فهرست مطالب

مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز - سال چهل و چهارم شماره 1 (پیاپی 74، بهار 1393)

نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز
سال چهل و چهارم شماره 1 (پیاپی 74، بهار 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/03/25
  • تعداد عناوین: 10
|
  • محمدتقی اعلمی*، سعید فرزین، محمدحسین احمدی، بهزاد آقابالایی صفحات 1-12
    امروزه در کنار بحران آب، با کمبود مدیریت بهینه منابع آب بخصوص در مناطق خشک و نیمه خشک نیز مواجه می باشیم. افزایش روزافزون نیازهای آبی، محدودیت منابع آبی و اصل پایداری در مدیریت آن، تامین آب کلیه نیازهای موجود را غیرممکن می سازد. لذا به منظور تامین و عرضه آب با اطمینان پذیری بالا و رعایت اولویت های تخصیص به صورت شرب، حقابه کشاورزی، محیط زیست و صنعت نیاز به برنامه های دقیق و کامل می باشد. در این مقاله، اثرات سد مخزنی گلک در جمع آوری جریان های سیلابی در زمان های بارندگی، تامین نیازهای منطقه و همچنین تغذیه آبخوان آبرفتی دشت پایین دست بررسی گردیده است. مطالعه نتایج پس از محاسبه در صد تامین حجمی نیازهای مختلف و منبع تامین آن ها، حاکی از آن است که با احداث سد تغذیه ای گلک و با تامین صد در صد نیازهای شرب، صنعت، و کشاورزی از طریق منابع آب زیرزمینی، می توان بیلان منابع آب زیرزمینی منطقه را به 57/0 رساند که این در نتیجه تزریق سالانه 2 میلیون متر مکعب از طریق پخش سیلاب می باشد. همچنین بر اساس یافته های این پژوهش مشخص گردید که پس از ایجاد مدل یک سد در محیط VENSIM به راحتی می توان اثر سیاست های بهره برداری و مدیریتی مختلف را بر نحوه تخصیص منابع آب آن سد مشاهده کرده و بر اساس آن تصمیمات لازم را اتخاذ نمود.
    کلیدواژگان: مدیریت منابع آب، برنامه ریزی پویا، VENSIM، سد گلک
  • رضا تاری نژاد، سجاد پیربوداقی صفحات 13-24
    حل مسئله اندرکنش سد و مخزن از دیرباز مورد توجه مهندسین عمران بوده است. با گسترش کامپیوترها و ارائه روش اجزای محدود، تحول شگرفی در زمینه حل این سیستم ها به وجود آمد. از آن جا که حل چنین سیستم هایی نیاز به اعمال شرایط مرزی مناسب دارند، لذا ارائه شرایط مرزی مناسب به خصوص در مرز انتشاری مخزن همواره مورد توجه محققین بوده است. لایه کاملا سازگار (PML) اخیرا به عنوان یک شرط مرزی مناسب برای مرز دور دست (مرز انتشار امواج) معرفی شده است. در این مقاله، این نوع شرط مرزی در مرز انتشاری مخزن به کار گرفته شده است. برای این منظور ابتدا مفاهیم پایه شرط مرزی PMLبیان شده، سپس روند پیاده سازی این شرط مرزی با استفاده از روش اجزای محدود ارائه شده است. به منظور، تحلیل دینامیکی سیستم سد و مخزن کد اجزای محدودی در محیط نرم افزار MATLABتوسعه یافته و تحلیل های پارامتری روی سیستم اندرکنشی سد و مخزن با استفاده از این شرط مرزی و نیز شرط مرزی سامرفلد برای تعیین بهینه ضریب تابع کاهنده انجام شده است. نتایج نشان می دهند که استفاده از شرط مرزی لایه کاملا سازگار (PML) در مقایسه با شرط مرزی سامرفلد نیاز به مدل کردن مخزن تا 50% کمتر برای یک دقت یکسان دارد که منجر به کاهش زمان محاسبات خواهد شد.
