. 144
6-2: گزینش منطقۀ مدنظر. 144
الف. مشخصات منطقه و بررسی برخی بخشهای متأثر از سیاست‌های توسعۀ تجارت آب مجازی… 146
6-3: کلیات.. 146
6-4: منابع آب.. 148
6-4-1: آب‌های سطحی.. 148
6-4-2: آبهای زیرزمینی.. 149
6-5: طرحهای انتقال بین‌حوضه‌ایِ آب در استان.. 151
6-6: بررسی شاخص‌های اقتصادی و اجتماعی استان اصفهان.. 156
6-7: بررسی وضع موجود برخی زیربخش‌های کشاورزی استان اصفهان.. 158
6-7-1: محصولات زراعی و باغی.. 159
6-7-2: آب و خاک… 160
ب. بررسی جامع مصارف آبی و تحلیل سیاستهای بخش کشاورزی در استان، با بهره گرفتن از… . 162
6-8: نگاهی جامع به مصارف بخش کشاورزی در سال‌های ۱۳82 و ۱۳83 و ۱۳84، از دیدگاه آب مجازی.. 163
6-9: بررسی تولید محصولات راهبردی و عمدۀ کشاورزی و دامی در سال‌های آخر برنامۀ چهارم توسعه… 193
6-10: بررسی بازدهی اقتصادی آب در بخشهای کشاورزی و صنعت و در کالاهای راهبردی کشت‌پذیر در استان.. 203
6-11: بررسی سیاست‌های امنیت غذایی و مصرف آب در استان با بهره گرفتن از مفهوم آب مجازی تا افق 14700. 207
منابع. 209
 
فهرست جدول‌ها
جدول 1-1: (منبع [2]) 3
جدول 1-2: (منبع [2]) 3
جدول1-3: میانگین سالانۀ حجم آب مجازی درحال جابه‌جایی در بازۀ زمانی 1977تا۲۰۰۱ به‌تفکیک محصولات (منبع: [2]) 5
جدول 1-4: خصوصیات آب آبی و آب سبز (منبع: [10]) 9
جدول 1-5: بزرگ‌ترین واردکنندگان آب مجازی و میزان حفظ منابع آب میانگین سالیانه. دورۀ زمانی 1997تا۲۰۰۱. (منبع: [14]) 14
جدول 1-6: بزرگ‌ترین صادرکنندگان آب مجازی و میزان کاهش منابع آب میانگین سالیانه. دورۀ زمانی 1997تا۲۰۰۱. (منبع: [14]) 14
جدول 2-1: تخمین نیاز سالانۀ نیروی کار و آب آبیاری برای تولید محصولات عمدۀ کشاورزی در درون مصر در طی سال‌های 1993تا1997. دسته‌بندی محصولات در سه دستۀ واردات و خودکفایی و صادرات، نشان‌دهندۀ مسیرهای آب مجازی است. 31
جدول 2-2: تولید داخلی و واردات گندم و ذرت و تخمین آب و زمین و نیروی کار مجازی موجود در گندم و ذرت وارداتی طی سال‌های 1993تا1997. 32
جدول 2-3: تولید داخلی و صادرات پنبه و برنج و تخمین آب و زمین و نیروی کار مجازی در پنبه و برنج صادراتی، در طی سال‌های 1993تا1997. 34
جدول 3-1: پخش جهانی منابع تجدیدشوندۀ آب (منبع: [33]) 40
جدول 3-2: میزان آب دردسترس و آب قابل‌برداشت طی سال‌های 1960تا۲۰۲۵ (منبع: [26]) 43
جدول 3-3: برآورد سرمایه‌گذاری لازم برای منطقۀ خاورمیانه و آسیا 1996تا۲۰۰۵ (منبع: [33]) 44
جدول 3-4: وضعیت آب در کشور و برنامۀ تأمین نیازهای آبی کشور 61
جدول 3-5: نحوۀ تأمین نیازهای آبی در سال 14700. 63
جدول 3-6: حجم پساب‌های اصلی در سال 14700. 63
جدول 3-7: منابع آب موجود در کشورهای آسیا (منبع: [42]) 66
جدول 4-1: بررسی سیاست‌های امنیت غذایی در کشور از منظر آب آبی موردنیاز و با بهره گرفتن از مفهوم آب مجازی برای سال 1385. 79
جدول 4-2: میزان وابستگی اقتصاد ملی به واردات آب مجازی در کشورهای منتخب در طی سال‌های 1995تا۱۹۹۹ (منبع: [46]) 85
جدول 5-1: بزرگ‌ترین واردکنندگان آب مجازی و میزان حفظ منابع آب میانگین سالیانه فاصلۀ زمانی 1997تا2001 (منبع: [57]) 102
جدول 5-2: اندازۀ آب مجازی موجود در تولیدات کشاورزی (منبع: [59]) 105
جدول 5-3: تولیدات گروه‌های گوناگون غذایی در ایران (منبع: www.fao.org) 106
جدول 5-4: تولیدات گروه‌های گوناگون غذایی در ایران (منبع: www.fao.org) 106
جدول 5-5: اندازۀ آب مجازی موجود در تولیدات صنعتی (منبع: [59]) 108
جدول 5-6: نیاز آبی محصولات و فرآورده‌های گوناگون گروه‌های غذایی.. 113
جدول 5-7: میزان مصرف و نیاز به محصولات غذایی و آب موردنیاز کشور ایران، 200۱تا200۳ (منبع: www.fao.org) 113
جدول 5-8: میزان منابع آبی در ایران (منبع: www.fao.org) 114
جدول 5-9: واردات گروه‌های گوناگون غذایی به ایران (منبع: www.fao.org) 117
جدول 5-10: واردات گروه‌های گوناگون غذایی به ایران (منبع: (www.fao.org.. 117
جدول 5-11: میزان مصرف و واردات محصولات غذایی و آب مجازی وارد‌شده به کشور ایران، 200۱تا200۳ (منبع: www.fao.org) 118
جدول 5-12: تولیدات و صادرات و واردات محصولات غذایی کشور چین، 200۱تا200۳ (منبع: www.fao.org) 123
جدول 5-13: تولیدات و صادرات و واردات محصولات غذایی کشور ترکیه، 2001تا۲۰۰۳ (منبع: www.fao.org) 123
جدول 5-14: تولیدات و صادرات و واردات محصولات غذایی کشور بنگلادش، 2001تا۲۰۰۳ (منبع: www.fao.org) 124
جدول 5-15: تولیدات و صادرات و واردات محصولات غذایی کشور قزاقستان، 2001تا۲۰۰۳ (منبع: www.fao.org) 124
جدول 5-16: تولیدات و صادرات و واردات محصولات غذایی کشور تایلند، 2001تا۲۰۰۳ (منبع: www.fao.org) 124
جدول 5-17: تولیدات، صادرات و واردات محصولات غذایی کشور امارات، 2001تا۲۰۰۳ (منبع: www.fao.org) 125
جدول 5- 18: صادرات گروه‌های گوناگون غذایی از ایران (منبع: www.fao.org) 125
جدول 5- 19: صادرات گروه‌های گوناگون غذایی از ایران (منبع: www.fao.org) 126
جدول 5-20: تولیدات، صادرات، واردات و مصرف محصولات غذایی کشور ایران، 200۱تا200۳ (منبع: www.fao.org) 127
جدول 5-21: صادرات محصولات غذایی و آب مجازی صادر‌شده از کشور ایران، 200۱تا200۳ (منبع: یافته‌های تحقیق، www.fao.org) 128
جدول 5-22: تولیدات، صادرات، واردات و مصرف محصولات غذایی و آب مجازی کشور ایران، 200۱تا200۳. 134
جدول 5-23: برابری سناریوهای پیشنهادی و جدول امتیازدهی.. 136
جدول 5-24: درصد پیشنهادی دگرگونی‌های تولید و صادرات و واردت در گروه‌های غذایی در سناریوی سوم. 140
جدول 6-1: پروژه‌های بین‌حوضه‌ای انتقال آب در استان اصفهان. 152
جدول 6-2: بررسی تولیدات و مصارف محصولات زراعی و باغی. مصارف آب همۀ محصولات زراعی و باغی و تراز تجارت آب مجازی در استان اصفهان در سال 1387  164
جدول 6-3: وضعیت صرفه‌جویی و مصارف آبی استان در بخش زراعت و باغداری در سال 1387. 168
جدول 6-4: وضعیت تجارت آب مجازی محصولات زراعی و باغی در استان در سال 1387. 168
جدول 6-5: بررسی تولیدات و مصارف محصولات زراعی و باغی. مصارف آب همۀ محصولات زراعی و باغی و تراز تجارت آب مجازی در استان اصفهان در سال 1388  170
جدول 6-6: وضعیت صرفه‌جویی و مصارف آبی استان در بخش زراعت و باغداری در سال 1388. 176
جدول 6-7: وضعیت تجارت آب مجازی محصولات زراعی و باغی در استان در سال 1388. 176
جدول ۶-۸: بررسی تولیدات و مصارف محصولات زراعی و باغی. مصارف آب همۀ محصولات زراعی و باغی و تراز تجارت آب مجازی در استان اصفهان در سال 1388  177
جدول 6-9: وضعیت صرفه‌جویی و مصارف آبی استان در بخش زراعت و باغداری در سال 1389. 182
جدول 6-10: وضعیت تجارت آب مجازی محصولات زراعی و باغی در استان در سال 1389. 182
جدول 6-11: بررسی مصارف آب و وضعیت تجارت آب مجازی محصولات دامی استان در سال 1387. 183
جدول 6-12: بررسی مصارف آب و وضعیت تجارت آب مجازی محصولات دامی استان در سال 1388. 184
جدول 6-13: بررسی مصارف آب و وضعیت تجارت آب مجازی محصولات دامی استان در سال 1389. 186
جدول 6-14: وضعیت تجارت آب مجازی در استان اصفهان در سال‌های 1387تا1389 با احتساب کالاهای کشاورزی و دامی.. 187
جدول 6-15: بررسی میزان مصارف آبی، صرفه‌جویی در مصرف آب آبیاری و وضعیت تجارت آب مجازی با افزایش رفتار تولید محصولات زراعی (میزان تولید ثابت و سطح زیرکشت کاهش می‌یابد) در سال‌های 1387تا1389 در استان اصفهان. 187
جدول 6-16: بررسی اهداف کمّی تولید محصولات راهبردی و عمدۀ زراعی و باغی استان اصفهان در سال 1387 با توجه به برنامۀ چهارم توسعه و از دیدگاه تجارت آب مجازی.. 194
جدول 6-17: بررسی اهداف کمّی تولید محصولات راهبردی و عمدۀ زراعی و باغی استان اصفهان در سال 1387 با توجه به برنامۀ چهارم توسعه و از دیدگاه تجارت آب مجازی.. 196
جدول 6-18: مقایسۀ وضعیت مصارف آبی و تجارت آب مجازی سال‌های ۱۳87 و ۱۳88 با سال‌های 1387تا1389 در تولید محصولات عمده و راهبردی   198
جدول 6-19: بررسی اهداف کمّی تولید محصولات دامی استان اصفهان در سال 1387، با توجه به برنامۀ چهارم توسعه و از دیدگاه تجارت آب مجازی   199
جدول 6-20: بررسی اهداف کمّی تولید محصولات دامی استان اصفهان در سال 1388، با توجه به برنامۀ چهارم توسعه از دیدگاه تجارت آب مجازی   199
جدول 6-21: مقایسۀ وضعیت مصارف آبی و تجارت آب مجازی سال‌های ۱۳87 و ۱۳88 یا سال‌های 1387تا1389 در تولید محصولات دامی  200
جدول 6-22: بررسی میزان مصارف آبی، صرفه‌جویی در مصرف آب آبیاری و وضعیت تجارت آب مجازی با افزایش عملکرد تولید محصولات عمده و راهبردی (میزان تولید ثابت و سطح زیرکشت کاهش می‌یابد) در سال‌های 1387 و 1388 در استان اصفهان. 201
جدول 6-23: محاسبۀ بازدهی اقتصادی آب، بخش‌های زراعت و باغداری، استان اصفهان سال‌های 1387تا1389. 203
جدول 6-24: محاسبۀ بازدهی اقتصادی آب، بخش‌های زراعت و باغداری، استان اصفهان سال‌های 1387تا1389. 203
جدول 6-25: محاسبۀ بازدهی اقتصادی آب در سال‌های 1387تا1389 با بهره گرفتن از مفهوم آب ذخیره‌شده در کالا، برای کالاهای راهبردی قابل تولید در استان اصفهان به‌صورت استانی و میانگین کشوری.. 205
جدول 6-26: بررسی سیاست‌های امنیت غذایی کشور در استان از منظر آب آبی و سبز موردنیاز با بهره گرفتن از مفهوم آب مجازی برای سال 1386  207
 
