تشکیل هیدرات­ نیازمند سه شرط است:
۱- ترکیب مناسب دما و فشار دمای کم و فشار زیاد برای تشکیل هیدرات شرایط مطلوبی است؛

۲- وجود تشکیل­دهندۀ هیدرات: تشکیل­دهنده­های هیدرات عبارتند از: متان، اتان، پروپان، ایزوبوتان، سولفید هیدروژن و دی­اکسید­کربن؛
۳- آب کافی، نه بیش از حد و نه خیلی کم.
دمای کم و فشار زیاد شرایط مطلوبی برای تشکیل هیدرات است. دما و فشار دقیق، به ترکیب گاز بستگی دارد. هیدرات­ها در دمایی بیشتر از صفر درجۀ سلسیوس نقطۀ انجماد آب، شکل می‌گیرند.
برای جلوگیری از تشکیل هیدرات صرفاً باید یکی از سه شرط مذکور را از بین برد. به­ طور معمول نمی‌توان تشکیل­دهنده­های هیدرات را از مخلوط حذف کرد. در مورد گاز طبیعی، تشکیل­دهنده‌های هیدرات، محصولات مطلوبی هستند. بنابراین با از بین بردن دو شرط دیگر می­توان از تشکیل هیدرات جلوگیری کرد]۴-۶[.
فاکتورهای مؤثر در تشکیل هیدرات
سایر فاکتورهایی که بر روی تشکیل هیدرات اثر می‌گذارند عبارتند از:
میزان اختلاط (آشفتگی و تلاطم)، سنتیک، سطح تشکیل کریستال، مکان هسته زایی، میزان تجمع و شوری سیستم. این پدیده‌ها می‌تواند تشکیل هیدرات را افزایش دهد امّا برای فرایند تشکیل ضروری نیستند. این پدیده ­ها امکان تشکیل­ هیدرات را افزایش می­ دهند که عبارتند از]۷-۱۱[:
۱- تلاطم^[۶]
الف. سرعت زیاد
امکان تشکیل هیدرات در مناطقی که در آن‌ سرعت سیال زیاد است، بیشتر می­باشد. این مسئله موجب می­ شود که شیرهای اختناق^[۷](ماسوره) مستعد تشکیل هیدرات باشند. دلیل اول این است، هنگامی که گاز طبیعی از ماسوره عبور می­ کند، به علت اثر ژول- تامسون^[۸] افت دمای چشمگیری اتفاق می­افتد و دلیل دوم سرعت زیاد در این شیر است.
ب. اختلاط^[۹]
اختلاط در خط لوله، مخازن فرآوری^[۱۰]، مبدل­های حرارتی^[۱۱] و… احتمال تشکیل‌هیدرات را افزایش می‌دهد.
۲- مکان­های هسته­زایی^[۱۲]
به­ طور کلی، مکان هسته­زایی جایی است که در آن‌ تغییر فاز اتفاق می­افتد و در این مورد فاز سیال به جامد تبدیل می­ شود. برای مثال در رستوران­های تهیۀ غذای آماده برای درست کردن سیب‌زمینی سرخ کرده از ماهی­تابۀ گود استفاده می­ شود. در این ماهی­تابه، روغن بسیار داغ است امّا حباب جوشی وجود ندارد، زیرا هیچ مکان مناسبی برای هسته­زایی نیست. با این حال، هنگامی که سیب­زمینی­ها را در روغن قرار می‌دهند، بی­درنگ به جوش می ­آید، زیرا سیب زمینی سرخ کرده مکان بسیار مناسبی را برای هسته­زایی فراهم می­ کند. مکان­های هسته­زایی برای تشکیل هیدرات عباراتند از:
نقص­های موجود در خط لوله، نقاط جوش^[۱۳]، اتصالات خط لوله (زانویی، سه­راهی، شیرها و غیره). گل و لای، جرم، خاک و شن و ماسه نیز مکان­های مناسبی برای هسته­زایی فراهم می­ کنند.
۳- آب آزاد^[۱۴]
ممکن است این سوال مطرح شود که آیا برای تشکیل هیدرات وجود آب آزاد الزامی است؟ خیر، این گفته با اظهارات قبلی متناقض نیست. آب آزاد برای تشکیل هیدرات الزامی نیست، امّا وجود آب بی­شک احتمال تشکیل هیدرات را افزایش می­دهد. علاوه ­بر­این سطح تماس آب و گاز محل هسته­زایی بسیار خوبی برای تشکیل هیدرات گازی است.
موارد بالا تنها احتمال تشکیل هیدرات را افزایش می­برد و شرط لازم برای تشکیل آن‌ نیست. سه شرطی که پیشتر به آن‌ اشاره شد، شروط لازم برای تشکیل هیدرات است. یکی دیگر از جنبه­ های مهم تشکیل هیدرات، تجمع جامدات است. هیدرات­های گازی لزوماً در همان نقطه­ای تشکیل می­شوند، منعقد نمی‌شوند. در خط لوله هیدرات می ­تواند همراه با فاز سیال به­ ویژه مایع جریان داشته باشد و تمایل دارد در همان جایی که مایع تجمع می­یابد، منعقد شود. به­ طور معمول انعقاد هیدرات مشکل ایجاد می­ کند. در خط لولۀ چندفازی، این تجمعات خط لوله را می­بندد و به تجهیزات آسیب می­رساند.
اغلب اوقات توپک­رانی^[۱۵] برای حذف هیدرات از خط لوله کافی است. توپک­رانی، فرآیندی است که طی آن‌ ابزاری به نام توپک را وارد خط لوله می­ کنند. توپک­های مدرن کاربردهای فراوانی دارند، امّا مهمترین وظیفۀ آنها، تمیز کردن خط لوله است. نوعی از توپک­ها، داخل خط لوله را می­خراشد و باز طریق جریان سیال در لوله حرکت می­ کند و بدین صورت هر جامدی را از درون خط لوله جا­به­جا می­ کند (هیدرات، موم^[۱۶]، لجن و غیره). توپک­رانی برای حذف پس­مانده­های مایعات^[۱۷] نیز به­کار می­رود]۱۲[.
توپک­رانی باید طوری برنامه­ ریزی شود که تجمع هیدرات­ها مشکل­ساز نشود. به­ طور معمول توپک‌رانی برای تمیز کردن هیدرات در خط لوله استفاده نمی­ شود. از مزایای دیگر توپک­رانی، حذف نمک و رسوبات است که این کار برای عملکرد مناسب خط لوله ضروری است. این امر به معنای آن‌ است که مکان­های مناسب برای تشکیل هسته­های هیدرات از بین می­روند.
آب و گاز طبیعی
