موضوعات پیشنهادی پایان نامه گرایش سازه های هیدرولیکی

در این یادداشت برخی موضوعات پیشنهادی برای پایان نامه دانشجویان کارشناسی ارشد عمران گرایش های سازه های هیدرولیکی (همین طور سازه و یا هیدرولیک) ارائه شده است. توجه شود که موضوعات ارائه شده در یک قالب کلی هستند و برای تعیین جزئی تر هر کدام از موضوعات تحقیق بسته به علاقه و سلیقه محقق نیاز به بررسی های بیشتر است. 

1- آنالیز دینامیکی (خطی یا غیرخطی) سدهای بتنی وزنی با در نظر گرفتن اندرکنش سد، مخزن و فونداسیون (در این زمینه می توان به بررسی تاثیر پارامترهای مختلف آنالیز و یا رویکردهای متفاوتی که در آنالیز اجزای مختلف مدل وجود دارند پرداخت). در این زمینه می توان از نرم افزارهای المان محدود همچون Abaqus و Ansys بهره برد. همچنین برخی برنامه های کامپیوتری همچون EAGD و یا NSAG که به طور خاص جهت این نوع آنالیز تهیه شده اند نیز قابل استفاده اند.

2- آنالیز دینامیکی سه بعدی سدهای قوسی  با در نظر گرفتن اندرکنش سد، مخزن و فونداسیون (مشابه مورد شماره یک آنالیز حساسیت پارامترهای مختلف آنالیز و بررسی رویکردهای متفاوت ...). در این زمینه علائه بر نرم افزارهای Abaqus و Ansys می توان از برنامه های کامپیوتری EACD-3D-2008 و نیز NSAD استفاده کرد.

3- بررسی اندرکنش سازه و سیال (FSI-Fluid Structure Interaction) با استفاده از روش های مختلف از جمله CEL یا Coupled-Eulerian-Lagrangian. نرم افزار Abaqus در این زمینه بسیار تواناست.

4- آنالیز حرارتی بتن های حجیم، سدهای بتن غلتکی و سدهای قوسی (در این خصوص می توان تاثیر حرارت زایی انواع سیمان، شرایط محیطی مختلف، برنامه زمان بندی اجرایی و دمای بتن ریزی را در نتایج حاصل از آنالیز حرارتی بررسی نمود). در این زمینه نرم افزارهای Abaqus و Ansys قابل کاربرد هستند.

5- تحلیل تراوش سدهای خاکی (در این زمینه می توان تاثیر انواع زهکش ها، و المان های آب بند را در میزان تراوش سدهای خاکی بررسی نمود. بررسی راه حل های مختلف جهت حل معضلات آبگذری از بدنه و یا پی سدهای خاکی نیز از این طریق امکان پذیر است که هر کدام از این ها به طور مجزا می توانند یک موضوع مناسب برای یک تحقیق علمی باشند. نرم افزارهای GeoStudio  و Plaxis برای انجام این نوع تحقیقات بسیار مناسب هستند.

6- بهینه سازی طراحی بدنه سدهای خاکی با انجام تحلیل های شبه استاتیک و دینامیکی. در این خصوص نرم افزار Geostudio بسیار کمک کننده و راهگشاست.

7- بهینه سازی طراحی بدنه سدهای بتنی وزنی متعارف و نیز سدهای بتنی ذوزنقه ای که نوع جدیدی از سدها هستند و کاربرد آن ها رو به افزایش است. در انجام این نوع تحقیقات استفاده از نرم افزارهای CADAM به همراه یکی از نرم افزارهای Abaqus و یا Ansys می تواند بسیار مفید باشد.

8- بهینه سازی ابعاد سازه های هیدرولیکی همچون سرریز و یا حوضچه آرامش سدها که ابعاد آن ها تابعی از شرایط هیدرولیکی جریان آب است. تهیه یک مدل عددی سه بعدی از این سازه ها و اعمال سیلاب های طراحی آن ها می تواند در این امر بسیار موثر باشد. این نوع تحقیقات را می توان به کمک نرم افزارهایی همچون Flow3D انجام داد.