    کلیدواژگان: اندرکنش سد و مخزن، لایه کاملا سازگار (PML)، روش اجزای محدود، مرز انتشاری مخزن، رویکرد اویلر، لاگرانژی
  • نفیسه ترکمانزاد، بایرامعلی محمدنژاد، جواد بهمنش صفحات 25-40
    در بسیاری از مواقع با ورود سیلاب به مخازن سدها، جریان های گل آلود در کف مخزن ایجاد می شوند. این جریان یکی از عوامل رسوب گذاری و کاهش ظرفیت آب مخازن و عمر مفید سدها می باشد. گشودن دریچه های تحتانی سد، روش متداول تخلیه این جریان ها و حفظ حجم مفید مخزن می باشد. در این تحقیق، پیشروی جریان گل آلود در مخزن سد سفیدرود و میزان تاثیر دریچه های تحتانی سد بر تخلیه جریان گل آلود در سناریوهای مختلف با استفاده از مدل Mike3 مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که با در نظر گرفتن ورود سیلاب به مخزن به صورت هم زمان در ابتدای شاخه های قزل اوزن و شاهرود، جریان گل آلود از طریق شاخه شاهرود زودتر به بدنه سد رسیده و زمان گشودن دریچه های تخلیه تحتانی را تعیین می کند. نتایج پروفیل غلظت رسوبات معلق حاصل از مدل سازی با داده های میدانی در سه مقطع عرضی مقایسه و کالیبره شدند. مقادیر بالای ضریب تبیین و مقادیر کمتر شاخص های خطا، نشان از توانایی مدل در شبیه سازی جریان گل آلود در مخزن سد سفیدرود دارد. همچنین عملکرد بهینه دریچه های تخلیه تحتانی سد سفیدرود در سناریوهای تعریف شده برای خروج جریان گل آلود مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که با توجه به پارامترهای راندمان تخلیه رسوب و نسبت وزن رسوبات خروجی از مخزن به حجم آب خروجی و وجود آب کافی در مخزن برای خروج جریان گل آلود، می توان بهترین گزینه و عملکرد بهینه دریچه های تخلیه تحتانی را تعیین کرد.
    کلیدواژگان: رسوب گذاری مخازن، جریان گل آلود، Mike 3، سد سفیدرود، دریچه های تخلیه تحتانی
  • مهر الله رخشانی مهر، محمدرضا اصفهانی، سیدروح الله موسوی صفحات 41-54
    تعیین مقاومت پیوستگی و طول وصله آرماتورهای پلیمری الیافی (FRP) از جمله مسائل مورد بحث پژوهشگران در سال های اخیر است. در این مقاله، رابطه ای برای تعیین طول وصله آرماتورهای FRP وصله شده در تیرهای بتن آرمه ارائه می شود. بدین منظور ابتدا به کمک نتایج آزمایش های بیرون کشیدگی سایر محققین، روابطی برای تعیین مقاومت پیوستگی موضعی و مدول تغییر مکان آرماتورهای FRP ارائه می شود. سپس به کمک نتایج آزمایش های وصله کششی در تیرها، رابطه ای برای تعیین مقاومت پیوستگی در طول وصله آرماتور FRP به دست می آید. در این رابطه، اثر توزیع واقعی تنش پیوستگی در طول وصله وارد محاسبات شده است. رابطه مقاومت پیوستگی پیشنهادی در مقایسه با سایر روابط موجود و ضوابط آیین نامه ای همبستگی خوبی با نتایج آزمایش دارد. با توجه به دقت مناسب رابطه مقاومت پیوستگی پیشنهادی، می توان از آن برای تعیین طول وصله آرماتورهای FRP استفاده نمود. رابطه پیشنهادی برای تعیین طول وصله با روابط آیین نامه ها مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: آرماتور پلیمری الیافی (FRP)، تیر بتن آرمه، مقاومت پیوستگی، طول وصله
  • ساح سهرابی شکفتی، سیدحبیب موسوی جهرمی* صفحات 55-63
    در طبیعت خاک هایی یافت می شوند که با افزایش درصد رطوبت تحت تنش ثابت، میزان کاهش حجم بسیار زیادی از خود نشان می دهند. این خاک ها به خاک های رمبنده موسوم اند. با توجه به گستره خاک های رمبنده در مناطق مختلف و همچنین به دلیل اهمیت اجرای پروژه های عمرانی در محل وجود این خاک ها، تثبیت این خاک ها از اهمیت خاصی برخوردار است. در این تحقیق جهت تثبیت خاک های رمبنده از درصد اختلاط های مختلف از ماده پلی یورتانB که یکی از الاستومرهای پرمصرف مهندسی در جهان است، استفاده شده است. خاک مورد نظر از منطقهحمیدیه در نزدیکی شهر اهواز جمع آوری گردیده و آزمایشات ژئوتکنیکی اولیه روی آن انجام شده است. سپس آزمایش برش مستقیم به منظور بررسی میزان تاثیر این ماده روی پارامترهای مقاومت برشی انجام گرفته و در نهایت تاثیر این ماده روی میزان رمبندگی خاک بررسی شده است. نتایج نشان می دهد این ماده پارامترهای مقاومت برشی را تغییر داده و شاخص رمبندگی را کاهش می دهد. به طوری که به ازای درصد اختلاط 5، میزان شاخص رمبندگی 92% کاهش یافته است.