آب اغلب همراه گاز طبیعی است و در مخازن همواره آب وجود دارد. بنابراین گاز طبیعی تولیدی همیشه اشباع از آب است. علاوه بر این آب سازند نیز گاهی همراه با گاز تولید می­ شود. همچنان که دما و فشار طی تولید گاز تغییر می­ کند، آب مایع نیز معیان می­ شود. به­علاوه آب اغلب در فرآیندهای گاز طبیعی وجود دارد. در فرایند شیرین­سازی گاز طبیعی (برای مثال برای حذف سولفید هیدروژن و دی­اکسید­کربن، به اصطلاح “گازهای اسیدی^[۱۸]” اغلب از محلول­های آبی استفاده می­ شود. مرسوم­ترین این فرآیندها شامل محلول آبی آلکانول­آمین است. به همین دلیل، گاز شیرین (محصول فرایند شیرین­سازی) این فرآیندها نیز، اشباع از آب است.
فرآیندهای مختلفی برای حذف آب از گاز طبیعی طراحی شده ­اند که در فصل سوم بررسی خواهند شد. همراهی آب و گاز طبیعی به این معناست که در تمامی مراحل تولید و فرآوری گاز طبیعی احتمال تشکیل هیدرات وجود دارد. بخش زیادی از این پژوهش به پیش ­بینی شرایط تشکیل هیدرات اختصاص دارد. با این دانش، مهندسان شاغل در صنعت گاز طبیعی خواهند دانست که آیا هیدرات در برنامۀ آنها مشکل­ساز خواهد بود یا نه؟ پس از آنکه مشخص شد هیدرات برای ما مشکل ایجاد می­ کند یا حتی یک مشکل بالفعل است، چه می‌توان کرد؟ یکی دیگر از بخش­های این پژوهش به این موضوع می ­پردازد.
آب آزاد
افسانه­ای در صنعت گاز طبیعی وجود دارد که می­گوید وجود “آب آزاد” (برای مثال یک فاز آبی^[۱۹]) برای تشکیل هیدرات ضروری است. در بخش­های بعدی نشان داده خواهد شد که این عقیده درست نیست. بی‌شک آب آزاد احتمال تشکیل هیدرات را افزایش می­دهد، ولی وجود آن‌ ضروری نیست. استدلال قوی برای نشان دادن اینکه آب آزاد برای تشکیل هیدرات ضروری نیست، در فصل چهارم روی نمودارهای فازی آوردی شده است.
یکی دیگر از موضوعات مورد توجه، اصطلاح “برفک^[۲۰]” است که سؤال ساده­ای را مطرح می­ کند: آیا وجود آب آزاد برای تشکیل یخ ضروری است؟ پاسخ منفی است. برفک­ها بدون وجود آب مایع نیز شکل می­گیرند. برفک از هوا روی اتومبیل در شب­های زمستانی تصعید می­ شود. به­ طور مستقیم از هوا به فاز جامد می­رود، بدون آنکه مایعی تشکیل شود. مخلوط هوا/آب یک گاز است، آب به­ صورت مایع در هوا وجود ندارد. اگر یک فریزر قدیمی را در نظر بگیریم (فریزری که بدون برفک نیست) با نگاه کردن به داخل آن‌ می­توان مشاهده کرد که لایه­ای از برفک در آن‌ شکل گرفته است، بدون آنکه آب مایعی تشکیل شده باشد. هیدرات­ها از طریق این سازوکار می­توانند ایجاد شوند.
یکی از دلایلی که چرا اعتقاد بر این است که آب آزاد برای تشکیل هیدرات ضروری است، این است که هیدرات شکل­گرفته بدون آب آزاد، مشکل­ساز نیست. داخل لوله ممکن است با برفک­های هیدرات پوشیده شود، امّا همچنان به­خوبی کار کند. یا مقدار هیدرات ممکن است کم باشد و در نتیجه خط لوله بسته نشود و به تجهیزات فرآوری نیز آسیبی وارد نشود. این هیدرات­های برفکی را می­توان به آسانی با فرایند توپک­رانی تمیز کرد.
فرایند تبدیل مستقیم جامد به گاز، تصعید نامیده می­ شود. برای مثال، دی­اکسید­کربن در فشار اتمسفری تصعید می­ شود. CO₂ جامد، که به­ طور معمول یخ خشک نامیده می­ شود، به­ طور مستقیم از فاز جامد بدون تشکیل مایع به فاز بخار می­رود. در این فشار اتمسفری CO₂ در دمای ۷۸- درجۀ سلسیوس (۱۰۸- درجۀ فارنهایت) از جامد به بخار تبدیل می­ شود. مثال دیگری از جامداتی که در فشار اتمسفری تصعید می­شوند، نفتالین است که مهم­ترین جزء گلوله­های ضدبید محسوب می­ شود. دلیل اینکه گلوله­های ضدبید از خود بو متصاعد می­ کنند، این است که نفتالین به­ طور مستقیم از فاز جامد به فاز بخار می­رود. در واقع همۀ مواد خالص از جمله آب خالص در فشارهای زیر فشار نقطۀ سه­گانۀ خود تصعید می­شوند. بنابراین جای تعجب نیست که هیدرات در شرایط مناسب می ­تواند به­ طور مستقیم از فاز گاز به فاز جامد برود.
بیان مساله پژوهش
متان کلاترات^[۲۱] که با نام­ هیدرات متانی و یخ متان نیز شناخته می­ شود، ترکیبی است که در آن‌ مقدار زیادی متان در داخل یک ساختار بلوری آب محبوس شده و ساختاری جامد تشکیل می­دهد. ابتدا تصور می­شد که هیدرات فقط در خارج از منظومه شمسی که دما بسیار پایین است تشکیل می­ شود ولی با پیشرفت علم کشف شد که مخازن وسیعی از آن‌ در کف اقیانوس­ها موجود است.
هیدرات­ها می­توانند در طول عملیات تولید گاز طبیعی نیز تشکیل شوند. این امر زمانی روی می­دهد که آب مایع در حضور متان در فشار بالا متراکم شود. مشخص شده است که مولکول‌های بزرگتر مانند اتان و پروپان نیز می‌توانند هیدرات تشکیل دهند. در چند دهه اخیر هیدرات­ گازی به‌عنوان یک معضل درخطوط انتقال گاز مطرح بوده و جهت جلوگیری از تشکیل آن‌ از تزریق مواد بازدارنده به خطوط لوله استفاده شده است. از سوی دیگر مواد تزریقی مشکلات دیگری مانند جداسازی ثانویه و یا مسموم کردن مواد ایجاد می‌کنند که اگر بدون بررسی دقیق شرایط به خط تزریق شوند می­توانند بجای کاهش هزینه­ها موجب افزایش آن‌ گردند.
