصوصیاتی که در طراحی لرزه‌ای پل‌ها در نظر گرفته نشده بود، عامل این خرابی‌ها گزارش شده است. طی زلزله‌های گذشته، بیشتر خرابی‌ها مربوط به خرابی زیر سازه و خاک اطراف آن می‌شد، درحالی‌که علت اصلی خسارت یا خرابی پل‌ها در زلزله سن­فرناندو ارتعاش سازه‌ای بوده است. مهم‌ترین عامل خسارت در این زلزله عبارت بودند از[[i]]:
1- فقدان شکل پذیری.
2- کوتاه بودن عرض نشیمن در درزهای انبساط و محل تکیه گاه‌ها و نهایتاً خرابی عرشه.
3- شکست برشی در ستون‌های پل و پایه‌ها‌، قبل از اینکه جاری شدن خمشی حادث شود.
4- بیرون آمدن آرماتورها در ستون‌های قائم که در عرشه یا فونداسیون‌ها مهار شده بودند.
5- شکست فونداسیون‌ها و خاکریزها و کوله‌ها و دیوارهای بالی شکل آن.
بعد از زلزله سن فرناندو، برنامه‌ریزی وسیعی تدارک دیده شد، بسیاری از پل‌ها به شتاب نگار مجهز شدند مدل‌سازی تحلیلی و انواع مختلف تحلیل خطی و غیرخطی برای درک بهتر رفتار پل‌ها تدوین گردید و برنامه تقویت پل‌های موجود اجرا گردید که تا به این زمان نیز ادامه دارد، اما در طی زلزله‌های بعدی مانند کوبه[1] و ‌لما‌پریتا[2] دوباره پل‌های بسیاری فرو ریختند. ذیلاً شرح مختصری از سه زلزله فوق ارائه می‌گردد.
1-2-1-گزارش زلزله ‌لما‌پریتا
زلزله لما‌پریتا با بزرگی 1/7، عملکرد عالی پل‌های طرح شده بر طبق آیین نامه‌های اخیر (آشتو[1] و اِی‌تی‌سی[2]) را نشان داد. این زلزله همچنین کارایی موثر وسایل مهارکننده را که به پل‌های فعلی در برنامه تقویت پل‌ها اضافه شدند، به اثبات رسانید. با این حال این زلزله بسیاری از اصول طراحی پل‌های قدیمی را زیر سؤال برد. سیزده پل شدیداً آسیب‌ دیده و بسته شدند و هفتاد و هشت پل خسارت زیادی تحمل کردند [[i] و[ii]].
خسارات وارده به پل‌ها در طی این زلزله عبارتند از :
– تخریب کامل قسمت‌های از پل نیمیتز[3] به دلیل ضعف سیستم سازه‌ای و جزئیات نامناسب (شکل ‏1‑1).
– شکست برشی در ستون‌ها و تیرها (شکل ‏1‑2)
– شکست برشی اتصالات تیر– ستون بتن مسلح
– ضربه زدن سازه‌های آزادراه‌های مجاور
– از دست دادن تکیه‌گاه یکی از دهانه‌های پل خلیج سن فرانسیسکو[4] (شکل ‏1‑3)
– خسارت به دستگاه‌های تکیه گاهی غلتکی
2-2-1- گزارش زلزله کوبه
تا قبل از وقوع زلزله بزرگ هانشین[1]، پل‌های ژاپن در طی زلزله‌ها بسیار خوب عمل کردند. تعداد کل پل‌های تخریب شده بسیار اندک بودند. فقط 4 پل جاده‌ای در طی 40 سال ماقبل زلزله هانشین آسیب دیدند که 3 پل در زلزله نیگاتا[2] (1964) به دلیل پدیده روان گرایی و دیگری در زلزله میاگیکن-‌اکی[3] (1978)، منهدم گردید.
در زلزله بزرگ هانشین تعداد زیادی پل‌های آزاد راه‌ها و پل‌های راه‌آهن فرو ریختند که ارقام پل‌های تخریب شده از کل پل‌های تخریبی تاریخ ژاپن بیشتر می‌باشد‌. به طور مثال نسبت خسارت پایه‌های بتن مسلح در آزاد‌راه ارتباطی هانشین به کوبه حدود 50% بود (شکل ‏1‑4). 512 پایه از کل 1012 پایه دچار خسارت کم تا شدیدی شدند. نسبت خسارت وارده به بالشتک­ها حتی از این هم بیشتر بود (64%). مشاهده گردید که تحریکات زمین‌لرزه از نیروهای طراحی فراتر رفتند‌. از آنجایی که خسارات وارده بسیار سنگین و شدید و غیر قابل انتظار بود، در بسیاری از سازمان‌های مربوطه مطالعات گسترده­ای برای بهبود آیین نامه‌های طراحی لرزه‌ای کنونی آغاز گشت [1].
[1]- Hanshin
[2]- Nigata
[3]- Miyagiken-oki
[1]- AASHTO
[2]- ATC
[3]- Nimitz (Cypress)
[4]- San Francisco-Oakland
[[i]] http://co2insanity.com/category/earthquakes/
[[ii]] http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/states/events/1989_10_18.php
[1]- Kobe
[2]- Loma Prieta
[1]- Tokachi-Oki
[2]- San Fernando
[[i]] دکتر محمود حسینی، مهندس شهریار طاووسی تفرشی (1377). «ارزیابی آسیب پذیری لرزه­ای پل مسطح چند دهانه تحت اثر توأم مؤلفه‌های افقی و قائم زمین لرزه»، موسسه بین­المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله ایران.
[1]- Open System for Earthquake Engineering Simulation (OpenSees)
[2]- Clements Bridge