    کلیدواژگان: خاک رمبنده، آزمایش برش مستقیم، شاخص رمبندگی، پلی یورتانB
  • جعفر عبدالهی شریف، رسول دروگری، عارف علیپور صفحات 59-67
    پرده آب بند و طراحی مناسب آن نقش انکارناپذیری درعملکرد بهینه سد ایفا می کند. در حال حاضر موقعیت و ویژگی های ژئومتری این پرده به طور عام و بدون در نظر گرفتن کامل ویژگی های ژئومکانیکی توده سنگ و موقعیت ناهنجاری های ساختاری توده سنگ و فقط با اتکا به روش های تجربی طراحی می شود. در نوشتار حاضر با نگرش متفاوتی به فرایند طراحی پرده آب بند و موقعیت این پرده در گستره سد خرسان III که در ادامه به اختصار خرسان نامیده می شود پرداخته شده و بر اساس ویژگی های ژئومکانیکی توده سنگ تکیه گاه ها و محور سد، نتایج حاصل از مطالعه واریوگرافی و مدل های بلوکی به وسیله رهیافت نوینی، این موقعیت تعیین شده است. در این رهیافت با اتکا به بررسی های واریوگرافی و محور ناهمسانگردی داده هایRQD و لوژان، راستای بهینه پرده آب بند تعیین و سپس با تحلیل های ژئواستاتیستیکی و تهیه مدل های بلوکی، عمق، شیب و ضخامت مناسب آن تعیین شده است. نتایج حاصل نشان می دهند راستای مناسب برای احداث پرده آب بند سد خرسان N34W و شیب مناسب آن 51 درجه است. همچنین بررسی های انجام شده مشخص نمود در عمق، پیکره پرده برای آب بندی کامل می بایست از ضخامت بالاتری برخوردار باشد.
    کلیدواژگان: پرده آب بند، ویژگی های ژئومکانیکی توده سنگ، زمین آمار، سد خرسان
  • مهرداد حجازی، علیرضا رئیسی صفحات 67-80
    تیرهای مزدوج به تیرهایی اطلاق می شود که نقش تیر پیوند را برای پیوند دادن دیوارهای برشی مجاور ایفا می کنند و عملکردی مشابه با تیرهای پیوند در بادبندهای فلزی غیر هم محور دارند. در این تحقیق، با گردآوری خصوصیات و پارامترهای سازه ای و لرزه ای انواع تیرهای مزدوج که شامل تیرهای مزدوج بتنی با آرماتور قطری، تیرهای مزدوج با ورق برشی جان و تیرهای مزدوج فلزی و فیوز است، رفتار این تیرها در برابر زلزله مانند چرخه هیسترزیس و استهلاک انرژی مورد بررسی قرار گرفته است و نوع تیر مزدوج فلزی به عنوان بهینه برای محاسبه ضریب رفتار انتخاب شده است. سپس با تحلیل استاتیکی غیر خطی فزاینده برای مدل های سازه ای تا ارتفاع 20 طبقه، ضرایب موثر در ضریب رفتار که شامل ضریب بیش مقاومت، ضریب شکل پذیری و ضریب نامعینی لرزه ای می باشند، محاسبه و در پایان تعدادی رابطه با توجه به ارتفاع قاب و جنس زمین برای ضریب رفتار پیشنهاد شده است. همچنین تاثیر ارتفاع قاب و سختی جنس زمین بر ضریب رفتار مورد بحث قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: تیر مزدوج، استهلاک انرژی، تحلیل استاتیکی غیر خطی فزاینده، شکل پذیری، بیش مقاومت، ضریب رفتار
  • هادی سرمستی، ناصر تقی زاده صفحات 81-88
    سختی و مقاومت سازه، دو ویژگی مهم و حیاتی آن می باشند. در تحلیل و طراحی سازه ها، طراحان همواره به دنبال روش هایی هستند که بین این دو ویژگی مهم نوعی تعادل و توازن برقرار کنند. در دهه های اخیر تلاش های بسیاری روی بهینه سازی سختی سازه ها صورت گرفته است. لذا در این سازه ها همواره نمی توان از استحکام آن مطمئن بود. از این رو بررسی مقاومت سازه ها نیز حائز اهمیت ویژه ای است. برای حداکثر سازی مقاومت سازه لازم است که تنش حداکثر ایجاد شده در بخش های مختلف سازه حداقل گردد. در همه تحقیقات گذشته، تنش به عنوان قید بهینه سازی قرار گرفته و هرگز به طور مستقیم به عنوان تابع هدف طراحی بررسی نشده است. قید قرار دادن تنش اگرچه کمتر بودن تنش را از یک مقدار ویژه تضمین می کند، ولی نمی توان انتظار داشت که تنش را به حداقل مقدارش برساند. در بهینه سازی هر دوی این معیارها باید توجه داشت که بهینه کردن یکی از این دو معیار به مفهوم بهینه سازی معیار دوم نیست، در نتیجه بهینه سازی هر دو معیار هم زمان باید مورد توجه قرار گیرد. در تحقیق حاضر، روش ESO برای بهینه سازی اندازه سازه ها بر اساس بهینه سازی هم زمان سختی و مقاومت استفاده شده است. برای ایجاد یک معیار کلی حاصل از دو معیار، از روش وزنی و ضرایب وزن استفاده شده است و در نهایت ترکیب خطی دو معیار وزن دار، معیار کلی سازه را تشکیل می دهد. برای تحلیل و طراحی سازه های بهینه ی مورد بررسی در این تحقیق، برنامه ای در محیط MATLAB ایجاد شده است.