فهرست نمودارها
نمودار 2-1: ارزش کل آب در کشورهای منتخب جهان. منبع: شرکت سهامی مدیریت منابع آب ایران، دفتر اقتصاد آب.. 21
نمودار 2-2: ارزش مصارف غیرکشاورزی آب در چند کشور. (منبع: شرکت سهامی مدیریت منابع آب ایران، دفتر اقتصاد) 22
نمودار 2-3: ارزش مصارف کشاورزی آب در کشورهای منطقه. (منبع: شرکت سهامی مدیریت منابع آب ایران، دفتر اقتصاد آب( 23
نمودار 4-1: میزان آب آبیاری موردنیاز برای خودکفایی در محصولات استراتژیک با رشد جمعیت و در بازده‌های گوناگون. 80
نمودار 4-2: تأثیر بهبود بازده در میزان مصرف آب آبیاری درصورت خودکفایی  در محصولات استراتژیک در سال 1385. 80
نمودار 4-3: تأثیر سرانۀ مصرف گندم در ایران بر میزان مصرف آب آبیاری در صورت خودکفایی در سال 1385 (جدول 4-1) 81
نمودار 5-1: برابری قیمت تمام شدۀ محصولات غذایی در ایران و بازارهای جهانی، 1382 111
نمودار 5-2: پخش منابع در صنعت کشاورزی ایران، کاربری زمین، سال 2004 (منبع: www.fao.org) 115
نمودار 5-3: پخش منابع در صنعت کشاورزی ایران، مصارف آب، 2004 (منبع: www.fao.org) 115
نمودار 5-4: پخش منابع در صنعت کشاورزی ایران، زمین‌های کشت‌پذیر، 2004 (منبع: www.fao.org) 116
نمودار 5-5: تولیدات میوه و سبزیجات در ایران (منبع: (www.fao.org.. 119
نمودار 5-6: درصد سهم ایران در تولیدات جهانی میوه و سبزیجات (منبع: www.fao.org) 120
نمودار 5-7: تولیدات غلات در ایران (منبع: www.fao.org) 120
نمودار 5-8: درصد سهم ایران در تولیدات جهانی غلات (منبع: (www.fao.org.. 121
نمودار 5-9: تولیدات گوشت در ایران (منبع: (www.fao.org.. 121
نمودار 5-10: درصد سهم ایران در تولیدات جهانی گوشت (منبع: www.fao.org) 122
نمودار 5-11: تولیدات، صادرات، واردات و مصرف محصولات غذایی کشور ایران، 200۱تا200۳ (منبع: www.fao.org) 126
نمودار 5-12: صادرات غلات کشورهای منتخب آسیایی (منبع: www.fao.org) 129
نمودار 5-13: صادرات روغن نباتی کشورهای منتخب آسیایی (منبع: www.fao.org) 129
نمودار 5-14: صادرات شکر کشورهای منتخب آسیایی (منبع: www.fao.org) 130
نمودار 5-15: صادرات محصولات کشاورزی کشور تایلند (منبع: www.fao.org) 131
نمودار 5-16: واردات محصولات کشاورزی کشور امارات (منبع: www.fao.org) 132
نمودار 5-17: مقایسۀ نموداری شاخص‌های هریک از سناریوهای مطرح‌شده 137
نمودار 5-18: مقایسۀ مجموع امتیاز کسب‌شده با کمک هر سناریو 138
نمودار 5-19: درصد دگرگونی‌ها در میزان منابع آبی.. 141
نمودار 5-20: میزان دگرگونی‌های آب مجازی وارداتی و صادراتی کشور 141
نمودار 6-1: میزان مصرف آب محصولات زراعی با افزایش رفتار و بازده، محاسبات با توجه به آمارهای سال 1387. 189
نمودار 6-2: برابری مصارف آبی کالاهای عمدۀ کشاورزی و دامی در سال‌های 1387تا1389 (با احتساب آب آبی و آب سبز و بدون درنظرگرفتن بازده) 190
نمودار 6-3: برابری میزان صادرات آب مجازی با کمک تولید کالاهای عمدۀ صادرکنندۀ آب مجازی در استان در سالهای 1387تا1389. 192
نمودار 6-4: افزایش مصارف آبی تولید محصولات عمده و راهبردی و دامی در سال‌های نشان‌داده‌شده 200
نمودار 6-5: میزان مصارف آب محصولات عمده و راهبردی با افزایش رفتار و بازده، محاسبات با توجه به آمارهای سال 1387. 202
نمودار 6-6: میزان مصارف آب محصولات عمده و راهبردی با افزایش رفتار و بازده، محاسبات با توجه به آمارهای سال 1388. 202
نمودار 6-7: تغییرات بازدهی اقتصادی آب با توجه به درصد بهبود عملکرد و بازده، با توجه به ارقام سال 1387 در استان اصفهان. 206
نمودار 6-8: بررسی میزان آب موردنیاز برای خودکفایی در محصولات استراتژیک قابل تولید در منطقه با رشد جمعیت و با افزایش میزان عملکرد به میزان درصدهای ذکر‌شده بدون احتساب بازده 208
 