وجود هرگونه سازه در داخل توده­­ی زمین باعث تغییر در توزیع تنش در محل شده و انتظار می­رود که این تغییر نیرو بر سازه تأثیر بگذارد. علاوه بر این زمین واقع در مجاورت یک سازه می­تواند تا حد زیادی ظرفیت باربری آن را در مقایسه با سازه­ی مشابه غیره­مدفون افزایش دهد. در طراحی سازه­هایی از قبیل تونل­ها، گودال­ها، مجاری آب­های زیرزمینی و غیره نمی­توانند از آیین­نامه­های موجود برای سازه­هایی که بر روی زمین احداث می‌شوند، تبعیت کنند. سه عامل اصلی برای تصمیم­گیری این‌که چه سطح از تنش تغییر می­کند (مک نالتی، 1965): خواص فیزیکی سازه، رفتار بار-تغییرشکل سازه، خواص زمین اطراف سازه به‌خصوص قابلیت انتقال نیروها می­توان اشاره کرد. این روند که باعث می­شود، تنش­ها بر یا به اطراف سازه­ی مدفون شده در خاک از میان تنش­های برشی ناشی از جابجایی­های مرتبط انتقال پیدا کنند پدیده قوسی یا همان Arching گویند.
1-1-1- پیشینه تحقیق
پدیده قوسی حدود 150 سال پیش شناخته شد. تحقیقات در این زمینه به‌صورت پراکنده و اغلب نسبت به یک ناحیه­ی خاص که از اهمیت ویژه­ای در آن نقطه زمانی داشته است، می­باشد. پدیده قوسی در بسیاری از مسائل ژئوتکنیک وجود دارد. درحالی‌که پدیده قوسی در ابتدا در زمینه­ غیره ژئوتکنیکی شناخته شده و مورد بررسی قرار گرفته است. در حدود سال 1800 مهندسان نیروی نظامی فرانسه اقدام به طراحی مخزن سیلو نمودند (فلد، 1948). آن‌ها یافتند که قسمت انتهایی سیلو فقط بخشی از وزن کل مصالح بالای آن را حمل می­کند و دیوارهای کناری در معرض نیروی بیشتری نسبت به آنچه که انتظار می­رفت، قرار دارند. آزمایشات نشان دادند که اگر مقطع کوچکی از