    کلیدواژگان: بهینه سازی چند معیاری، بهینه سازی چند موضوعی، حداکثر کردن سختی، حداقل کردن تنش ماکزیمم، حداکثر کردن مقاومت
  • فرهاد قادری، بیتا آیتی صفحات 99-106
    فرمالدئید در بسیاری از فعالیت های صنعتی مانند تولید چسب و رزین، کاغذ و داروسازی کاربرد دارد. سمیت این ماده برای میکروارگانیسم ها سبب مطالعه کمتر روش های بیولوژیکی هوازی برای تصفیه آن شده است. در این تحقیق، قابلیت تصفیه بیولوژیکی هوازی فرمالدئید توسط میکروارگانیسم های راکتور بیوفیلمی با بستر متحرک (MBBR) و میکروارگانیسم های گرانوله راکتورهای ناپیوسته متوالی با جریان رو به بالا (SBAR) در محدوده فرمالدئید ورودی صفر تاmg/L 600 و در زمان ماند 24 ساعت بررسی شده است. نتایج این تحقیق بیانگر مناسب بودن هر دو سیستم برای تصفیه فاضلاب حاوی فرمالدئید در غلظت های پایین هستند. در این تحقیق، بیشترین راندمان حذف هر دو سیستم در فرمالدئید ورودیmg/L 100 برابر 100% بوده است. در بررسی سینتیکی داده ها، مدل های مرتبه دوم Stover-Kincannon و مرتبه اول مورد مطالعه قرار گرفتند که در MBBR مدل Stover- Kincannon و در سیستم SBAR مدل حذف مرتبه اول ضرایب تعیین قابل قبولی داشتند.
    کلیدواژگان: فرمالدئید، تصفیه هوازی، SBAR، MBBR، سینتیک
  • علیرضا نورپور، نیما کاظمی شهابی صفحات 107-116
    امروزه صنعت سیمان به عنوان یکی از مهم ترین صنایع آلوده کننده هوا در دنیا به شمار می رود. صنعت سیمان در ایران با سابقه ای بیش از هفت دهه و با مجموع ظرفیت تولید سالیانه حدود هفتاد میلیون تن، بزرگ ترین کشور تولید کننده سیمان در منطقه خاورمیانه می باشد. یکی از مهم ترین تولیدکننده های سیمان کشور شرکت سیمان ایلام می باشد و لذا در این پژوهش با توجه به اهمیت و نقش آلاینده های هوای این کارخانه در کیفیت هوای محیط، به مطالعه و ارزیابی سهم میزان آلایندگی آن واحد در کنار عوامل آلاینده دیگر پرداخته شده است. برای این منظور، ابتدا پارامترهای جریان و میزان ذرات معلق خروجی دودکش ها به کمک تجهیزات سخت افزاری اندازه گیری شده است. سپس به کمک نرم افزار AERMOD، پخش و پراکنش ذرات معلق در منطقه اطراف مدل سازی شده است. با توجه به ورود ذرات معلق از غرب کشور به منطقه مورد مطالعه، به منظور تعیین و ارزیابی سهم کارخانه سیمان ایلام از کل گرد و غبار موجود، با استفاده از پمپ SKC میزان غبار محیطی در چهار نقطه اطراف کارخانه اندازه گیری شده است. با کسر میزان غبار حاصل از مدل سازی از میزان اندازه گیری شده توسط پمپ SKC می توان درصد سهم کارخانه سیمان ایلام نسبت به سایر منابع آلودگی منطقه را تخمین زد. نتایج تحقیق نشان می دهند مقدار آلودگی در هوای منطقه ناشی از خروجی های دودکش کارخانه بسیار پایین تر از حد استاندارد هوای پاک می باشد. مطابق نتایج ارائه شده، بیشترین غلظت ذرات معلق مشاهده شده در نقاط مورد ارزیابی ناشی از کارخانه سیمان ایلام معادل 1 میکروگرم بر متر مکعب بوده که در فاصله 8900 متری در راستای شرقی و 5300 متری در راستای شمالی رخ داده است.
    کلیدواژگان: AERMOD، آلودگی هوا، ذرات معلق، سیمان
|
  • Mohammad Taghi Alami*, Saeed Farzin, Mohammad Hossain Ahmadi, Behzad Aghabalaee Pages 1-12
    Introduction
    Nowadays, beside water shortage, we face with mismanagement in water resources. In this situation, optimal water management especially in arid and semi-arid areas is very important. The increase of water demands due to population growth, industrial and agricultural developments was inevitable. On the other hand, due to water resources limitations and principal of sustainability in water management, water allocation, is a very challenging work. Hence, for answering to agricultural, municipal, industrial and ecological demands with high reliability, we need very rigorous programs. The purpose of this paper is to investigate the effect of storage dam on Hesaroo river in Golak area for floodwater collection at raining times and also providing so called demands to recharge the alluvial aquifer, downstream plain and also rich the groundwater.