فهرست شکل‌ها
شکل 1-1: چرخۀ آب آبی و آب سبز (منبع [11]) 8
شکل 1-2: تعادل آب شیرین در جهان (منبع [4]) 8
شکل 1-3: حفظ آب ملی مصر با واردات سالانۀ گندم از کشورهای گوناگون. دورۀ زمانی 1997تا۲۰۰۱. (منبع: [13]) 13
شکل 1-4: کاهش منابع آب ملی ازطریق صادرات برنج از تایلند به سایر کشورها. دورۀ زمانی 1997تا۲۰۰۱. (منبع: [13]) 13
شکل 1-5: حفظ آب جهانی با کمک واردات برنج توسط مکزیک از آمریکا. دورۀ زمانی 1997تا۲۰۰۱. (منبع: [13]) 16
شکل 1-6: کاهش آب جهانی با کمک واردات برنج اندونزی از تایلند. دورۀ زمانی 1997تا۲۰۰۱. (منبع: [13]) 16
شکل 4-1: رابطۀ سیاست‌های توسعۀ تجارت آب مجازی با سایر سیاست‌های کلان در جامعه‌ای ایدئال. 95
شکل 4-2: رابطۀ سیاست‌های توسعۀ تجارت آب مجازی با سایر سیاست‌های کلان در وضعیت فعلی.. 95
شکل 5-1: چهارچوب سیاست‌های مدیریتی بررسی تجارت آب مجازی (منبع: یافته‌های تحقیق) 98
شکل 5-2: نقشۀ پخش گرسنگی در سطح دنیا (منبع: www.fao.org) 100
شکل 5-3: میزان آب مجازی وارداتی به ایران در اثر تجارت محصولات کشاورزی، میانگین واردشدۀ 1997تا2001. 103
شکل 6-1: موقعیت سازه‌های آبی حوزۀ رفتار آب منطقه‌ای استان اصفهان (منبع: شرکت مدیریت منابع آب ایران) 154
 

 

فصل نخست:

 

 

معرفی آب مجازی و تجارت آب مجازی

 

 

 

1-1: معرفی

 

تولید بسیاری از کالاها به آب احتیاج دارد. آبی که در مراحل گوناگون تولید کالا استفاده می‌شود، «آب مجازی[2] ذخیره‌شده در کالا» نامیده می‌شود؛ برای نمونه، برای تولید یک کیلوگرم از غلات که به‌صورت دِیْم و در وضعیت جوّی مطلوب رشد کرده است، بین ۱تا۲ مترمکعب آب نیاز است و برای تولید همین اندازه غله در اوضاع جوی نامطلوب با دما و تبخیر و تعرق زیاد، بین 3تا5 مترمکعب آب مصرف می‌‌شود [1]. برای تولید محصولات دامی درمقایسه‌با محصولات کشاورزی، به‌مراتب، به مصرف آب بیشتری نیاز است؛ برای نمونه، برای تولید ۱ کیلوگرم پنیر، به 5تا۵.۵ مترمکعب آب و برای تولید ۱ کیلوگرم گوشت گاو، تقریباً به 16 مترمکعب آب نیاز است [2]. علاوه‌بر محصولات کشاورزی، در سال‌های اخیر مطالعات اندکی نیز در زمینۀ آب مصرفی برای تولید محصولات صنعتی انجام شده است؛ به‌طور نمونه، نتیجۀ تحقیق ویلیامز و همکاران (2002) نشان می‌دهد که برای تولید چیپ الکترونیکیِ 32 مگابیتی به وزن 2 گرم، 32 متر‌مکعب آب مصرف می‌شود [3].
حدود 74درصد از منابع آبی در دسترس در جهان، در بخش کشاورزی مصرف می‌شود [4]. این عدد برای کشور ایران، حدود 93درصد است. علاوه‌بر مسائلی همچون اقلیم و تکنولوژی در تولید محصولات، فرهنگ تغذیه‌ایِ مردم نیز تأثیر بسیاری در میزان مصرف آب یک کشور دارد؛ برای نمونه، اگر همۀ انسان‌ها رژیم غذایی همانند مردم غرب داشته باشند، برای تولید مواد غذایی موردنیاز، به 75درصد آب بیشتری در جهان نیاز است [2]. دگرگونی رژیم غذایی مردم می‌تواند منابع آبیِ دردسترس را افزایش دهد. مطرح‌کردن این بحث و بحث‌هایی که در بخش‌های آینده مطرح خواهند شد، نشان‌دهندۀ این موضوع است که مفهوم آب مجازی، آب را به‌عنوان موضوعی اساسی و جهانی برجسته‌تر می‌سازد و مدیریت آن را در سطوح خُرد و کلان جامعه و حوزۀ تجارت گسترش می‌دهد.
در جدول زیر، آب مجازی دارای چند محصول و چند رژیم غذایی گوناگون نشان داده شده است.
 
جدول 1-1: (منبع [2])

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.4	رژیم غذایی 0. )مرجع: آمریکا(
4.8	رژیم غذایی 1. (25درصد کاهش مصرف تولیدات حیوانی)
4.8	رژیم غذایی 2. (گوشت مرغ جایگزین 50درصد گوشت گاو)
4.4	رژیم غذایی 3. (محصولات صیفی جایگزین 50درصد گوشت قرمز)
3.4	رژیم غذایی 4. (50درصد کاهش مصرف تولیدات حیوانی)
2.6	رژیم غذایی 5. (گیاه‌خواری)
1.0	رژیم غذایی 6. (حفظ حیات)

 

جدول 1-2: (منبع [2])

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13500	گوشت گاو
4600	گوشت خوک
4100	گوشت مرغ
2750	سویا
2700	تخم‌مرغ
14700	برنج
1100	گندم
790	شیر

 