 قسمت انتهایی جدا شده و به پایین حرکت کند، نتیجه می­شود که نیروی وارده به مقطع بسته به ارتفاع مصالح داخل مخزن دارد. آن‌ها نتیجه گرفتند، یک قوس در بالای مقطع جابجا شده، شکل می­گیرد. بعد از سال 1800 این دانش از رفتار در مخزن سیلوها در طراحی سیلوها برای مصالح دانه­ای و سایر مصالح ذره­­ای به کار برده شد. در محدوده­ی سال 1910 پروژه مهم زهکشی زمین در میدوست جریان یافت (اسپانگلر و هندی، 1973). مهندسان یافتند که بسیاری از لوله­های زهکش پس از نسب و ریختن خاک، دچار شکست شده­اند. آنسون مارستون، تحقیقات وسیعی در دانشگاه ایالت آیووا در رابطه با نیروهای وارده بر لوله‌های دفن شده در زمین انجام داد و دریافت که به دلیل انعطاف‌پذیر بودن لوله­ها و همچنین روند نسب، مقدار نیرو تغییر می­کند؛ که این تغییر به پدیده قوسی نسبت داده شد. در سال 1920 تا 1930 اهمیت آرچینگ در اطراف تونل­ها شناخته شد؛ که این از آزمایشات متعددی که حتی امروزه نیز مورد استفاده قرار می­گیرد حصول گردید (سزچی، 1996). در 1936 ترزاقی با انجام آزمایش‌هایی تئوری آرچینگ را مطرح کرد. در سال 1960 زمانی که وزارت دفاع آمریکا حمایت قابل‌توجهی از تحقیقات در زمینه اندرکنش خاک-سازه کرد. تکنیک­هایی برای طراحی سخت­تر استحکامات نظامی نیاز شد و شناخته شد که پدیده قوسی این امکان را می­دهد که از زیر، زمین برای محافظت از حملات نظامی هسته­ای که باعث نابودی کلیه سازه­های سطحی می­شود، بهره برد؛ که اغلب این تحقیقات را سیمپسون در سال 1964 در زمینه اندرکنش خاک-سازه ارائه داد. امروز با گذشت بیش از 50 سال از ارائه تئوری آرچینگ به دلیل اهمیت این پدیده در طراحی سازه­ای و مسائل ژئوتکنیکی در سازه­های مدفون هنوز تحقیقات در این زمینه ادامه دارد.