    Methodology
    System Dynamic Modelling (SDM) System Dynamic Modelling is a methodology for studying feedback systems. Forrester introduced SDM as a methodology for decision-making in industrial management problems [1]. SDM is extensively used for water resources modelling due to its flexibility, effectiveness in assessing different management options, ease of operation and suitability for encouraging stakeholder involvement [2]. For simulation, first we made a basic demand and supply framework and our model in Vensim is originated from that framework. In this model, all demands, supplies and also groundwater has been considered.Developed model:We identified shortage in groundwater, agricultural and environmental demands as the most important elements in Golak area. For that reason, after making causal loop diagram (CLD), we developed a Stock and Flow Diagram (SFD) for Golak dam. This model includes Golak storage, evaporation from it, groundwater supply, municipal, agricultural, industrial and environmental demands. Because of groundwater crisis in that area, we added a new Stock to model for distribution of floods to enrich the groundwater supply. The proposed system dynamics model was validated by comparing estimated values to historical data. Validation proved the accuracy of our model.
    Results And Discussion
    3.1. SFD model in VENSIM In order to investigate the effect of distribution of floods for enrichment of groundwater supply, we run the model (Fig.1) and analyze the effects of distribution while all demands are answered. The results show significant increasing in groundwater’s elevation.
    Conclusions
    This study has showed that System Dynamics is a useful decision support tool for the simulation of sustainable water resource management. Results of this study showed the effect of Golak dam on groundwater storage by distribution of floods to enrich the groundwater. According to this paper, this model can use for the implementation of different managing and operational policies on the water resource allocations. Different Scenarios such as altering the river flow due to dry periods and changing in various demands because of growth in population and industry can be simulated and analyzed by this model.
    Keywords: Water resource management, System dynamics, VENSIM, Golak dam, groundwater
  • Reza Tarinejad, Sajjad Pirboudaghi Pages 13-24
    Dynamic Analysis of Dam‐Reservoir Interaction by Euler‐LagrangeApproach Using Perfectly Matched Layer (PML) in Radiation BoundaryReza Tarinejad *, Sajjad PirboudaghiFaculty of Civil Engineering, University of Tabriz, Tabriz, 5166616471 IranReceived: 24 February 2013; Accepted: 09 September 2013Keywords:Dam-reservoir interaction, Euler-Lagrange, Perfectly matched layer (MPL), Radiation boundary, Finite elementmethod
    Introduction
    A key issue in the seismic analysis of a dam-reservoir system is the accurate and inexpensive modeling of the unbounded reservoir. The Perfectly matched layer (PML) is one of the state-of-the-art boundary conditions, introduced by Berenger for the absorption of radiated boundary waves. In this research,seismic analysis of damreservoir systemis carried out using the PML in the radiation boundary of the reservoir. For this purpose,the numerical implementation of the PML based on the finite element method is presented. A special purpose computer code is developed to carry out the dynamic analysis of the dam-reservoir systems using the MATLAB software. Sensitivity analyses corresponding to the PML layer parameters, the decay function and layer thickness, are carried out to achieve accurate results in less computing time.
    Methodology
    Coupling of dam and reservoir equations The dam-reservoir interaction is a classic coupled problem, which contains two harmonic differential equations in the frequency domain.
    Results And Discussion
    Damreservoir analysis by using PML at far end of reservoir A computer code is developed to carry out the seismic analysis of the dam-reservoir interaction system using the PML layer in the radiation boundary of the reservoir. Verification of the developed code is carried out by the comparison of the results using Sommerfeld boundary condition by appropriate length of the reservoir, three times of the dam height, with the results of the previous investigations. Good agreement was obtained in time and frequency domain. Sensitivity analysis with PML’s length (LP), reservoir’s length (LR) and attenuation coefficient (σ*) are performed to achieve accurate results in less computing time. The convergence errors of the dam crest horizontal displacement (L2 error) are indicated versus different parameters in Figs. 1 and 2. The maximum responses of the dam-reservoir system obtained from two kinds of boundary conditions, the optimum PML layer and Sommerfeld, are presented in Table 2. Although the small length of the reservoir is modeled by using the PML layer in comparison with the classic Sommerfeld boundary condition, the results show good agreement for different kinds of responses.
    Conclusions
    The PML was adopted in the radiation boundary of the reservoir in the seismic analysis of the dam-reservoir interaction system and the finite element implementation was presented. A computer code is developed and verified to carry out the dynamic analysis of the interaction system using the MATLAB software. Sensitivity analysis of the PML parameters, PML’s length (Lp), reservoir’s length (LR) and attenuation coefficient (σ*), was performed to achieve the accurate results with less computational time in comparison with the results obtained from the classic Sommerfeld boundary conditions. Results from this analysis demonstrated that for the same accuracy, the PML-type radiation boundary leads to 50% off in time consumption of the analysis compared to the Sommerfeld boundary condition.
  • Nafiseh Torkamanzad, Bayram Ali Mohammadnezhad, Javad Behmanesh Pages 25-40
    Introduction
    In many cases, with entering the floods in the reservoirs of dams, turbidity currents are occurred at the bottom of reservoir. This current is one of agents in sedimentation and reducing the water capacity of reservoirs and useful life of dams. Opening bottom gates is a conventional method of this currents venting and preservation of the useful volume of the reservoir. Sefid-Rud reservoir dam is the largest hydroelectric dam in Gilan which has a lot of sedimentation problems. In this research, advancing the turbidity current in Sefid-Rud reservoir dam was surveyed and the effect of bottom gates of Sefid-Rud dam on venting of turbidity current was evaluated in different scenarios by using Mike3 Model.