هیدرات­ها پس از تشکیل می­توانند خط لوله و تجهیزات پردازش را مسدود نموده و خساراتی ایجاد کنند. در این مرحله هیدرات­ها با صرف هزینه و وقت و اعمال روش­هایی چون کاهش فشار، گرم­کردن و حل به­ کمک مواد شیمیایی مانند متانول، الکل‌ها و گلایکول قابل حذف می­باشند امّا مراقبت و کنترل دقیقی برای اطمینان از حذف هیدرات لازم است. بهترین راه برای جلوگیری از ایجاد خسارات هیدرات­ها در خطوط انتقال گاز، جلوگیری از رسیدن به شرایط مناسب فیزیکی برای تشکیل آن‌ است که این امر نیازمند شناخت کامل و پیش بینی به موقع تشکیل هیدرات در خطوط انتقال است که در این پژوهش با بهره گرفتن از نرم افزار کامسول انجام می­ شود.
در این پژوهش شرایط خط لوله فرضی مورد مطالعه معلوم هستند. همچنین شرایط محیطی مختلف نیز به‌عنوان ورودی معلوم به نرم افزار وارد می­شوند و شرایط و خواص فیزیکی گاز در حال انتقال نیز جزء متغییرهای معلوم به حساب می­آیند. احتمال تشکیل‌هیدرات در خط لوله به‌عنوان مجهول بدست خواهد آمد.
شکل ‏۱‑۱ : شماتیکی از تشکیل هیدرات در جداره لوله
ضرورت و اهمیت انجام پژوهش
تشکیل هیدرات در خطوط لوله گاز یکی از مشکلات بزرگ میعانات گازی و مشکلات عملیاتی طراحی خطوط لوله انتقال جریان‌ها بخصوص جریان‌های دو فازی فراروی کارکنان عملیات بهره‌برداری و مهندسین اداره بهره برداری است که هر ساله هزینه‌های بسیاری را به خود اختصاص میدهد. هزینه‌های ناشی از ایجاد خوردگی تأسیسات، انجام عملیات توپک‌رانی در خطوط لوله و… همگی به واسطه مشکل تولید هیدرات گازی در خطوط لوله است که باید با مدیریتی صحیح در راستای حل این مشکل گامی اساسی برداشته شود.
هیدرات‌ها تمایل زیادی برای متراکم شدن و چسبیدن به دیواره لوله و در نتیجه مسدود نمودن خط لوله دارند. درصورت تشکیل هیدرات، برای جدایش و تجزیه آن‌ درجه حرارت بالاتر و یا فشار پایین تر مورد نیاز است. حتی در این شرایط نیز فرایند جدا کردن هیدرات‌ها، فرآیندی آهسته است. بنابراین کلید مسأله، جلوگیری از تشکیل هیدرات باشد.
تشکیل هیدرات افت فشار را افزایش داده و باعث انسداد و نهایتاً انفجار خط لوله انتقال جریان می‌شود. وجود آب و میعانات گازی در خطوط لوله جمع آوری و انتقال گاز طبیعی(به صورت جریان‌های دوفازی)، باعث پیدایش مشکلات زیر می‌گردد:
الف) تشکیل‌هیدرات‌گاز طبیعی در خط لوله جریانی و در نتیجه کاهش بازده و ایمنی خط لوله انتقال جریان
ب) تجمع مایعات در خطوط لوله انتقال جریان و در نتیجه کاهش بازده انتقال جریان
ج) خوردگی و ساییدگی خط لوله و در نتیجه بروز پدیده نشتی در خطوط
د) مشکلات عملیاتی و اعمال هزینه‌های سربار مثل توپک‌رانی
فلسفه واقعیت شکل هیدرات به شرایط عملیاتی از قبیل فشار، دما، نوع سیال، گاز مایع، حضورآب و… بستگی دارد. در این پایان نامه به بررسی شرایط فیزیکی و تشکیل هیدرات در خطوط لوله انتقال جریان گاز طبیعی و راه‌های مقابله با آن‌ شرح داده می شوند.
اهمیت هیدرات‌های گازی
تاریخچه کشف هیدرات گازی به سال ۱۸۱۰ توسط همفر دیوی هنگام تولید حباب کلر در آب سرد به روش آزمایشگاهی بر می‌گردد. دوره دوم آن‌ تقریباً از سال ۱۹۳۴ وقتی که اولین خط لوله گاز طراحی شد و مورد بهره برداری قرار گرفت، که پدیده هیدرات باعث بسته شدن وگرفتگی خطوط انتقال گاز طبیعی شده است. این پدیده توسط هامراشمیت در آمریکا مطرح شد. در این دوره هیدرات به عنوان مشکلی برای تولیدکنندگان و فرآورش گاز طبیعی در نظر گرفته شد. این بخش و تاریخچه هیدرات به صنایع و مشکلات در آن‌ اختصاص دارد. دوره سوم با کشف این حقیقت که طبیعت میلیون‌ها سال پیش از بشر، هیدرات‌ها را تولید نموده، از اواسط دهه ۱۹۷۰ میلادی شروع شده و تا کنون ادامه دارد. این دوره با کشف منابع زیر هیدرات در اعماق اقیانوس ها در عمق ۵۰۰ متری با فشار حدود ۵۰ بار و دمای حدود ۵-۴ سانتی‌گراد آغاز گردیده است.
هیدرات‌های گازی به علت دارا بودن پتانسیل‌های مختلف ، مورد توجه محققان قرار گرفته است. موارد اهمیت هیدرات‌های گازی را می‌توان به صورت زیر بیان نمود:
هیدرات‌های گازی تامین کننده سوخت جهان در سال‌های آینده ( مکس و همکاران ۲۰۰۶)
هیدرات‌های گازی وسیله‌ای برای انتقال گاز
مسدود کردن خطوط انتقال گاز و چاه‌ها
خطرات حفاری (هارد اج و همکاران ۲۰۰۶)
ناپایداری بستر دریا
زمینه‌های تحقیقاتی هیدرات
ظرفیت و حجم بالای هیدرات در طبیعت سبب شده که امروزه تحقیقات گسترده‌ای برای بکارگیری این پتانسیل در علوم مهندسی به صورت زیر انجام شود.
شبیه سازی و مدلسازی ترمودینامیکی و سینتیکی هیدرات‌های گازی
اکتشاف، حفاری، بهره برداری و مطالعه مخازن هیدرات گازی