جهت کسب مشاوره و راهنمایی های بیشتر می توانید از طریق تلفن [phone] و یا ایمیل [e-mail] با بنده تماس حاصل فرمایید.

تحلیل تراوش سدهای خاکی با استفاده از نرم افزار SEEP/W

نرم افزار Seep/W یکی از نرم افزارهای مجموعه GeoStudio است که برای آنالیز تراوش (Seepage Analysis) به کار می رود. اساس کار این نرم افزار بر پایه روش المان محدود (Finite Element Method) بوده و برای حل مسائل تراوش در انواع سدها (تراوش از بدنه و تراوش از پی)، کانال ها و تاسیساتی که نشت آب از آنها برای ما حائز اهمیت است به کار می رود.

در این یادداشت نتیجه مدل تهیه شده برای بررسی پدیده تراوش در یک سد خاکی ارائه شده است. شکل زیر نتیجه آنالیز را برای حالت تراوش پایدار نشان می دهد.

برای انجام تحلیل پایداری شیروانی ها لازم است این کار در حالات مختلف تراز مخزن و از جمله حالت افت سریع مخزن انجام شود. لذا لازم است ابتدا آنالیز تراوش انجام شده و آنالیز پایداری بر اساس نتیجه آنالیز تراوش صورت پذیرد. نرم افزار GeoStudio این امکان را برای ما فراهم می کند که یکی از زیر نرم افزارها به عنوان Parent نرم افزار دیگر قرار داده و از نتیجه آنالیزهای Parent جهت انجام تحلیل های مورد نیاز استفاده کنیم. 

در فیلم زیر نتیجه آنالیز تراوش در حالت افت سریع مخزن (Rapid drawdown) نمایش داده شده است. در این حالت از آنالیز لازم است شرایط مرزی بالادست به گونه ای تعریف شود که در زمان های متفاوت مخزن در ترازهای مختلفی قرار داشته باشد. به این منظور لازم است این ترازها بر اساس بدترین شرایطی که در هنگام بهره برداری مخزن سد امکان وقوع دارد، تعیین شود.

تحلیل پایداری سدهای خاکی به روش شبه استاتیکی با استفاده از نرم افزار SLOPE/W

به طور کلی تحلیل سدهای خاکی و سنگریز در سه محور اصلی تحلیل تراوش، تحلیل پایداری شیروانی و تحلیل تنش-کرنش قابل دسته بندی است. تحلیل شبه استاتیکی بخشی از تحلیل پایداری شیروانی های سد به شمار می آید که به بررسی وضعیت ایستایی لرزه ای و میزان ضریب اطمینان وقوع لغزش در شیب های بدنه سد در حین بارگذاری زلزله می پردازد.

روش های مختلفی برای آنالیز پایداری شیروانی های خاکی وجود دارد که از جمله آنها می توان Janbu، Bishop و Morgenstern-Price را نام برد. در شکل زیر نتایج آنالیز پایداری انجام شده یک سد خاکی همگن به روش Morgenstern-Price و با استفاده از نرم افزار SLOPE/W قابل مشاهده است.

همانطور که مشاهده می شود به کمک نرم افزار SLOPE/W فونداسیون و بدنه سد خاکی به صورت دو بعدی مدل شده است. جالب توجه است که این نرم افزار به روش های مختلفی می تواند سطوح لغزش متعددی را تعیین و مورد بررسی قرار دهد. برای مدل فوق این کار با روش Entry and Exit انجام شده است. به این ترتیب در هر حالت بارگذاری حدود ۴۴ هزار سطح لغزش بالقوه مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین برای تعیین ضریب اطمینان، هر سطح لغزش به ۱۵۰ قطعه تقسیم شده است که حداکثر تعداد قطعات قابل تعریف برای نرم افزار بوده و منجر به حداکثر دقت در نتایج خواهد شد.