 
تجارت جهانی کالاها، گردشی بین‌المللی از آب مجازی را به‌وجود می‌آورد که در لغت «تجارت آب مجازی»[3] نامیده می‌شود. هم‌زمان با آغاز تجارت بین‌المللی کالاها، گردش آب مجازی از منطقه‌ای به منطقه دیگر در جهان درحال جابه‌جایی است. واژۀ آب مجازی برای نخستین‌بار با کمک جی. ای. آلن در سال 1993 مطرح شد [5]. با توجه بیشتر دانشمندان و محققان به مفهوم آب مجازی، محاسبات کمّی در این زمینه آغاز شد. محاسبات از جابه‌جایی جریان عظیمی از آب خبر می‌دهد که به‌طور مجازی با تجارت کالاهای آب‌بر جابه‌جا می‌شود. قبل از سال 1993، واژۀ «آب جاسازی‌شده»[4] برای رساندن این مفهوم به‌کار می‌رفت؛ اما نتوانست توجه مدیران منابع آب را به خود جلب کند [5].
به‌طور کلی از زمانی‌که آلن، بحث آب مجازی را مطرح کرد و تا زمانی‌که مجامع علمی به آن توجه کردند، نزدیک به ده سال طول کشید [6]. نخستین گردهمایی بین‌المللی درخصوص این موضوع، در دسامبر2002، در دلف هلند برگزار شد. نشستی ویژه هم در سومین اجلاس جهانی آب در کشور ژاپن در مارس2003، به موضوع آب مجازی اختصاص یافت. به‌نظر هونگ و هوکسترا[5] آب مجازی، ابزاری ضروری در محاسبۀ آب واقعی استفاده‌شدۀ هر کشور است که معادل کل آب داخلی مورد استفاده به‌علاوۀ آب مجازی وارداتی، منهای آب مجازی صادراتی یک کشور است. به این تعریف در لغت، «آب مصرفی پایه»[6] گفته می‌شود [6]. آب مصرفی پایۀ هر کشور، شاخصی سودمند برای تقاضای آب بوده و معادل کل آب مجازی محاط‌شده در محصولات و کالاها و خدمات است.

 

1-2: تجارت آب مجازی: ظرفیت‌ها و ملاحظات

 

تحقیقات انجام‌شده با کمک هونگ و هوکسترا (2002) نشان می‌دهد که در سال‌های 1995تا۱۹۹۹ میزان میانگین سالانۀ آب مجازیِ درحال جابه‌جایی، با کمک تجارت محصولات کشاورزی 695میلیارد مترمکعب بوده است [1]. کل آب مورد استفاده برای تولید این محصولات در کشورهای تولیدکننده، 5400میلیارد مترمکعب بوده است. این بدین معنی است که 13درصد از کل آب مصرفی برای تولید محصولات به‌صورت مجازی وارد بازار تجارت شده است [1]. تحقیق دیگری با کمک چاپاگین و هوکسترا[7] نشان می‌دهد که حجم آب مجازیِ درحال جابه‌جایی با کمک تجارت دام و فرآورده‌های دامی برای دورۀ زمانی 1995تا۱۹۹۹، 245میلیارد مترمکعب بوده است [7]. اگر تجارت کالاهای کشاورزی را هم به این عدد اضافه کنیم، حجم آب مجازیِ درحال جابه‌جایی با کمک تجارت در این سال‌ها، به 940میلیارد مترمکعب می‌رسد. با درنظرگرفتن تجارت دام و محصولات آن، می‌‌توان گفت که درمجموع 20درصد از آب مصرف‌شده برای تولید محصولات کشاورزی و دامی در جابه‌جایی مجازی آب بین کشورها مشارکت داشته است [7].
جدول زیر، میانگین سالانۀ حجم آب مجازی درحال جابه‌جایی در بازۀ زمانی 1997تا۲۰۰۱ را نشان می‌دهد.
جدول1-3: میانگین سالانۀ حجم آب مجازی درحال جابه‌جایی در بازۀ زمانی 1997تا۲۰۰۱ به‌تفکیک محصولات. (منبع: [2])

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عنوان	حجم (میلیارد مترمکعب در سال)	درصد
محصولات کشاورزی	987	61
دام و فرآورده‌های دامی	276	17
محصولات صنعتی	362	22
مجموع	1625	100

 

16درصد کلّ آب مصرف‌شده در جهان
واژۀ آب مجازی، آب، غذا و تجارت را به یکدیگر پیوند می‌دهد. این اعداد و ارقام نیز به‌خوبی گواه این مطلب در مقیاس جهانی است. کشورهای واقع در مناطق خشک و نیمه‌ خشک می‌توانند با واردات کالاهای آب‌بر، نظیر مواد غذایی، آبی را که برای تولید آن نیاز است، برای استفاده در سایر بخش‌ها حفظ کنند. انتقال آب حقیقی در حجم زیاد و در فاصله‌های طولانی برای مشکلات انتقال و هزینه‌های زیاد آن، تقریباً غیرممکن به‌نظر می‌رسد. دراین‌حال تجارت مواد غذایی با انتقال مجازی حجم عظیمی از آب می‌تواند همگون‌سازِ پخش ناهمگون منابع آب باشد.
بخش کشاورزی، به‌عنوان پرمصرف‌ترین بخش، در حدود 74درصد از منابع آب شیرین جهان را مصرف می‌کند [4]. برخی از کشورهای کم‌آب برای تأمین بخشی از این آب، با نادیده‌گرفتن ظرفیت‌های طبیعی، آب‌های زیرزمینی را بیش از حد پمپاژ کرده و بیش از اندازه آب دریا را نمک‌زدایی می‌کنند. نتایج نشان می‌دهد که تولید محصولات در چنین وضعیتی، بیش از پنج برابر گران‌تر است [8]. کشورهای کم‌آب می‌توانند با دخالت‌دادن تجارت آب مجازی در سیاست‌های آبی، علاوه‌بر اینکه میزان دسترسی خود را به منابع آب جهانی افزایش می‌دهند، از افزایش فشار بر منابع محدود خود نیز بکاهند. واردات مواد غذایی به‌منظور استفاده از منبع تجارت آب مجازی، بخش‌های اقتصادی و اجتماعی و محیط‌زیست هر کشور را تحت‌تأثیر قرار می‌دهد و با امنیت غذایی و فرهنگ کشور همبستگی مستقیم دارد. کشورهای کم‌آب می‌توانند با توجه به اوضاع و ظرفیت‌ها و نیازهای داخلی و همچنین ملاحظات امنیت غذایی خود، نقطۀ بهینه‌ای را برای میزان واردات مواد غذایی به کشور بیابند.
سالانه به کانالی پر از آب نیاز است به عمق یک متر و عرض یک کیلومتر و طول هفت میلیون کیلومتر، یعنی 180 برابر محیط کره زمین، تا روزانه 3000 کالری انرژی را برای 1/6میلیارد نفر جمعیت کره زمین تولید کند[4]. در ارقام کوچک‌تر می‌توان گفت به‌ازای تولید هر کالری، یک لیتر آب نیاز است [2]. درحالی‌که کرۀ زمین تا سال 2050 با ۲تا۳میلیارد نفر افزایش جمعیت مواجه خواهد بود [4]. تأمین آب و غذای این جمعیت از هم‌اکنون جای بحث است. بدون شک چالش‌های پیشِ ‌رو در مدیریت منابع آب با 25 سال پیش از این بسیار فرق کرده است و تا 25 سال آینده نیز وضعیت بسیار متفاوت خواهد بود [4]. پخش ناهمگون منابع آبی، تلاش کشورها برای تأمین امنیت غذایی ملت‌های خود، نیاز به توسعۀ زیرساخت‌های آبی و کمبود منابع مالی در این زمینه، مسئلۀ آب برای تولید غذا را به مسئله‌ای بین‌المللی تبدیل کرده است. مفهوم آب مجازی در دهۀ اخیر، به‌خوبی توانسته است بحث آب برای غذا را به‌گونه‌ای شفاف و کمّی به‌تصویر بکشد. ظهور بحث آب مجازی، توجه مدیران منابع آب را به‌سوی شاه‌راه‌های عظیم آب مجازی جلب کرد که می‌توانند به کمک مسیرهای انتقال آب حقیقی بیایند. درحالی‌که توسعۀ هدفمند تجارت آب مجازی توسعۀ پایدار منابع آبی را نشانه رفته است، مشکلات اجتماعی و فرهنگی ناشی از دگرگونی ساختار‌ها و مشکلات حکومتی و سیاسی که تأمین غذای برخی از کشورهای واردکننده را به چالش می‌کشد، مسئلۀ تجارت آب مجازی را به مسئله‌ای کلان و پیچیده تبدیل می‌کند. دراین‌خصوص به‌نظر می‌رسد چاره‌ای نیست مگر حل آن‌ ها در آینده‌ای نزدیک.
[1].Virtual Water
[2].Virtual Water
[3]. Virtual Water Trade
[4] . Water Embedded
[5]. Hung and Hoekstra
[6]. Water Footprint
[7]. Chapagain and Hoekstra