۱۰) شاخه‌های پایینی درختان در توزیع یکنواخت آب آبپاشی شده در باغها مشکل‌‌ایجاد میکنند.
۱۱) آبپاش‌ها برای محصولات حساسی چون انگور و مرکبات به دلیل استفاده از آب بیکیفیت خطر آفرینند.‌‌ این محصولات به کمبود نسبی غلظت سدیم و کلرید و رطوبت کم حساس هستند.

سیستم بارانی در مقابل سیستم ثقلی:
مشاهده شده که سیستم‌های اتوماتیک بارانی سنترپیوت (دوار مرکزی) که امروز به طور وسیع در بسیاری از کشورها بکار میرود فواید بیشتری نسبت به سیستم ثقلی دارد.
۱) سیستم آبپاشی آب را در سرعتی بسیار کمتر از سیستم ثقلی به خاک میرساند از ‌‌این رو زهاب و فرسایش میتواند به حداقل کاهش یافته و کلاً محو شود.
۲) سیستم بارانی با طراحی خوب، نسبت به بیشتر سیستم‌های ثقلی آب را با یکنواختی بسیار بیشتری به همه‌ی زمین میرساند.
۳) سیستم‌های بارانی مکانیزه در مقایسه با سیستم‌های ثقلی به نیروی کارگر خیلی کمتری نیاز دارد.
سیستم آبیاری بارانی در مقابل آبیاری سطحی:
۱) روش بارانی برای خاک‌های بسیار کم عمق و گیاهانی با ریشه‌ی کم عمق مناسب است. در حالی که روش شیاری فارو برای بیشتر محصولات با ریشه‌ی عمقی در خاکهای عمیق مناسب است.
۲) در آبیاری بارانی بازدهی در خاک‌های بایر و خشک و هوای بادی بطور قابل توجهی کاهش مییابد در صورتیکه در سیستم آبیاری سطحی هوای بادی هیچ مشکلی‌‌ایجاد نمیکند.
۳) روش بارانی بیشتر در مناطق با وسعت زیاد و در آبیاری تکمیلی رواج پیدا میکند در حالیکه آبیاری سطحی بیشتر در زمین‌های کم وسعت نیازمند به آبیاری اولیه متداول است. از ‌‌این رو، انتخاب روش آبیاری، روش سطحی/ فارو (شیاری) و یا روش بارانی بسته به شرایط اقتصادی، اجتماعی و تکنیکی صورت میگیرد.
- ملاحظات اقتصادی شامل: هزینه‌ی ساخت، اجرا و تعمیر و نگهداری
- ملاحظات تکنیکی شامل: تخلیه‌ی آب، تجهیزات لازم برای انتقال و توزیع آب، تناوب آبیاری، نوع محصولات و بازار آنها، توپوگرافی، مشخصات خاک و شرایط اقلیمی.
برای استفاده از تجهیزات آبیاری بارانی تنها به اطلاعاتی در مورد عملکرد آن‌ها، مانند: چگونگی پمپ آب، چگونگی جریان آب در لوله‌ها و چگونگی توزیع با آبپاش‌ها و کاربرد صد در صد تجهیزات، نیاز است.
- شرایط اجتماعی شامل:
دسترسی کارگر، دستمزدها و ….
راندمان آبیاری بارانی:
راندمان عملکرد در آبیاری بارانی در مقایسه با آبیاری سطحی بالاتر است.
میتوان از نهرهای کوچک آب به طور مناسبی در آبیاری بارانی استفاده نمود که ‌‌این کار تقریباً با همه‌ی انواع محصولات زراعی به جز برنج مطابقت دارد.
برای دستیابی به حداکثر راندمان با منابع اندک آب، آب باید با حداقل اتلاف منتقل، توزیع و استفاده شود. از ‌‌این رو راندمان آبیاری روش بارانی به درجه‌ی یکنواختی کاربرد آب بستگی دارد. ویژگیهای توزیع اسپری آب آبپاش‌ها و فاصله آبپاش‌ها از هم، یکنواختی کاربرد آب را تنظیم میکند.
فاکتورهای مختلفی بر راندمان کاربرد آب سیستم‌های آبیاری بارانی تأثیر میگذارد:
۱) اختلاف دبی آبپاش از طریق یک طراحی جانبی مناسب میتواند به حداقل برسد.
۲) کاربرد زیاد آب آبپاش میتواند اتلاف آب نگه داشته شده روی شاخ و برگ گیاه را کاهش دهد.
۳) اتلاف آب از طریق تبخیر سطح خاک میتواند با کاربرد آب در عمق زیاد به حداقل کاهش یابد.
۴) اتلاف آب از طریق تبخیر مستقیم از اسپری آبپاش به دلیل دمای بالا و سرعت زیاد باد، میتواند به سهولت کنترل شود.
۵) میتوان به طور جزئی اختلاف توزیع رطوبت که به دلیل جریان باد ‌‌ایجاد شده را با قرار دادن آبپاش‌هایی در جهت عکس جریان باد جبران کرد.
ضریب راندمان آبیاری:
میزان ضریب محصول (ke) برای بیشتر محصولات در تمام دوره‌ی رشد بین ۸۵/۰ و ۹/۰ میباشد که البته در ‌‌این مقدار محصولاتی با ضریب بالاتر مانند موز، برنج، قهوه و کاکائو، و محصولاتی با ضریب کمتر مانند انگور، مرکبات، آناناس و سیسال مستثنی هستند.
ضریب راندمان آبیاری برای روش‌های مختلف به صورت زیر برآورد شده است:
در حدود ۸۵/۰ برای آبیاری بارانی
۷۵/۰ برای آبیاری شیاری (فارو)
۶۵/۰ برای آبیاری نواری
۵۰/۰ برای آبیاری غرقابی
پیشرفت آبیاری بارانی در هند و کشورهای خارجی:
از سال ۱۹۶۷ استفاده از تکنولوژی بارانی در کشورهای غربی به ویژه در اروپا و آمریکا بسیار متداول شده است. در اواخر سال ۱۹۶۷ در اروپا در حدود ۶/۲ میلیون هکتار و در آمریکا حدود ۳ میلیون هکتار با روش بارانی آبیاری میشدند. در بسیاری از کشورها نظیر آمریکا، استرالیا، اسرائیل، اروپا و … سیستم‌های آبیاری بارانی و قطره‌‌ای بسیار توسعه یافته و سالهاست که در‌‌این کشورها متداول است در حالیکه در هند تنها در حدود ۱۵ سال است که با‌‌ این روش های آبیاری آشنا شدهاند. آبیاری بارانی عمدتاً با معرفی لولههای متحرک سبک آلومینیومی و ثابت کردن اتصالات سریع در آبپاش‌های پیشرفته، رشد و توسعه یافته است.
گزارش شده است که در سال ۱۹۷۰ حدود ۶ میلیون هکتار زمین در سراسر جهان تحت آبیاری بارانی قرار گرفت و در حدود ٪۴۰ مساحت آبیاری شده یعنی حدود ۹ میلیون هکتار در آمریکا و ٪۹۵ سطح کلی تحت کشت در اسرائیل (۱۵/۰ میلیون هکتار) در سال ۱۹۸۵ تحت پوشش آبیاری بارانی واقع شد. یعنی تقریباً همه‌ی کشاورزان با سرمایه‌ی شخصی خود چنین عملی انجام دادند. در استرالیا در مقیاسی وسیع در حدود ۰۰۰/۵۰ هکتار برای آبیاری باغها و مزارع علوفه از ‌‌این روش استفاده میشود. مساحت آبیاری شده با آبپاش‌ها در سال ۱۹۸۵ حدود ۹ میلیون هکتار بود و در سال ۱۹۹۴‌‌این مقدار به ۱۰ میلیون هکتار افزایش یافت. هر چند در هندوستان به دلایلی مانند مسائل اجتماعی، اقتصادی و دیگر فاکتورها، آبیاری بارانی به استثنای تپه‌ها و به ویژه محصولات زراعی مانند چای و قهوه، چندان متداول نیست.‌‌این سیستم آبیاری در هندوستان به دلیل عدم تمکن مالی کشاورزان و پرهزینه بودن نصب و نگهداری تجهیزات بارانی با استقبال چندانی روبرو نشده است. از طرفی بیشتر کشاورزان از روش استفاده‌از ‌‌این تکنولوژی پیشرفته بیاطلاعند.
در سالهای اخیر، به کارگیری آبپاش‌ها در مناطق کم آب که محصولات آن به آب کمتری نیاز دارند مانند خردل و نخود و محصولات پربهایی مانند چای، قهوه و هل، متداولتر شده است.
پیشگامی دولت:
با در نظر گرفتن وضعیت کشاورزان و مشکلات موجود در نصب آبپاش‌ها، هم دولت مرکزی و هم دولتهای محلی برای تشویق کشاورزان در محافظت از آب پیشقدم شدهاند و حمایتهای قابل توجهی با بهره گرفتن از تمهیدات گوناگون نظیر دادن کمک هزینه به کشاورزان صورت دادهاند که ‌‌این اقدام در حدود ۳۳ تا ۵۰ درصد بکارگیری ابزارهای آبیاری بارانی را در ذخیره‌ی آب افزایش داده است.
به عنوان مثال، دولت کارناتاکا تا ٪۵۰ به کشاورزان کوچک کمک هزینه‌ی مالی پرداخت میکند هر چند ۲۵٪‌‌این کمک هزینه توسط دولت محلی و بقیه‌ی آن از طریق برنامه‌های وام توسط NABARD پرداخت میشود.
دولتهای محلی دیگری نظیر گوجرات، راجستان، ماهاراشترا و مادیا پرادش هم از برنامه‌های کمک هزینه به اضافه‌ی وام برای ترویج سیستم آبیاری بارانی استفاده میکنند.
توسعه‌ی سیستم بارانی در هندوستان:
در هندوستان، آبیاری بارانی تا سال ۱۹۸۰ به دلیل‌‌اینکه کشاورزان معمولی هند قادر به سرمایهگذاری برای نصب ‌‌این سیستم نبودند، چندان مرسوم نبود. در سال ۱۹۸۰ برخی از کشاورزان هندی برای آبیاری محصولات چای، قهوه و هل که در تپه‌های شیبدار کشت میشدند از‌‌ این روش آبیاری به عنوان آبیاری تکمیلی در فصل‌های خشک یا دوران پس از باران‌های موسمی استفاده کردند چرا که در ‌‌این مناطق اجرای آبیاری سطحی بسیار مشکل است.‌‌این کشاورزان متوجه شدند که‌‌ این روش کاملاً در مناطق تپه‌‌ای شیبدار و مناطق کوهستانی برای محصولات زراعی، در طول دوران خشکسالی و زمانی که باران‌های موسمی نامنظم است، مطابقت دارد.
کارخانجات هند برای کاهش هزینه‌ی بکارگیری تکنولوژی و طراحی خارجی پیشقدم شدهاند و با توجه به شرایط هند، برای کاهش هزینه‌ها و صرفهجویی اقتصادی به طراحی و ساخت تجهیزات آبپاشی پرداختهاند. در هندوستان مواد لوله کشی آلومینیومی با هزینه کمتری بکار میرود.
موفقیت‌های حاصل تاکنون:
گزارش شده که در دهه ۱۹۸۰ تنها در حدود ۵۸/۰ میلیون هکتار از ۸۲ میلیون هکتار زمین زیر کشت در هندوستان تحت آبیاری بارانی قرار داشته است. براساس گزارش سیواناپان^[۸۵] (۱۹۹۴) بیشترین سطح زیر کشت تحت ‌‌این روش آبیاری متعلق به مادیا پرا دش در حدود ۴۲/۱ صد هزار هکتار و پس از آن به ترتیب بنگال غربی با ۲۱/۱ صد هزار هکتار، آسام با ۹۱/۰ صد هزار هکتار، و‌هاریانا با ۸۴/۰ صد هزار هکتار میباشد.
جدول سطح زیر کشت آبیاری بارانی در‌‌ایالات مختلف به صورت زیر است:
جدول ۳-۲- سطح زیر کشت تحت آبیاری بارانی در بخش‌های مختلف هندوستان منبع: سیواناپان (۱۹۹۴)