در ایران نیز دکتر مسعود مکارچیان با ساخت دستگاه اندازه‌گیری نیروی قوس زدگی، این پدیده را در مصالح ماسه­ای مورد بررسی قرار داد. درنهایت شاخص قوس زدگی با توجه به میزان دانسیته نسبی مصالح ماسه­ای و نیز ارتفاع نمونه خاک در سلول آزمایش ارائه شد. همچنین دکتر جمشید صدر کریمی در سال 1389 در دانشگاه تبریز این پدیده را در حالتی که شکل دریچه­ها دایره و با قطرهای متفاوت بوده، مورد بررسی قرار داد تا تأثیر شکل دریچه و ابعاد آن بر پدیده قوسی را به دست آورد.
2-1-1- پدیده قوسی (Arching)
عمومی­ترین تعریف قابل‌قبول برای پدیده قوسی توسط ترزاقی (1943) ارائه گردید، به‌طور خلاصه اگر قسمتی از دریچه­ی صلب توده­ی خاک رو به پایین حرکت کند شکل (1-6)، خاک مجاور، با توجه به باقی‌مانده از توده خاک، حرکت می‌کند. این حرکت با استفاده از تنش­های برشی که باعث کاهش فشار در قسمت پایین آمده­ی دریچه و افزایش فشار در اطراف قسمت صلب می­شود، مقاومت می­کند. این تئوری پدیده قوسی می­باشد و این اغلب زمانی اتفاق می­افتد که یک قسمت از دریچه نسبت به قسمت­های مجاور پایین‌تر باشد. بسته به حرکت­های مرتبط سازه و زمین اطراف می­توان پدیده قوسی را به دو حالت محرک و مقاوم مجزا نمود. شکل (1-1) آرچینگ محرک را نشان می­دهد (که در بعضی موارد آرچینگ مثبت خوانده می­شود). سازه­ی موجود درون توده خاک اگر تغییرشکل پذیرتر از خاکی که آن را احاطه کرده، باشد، (هنگامی‌که بار بیش از حد و یا اضافی به سیستم اعمال گردد، سازه تغییر شکل بیشتری نسبت به خاک خواهد داد (شکل 2-1)). تنش­ها بر روی سازه کمتر از تنش­های ژئواستاتیک می­باشد، در صورتی که تنش­ در خاک اطراف سازه بزرگ‌تر است. شکل (3-1) آرچینگ مقاوم را نشان می­دهد (که اغلب به‌عنوان آرچینگ منفی شناخته می­شود). در اینجا خاک نسبت به سازه تراکم­ پذیرتر می­باشد و از این­ رو باعث افزایش فشار کل بر روی سازه و همچنین کاهش فشار در خاک اطراف آن می­شود (شکل (4-1)).
اگر خواص نیرو-تغییر­شکل سازه و خاک یکسان باشد، تنش در خاک و بر روی سازه از جنس ژئواستاتیک خواهد بود و هیچ­گونه آرچینگی اتفاق نمی­افتد. وقوع چنین وضعیتی بعید است، به این دلیل که میان رفتار مصالح سازه ازجمله آهن و فولاد با خاک تفاوت وجود دارد. خصوصاً سازه­های زیرزمینی که تغییرشکل­شان یکنواخت نیستند که سبب می­شود توزیع تنش پیچیده­تر