فهرست مطالب

Civil Engineering Infrastructures Journal - Volume:44 Issue: 1, 2010

Civil Engineering Infrastructures Journal
Volume:44 Issue: 1, 2010

  • تاریخ انتشار: 1389/01/20
  • تعداد عناوین: 12
|
  • امیرحسین اسدیانی یکتا، مسعود تابش صفحه 1
    نشت در شبکه های توزیع آب شهری، عامل اتلاف آب و خسار ت های اقتصادی زیادی است. در این مقاله با استفاده از قابلیت های مدل تحلیل هیدرولیکی Epanet2.10، روش جدیدی در محاسبه میزان نشت گره ها و لوله ها در شبکه های توزیع آب شهری ارائه شده است. در این روش با اندازه گیری جریان حداقل شبانه در یک منطقه، نشت کلی شبکه بر اساس استانداردهای انجمن بین المللی آب(IWA) 1 مشخص می شود. سپس با تقسیم مصرف هر گره به دو بخش مصارف غیر وابسته و وابسته به فشار (نشت) و شبیه سازی هیدرولیکی شبکه به وسیله مدل تحلیل هیدرولیکی Epanet 2.10، مقدار نشت کل شبکه با توجه به میزان فشار گرهی، در هر گره توزیع و سپس نشت مربوط به هر لوله محاسبه می شود. آنگاه با استفاده از نرم افزار تهیه شده به بررسی اثرات مدیریت نشت در شبکه پرداخته شده و در نهایت شاخص های نشت تعیین می شود. در ادامه با استفاده از نتایج به دست آمده در یکی از پایلوت های آب به حساب نیامده کشور (واقع در استان ایلام)، قابلیت های مدل ارائه شده ارزیابی شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد با ترکیب نرم افزار تهیه شده و مدل های تحلیل هیدرولیکی می توان به درستی نسبت به شبیه سازی سیستم و برآورد دقیق پارامترهای هیدرولیکی شبکه اقدام و میزان نشت در هر گره و لوله را به طور واقعی مدل سازی و کالیبره کرد. همچنین می-توان نتیجه گرفت که استفاده از شاخص های عملکرد نقش بسیار مهمی در زمینه مدیریت نشت و تعیین اولویت های مبارزه با تلفات آب ومؤلفه های آن داشته و می تواند باعث جهت دهی مناسب در صرف هزینه محدود شرکت های آب و فاضلاب در این امر شود. از طرفی این شاخص ها میزان موفقیت اقدامات کنترل نشت را در شبکه مورد بررسی مشخص می کنند که شاخص نشت زیر ساخت (ILI) که بیشترین میزان فاکتور های مؤثر بر نشت را در خود جای داده است به عنوان کامل ترین و دقیق ترین شاخص عملکرد نشت در اولویت قرار دارد.
    کلیدواژگان: آب به حساب نیامده، شاخص عمل کرد نشت، نشت، مدل تحلیل هیدرولیکی، تعدیل فشار، مدیریت نشت
  • عزیزالله اردشیر بهرستاقی، مرتضی اسکندری قادی صفحه 13
    در این مقاله فضای کامل ایزوتروپ جانبی1 شامل یک نیم فضای بالایی، یک نیم فضای پایین و یک لایه میانی طوری در نظر گرفته می شود که محور ایزوتروپی آنها موازی هم بوده و عمود بر سطوح تماس آنها باشد. این مجموعه با اثر نیروی دلخواه مؤثر بر سطح تماس نیم فضای بالایی و لایه میانی در فضای فرکانسی2 مورد تحلیل قرار می گیرد. برای این تحلیل، معادلات حرکت در فضای فرکانسی به وسیله توابع پتانسیل3 ارائه شده توسط اسکندری قادی در سال 2005 میلادی در هر قسمت (نیم فضای بالایی، نیم فضای پایینی و لایه میانی) به صورت مستقل در آمده و سپس معادلات حاکم بر توابع پتانسیل در دستگاه مختصات استوانه ای با استفاده از سری فوریه4 و تبدیل هنکل5 حل می شود. جواب به دست آمده در نیم فضاهای بالایی و پایینی چنان است که اصل تشعشع6 در آن ها در نظر گرفته می شود. تعریف مسئله چنان است که از آن نتایج برای (الف) فضای کامل دو ماده ای، (ب) فضای کامل شامل یک ماده، (ج) نیم فضا با بار سطحی دلخواه، (د) نیم فضا با بار مدفون دلخواه، (ه) نیم فضای دو ماده ای با بار سطحی دلخواه، (و) نیم فضای دو ماده ای با بار مدفون دلخواه و (ز) لایه با ضخامت محدود با نیروی سطحی دلخواه به دست می آید. نتایج نهایی برای تغییرمکان ها و تنش ها در فضای واقعی به صورت انتگرال هایی ارائه می شوند که در عین سادگی ظاهری، به دلیل داشتن نقاط شاخه ای7 و قطب ها8 از پیچیدگی خاصی برای برآورد عددی برخوردار است. با توجه به نقاط شاخه ای و قطب، نتایج عددی با دقت خاصی برآورده شده و انطباق عالی نتایج عددی در حالت نیم فضای ایزوتروپ جانبی با بار سطحی دلالت بر درستی نتایج عددی به دست آمده در این مقاله دارد. برآورد عددی نتایج به دست آمده در محدوده فرکانسی وسیع انجام و نتایج به صورت منحنی های تغییرات تغییر مکان و تنش بر حسب عمق و فاصله افقی ارائه شده است. نتایج این مقاله، هم در تحلیل عددی به روش های انتگرال های مرزی، همانند روش المان های مرزی و هم در تعیین توابع امپدانس9 شالوده های سطحی یا مدفون استفاده می شود.