۳۶۷۶۵۵

۸۶

۱۳۸۵

۱۲۷۲۵۱۶

۱۱۸۲۷۴۶

۹۲.۹۵

۶۴۸۲۳۹

۶۱۶۴۹۴

۹۵.۱۱

۶۲۴۲۷۷

۵۶۶۲۵۲

۹۰.۷

۱۳۹۰

۱۸۴۶۶۷۷

۱۶۸۴۴۹۲

۹۱.۲

۹۳۳۴۶۹

۸۶۷۲۴۲

۹۲.۹

۹۱۳۲۰۸

۸۱۷۲۵۰

۸۹.۴

جدول شماره (۴-۱۹) : جمعیت با سواد ۶ سال به بالای شهر کرج به تفکیک جنس ۹۰- ۱۳۷۵
منبع: مرکز آمار ایران
نمودارشماره (۴-۲): درصد سواد در شهر کرج از سال ۱۳۷۵ تا ۱۳۹۰
منبع: مرکز آمار ایران، نتایج سرشماری نفوس و مسکن ۱۳۷۵تا ۱۳۹۰
۴-۷ وضعیت اقتصادی و فعالیتی شهر کرج
نزدیکی شهر کرج به عمده ترین کانون تحولات ملی ، موجب گردید این شهر پس از تهران و همزمان با آن تحولات زیادی را از سر بگذراند. سیر عمومی این تحولات همراه با افزایش نرخ بیکاری در شهر، کاسته شدن از سهم کشاورزی در ساختار اقتصاد شهری و گرایش به سمت افزایش نقش بخش خدمات همراه با حفظ اهمیت نقش صنعت در اقتصاد شهر بوده است.
بر اساس اطلاعات سرشماری از سال ۱۳۳۵ تا ۱۳۹۰ جمعیت شهر طی ۳۰ سال گذشته بیش از ۱۱ برابر شده است. عامل عمده این افزایش ، ‌مهاجرت افراد جویای کار بالای ۱۰ سال به سمت پایتخت بوده و همچنین به دلیل اعمال سیاست های کنترل جمعیت ، سهم افزایش یافته جمعیت ۱۰ سال به بالای شهر کرج بیش از جمعیت زیر ۱۰ سال بوده است. بدین ترتیب که جمعیت ۱۰ سال به بالای شهرکرج از ۶۹ درصد کل جمعیت در سال  ۱۳۵۵ به ۸۵.۸ درصد کل جمعیت در سال۱۳۹۰ رسیده است.
همچنین ترکیب اقتصادی جمعیت ۱۰ سال به بالای شهر کرج از  ۳۷.۱ و۶۲.۹ درصد بین فعال و غیرفعال در سال  ۱۳۵۵به ۳۸.۸ و ۶۰.۰۴ درصد در سال ۱۳۹۰ تغییر کرده است.
بررسی دقیقتر نشان می دهد که افزایش جمعیت غیرفعال عمدتاً معلول افزایش گروه محصلین بوده است .
این امر حاکی از بهبود نسبی سطح رفاه اجتماعی و اقتصادی و فرهنگی خانوارها و گرایش بیشتر جوانان به تحصیل و عدم اجبار به کار زودهنگام بوده است.
ضمناً بررسی ترکیب جمعیت فعال شهر کرج نیز حاکی از تغییر نرخ بیکاری از ۴.۵% در سال ۱۳۵۵ به ۱۸.۵% ‌در سال ۱۳۶۵ و به ۸.۵% ‌در سال ۱۳۷۵ و سپس ۱۲.۱% در سال ۱۳۸۵ و نهایتاً ۱۷.۱ در سال ۹۰ بوده است.
افزایش شدید نرخ بیکاری در طی دهه ۶۵-۱۳۵۵ معلول بحران های ناشی از مهاجرت های پس از انقلاب و جنگ تحمیلی و کاهش نرخ بیکاری در دهه ۷۵-۱۳۶۵ معلول پایان یافتن جنگ در کشور و تلاش برای عادی سازی فعالیت های اقتصادی می باشد. ضمن اینکه در مجموع در طول ۳۵ سال ۱۳۵۵ تا ۱۳۹۰ افزایش جمعیت شهر کرج که بخش اعظم آن را سیل بیکاران جویای کار تشکیل می داده است، ‌نرخ بیکاری را به دنبال آورده است .

در سال ۹۰ در شهر کرج ۵۶۰۳۷۴ نفر شاغل، ۱۱۵۶۶۳نفر بیکار، ۳۱۴۶۵۵ نفر محصل، ۱۱۶۳۷۲ نفر دارای درآمد بدون کار و ۵۱۰۷۱۷ نفر خانه­دار هستند. در جدول (۴-۲۳) وضعیت اشتغال به تفکیک جنس در شهر کرج از سال ۷۵ تا ۹۰ نشان داده شده است.
جدول شماره (۴-۲۰): وضع اشتغال به تفکیک جنس در شهر کرج از سال ۷۵ تا ۹۰

۱۳۹۰

۱۳۸۵

۱۳۷۵

(۵-۱۰۸)
محاسبه مقدار تعادلی بلندمدت نسبت شاخص قیمت کالاهای صادراتی به شاخص قیمت کالاهای خارجی:
(۵-۱۰۹)
در شرایط تعادل پویای اقتصاد شاخص قیمت کالاهای صادراتی با سطح قیمت­های خارجی برابر است؛ یعنی  لذا:
(۵-۱۱۰)
با به­ کارگیری این نکته که مارک آپ بازار صادراتی بایستی واحد باشد؛ داریم:
(۵-۱۱۱)
بنابراین تنها انحرافات کوتاه­مدت از قانون تک قیمتی وجود دارد. لذا:

(۵-۱۱۲)
همچنین مقدار تعادلی بلندمدت نرخ ارز اسمی برابر با یک می­باشد:
(۵-۱۱۳)
محاسبه مقدار تعادلی بلندمدت هزینه نهایی در بخش بنگاه­های وارداتی:
(۵-۱۱۴)
محاسبه مقدار تعادلی بلندمدت نرخ ارز حقیقی:
(۵-۱۱۵)
کشش جانشینی بین کالاهای مختلف داخلی می­باشد. بر این اساس هزینه نهایی اسمی برابر است با:
(۵-۱۱۶)
لذا مقدار تعادلی بلندمدت مارک آپ برابر است با:
(۵-۱۱۷)
مقدار تعادلی بلندمدت بازدهی سرمایه  برابر است با:
(۵-۱۱۸)
همچنین مقدار تعادلی بلندمدت  به صورت زیر تعیین می­ شود:
(۵-۱۱۹)
که در آن  مقدار تعادلی بلندمدت نرخ سود حقیقی و  مقدار تعادلی بلندمدت نرخ سود اسمی می­باشد.
(۵-۱۲۰)
به دلیل قدرت انحصاری بنگاه­ها، بنگاه مارک آپی معادل با  را بر روی هزینه نهایی خود پرداخت می­ کنند. تحت بازار رقابت کسامل می­دانیم که هیچ گونه مارک آپی پرداخت نمی­ شود و لذا سودها صفر است و داریم:  . حال بایستی شرط سود صفر را در حالت انحصاری اعمال کنیم و مقدار هزینه ثابت را تعیین کنیم. از جانب هزینه و بازار رقابت کامل، هزینه تولید حقیقی بایستی برابر با  باشد. با در نظر گرفتن  و معادله سود و استفاده از شرط سود صفر داریم:
(۵-۱۲۱)
که در آن  مقدار مارک آپ قیمت در شرایط تعادل پویای اقتصاد می­باشد. همچنین می­دانیم که در تعادل  ؛ لذا از معادله (۵-۱۲۱) داریم:
(۵-۱۲۲)
از طرفی  را به صورت زیر می­توان نوشت (  ):