 
 

با رشد جمعیت، نیاز به ساخت و ساز افزایش می‌یابد و این مهم، جز با گسترش زیر ساخت‌های عمرانی امکان پذیر نمی‌باشد. از طرف دیگر کمبود زمین‌های مرغوب (زمین‌هایی که خاک آن برای ساخت و ساز دارای خصوصیات مکانیکی مناسب است) در شهرهای پر جمعیت و همچنین گرانی زمین در برخی مناطق موجب شده است تا ساخت و ساز در اعماق پایین‌تر از تراز زمین گسترش یابد. در بعضی مواقع بدلیل وجود موانعی از قبیل وجود ساختمان و تاسیسات زیرزمینی در ملک‌های مجاور گودبرداری‌ها بصورت قائم صورت می‌گیرد. بدیهی است برای جلوگیری از سوانح احتمالی عملیات گودبرداری باید با پایدار‌سازی همراه باشد. در صورتی که در طراحی پایدارسازی دیواره گودبرداری ضریب اطمینان[1] مناسب لحاظ نشود می‌تواند خسارات جانی و مالی جبران ناپذیری به بار آورد. اخباری که بعضاً در مورد واژگونی ساختمان‌های مجاور در حین گودبرداری منتشر می‌شود، ریسک‌پذیری و اهمیت این موضوع را نشان می‌دهد. از سوی دیگر عواملی که در تعیین ضریب اطمینان دخیل‌اند خود نیز دارای عدم قطعیت[2] هستند، بدین مفهوم که با تغییر هر یک از این عوامل ضریب اطمینان نیز دستخوش تغییر می‌گردد در نتیجه ریسک‌پذیری و احتمال خطر[3] نیز تغییر می‌یابد. در صورتی که در طراحی‌ها این موضوع نادیده گرفته شود می‌تواند هزینه‌های ناخواسته‌ای را تحمیل کند. باید توجه شود که ضرایب اطمینان خیلی بزرگ نیز هزینه‌های پایدارسازی را افزایش می‌دهد. لذا برآورد دقیق و آگاهانه ضریب اطمینان علاوه بر جنبه‌های ایمنی، به لحاظ اقتصادی نیز می‌تواند هزینه تمام شده این پروژه‌ها را کاهش دهد.
گودبرداری عمیق در بزرگراه نیکول[4] در سنگاپور نمونه‌ای از یک پروژه عظیم ژئوتکنیکی است که چند سال پیش منجر به یک فاجعه شد. این گودبرداری در عمق 30 متری و با 10 تا 15 متر عرض در خاک رس مارنی، با مهاربندی دیوار دیافراگم در حال اجرا بود که در بعد از ظهر 20 آوریل سال 2004، تیر بادبندی در بالای آن شکست و پیامد آن سقوط زمینی بطول 110 متر بود. که موجب ریزش بزرگراه نیکول در آن محدوده شد. همچنین جابجایی زیاد خاک موجب انفجار در لوله‌های گازرسانی و آتش‌سوزی شد. 4 نفر در این حادثه جان باختند. متاسفانه در سال‌های اخیر حوادث مشابهی در کشور عزیزمان ایران نیز اتفاق افتاده است. گسترش گودبرداری‌ها و احتمال رخ دادن حوادثی از این دست، اهمیت این موضوع را نشان می‌دهد. تحلیل سازه‌های ژئوتکنیکی مبتنی بر ارزیابی ریسک[5]، موضوعی است که اخیراً مورد توجه محققین قرار گرفته است. دلیل این رویکرد نیز وجود پارامترهای غیر قطعی یا همان عدم قطعیت‌ها در مسائل ژئوتکنیکی

 می‌باشد. چون وجود عدم قطعیت‌ها طراحی‌های غیر مطمئن را منجر می‌گردد. از این‌رو باید میزان نامطمئن بودن طراحی و ریسک‌های ناشی از این طراحی ارزیابی شوند تا با مدیریت ریسک[6]‌ها میزان خسارات را کاهش داد. مدیریت ریسک عبارت است از کاربرد سیستماتیک رویه ها، شیوه ها و سیاست های مدیریتی، برای شناسایی، آنالیز، ارزیابی، کاهش و نظارت بر ریسک. کاهش ریسک نیز استفاده از روش های مناسب و اصول مدیریت برای کاهش احتمال وقوع یک رخداد و یا عواقب نامطلوب آن، و یا هر دو می باشد. تخمین ریسک و مقایسه آن با معیارهای پذیرش (کمی و یا کیفی ) بخشی جدایی ناپذیر مدیریت ریسک است.

 

 

1-2- بیان موضوع تحقیق

 

محققین همواره در پی کمی کردن پدیده‌ها و استفاده از نظریه‌های احتمالاتی جهت مدل کردن و آنالیز آن‌ ها بوده‌اند. کمی کردن پدیده‌ها و استفاده از نظریه‌های احتمالاتی در قرون 16 و 17 مورد توجه قرار گرفت. موضوع ریسک و مدیریت آن نیز چند سال پس از آن مطرح شد و به سرعت در علوم مختلف مورد توجه قرار گرفت ولی شکل امروزی آن پس از سال 1960 مطرح شد که موجب بوجود آمدن بیمه گردید. اصول ارزیابی و مدیریت ریسک کاربردی به صورت رسمی تر، برای مناطق شهری در معرض خطر زمین لغزش و کنترل شیب اطراف بزرگراه از دهه 1970 انجام شده است. در دهه 1980، و به خصوص در دهه 1990، با معرفی روش های کمی، مدیریت ریسک مسیر خطوط لوله و علی الخصوص مدیریت ریسک شیب ها توسعه یافت. محققان زیادی همچون وارنس (1984)، ویتمن (1984)، اینشتین (1988، 1997)، فل (1994)، لروی (1996)، وو و همکاران (1996)، فل و هارتفورد (1997)، ندیم و لاکاسه (1999)، هو و همکارانش. (2000) والتسد و همکارانش. (2001)، ندیم و همکاران. (2003)، ندیم و لاکاسه (2003، 2004)، هارتفورد و بیچر (2004)، و لی و جونز (2004). در این توسعه نقش داشته اند.
اخیراً مطالعاتی با هدف بهبود عوامل ریسک با تاکید بر اهمیت تحلیل عدم اطمینان و تایید روش‌های احتمالاتی به عنوان ابزاری مفید برای تصمیم‌گیری انجام گرفته است. یکی از ویژگی‌های مهم در ارزیابی ریسک این است که با آنالیز حالت‌های مختلف ریسک (به عنوان مثال، آنالیز هزینه-سود[7]) تصمیم‌گیری‌های بعدی تسهیل می‌شوند. این تحقیق توضیح می‌دهد چگونه روش‌های احتمالاتی برای توصیف عدم قطعیت و ارزیابی ریسک به عنوان ابزار تحلیلی جهت تصمیم‌گیری استفاده شود.
[1] – Factor of Safety
[2] – Uncertainty
[3] – Probability of Failure
[4] – Nicoll
[5] – Risk Assessment
[6] – Risk Management
1 – Cost-Benefit

امروزه بتن به عنوان یکی از پرمصرفترین مصالح جهان و به عنوان ماده ساختمانی قرن بیست و یکم شناخته شده است. ساخت این ماده مرکب با بهره گرفتن از ارزانترین و در دسترس­ترین مواد ساده از یک سو، انعطاف­پذیری، خواص مقاومتی و دوام آن از سوی دیگر و نیز استفاده از موادی در ساخت آن که به پاکسازی و کاهش آلودگی محیط زیست کمک می­نماید موجب آن شده است که بتن به عنوان مصالح ممتاز مطرح شود]1[. بتن ماده ای است که دارای مقاومت زیاد در فشار بوده و از این رو استفاده از آن برای قطعات تحت فشار مانند ستونها و قوسها بسیار مناسب است. لیکن علیرغم مقاومت فشاری قابل توجه، مقاومت کششی کم و شکنندگی نسبتاً زیاد بتن استفاده از آن را برای قطعاتی که تماماً یا به طور موضعی تحت کشش هستند را محدود مینماید]2[. این عیب اساسی بتن در عمل با مسلح کردن آن با استقرار آرماتورهای فولادی در جهت نیروهای کششی برطرف می­گردد. شایان ذکر است که در موارد متعددی جهت این نیروهای کششی به طور دقیق معلوم نیست. همچنین با توجه به اینکه آرماتور بخش کوچکی از مقطع را تشکیل می­دهد، تصور اینکه مقطع بتن یک مقطع همگن و ایزوتروپ باشد صحیح نخواهد بود. به منظور ایجاد شرایط ایزوتروپی و کاهش ضعف شکنندگی و تردی بتن تا حد ممکن در چند دهه اخیر استفاده از الیاف نازک و نسبتاً طویل که در تمام حجم بتن پراکنده می­ شود متداول شده است]3[.