    Methodology
    The Mike3 model Mike3 is a three-dimensional numerical model which has developed by the Danish Hydraulic Institute for simulation of free-surface flows, cohesive/non cohesive sediment transport and water quality using structured or unstructured grids. There are different modules for unstructured grids in Mike3 model. In this research, the hydrodynamic module was used for simulation according to the features of this module. The model based on unstructured grids uses a finite volume method to integrate numerical equations [1].
    Results And Discussion
    Reaching time of turbidity current to the dam According to entering flood into reservoir at the same time in beginning of Ghezel-Ozan and Shah-Rud branches, turbidity current reached the dam body through the Shah-Rud branch earlier than Ghezel-Ozan branch and determined the time opening of bottom outlet gates.
    Conclusions
    The results showed that according to entering flood into reservoir at the same time in beginning of Ghezel-Ozan and Shah-Rud branches, turbidity current reached the dam body through the Shah-Rud branch earlier than Ghezel-Ozan and determined the time opening of bottom outlet gates. Modeling results of suspended sediments concentration profile were compared with field data in three cross-sections and were calibrated. High values of deterministic coefficient and low values of error coefficients show the ability of the used model in simulation of turbidity current in Sefid-Rud reservoir dam. Also the optimum operation of bottom outlet gates of Sefid-Rud dam for venting of turbidity current in defined scenarios was studied. The results showed that according to sediment evacuation efficiency and removed sediments weight respect to outflow water volume from reservoir parameters and existence of enough water in reservoir for venting of turbidity current, the best option and optimum operation of bottom outlet gates can be determined.
    Keywords: Reservoirs sedimentation, Turbidity current, Mike3, Sefid, Rud dam, Bottom outlet gates
  • Mehrallah Rakhshani Mehr, Mohammad Reza Esfahani, Seyed Roohollah Mousavi Pages 41-54
    Introduction
    The bond between concrete and tensile reinforcement is a major problem in RC structures, as far as strength and safety are concerned. Because of the complexity and the effect of a variety of parameters, researchers have not been able to theoretically include all parameters in their solutions for the bond phenomena. This paper proposes an equation for calculating the splice length of lap-spliced concrete beams reinforced with FRP bars. Firstly, equations for displacement modulus and local bond strength of FRP bars are obtained by available pullout test results. After wards, using the local bond strength equation and based on the experimental results of lapspliced FRP reinforced concrete beams, an equation for bond strength of splices is derived. Finally, an equation for splice length calculation is also presented. The splice lengths calculated by the proposed equation are compared with the values predicted by different code provisions and other models.
    Results And Discussion
    The proposed equation is compared with the existing design equations (ACI 440.1R-06 4] and CSA S806-02 [5]) using a parametric study. According to Fig. 4, in specimens with concrete compressive strength of 28 MPa, the splice length obtained from the proposed and ACI 440.1R-06 [4] equations are almost the same. For specimens with concrete compressive strengths of 41 MPa and 55 MPa, the splice length obtained from the proposed equation is longer than that obtained from ACI 440.1R-06 equation, and as the compressive strength increases, the difference between these two equations increases. As seen in Fig. 4, for specimens reinforced with small diameter bars (db< 22mm), the splice length calculated by the proposed equation is greater than that calculated by CSA S806-02 [5] equation. For the specimens reinforced with large diameter bars (db≥ 22mm) and C/db 1.5, the difference between the values calculated by the proposed equation and CSA S806-02 equation are small.
    Conclusions
    Based on the results of this study, the following conclusions were drawn:1- The proposed equation for determining the local bond strength of GFRP bars showed a good correlation with experimental results. The average ratio value of the experimental to calculated local bond strength obtained by the proposed equation was 1.022 with a standard deviation of 0.138.2- The average of the experimental over calculated bond strength ratios obtained by the proposed equation was 1.09 with a standard deviation of 0.164. These values were 0.649 and 0.187 for the ACI 440.1R-06 guideline. Therefore, ACI 440.1R-06 equation overestimates the bond strength of GFRP bars in splices of beams.3- A simple and practical equation was proposed for determining the splice length in beams with GFRP spliced bars. When compared to the ACI 440.1R-06 and CSA S806-02 codes, the proposed equation is generally conservative.
    Keywords: FRP bars, Reinforced concrete beam, Bond strength, Splice length
  • Sahel Sohrabi Shekafti, Seyed Habib Mousavi Jahromi* Pages 55-63
    Introduction
    One of the most important geotechnical issues is problematic soils (dispersive soils, expansive soils, collapsing soils, liquefying soils, soluble soils …) which may affect the constructing projects on these soils and may even cancel them [1]. In this research collapsing soils are studied. A sudden collapse of the land is called collapsing. It is because the strength of the bonding among soil particles no longer exists. Studies have shown the of these soils structure need to be improved before constructing any structures on them [2]. Improvement of these soils with various substances leads to different results. The effect of Polyurethane B with different combination percentages (0.5, 1, 1.5, 2, 3 and 5 weight percentage) on improving the structure of these soils were examined.