با حل معادله فوق برای  داریم:
(۵-۱۲۳)
با در نظر گرفتن  ، معادله (۵-۱۲۲) را به صورت زیر می­توان نوشت:
(۵-۱۲۴)
بدست آوردن قید منابع کل:
(۵-۱۲۵)
که در آن مقدار  از معادله (۵-۱۲۵) و مقدار  از معادله (۵-۱۳۸) قابل محاسبه می­باشد. لذا داریم:
(۵-۱۲۶)
همچنین داریم:
(۵-۱۲۷)
فرض می­کنیم که:
(۵-۱۲۸)
لذا با جایگذاری معادله (۵-۱۲۸) در داخل معادله (۵-۱۲۷) داریم:
(۵-۱۲۹)
همچنین می­دانیم که در S.S صادرات و واردات با هم برابر هستند:
(۵-۱۳۰)
در نتیجه با برابر قرار دادن صادرات و واردات داریم:
(۵-۱۳۱)
همچنین مصرف داخلی، سرمایه ­گذاری داخلی در شرایط تعادل پویای اقتصاد به صورت زیر محاسبه می­ شود:
(۵-۱۳۲)
(۵-۱۳۳)
همچنین با توجه به معادله (۵-۵۵) و گرفتن لگاریتم از رابطه فوق، مقدار تعادلی بلندمدت مخارج دولتی به صورت زیر به دست می ­آید:
(۵-۱۳۴)
با توجه به معادله (۵-۵۶)، مقدار تعادلی بلندمدت مالیات­ها برابر است با:
(۵-۱۳۵)
محاسبه مقادیر تعادلی بلندمدت معادلات مربوط به نفت:

۴-۱ مقدمه
در فصل سوم نحوه مدلسازی اعضای مربوط به مدلهای در نظر گرفته شده در این پایان نامه، یعنی تیر بتن مسلح، میلگرد و کامپوزیت های(FRP) در نرم افزار آباکوس به طور مبسوط شرح داده شد. همچنین، جهت اطمینان از فرضیات مدلسازی اجزا محدود، چند نمونه آزمایشگاهی شبیه سازی شد تا از صحت فرضیات و مدلهای مورد استفاده، اطمینان حاصل گردد.
در این فصل نتایج مطالعات پارامتریک انجام گرفته به کمک تحلیل اجزامحدود با بهره گرفتن از نرم­افزار آباکوس(ورژن ۶٫۱۰٫۱) بر روی دال­های مختلف با آرایش های گوناگون(FRP) جهت مقاوم­سازی آن، ارائه می گردد. هدف از این بخش دستیابی به یک هندسه مناسب و بهینه از نوارهای(FRP) جهت ارتقای عملکرد دالهای بتن مسلح می باشد. برای دستیابی به این هدف مجموعه ای از دال های بتنی(با استناد به مدل مبنای صحت سنجی شده در فصل سوم) با نسبت های مختلف طول به عرض(که این نسبت از ۱ یعنی مربعی تا ۴ می تواند تغییر کند) و نیز وضعیت های هندسی مختلف ماده کامپوزیت مورد بررسی قرار می گیرد. منظور از وضعیت های هندسی مختلف، حالت های مختلفی است که نوارهای(FRP) می توانند در بالا و پایین نصب شوند. در این پایان نامه کلیه مدل ها با فرض نوار ۵۰ سانتی(FRP) ایجاد شده اند تا امکان مقایسه بین مدل های مختلف فراهم شده باشد. با توجه به اینکه سعی شده در انتخاب آرایش های ممکن برای تقویت دال ملاحظات اجرایی نیز در نظر گرفته شود و از آرایش های غیر معمول و از نظر اجرایی سخت و غیر ممکن اجتناب شود لذا نتایج این بخش می تواند بطور گسترده در مقاوم سازی دال ها مورد استفاده قرار گیرد. همچنین در بخش دیگری از این فصل با بررسی میزان مصرف نوار کامپوزیت، پیشنهاداتی جهت استفاده از یک میزان مناسب(FRP) که هم از نظر هزینه به صرفه باشد و نیز عملکرد سازه ای مطلوبی را نتیجه دهد ارائه خواهد شد. این کار با ارزیابی مدل های با تعداد لایه های مختلف و آرایش هندسی گوناگون(FRP) و مقایسه نتایج حاصله انجام می گیرد. در نهایت به بررسی تاثیر زاویه فیبرهای کربنی به عنوان عنصر اصلی باربر در(FRP) پرداخته خواهد شد. در واقع در این بخش هدف دستیابی به یک امتداد بهینه برای فیبرهای تشکیل دهنده(FRP) است تا در فرایند ساخت این کامپوزیت ها مورد توجه قرار گیرد.