 

مساله دیگری که اخیراً مورد توجه دانشمندان علم بتن قرار گرفته است استفاده از نانو­مواد در بتن بوده است. محققان با آزمایشات مختلف به این نتیجه رسیدند که مشخصات بتن حاوی نانو مواد در مقایسه با بتن معمولی تحت تاثیر واکنش­های شیمیایی نانو­مواد با ذرات سیمان و بلورهای هیدروکسید کلسیم موجود در سیمان، عملکرد ماده مرکب بتنی را به شدت تحت تأثیر قرار می­دهد]4.[
1-2. معرفی بتن الیافی
1-2-1. تعریف: طبق تعریف ACI 544.1R-82 ، بتن ساخته شده از سیمان هیدرولیکی، آب، شن، ماسه و الیاف، بتن مسلح با الیاف یا بتن الیافی نامیده می­ شود. در بتن الیافی مانند بتن معمولی می­توان از پوزولانها و دیگر مواد مضاعف استفاده کرد. الیاف در شکلها و اندازه های متفاوت، و از جنس فولاد، مواد پلیمری، شیشه و مواد طبیعی مورد استفاده قرار می­گیرد ]5[.
 
1-2-2. آیین نامه­های معتبر بتن الیافی
علاوه بر مطالعات و پژوهشهایی که بصورت مقالات معتبر در مجلات و یا کنفرانسها ارائه گردیده است. آیین نامه­های بتن نیز بخشی از قسمتهای خود را به بتن الیافی اختصاص داده­اند. از جمله این         آیین نامه­ها، آیین نامه ACI (انجمن بتن آمریکا)  می­باشد که با معرفی کمیته­ای جداگانه به نام ACI-544 به بررسی مسائل بتن الیافی پرداخته است. این کمیته اولین گزارش را در سال 1973 ارائه نمود و تاکنون این کمیته با چهار گزارش کلی کار خود را افزایش داده است. گزارش های این کمیته با نامهای فرعی  3R,2R,1Rو  4R نامیده می­شوند.
در گزارش ACI,544-1R که در سال 1996 ارائه گردید و در سال 1999 بازبینی شد، اطلاعات کاملی از انواع الیاف و خواص آنها و تاثیر آنها بر روی خواص مکانیکی بتن به علاوه آزمایش  اندازه ­گیری طاقت بتن الیافی آمده است. در اصل این گزارش بیشتر به شناسایی انواع الیاف قابل کاربرد در بتن پرداخته و آنها را مقایسه کرده است]6.[
در گزارش ACI,544-2R که در سال 1989 ارائه گردید طریقه انجام آزمایشات و استانداردهای لازم آورده شده است و در مواردی همانند آزمایش ضربه و … حتی طریقه ساخت دستگاه آزمایش نیز توضیح داده شده است]7[.
در گزارش ACI,544-3R که در سال 1998 ارائه گردید، در مورد طرح اختلاط و مصالح مناسب برای بتن الیافی توضیح داده شده است. در این گزارش روشی برای طرح اختلاط آورده نشده بلکه دو طرح اختلاط مثال زده شده و پیشنهاداتی برای بهتر شدن  خواص بتن الیافی آورده شده است. به عنوان مثال هر چه سنگدانه ها در بتن الیافی کوچکتر باشند نقش الیاف در بتن اثرگذارتر خواهد بود و یا اینکه پیشنهاد گردیده که در بتن الیافی در صورت امکان از سیمان بیشتری استفاده گردد]8[.
در گزارش ACI,544-4R که در سال 1988 ارائه گردید. به روش های طراحی با الیاف فولادی پرداخته شده است. البته نتایج این طراحی­ها هنوز در ACI- 318 وارد نگردیده است]9[.
از آیین­نامه های دیگر، آیین­نامه JSCE [1] ژاپن می­باشد که روش اندازه ­گیری طاقت بتن الیافی که توسط این آیین­نامه ارائه گردیده از اهمیت بالایی نزد محققین برخوردار است. در ضمن آیین­نامه RILEM در اروپا نیز گزارشهایی در مورد بتن الیافی منتشر کرده است.]10[.
1 Japan Society of Civil Engineering Standard

…………………………………………………………………………………………………………………………………………… 57

 

فهرست

4-2- تعیین تغییرمکان هدف به روش ضرایب تغییرمکان………………………………………………………………………………… 57
4-3- تعیین تغییرمکان هدف به روش طیف ظرفیت………………………………………………………………………………………. 58
4-4- منحنی ظرفیت سازه ها…………………………………………………………………………………………………………………….. 60
4-5- تحلیل به روش دینامیکی غیرخطی…………………………………………………………………………………………………….. 62
4-5-1- شتاب نگاشت های مورد استفاده در آنالیز دینامیکی غیرخطی…………………………………………………………….. 63
4-5-2- همپایه کردن PGA…………………………………………………………………………………………………………………… 63
4-5-3- همپایه کردن طیف……………………………………………………………………………………………………………………… 64
4-5-4- مقادیر ماکزیمم تغییرمکان در نقطه کنترل……………………………………………………………………………………….. 66
4-5-5- تغییرمکان نسبی طبقات در تحلیل دینامیکی غیرخطی………………………………………………………………………… 70
4-6- ارزیابی عملکرد سازه ها………………………………………………………………………………………………………………….. 72
4-6-1- معیار کنترل عملکرد سازه ها………………………………………………………………………………………………………… 72
4-6-2- تعیین سطح عملکرد در تحلیل استاتیکی غیر خطی……………………………………………………………………………. 72
4-6-3-تعیین سطح عملکرد در تحلیل دینامیکی غیرخطی تاریخچه…………………………………………………………………. 73
5-1- نتایج…………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 78
5-2- پیشنهاد هایی برای تحقیقات آتی……………………………………………………………………………………………………….. 79
مراجع……………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 80
 
 
فهرست جداول
جدول(2- 1) : طبقه بندی اجزای كنترل شونده توسط نیرو و تغییر شكل در قابهای مهاربندی فولادی.. 12
جدول (2-2): مقدار ضریب C0.. 21
جدول (2-3): مقادیر ضریب C2.. 22
جدول( 2-4 ) پارامترهای مدل سازی و معیارهای کمی پذیرش برای روش غیر خطی اجزای سازه ای فولادی.. 25
جدول(2-5) پارامترهای مدل سازی و معیارهای کمی پذیرش برای روش های غیر خطی اجزای سازه ای فولادی.. 28
جدول(2-6): تعیین نوع سازه. 33
جدول(2-7): تعیین مقادیرk.. 33
جدول(2-8):مقادیر حداقل SR… 34
جدول (3-1): مقادیر بارهای زنده و مرده در بارگذاری ثقلی.. 42
جدول(3-2): پارامترهای مورد استفاده در بارگذاری لرزه ای ساختمان 4 طبقه. 43
جدول(3-3):پارامترهای مورد استفاده در بارگذاری لرزه ای ساختمان 8 طبقه. 43
جدول(3-4):پارامترهای مورد استفاده در بارگذاری لرزه ای ساختمان12 طبقه. 44
جدول(4-1): تغییرمکان هدف به روش ضرایب تغییرمکان مطابق با دستورالعمل بهسازی لرزه ای.. 58
جدول(4-2): تغییرمکان هدف به روش طیف ظرفیت مطابق با تفسیر دستورالعمل بهسازی لرزه ای.. 59
جدول(4-3): مقادیر ماکزیمم تغییرمکان نسبی در تحلیل pushover. 62
جدول(4-4): شتاب نگاشت ها و ضرایب مقیاس مورد استفاده در تحلیل دینامیکی غیرخطی.. 66
جدول(4-5): مقادیر ماكزیمم تغییرمکان در نقطه كنترل برای هر ساختمان طی3 شتاب نگاشت… 68
جدول(4-6): مقادیر ماکزیمم تغییرمکان نسبی به ازای هر زلزله و ساختمان.. 71
جدول (4-7): تعیین سطح عملکرد در روش های طرح بهسازی (4 Story). 73
جدول (4-8): تعیین سطح عملکرد در روش های طرح بهسازی (8 Story). 74
جدول (4-9): تعیین سطح عملکرد در روش های طرح بهسازی (16 Story). 74
جدول (4-10): تعیین سطح عملکرد نمونه ها در تحلیل دینامیکی غیرخطی با بکارگیری 3 شتاب نگاشت… 75