    Methodology
    Polyurethane B is one of the most common elastomerics in engineering which has numerous uses. It has unique characteristics such as high mechanical and wear resistance, flexibility in low temperature, high cutting potential and elasticity and resistance to absorbing water, oils and solvents. The most significant feature of these polymers is that a fixed structure is obtained after reaction. In this research, direct shear test was used with stress control. Vertical pressures of 54.5, 109 and 218 Kilopascals were applied out on specimens. In order to determine the collapsing rate, ASTM D 5333-03 standard criteria were used [3].
    Results And Discussion
    The sample was collected from Hamidiyeh Region near Ahvaz city. Atterberg limits, simple shear test and collapsible index experiments were carried out on the specimen to determine some of the physical and geotechnical features of the soil. The results are shown in Table 1.
    Conclusions
    Collapsing tests revealed that by increasing the percentage of additive substance, collapsing index decreases. The value of collapsing index for 0.5, 1, 1.5, 2, 3 and 5 combination percentages were 45%, 58%, 75%, 86% and 92%. After conducting the direct shear test on the soil which was combined with Polyurethane B, it was concluded that the most shear strength can be obtained in 1% combination percentage. In this combination, the value of adhesion and angle of internal friction were increased 27% and 3%, respectively.
    Keywords: Collapsible soil, Direct shear test, Collapse index, Polyurethane B
  • Mehrdad Hejazi, Alireza Reisi Pages 67-80
    Introduction
    A coupling beam is a type of beam for connecting two adjacent shear walls, with a functioning similar to that of eccentrically braced steel frames (EBF). Seismic characteristics of various types of coupled beams such as diagonally reinforced concrete coupling beam (DBCB), steel coupling beam (SCB), composite steel/concrete beam utilising a vertical web shear plate with headed shear (SPCB), and steel beam with a steel fuse link located at mid span of the beam (FCB) are studied (Fig. 1). Pushover analysis has been performed for chosen frames of up to 20 storeys in order to determine reduction factor as a function of overstrength factor, ductility factor and indeterminacy reduction factor. In this research, novel relations have been proposed for calculating reduction factor, which include the effect of the type of soil and height of the structure.
    Methodology
    Four 5-, 10-, 15- and 20-storey frames with 3 m-high storeys and five spans have been analysed. There are four concrete bending frame spans, each 5 m long, and a 4 m-long span with two coupling core wall, each 1.4 m long, and a 1.2 m-long coupling beam. ETABS code [1] has been used for the design of structural members, pushover analysis, and the determination of overstrength factor, ductility factor and indeterminacy reduction factor by which reduction factor can be calculated. The effect of four different types of soil has been considered.
    Results And Discussion
    Effect of variable parameters on reduction factor In order to investigate the effect of variable parameters on reduction factor, two types of frames, i.e. intermediate and special bending frames, four numbers of storeys, i.e. 5, 10, 15 and 20 storeys, and four different types of soil, i.e. types I, II, III and IV [2], have been considered.
    Conclusions
    The sequence of member stiffness increase is from coupling beams towards beams, columns and shear walls and it is more pronounced for lower frames. By increasing the height of the frame, the reduction factor calculated by the proposed equations is decreased until it coincides with the value proposed by the Iranian Earthquake Code [2]. For points higher than the coincidence point, reduction factor is on the safe side. For looser soils, the value of reduction factor increases slightly for points lower than the coincidence point and it decreases slightly for points higher than the coincidence point.
    Keywords: Coupling beam, Energy dissipation, Pushover analysis, Ductility, Overstrength, Reduction factor
  • Hadi Sarmasti, Nasser Taghizadieh Pages 81-88
    Introduction
    Stiffness and strength of a structure are two vital and important parameters. Always designers try to find a method to produce equilibrium between these. Recent decade's investigations focused on optimization of stiffness. In these structures we can not ensure that structure has adequate strength or not. So survey of strength is a very important topic. To maximize the strength we have to minimize the maximum stress of the structures. In all of old researches stress is a constraint rather than objective in the optimization processes. Although this may guarantee the stress within a prescribed constraint (generally less than some limit), it cannot always make the maximum stress a minimum. In optimization of a single criterion (stiffness or strength), other criteria can not be maximum. Hence, multicriteria optimization is a logical method.
    Methodology
    In this research, we use Evolutionary Structural Optimization (ESO) method for size optimization to maximize stiffness and strength of structures. To obtain global criteria, we use weighting method and weight factors. A linear combination of both weighted criteria produces global criteria.