    کلیدواژگان: تغییرمکان، انتشار امواج، نیروی مدفون، فضای کامل ایزوتروپ جانبی، نقاط شاخه ای، توابع پتانسیل، قطب، نیروی سطحی
  • میثم جلالی، سیدمهدی زهرایی، سیدرسول میرقادری صفحه 27
    در قاب های مهاربندی شده زانویی یک انتهای مهاربند قطری به عضو مورب زانویی متصل شده و بخش عمده سختی جانبی توسط مهاربندی قطری تامین می شود، درحالی که تسلیم برشی (یا خمشی) عضو زانویی، فراهم کننده شکل پذیری مورد نیاز برای قاب می باشد درواقع عضو مورب زانویی شکل به عنوان یک میراگر هیسترزیس عمل کرده و با پذیرش تغییر شکل های غیر الاستیک کنترل شده، ضمن استهلاک انرژی لرزه ای، مانع از ورود سایر اعضا و اتصالات به محدوده غیر ارتجاعی می شود. در این مقاله اثر پارامترهای مختلف سازه ای بر رفتار لرزه ای قاب های مهاربندی زانویی با استفاده از روش تحلیل اجزای محدود غیرخطی بررسی می شود. به علاوه یک مدل ریاضی برای تخمین سختی غیر الاستیک قاب ارائه خواهد شد. نتایج تحلیل ها نشان می دهد، در حالی که میرایی سازه های بتنی و فلزی به طور معمول کمتر از پنج درصد است، حد اکثر نسبت میرایی ویسکوز معادل قاب مهاربندی دارای المان زانویی به حدود 30 درصد می رسد، همچنین این قاب ها رفتار چرخه ای مطلوبی بدون ایجاد لاغر شدگی در چرخه های هیسترزیس از خود نشان می دهند و قادر هستند بدون کاهش قابل ملاحظه سختی و مقاومت، بخش قابل توجهی از انرژی زلزله را مستهلک کنند.
    کلیدواژگان: نسبت میرایی ویسکوز معادل، تحلیل غیر ارتجاعی، مهاربندی زانویی، رفتار چرخه ای، شکل پذیری
  • ابوالفضل حسنی، علی حیدری پناه صفحه 37
    یکی از آزمایش های اساسی در فرایند طراحی روسازی های انعطاف پذیر به روش مکانیستیک- تجربی در آشتو 2002، آزمایش کریپ کمپلینس است. در این تحقیق مدلی جدید برای تخمین کریپ کمپلینس مخلوط های آسفالتی با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی پرسپترون چند لایه، با تکنیک آموزش لونبرگ- مارکوات، با توان تعمیم پذیریR=0.949، با موفقیت ارائه شده است. این مدل 14 ورودی شامل درصدهای عبوری انتخابی از منحنی دانه بندی و نیز درصد قیر، درجه نفوذ قیر در 77 و 115 درجه فارنهایت، اندیس نفوذ قیر و دمای آزمایش دارد. خروجی های مدل 8 عدد شامل کریپ کمپلینس مخلوط آسفالتی در زمان های 100، 50، 20، 10، 5، 2و 1 ثانیه و نیز ضریب پواسون است. داده های مورد نیاز، به کمک تهیه برنامه های متعدد به زبان SQL، در محیط ACCESS 2000، از LTPP Database 2007 استخراج شده اند که شامل داده های 975 آزمایش کریپ کمپلینس و نیز 975 سری داده های آزمایش های مصالح سنگی مربوطه و نیز 975 سری داده های آزمایش های قیر نظیر آنها می باشد
    کلیدواژگان: آشتو 2002، طراحی مکانیستیک تجربی، شبکه های عصبی مصنوعی، کریپ کمپلینس
  • محمد رحیمیان، بابک امیدوار، بنیامین کیومرثی، علیرضا صناعی ها صفحه 51