 

 
 

 

فهرست شکل

 
شکل( 2-1): منحنی ساده شده نیرو- تغییرمکان[1]……………………………………………………………………………………….. 20
شکل(2-2):طیف ارتجاعی در دستگاه مختصات تغییرمكان و شتاب……………………………………………………………….. 31
شکل(2-3): تقریب منحنی ظرفیت سازه به صورت دوخطی…………………………………………………………………………… 32
شکل(2-4): منحنی هیسترزیس رفتار سازه………………………………………………………………………………………………….. 33
شکل(2-5): طیفADRS كاهش یافته……………………………………………………………………………………………………. 34
شکل(2-6): تعیین حداكثر تغییرمكان سازه[2]……………………………………………………………………………………………… 35…..
شکل (3-1): پلان مدل های طراحی شده…………………………………………………………………………………………………… 38
شکل (3-2): نحوه قرار گرفتن مهاربندها در دهانه 1و5………………………………………………………………………………… 39
شکل (3-3):نحوه قرار گرفتن بادبند در دهانه A,E……………………………………………………………………………………… 40
شکل (3-4): نمای سه بعدی ساختمان 4 طبقه……………………………………………………………………………………………… 41
شکل(5-3): پنجره تعریف الگوی توزیع بار جانبی در تحلیل استاتیکی غیر خطی……………………………………………….. 47
شکل(6-3)- پنجره های مربوط به تعریف مشخصات مفصلی………………………………………………………………………… 48
شکل (7-3):منحنی نیرو- تغییرمکان…………………………………………………………………………………………………………… 49
شکل (8-3):منحنی لنگر- دوران………………………………………………………………………………………………………………. 49
شکل (9-3):منحنی نیرو- تغییرمکان…………………………………………………………………………………………………………… 50
شکل(10-3): منحنی تغییرشکل پلاستیک…………………………………………………………………………………………………… 51
شکل(4-1): تعیین نقطه عملکرد به روش طیف ظرفیت…………………………………………………………………………………. 59
شکل(4-2): مقایسه تغییرمکان هدف در روش های ظرایب تغییرمکان و طیف ظرفیت……………………………………….. 60
شکل(4-3): منحنی ظرفیت برای سازه 4 طبقه تحت الگوهای بارگذاری جانبی(push2)………………………………….. 61
شکل(4-5): شتاب نگاشت زلزله Kobe……………………………………………………………………………………………………. 64
شکل(4-6): شتاب نگاشت زلزله Northridge…………………………………………………………………………………………. 64
شکل(4-7): شتاب نگاشت زلزله بم…………………………………………………………………………………………………………… 65
شکل(4-8): پنجره معرفی حالت بارگذاری تاریخچه زمانی…………………………………………………………………………… 67
شکل(4-9): نمودار تغییر مکان بام مدل 4 طبقه تحت زلزله بم……………………………………………………………………….. 68
 
 
 
فصل اول:کلیات
 
1-1- لزوم انجام تحلیل های غیرخطی
با توجه به اینكه اكثر سازه های متداول در هنگام زلزله وارد ناحیه غیرخطی شده واز خود رفتار غیرارتجاعی نشان می دهند لذا با بهره گرفتن از روش های مرسوم و سنتی آیین نامه ها كه بر پایه تحلیل های خطی استوار است نمی توان كنترلی بر رفتار سازه پس از ورود آن به ناحیه غیر ارتجاعی داشت. از طرف دیگر تحلیل دینامیكی غیرخطی كه اغلب به عنوان دقیق ترین روش در بررسی رفتار سازه ها در حین زلزله از آن یاد می شود، به علت پرهزینه و وقت گیر بودن، نمی تواند مناسب برای مسایل كاربردی و مهندسی باشد. در این میان ایدة­­ تحلیل استاتیكی غیرخطی بارافزون مطرح شده است كه ضمن اینكه مشكلات و پیچیدگی های روش دینامیكی غیر خطی را ندارد، می تواند با تقریب قابل قبولی رفتار سازه را در ناحیة غیرارتجاعی مورد ارزیابی قرار دهد. تحلیل استاتیکی غیرخطی پایه روش طراحی بر اساس عملکرد می باشد. طراحی براساس عملکرد درحقیقت به روشی اطلاق می شود که در آن معیار طراحی سازه به صورت دستیابی به یک رفتار و عملکرد هدف تشریح می شود. این روش تقابلی است با معیار طراحی سازه های مرسوم که در آن معیار طراحی سازه تنها با محدودکردن نیروهای اعضاء که ناشی از اعمال مقادیر مشخصی از بارهای طراحی می باشند تعریف می گردد. در این روش با سطح بندی خطر زمین لرزه به کارفرما این اختیار داده می شود تا میزان خطر پذیری را برای طراح سازه انتخاب کند. از سوی دیگر با قابل پیش بینی شدن رفتار سازه با خطر پذیری معین می توان نسبت به کاربری و آسیب پذیری سازه پس از زلزله تصمیم گرفت.
 
1-2- موضوع پایان نامه
در جریان یک پروژه بهسازی، در ابتدا نیاز به جمع آوری اطلاعات از سازه موجود می باشد، در ادامه لازم است سازه مورد نظر به طریقی مدل سازی و تحلیل شود، تا رفتار و عملکرد سازه هنگام زلزله مشخص گردد. حال برای
کنترل نتایج به دست آمده نیاز به معیارهای خاصی می باشد تا در نهایت لزوم یا عدم لزوم به بهسازی برای ساختمان های موجود مشخص شود و پس از انجام کلیه این اقدامات و با در نظر گرفتن نتایج حاصل و در صورت نیاز به بهسازی، روش اجرایی بهسازی تعیین گردد.
با توجه به مطالب بیان شده و آغاز اقدامات مورد نیاز جهت بهسازی لرزه ای ساختمان های موجود در کشور، دستورالعملی توسط سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور تهیه شده است که مبنای مطالعات بهسازی ساختمان- ها قرار گیرد. این دستورالعمل با بهره گرفتن از آیین نامه ای است که اخیراً در آمریکا جهت بهسازی ساختمان ها تدوین و توصیه شده است. این آیین نامه از طرف انجمن مهندسین عمران امریکا (ASCE) و آژانس مدیریت بحران فدرال (FEMA) تهیه شده و تحت عنوانFEMA440& FEMA356 & FEME273 منتشر گردیده است.
هدف اصلی این پایان نامه ارزیابی کارایی شیوه های تعیین سطح عملکرد سازه، مطرح شده در دستورالعمل بهسازی لرزه در برآورد سطح عملکرد ساختمان فولادی دارای سیستم دوگانه مهاربند ضربدری و قاب خمشی می باشد. در واقع میزان دقت تحلیل استاتیکی با تحلیل دینامیکی غیرخطی مقایسه می گردد. همچنین به این پرسش پاسخ داده می شود که ساختمان طراحی شده با آیین نامه 2800 ویرایش سوم در چه سطحی از عملکرد بر اساس ضوابط دستورالعمل بهسازی لرزه ای قرار می گیرد و آیا این که ساختمان مورد نظر هدف آیین نامه 2800 را برآورده می کند. روش کار در پایان نامه به این گونه است که سه ساختمان متقارن و منظم4، 8، 16 طبقه فولادی سیستم دوگانه قاب خمشی – مهاربند ضرب دری و مهاربند 7 شکل  ، با نرم افزار ETABS به صورت سه بعدی (3D) بر اساس آیین نامه 2800 ویرایش سوم، و بر روی خاک نوع 2 در برابر زلزله طراحی شده اند. سپس این سه ساختمان به همان صورت سه بعدی در نرم افزار ETABSver9 تحلیل استاتیکی غیر خطی بارافزون (Pushover) گشته و نتایج حاصل از آن با تحلیل دینامیکی غیر خطی تاریخچه زمانی مدل ها در نرم افزار SAP2000ver12 مورد مقایسه قرار گرفته اند.
 