شود. بازتوزیع تنش ناشی از جابجایی­های مرتبط رفتاری است که اغلب در هر دو خاک درشت­دانه و چسبنده مشاهده می­شود. ولی بقاع این بازتوزیع به‌هرحال برای این دو نوع خاک یکسان نیست. در خاک­های ریزدانه پدیده خزش سبب می­شود تنش­ها در طول زمان کاهش‌یافته و اغلب بزرگی آن نزدیک به وزن بیش­بارگذاری شود (پک، 1969). پروسه کاهش تنش مشابهی نیز می­تواند در خاک­های درشت­دانه زمانی که تحت عوامل خارجی ازجمله ارتعاشات هستند، رخ دهد. به هرحال، دامنه کاهش معمول مشاهده شده ناشی از آرچینگ برای خاک­های درشت­دانه از مقادیر ناچیز تا فقط حدود 15 درصد است (اسپانگر و هندی 1973). ازنقطه‌نظر طراحی، کاهش بار مفید طولانی‌مدت به دلیل پدیده قوسی می­تواند تنها در خاک­های دانه­ای پیش‌بینی شود.
3-1-1- تونل
پوشش تونل هرگز در معرض مقدار باری که توسط تنش اولیه­ی حاکم بر زمین پیش‌بینی‌شده، قرار نمی­گیرد. خوشبختانه مقدار تنش اولیه با تغییرشکل زمین که به هنگام حفاری و اغلب پس از نسب و راه­اندازی رخ می­دهد کاهش می­یابد. این کاهش تنش ناشی از تغییر شکل زمین پدیده قوسی را نشان می­دهد. ازآنجاکه تغییرشکل زمین متصل است به تغییرشکل پوشش، بنابراین مقدار بار وارده به پوشش بستگی به تغییرشکل خود آن دارد. به این دلیل است که همیشه اندرکنش خاک و سازه و تشکیل مشکل اصلی برای طراحی به‌عنوان بار وارده، متغیر مستقل نیست؛ بنابراین سؤال این نیست که چه فشاری به پوشش تونل اعمال می­شود، بلکه مسئله­ی اصلی این است که چه رابطه­ای بین فشار و تغییرشکل وجود دارد.
ترزاقی از تئوری فوق‌الذکر در طراحی تونل استفاده کرد (ترزاقی 1943). ناحیه تنش در خاک بالای تونل مشابه است با ناحیه تنش خاک در بالای نوار تسلیم. ترزاقی فرض کرد که عملکرد خاک مجاور تونل به هنگام ساختن به سمت جوانب تونل می­باشد. این، شرایط فشار محرک با سطوحی از ناحیه­ی تسلیم با سطح شیب­دار در حدود  ایجاد می­کند. ناحیه تسلیم در اطراف تونل و منشور تسلیم  در شکل (1-5-a) نشان داده شده است. در سطح بام تونل، عرض نوار تسلیم ( ) برای تونل­های مستطیلی برابر است با.
شکل (1-5-b) نشان دهنده تنش قائم در خاک بالای تونل می­باشد.
[1] Tunnel
[1] Terzaghi
[2] Active Arching
[3] Passive Arching
2 Peck
[1] Arching
[2] Feld
[3] Spangler and Hendy
[4] Szechy
[1] stress distribution
[2] McNulty