    امروزه سازه های زیرزمینی با توجه به شرایط گسترش و توسعه شهرها، به طور فزاینده ای ساخته شده و مورد بهره برداری قرار می گیرند. در این شرایط قرار گرفتن دو تونل در کنار یکدیگر نه تنها دور از ذهن نیست، بلکه به وفور مشاهده می شود. در این مقاله ابتدا درباره روش المان مرزی در دامنه زمانی توضیح داده شده است و سپس به بررسی پارامتری پاسخ دینامیکی تونل های بدون پوشش دایره ای تحت تاثیر انفجار داخلی در دو حالت، تغییر پارامتر عمق یک تونل تحت تاثیر انفجار و تغییر پارامتر فاصله افقی دو تونل کم عمق تحت تاثیر انفجار پرداخته شده است. پاسخ های مورد بررسی، نتایج مربوط به تغییر مکان شعاعی گره ها و تنش های محیطی هستند. پاسخ های بدون بعد به دست آمده، اهمیت تاثیر پارامترهای هندسی بر تونل بدون پوشش تحت تاثیر انفجار داخلی را به تصویر می کشد و راهنمایی مناسب برای طراحی مکانی تونل های کم عمق تحت تاثیر انفجار داخلی به دست می دهد.
    کلیدواژگان: تونل کم عمق، انفجار داخلی، روش المان مرزی، تونل های بدون پوشش دایره ای
  • حامد شاه محمدی، سهیل محمدی صفحه 61
    انفجار یک ماده منفجره قوی در زیر آب، دو پالس فشاری تولید می کند: یک موج شوک که مدت آن بسیار کوتاه است (در حد چند ده تا چند صد میکرو ثانیه) و یک پالس حباب که مربوط به انبساط محصولات انفجار است و با موج شوک همراه می شود. تعیین نقش موج شوک، جریان و حباب ایجاد شده در فرآیند تخریب هنوز در مجامع علمی در دست مطالعه است. تحلیل اثر انفجار زیر آب بر لوله های مغروق می تواند کمک خوبی برای ارزیابی تاثیر حملات تروریستی و خرابکارانه بر سازه های مشابه، مانند پایه های سکوهای دریایی و اسکله ها، باشد. در این مقاله سعی می شود اثر پالس اولیه یعنی موج شوک بر لوله های توخالی مغروق در آب بررسی و مدل سازی عددی شود. بسته به شرایط، اعم از نوع و مقدار ماده منفجره و فاصله آن نسبت به سازه و سطح آب، پالس اولیه (موج شوک) می تواند قسمت عمده و یا بخشی از پاسخ سازه را باعث گردد. برای لوله و سیال مجاور آن همراه با مرزهای غیر انعکاسی در معرض انفجار مقدار مشخصی از یک ماده منفجره قرار می گیرند و تحلیل به طور کاملا درگیر و با احتساب اثرات اندرکنش سازه و سیال انجام می گیرد.
    کلیدواژگان: موج شوک، انفجار زیر آب، اندرکنش سازه و سیال، محیط آکوستیک
  • احمد طاهرشمسی، فرهاد ایمان شعار صفحه 73
    در این مقاله، معادلات رژیم رودخانه به کمک توسعه معادله توان واحد جریان و کاربرد آن در مورد دو رودخانه سیستان و کرج به دست آمده اند. برای این منظور با مروری بر تحقیقات گذشته، ابتدا مبانی و مفهوم رژیم و هندسه- هیدرولیکی در رودخانه ذکر می شود و سپس روش ها و نتایج به دست آمده توسط محققین قبلی به صورت دسته بندی شده ارائه می شود. در گام بعدی معادله توان واحد جریان با در نظر گرفتن پارامترهای غلظت وزنی رسوبات و سنگینی نسبی ذرات معلق توسعه داده می شود. سپس با استفاده از آنالیز ابعادی، معادله توان واحد جریان بی بعد به دست می آید. در انتها، معادلات رژیم برای دو رودخانه سیستان و کرج به کمک معادله توان واحد جریان بی بعد استنتاج و ارائه می شود. در نهایت نتایج حاصل از این معادلات با مقادیر مشاهداتی و سایر معادلات رژیم مقایسه می شوند. نتایج به دست آمده از معادلات رژیم توسعه یافته در این تحقیق با مشاهدات صحرائی همخوانی خوبی را نشان می دهند.