    Results And Discussion
    In order to calculate suitable weight factors for any structure that we use in research, we examined different value of these and optimize the structures for this values. By comparison of the results, we select the best value of weight factors that can optimize strength and stiffness of the structure. This research has two important
    Results
    a) Thickness distribution at different positions of structure according to stiffness or strength alone does not optimize other criteria in order to have a structure with optimum stiffness and strength; we have to optimize two criteria simultaneously.b) Programming ESO method for multicriteria optimization is very easy and simple. We used a MATLAB code for the FE analysis and a loop for repeating the optimization procedure.
    Conclusions
    Optimization of stiffness alone does not lead to a structure with adequate and vice versa. In order to have a structure with adequate stiffness and strength, we have to optimized the these criteria simultaneously. ESO is a very easy method for multicriteria optimization and programming. We optimize topology of the structures in this research.
    Keywords: Multicriteria optimization, Multiobjective optimization, Stiffness maximization, Maximum stress minimization, Strength maximization
  • Farhad Qaderi, Bita Ayati Pages 99-106
    Introduction
    Formaldehyde is used in many industrial activities such as adhesives, resins, paper producing and pharmaceutics industries. Due to formaldehyde toxicity for microorganisms, aerobic biological methods were less studied for its treating. Chemical and anaerobic biological methods are often applied for treating wastewaters containing formaldehyde. Recently, some methods such as Fenton and photo-Fenton, photo catalytic degradation, combination of chemical-biological and anaerobic-aerobic biological have been investigated. In this research, formaldehyde removal efficiencies using aerobic biological treatment systems including moving bed biofilm reactor (MBBR) and sequencing batch airlift reactor (SBAR) were compared.
    Methodology
    Temperature, pH, and dissolved oxygen were adjusted every 6 hours for preparing suitable condition for microorganisms activity. Mixed liquor suspended solid and sludge volume index were measured daily. COD, BOD5, granular diameter, and velocity settling were used for illustrating reactors situation. All of the experiments were accomplished in accordance with the instructions presented in the "Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater" [1]. After investigating all methods, the best one was selected regarding to the laboratory facilities. Removal efficiency was determined using COD results.
    Results And Discussion
    COD removal efficiency The results showed both systems can be used for treating formaldehyde wastewater in low concentrations. The most removal efficiencies were 100% that occurred in concentration of 100 mg/L (Fig. 2).
    Conclusions
    The results of this research in pilot scale showed both systems were capable in removing formaldehyde from wastewater in concentration of less than 300 mg/L with a 24-hour retention time. SBR and MBBR systems can be used as pretreatment units for the treatment of formaldehyde CODs more than 500 mg/L. 5.
    Keywords: Formaldehyde, Aerobic treatment, SBAR, MBBR, Kinetic
  • Alireza Noorpoor, Nima Kazemi Shahabi Pages 107-116
    Introduction
    Today, the cement industry is one of the most air polluting industries in the world. With over seven decades of experience in the cement industry with a total annual production capacity of approximately seventy million tons, Iran is the largest producer of cement in the Middle East. Ilam cement factory is one of the major cement manufacturers in Iran. Hence in this study, owing to the importance and role of contaminants from the plant, appraisal of the emissions contribution in addition to other factors has been discussed. For this purpose, in the first place, the flow parameters and the suspended particles from stack outlet have been measured using appropriate equipment [1]. Then by applying AERMOD software, diffusion and dispersion of suspended particles in the surrounding area has been modeled [2]. Because of entering the suspended particles from the west of the country to the study area, in order to determine and evaluate the factory’s share of total available particles, the amount of particles in the atmosphere is measured at four points around the plant using SKC pump. By subtracting the measured amount of particles resulted from modeling from measured ones using SKC pump, Ilam cement factory's share percent, compared to other sources of pollution in the region, can be estimated 3].
    Methodology
    Measuring the output suspended particulates from the stack and surrounding environment To achieve the research objectives, primarily the output suspended particles from the cement factory’s stacks should be measured by sampling. Thus output gas speed, temperature and pressure have been measured by applying the KIMO device and suspended particles have been assessed by using WESTECH. Table 1 shows the location of stacks in Cartesian coordinate system and local coordinate system [4].
    Result And Discussion
    AERMOD run Table 2 shows the maximum concentration for mean time at 1 hour, 3 hours, 8 hours, 2 hours, 1 month and 1 year.
    Conclusion
    By comparison of results in a functional state (enabled simultaneously for all sources) which is presented in Table 2, whit proposed limit values for particulate emissions, it is well received that even though all of the plant sources are active, the maximum concentration for mean time at 24 hours and 1 year are much lower than clean air standards. As the satellite image (Fig. 1) shows, some areas such as Sarabeleh, Ilam, and Kovar are less affected by output particle emissions from cement plants. Although in comparison with other areas, Ivan district is more affected by pollution from these sources, it does not meet the limit proposed by the Environmental Protection Agency. According to the presented results, the maximum concentration of particles originated from Ilam cement plant in all points is equal to 1 microgram per cubic meter occurred at a distance of 8900 m and 5300 m along the north-east direction.
    Keywords: AERMOD, Air pollution, Suspended particulates, Cement