درسال­های اخیر باتوجه به ارزش اقتصادی ساختمانهای موجود، سعی براین بوده است كه پایداری ساختمانها از دید حداقل های لازم مورد بررسی قرار گرفته و در همین رابطه دستور­العمل­های مقاوم سازی تدوین شده­اند. با توجه به فلسفه این دستورالعملها ضرایب

 ایمنی درنظر گرفته شده درآئین نامه های طراحی باید قاعدتاً از ضرایب ایمنی این دستورالعملها بزرگتر باشد. باتوجه به بحث فوق انتظار می رود كه سازه های طراحی شده مطابق آئین نامه های طراحی معمول، توسط دستورالعمل مقاوم سازی هم تایید شوند. در واقع روش­های مقاوم سازی سازه ها كه در دستورالعمل­هایی  نظیرFEMA356 و دستورالعمل مقاوم سازی كشورمان به تفصیل بیان شده اند را میتوان روش­هایی دقیقتر و منطبق بر طراحی سازه های موجود دانست.

2-2- مروری بر مقدمات بهسازی لرزه ای
در این بخش به مروری برخی از تعاریف اولیه و مقدمات بهسازی لرزه ای، سطوح عملكرد ساختمان و سطوح خطر زلزله از دید دستور العمل مقاوم سازیپرداخته می شود. به علت خلاصه کردن تعاریف و روشها برخی از این تعاریف و روشها در این پایان نامه نیامده که در صورت نیاز به دستورالعمل بهسازی ارجاع داده می شود.
2-2-1- هدف های بهسازی
1-1-2-2- بهسازی مبنا
در بهسازی مبنا انتظار می رود كه تحت زلزله « سطح خطر –1 » ایمنی جانی ساكنین تأمین گردد.
2-1-2-2- بهسازی مطلوب
در بهسازی مطلوب انتظار میرود هدف بهسازی مبنا تأمین گشته و علاوه برآن تحت زلزله« سطح خطر- 2 » ساختمان فرو نریزد.
3-1-2- بهسازی ویژه
در بهسازی ویژه نسبت به بهسازی مطلوب عملكرد بالاتری برای ساختمان مدنظر قرار می گیرد. بدین منظور سطح عملكرد بالاتری برای ساختمان تحت همان سطح خطر زلزله مورد استفاده در بهسازی مطلوب در نظر گرفته شده یا با حفظ سطح عملكرد مشابه با بهسازی مطلوب سطح خطر زلزله بالاتری مد نظر قرار گرفته می شود.
4-1-2- بهسازی محدود
در بهسازی محدود عملكرد پائین تری از بهسازی مبنا در نظر گرفته می شود، به گونه ای كه حداقل یكی از اهداف زیر بر آورده شود:
1-  تحت زلزله خفیف تر از زلزله « سطح خطر-1 » ، ایمنی جانی ساكنین تأمین گردد.
2-  تحت زلزله خفیف تر از زلزله « سطح خطر -1 » ، ساختمان فرو نریزد یا ایمنی جانی محدود ساكنین تأمین گردد.
5-1-2- بهسازی موضعی
در بهسازی موضعی بخشی از یك طرح بهسازی كلی مطابق بخشهای (1-2-1-1 ) تا (1-2-1-4 ) دستورالعمل بهسازیانجام می شود كه به دلایلی در شرایط موجود فقط بخشی از آن اجرا می­شود. در این حالت بهسازی باید به گونه ای پیش بینی و اجرا گردد كه هدف بهسازی بخش­های دیگر در مراحل بعدی برآورده شود]1[.
بهسازی موضعی باید با توجه به موارد زیر انجام شود:
1-  بهسازی بخشی از ساختمان نباید منجر به پائین آمدن سطح عملكرد كل ساختمان شود.
2-  بهسازی نباید منجر به نامنظم شدن یا افزایش بی نظمی ساختمان شود.
3-  بهسازی نباید منجر به افزایش نیروهای ناشی از زلزله در اعضایی كه وضعیت بحرانی تحت زلزله دارند شود.

(بیان مسئله) ……………………………………………………………………………………………………….. 2

2-1  اهداف پژوهش (هدف کلی و اهداف ویژه) ……………………………………………………………………………. 7

3-1  سؤالات پژوهش یا فرضیه ها …………………………………………………………………………………………….. 7

4-1  تعاریف نظری واژه ها ……………………………………………………………………………………………………… 8

5-1  تعاریف عملی واژه ها ………………………………………………………………………………………………………. 9

6-1  پیش فرض ها …………………………………………………………………………………………………………….. 10

7-1  محدودیت های پژوهش ………………………………………………………………………………………………… 11

فصل دوم : زمینه و پیشینه تحقیق

1-2  چهارچوب پژوهش ………………………………………………………………………………………………………. 13

2-2  مروری بر مطالعات انجام شده ………………………………………………………………………………………… 32

فصل سوم: روش اجرای تحقیق

1-3  نوع پژوهش ……………………………………………………………………………………………………………….. 50

2-3  جامعه پژوهش …………………………………………………………………………………………………………….50

3-3  روش نمونه گیری ……………………………………………………………………………………………………….. 50

4-3  مشخصات واحدهای مورد پژوهش ………………………………………………………………………………….. 51

5-3  محیط پژوهش …………………………………………………………………………………………………………… 52

6-3  ابزار و روش گردآوری اطلاعات ………………………………………………………………………………………. 52

7-3  تعیین اعتبار و اعتماد علمی ابزار …………………………………………………………………………………… 55

8-3  روش تجزیه و تحلیل داده ها ………………………………………………………………………………………… 56

9-3  ملاحظات اخلاقی ………………………………………………………………………………………………………. 57

فصل چهارم : نتایج تحقیق

1-4  یافته های پژوهش ……………………………………………………………………………………………………… 59 

2-4  جداول و نمودارها ………………………………………………………………………………………………………. 60

فصل پنجم : بحث و بررسی یافته ها

1-5  بحث و تفسیر نتایج پژوهش  ……………………………………………………………………………………….. 86

2-5  نتیجه گیری نهایی …………………………………………………………………………………………………… 102

3-5  کاربرد یافته ها و پیشنهادات برای پژوهش های بعدی …………………………………………………….. 104

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)