زلزله یک پدیده طبیعی است که تأثیرات گسترده‌ای بر زندگی بشری دارد.  متأسفانه کشور ایران در حال حاضر درصدر کشورهایی است که وقوع زمین‌لرزه در آن با تلفات بالایی همراه است. زلزله خیز بودن اکثر نقاط کشور و بالا بودن میزان خطر لرزه پذیری مناطق مختلف، مساله دیگری است که اهمیت مساله کیفیت را در ساخت و سازها دو چندان می کند.در کشور ما در فاصله زمانی هر 10 سال، یک زلزله با بزرگی بیش از 5/6 ریشتر رخ می دهد و این خود زنگ خطری برای همه دست اندرکاران ساخت و ساز می باشد.آیین نامه2800، مدارس را در زمره ساختمان های با اهمیت زیاد در نظر گرفته و ضریب ایمنی بالاتری را برای فضاهای آموزشی، نسبت به ساختمان های دیگر، اعمال می کند.[1]با توجه به حضور هزاران معلم و دانش آموز در این فضاها، توجه به استحکام سازه ای ساختمان مدارس از اهمیت بالایی برخوردار است.
اجرای بهسازی لرزه ای ساختمانهای آموزشی یکی از اولویتهای اصلی دولت بعد از وقوع زلزله بم به شمار می­رود. این واقعه توجه دولتمردان را به این نکته جلب کرد که بهسازی ساختمانهای آموزشی در كشور ایران یک ضرورت تاریخی است كه اگر پاسخ مناسب به آن داده نشود درمقابل نسلهای آتی كشور كه متاثر از این حادثه میگردند مسئول خواهند بود. لذا این امر منجربه تخصیص اعتبارات دربخشهای مختلف كشور به منظوربهسازی شریانهای اساسی وساختمانهای عمومی كشورازجمله طرح تخریب وبازسازی وبهسازی مدارس فرسوده كشورگردید. درراستای تحقق این امر سازمان نوسازی مدارس کشوربعنوان متولی امر مقدس مدرسه سازی ؛ مقاوم‌سازی مدارس موجود وهمچنین ارتقاء ضریب ایمنی مدارس در دست اجرا را در دستور کار خود قرار داده است[2]. با توجه به اهمیت بالای این موضوع , بررسی مشکلات پیش آمده در مسیر بهسازی لرزه ای(مقاومسازی) واولویت بندی کردن آنان وارائه راهکار در مورد آن از ضروریات امر می باشد که مادر این تحقیق برانیم به این مهم دست یابیم.

 

1-2      اهمیت موضوع:

 

از اقدامات مهم و تأثیرگذار در کاهش خطرپذیری کشور در برابر زلزله،تخریب بازسازی و بهسازی لرزه‌ای ( مقاوم‌سازی) ساختمان‌های موجود است که  چند سالی است که در دستور کار قرار گرفته و با حمایت دولت  و مجلس شورای اسلامی، اعتبار مناسبی برای مقاوم‌ سازی و بازسازی مدارس خطرآفرین کشور اختصاص یافته است .تجربه واقعه اندوهناک زلزله شهر تاریخی بم علاوه بر اینکه واقعیت فاجعه ناشی از فرسودگی وقدمت ساختمانها را آشکار نمود؛متذکر گردید که مدارس احداثی سالهای اخیرمی تواند بعنوان پایگاه امن ومقاوم وماندگار در امر امداد وکمک رسانی زلزله زدگان ویا بازماندگان دیگر حوادث غیر مترقبه مورد استفاده قرار گیرد.با این اوصاف بودجه ای در اختیار سازمان نوسازی مدارس کشور قرار گرفت تا برای تخریب وبازسازی ومقاوم سازی مدارس بدون استحکام در سراسر کشور هزینه نمایند.
از سال 85  سازمان نوسازی مدارس  بعنوان متولی این امر قدم به میدان گذاشته وتاکنون ساختمانهای آموزشی زیادی رادر سطح کشور مقاوم نموده که گاها” بعلت عوامل مختلفی این امر متوقف ویا به کندی پیش رفته است.با توجه به اهمیت بالای این موضوع عنوان تحقیق بررسی مشکلات پیش آمده در این مسیر وارائه راهکار در مورد آن می باشد.   در ریشه یابی علت این مساله، عموما هر یک از طرفین درگیر در ساخت پروژه، دیگری را مقصر می داند. کارفرما و مشاور، پیمانکار را مسئول این مساله می دانند و پیمانکار آن دو را. اما برای اصلاح این وضعیت باید همه جوانب را در نظر گرفت. مسائل اساسی و بنیادینی نیز وجود دارد که از حیطه اختیارات طرفین خارج است. برای گرداوری مشکلات از ایده ونظرات مسئولین مقاومسازی نوسازی های مراکز استان ومسئولین وپیمانکاران دست اندرکار استفاده وبه تفسیر و ارائه راهکار جهت آن می پردازیم.

 

1-3      بیان مساله

 

در حال حاضر متولی اصلی طرح مقاومسازی ,تخریب بازسازی  مدارس کشور سازمان نوسازی,توسعه وتجهیز مدارس کشور به شمار میرود.در طی سالهای گذشته از سال1385فعالیتهای مختلفی در خصوص اجرای مقاومسازی توسط آن سازمان صورت پذیرفته که به صورت خلاصه در ادامه آمده است.
در این تحقیق برآنیم تا از ایده ونظرات مسئولین مقاومسازی ادارات نوسازی استا نها و مسئولین و پیمانکاران دست اندرکاربهره مند شده تا در مورد مشکلات این طرح ؛به طور مثال همکاری بهره برداران مدارس، عدم تخصیص بودجه، مشکلات اجرایی، عدم تجربه پیمانکاران آگاهی کاقی بدست آوریم.در این بررسی مطمئنا  مشکلات در شرایط جغرافیایی و زمانی متفاوت و برای همه مدارس یکسان نخواهد بود وحتی نوع اسکلت و اجرای طرح بهسازی لرزه­ای نیز باعث مغایرتهایی خواهد شدکه باید به آن توجه نمود.
در ضمن در حین مراحل اجرایی پروژه از مطالعه تا اجرا نیز مسائل غیر قابل پیش بینی بوجود خواهد آمد که کل مسیر پروژه را تحت الشعاع قرار خواهد دادکه با بررسی آن می توان به برنامه ریزی دقیقی دست یافت.
در این پژوهش سعی شده است با نگاهی جامع نگر، چالشها و مشکلات پیش روی اجرای مقاومسازی  فضاهای آموزشی در سازمان نوسازی مدارس شناسایی  واولویت بندی نماید. این پژوهش می تواند به مسئولین سازمان نوسازی مدارس کشور، ادارات کل نوسازی مدارس استانها و بخصوص اداره کل نوسازی مدارس استان یزد کمک کند تا با شناسایی و اولویت بندی مشکلات فراروی مقاومسازی و بکارگیری تمهیدات لازم، از بروز آنها پیشگیری نموده و یا نسبت به رفع آنها اقدام نمایند.
نتایج این پروژه همچنین می تواند به مدیران سازمان های دولتی و غیر دولتی مانند راه و شهرسازی، بنیاد مسکن و… که در آینده به سمت مقاومسازی پروژه های مهم دولتی پیش میروند ؛یاری رسانده و در راستای بالابردن کیفیت پروژه ها و دستیابی به اهداف کیفی با حداقل هزینه و در کمترین زمان، یاری رساند.