۴-۲ بررسی تاثیر لایه چینی های مختلف FRP بر عملکرد دال ها
۴-۲-۱ مقدمه
همانطور که در فصل ۳ بحث شد کامپوزیت ها مصالحی با خواص مختلف در جهات سه گانه افقی، عرضی و در امتداد ضخامت می باشند که به مصالح ارتوتروپیک معروف هستند. در مکانیک مصالح کامپوزیت ویژگی های این ورقه ارتوتروپیک ^[۱۷] مشخص شده است. اما اگر از چند لایه ورقه کامپوزیت که الزاما هم در یک راستا قرار ندارند استفاده می شود ویژگی های کامپوزیت کلی حاصل با خواص یک ورقه تنها متفاوت خواهد بود.
یکی از مهمترین دلایل استفاده گسترده از کامپوزیت های پلیمری در صنایع مختلف، فراهم کردن مقاومت و سختی بالا و در عین حال چگالی و در نتیجه سبکی زیاد نسبت به فلزهای رایج است. یک مزیت مهم در سازه های ساخته شده از کامپوزیت ها توانایی آنها در تامین مقاومت و سختی در معرض یک مسیر بار بخصوص و یا یک امتداد خاص می باشد. به این ترتیب یکی از مهمترین کاربردهای کامپوزیت ها یعنی استفاده از آنها به عنوان لایه های روی هم(Lamination) مطرح شده است که جهت افزایش مقاومت اعضای باربر در برابر خمش داخل صفحه و بارهای محوری، می توان از وضعیت های مختلف کامپوزیت بهره جست(شکل۴-۱). این کار با قرار دادن لایه های تک جهته(فیبرها در یک امتداد قرار دارند) روی یکدیگر و استفاده از لایه ها در جهات گوناگون انجام می گیرد. ویژگی های موثر یک کامپوزیت لایه ای^[۱۸] با توجه به جهت، ضخامت و ترتیب لایه چینی لایه تک جهته تغییر می کند. دستیابی به مدول الاستیسته و مدول برشی و حتی ضریب پواسن زیاد و بسیاری از خواص دیگر از جمله مهمترین کاربردهای کامپوزیت های لایه ای می باشد [۲۱].
کاربردهای بسیاری برای این نوع کامپوزیت ها وجود دارد که هر کدام به خواص کامپوزیت مورد نظر وابسته است.
معمولاً ترجیح طراحان بر این است که از لایه چینی متقارن نسبت به لایه مرکزی استفاده نمایند. فرض می شود که لایه های تک جهته همگن، ارتوتروپیک(سه بعدی) و یا ایزوتروپ جانبی(دو بعدی) می باشند که در فصل سوم در مورد آن صحبت گردید. لازم به ذکر است در اینجا فرض شده که لایه های مختلف کاملا به یکدیگر چسبیده شده اند.
شکل۴-۱ استفاده از لایه های کامپوزیت در جهات گوناگون
برای کامپوزیت های لایه ای وضعیت های هندسی متنوعی بصورت زیر پیشنهاد شده است [۱۵]:

• • لایه­چینی بصورت عمود بر هم با زوایای صفر و نود درجه^[۱۹]: کامپوزیتهایی هستند که تنها لایه­ های با امتداد فیبرهای ۰ و ۹۰ درجه دارند. برای مثال در شکل ۲(الف) یک نمونه از این کامپوزیت ها مشاهده می شود که بصورت  مشخص می گردد. یک کامپوزیت با زاویه صفر درجه (فیبرها در راستای محور اصلی عضو خمشی، X) و یک لایه با زاویه ۹۰ درجه نصب شده مجدداً لایه با زاویه صفر درجه ادامه یافته است.

• • لایه چینی بصورت زاویه­ای^[۲۰]: کامپوزیتهایی هستند که دارای تعداد مساوی لایه­ های با زوایای مساوی و قرینه می­باشند. برای مثال کامپوزیت  دارای ۸ لایه با زاویه ۳۰ درجه است که اولین لایه با زاویه ۳۰ درجه و لایه زیر آن با زاویه ۳۰- نسبت به افق چیده شده، لایه ­ها مجددا تکرار و در نهایت یک لایه­چینی متقارن خواهیم داشت.

• • ترکیبی از حالت های ۰-۹۰ و زاویه ای: در این مورد لایه چینی مرکب از دو وضعیت اخیر خواهد بود یعنی در لایه ها هم می توان لایه های با فیبر در جهات عمود بر یکدیگر و هم فیبر با زوایای خاص داشت. در شکل۲ (ب) یک لایه چینی از این نوع با نام  دیده می شود.

• • لایه های شبه ایزوتروپ^[۲۱]:

کامپوزیتهایی که پاسخ الاستیک درون صفحه آنها ایزوتروپیک است. کلیه لایه های متقارن با تعداد لایه های بزرگتر مساوی ۳ و با ضخامت یکسان بطوری که اختلاف زاویه بین لایه ها از رابطه  بدست آید در این دسته قرار می گیرند. دقت شود در این حالت کامپوزیت در صفحه خود نسبت به بارهای محوری و رفتار محوری ایزوتروپ است و نسبت به خمش داخل صفحه ایزوتروپ نیست. یعنی مدول سختی (E) در هر جهت و نیز مدول برشی صفحه ای در هر جهتی یکسان است اما انحناها الزاما یکسان نمی باشند.
(الف)
(ب)
شکل۴-۲ مثال هایی از کامپوزیت های لایه ای
۴-۲-۲ مدل های مورد مطالعه
در این بخش دال های با نسبت عرض به طول متفاوت تحت بار انفجار مورد بررسی قرار گرفتند. برای دستیابی به یک هندسه مناسب جهت مقاوم سازی دالها ابتدا نمونه بدون مصالح(FRP) تحت بارگذاری قرار گرفت و سپس دال با روش های مختلف با(FRP) بصورت دو طرفه مقاومسازی شد.
این دالها اساسا بر مبنای مدل صحت سنجی شده فصل سوم(دال با ابعاد ۱۲۰۰x1200x90mm) ایجاد شده اند. با فاصله محل انفجار تا مرکز دال ۳۰۰ میلیمتر و خرج انفجار ۱٫۳۵کیلوگرم ماده منفجره از نوع TNT(اطلاعات بیشتر فصل سوم) و براساس همان درصد آرماتور گزارش شده در بخش صحت سنجی ایجاد شده اند.
در این بخش ۵ دال با ابعاد مختلف بررسی شده است که در جدول) ۴-۱( ابعاد مورد استفاده در این تحقیق آورده شده است.
همانطورکه پیش از این گفته شد در این بخش هدف یافتن یک آرایش مناسب وساده از کامپوزیتهای(FRP) جهت مقاومسازی دالهاست. بنابراین ابتدا دال بدون(FRP) (که در اینجا با without مشخص می شود) بارگذاری شد وسپس در مورد هر دال ۴ نوع مختلف از آرایش نوارهای(FRP) پیشنهاد و تحلیل و نتایج مقایسه شد. نوارها بصورت دو طرفه در بالا و پایین دال و مطابق جدول) ۴-۲( و شکل)۴-۳) الف تا و نصب گردید. بدیهی است مدل شماره ۳ از نوع cross-ply و مدل شماره ۴ و ۵ از نوع angle-ply می باشد. یاداور می گرد که در کلیه مدلها براساس مدل صحت سنجی شده ضخامت هر لایه(FRP) 0.17 میلیمتر انتخاب شده است. بنابراین در نهایت در این بخش ۲۵ مدل(۵ مدل برای هر دال) ارزیابی گردید که در بخش بعد به بررسی و مقایسه این نتایج خواهیم پرداخت.
جدول۴-۱ ابعاد دالهای مورد استفاده در این تحقیق