    کلیدواژگان: هندسه هیدرولیکی، توان واحد جریان، معادلات رژیم
  • فرج الله عسکری، اورنگ فرزانه، مسعود فاضلی نیا صفحه 83
    در این مقاله بر مبنای روش تحلیل حدی مرز بالا به بررسی سه بعدی پایداری شیروانی ها بر اساس مکانیسم گسیختگی چرخشی پرداخته شده است. برای سطح زیرین مکانیسم گسیختگی از یک رویه اسپیرال لگاریتمی استفاده شده است. سطوح جانبی مکانیسم گسیختگی با حل یک معادله دیفرانسیل غیر خطی به دست می آید که یک جواب ممکن این معادله در این بررسی استفاده شده است. در این تحقیق الگوریتمی تهیه شده است که با استفاده از آن می توان کمترین ضریب اطمینان پایداری شیروانی ها را محاسبه کرد. همچنین در این الگوریتم امکان محاسبه کوچک ترین مقدار بارحدی پی ها با بار خارج از مرکز که روی شیروانی ها واقع شده اند گنجانده شده است. نتایج حاصل از این تحقیق به صورت نمودارهای بدون بعد ارائه شده که با استفاده از آنها می توان ظرفیت باربری پی های سطحی واقع روی شیروانی های خاکی را در شرایط مختلف هندسه مسئله و خصوصیات خاک تعیین نمود.
    کلیدواژگان: پی های سطحی، شیروانی های خاکی، تحلیل حدی مرزبالا، مکانیسم گسیختگی چرخشی، تحلیل سه بعدی
  • مهدی قاسمیه، سیداردوان مطهری صفحه 93
    حالت های مختلف کریستالی مواد حافظه دار شکلی در یک میراگر پیشنهادی به منظور به دست آوردن یک رفتار بهینه استفاده شده اند. میراگر پیشنهادی قابلیت استهلاک انرژی نسبی بالا، در عین حال رفتار بازگردانندگی دارد. ایده های مختلف طراحی برای بدست آوردن اثر ایده آل میراگرهای پیشنهادی در سازه ها، استفاده و مقایسه شده است. با مقایسه رفتار سازه های تقویت شده با میراگر حافظه دار شکلی پیشنهادی و سیستم مهاربندهای فولادی مقید در برابر کمانش، نشان داده شده است که سیستم های پیشنهادی دارای قابلیت کاهش خرابی های سازه و کاهش چشمگیر تغییر شکل های باقیمانده روی زلزله حتی پس از زلزله های بسیار شدید را دارد.
    کلیدواژگان: رفتار لرزه ای، تحلیل غیر خطی، رفتار فوق الاستیک، میراگر، آلیاژ حافظه دار شکلی
  • مهدی هزینه، محمد مختاری صفحه 103
    راه مستقیم دستیابی به خواص پتروفیزیکی در بررسی مخازن هیدروکربنی، حفر چاه است و از آن جا که این عمل هزینه زیادی را در بر دارد، همواره تلاش بر استخراج این خواص از ردهای لرزه ای می باشد. بدین منظور، روش های متعددی ابداع شده اندکه هر یک مزایا و معایب خاص خود را دارند. از میان این روش ها، برگردان لرزه ای، یکی از ابزارهای بسیار مناسب جهت توصیف لرزه ای مخزن قلمداد می شود. برگردان لرزه ای رد لرزه ای را به مدل بلوکی امپدانس تبدیل کرده و به صورت یک واهمامیخت عمل می کند. امپدانس صوتی یک ارتباط قوی با تخلخل داشته و به عنوان یک مشخصه مفید برای توصیف مخزن است. در این مقاله از دو روش خارهای پراکنده به شیوه برنامه ریزی خطی و بر مبنای مدل برای برگردان داده های لرزه ای دو بعدی میدان گازی سراجه و ساخت مدل امپدانس استفاده شده است. با به کارگیری این مدل و ایجاد یک رگرسیون خطی، مدل تخمینی تخلخل به دست می آید.
    کلیدواژگان: مدل تخلخل، امپدانس صوتی، برگردان لرزه ای
  • حسام وحیدی فرد، انوشیروان انصاری، اسدالله نورزاد صفحه 111
    در هنگام وقوع زلزله، بسیاری از شتاب نگارها حرکت زمین را ثبت می کنند، اما فقط تعداد کمی از آنها به روش مرسوم قابل تصحیح هستند. زیرا این سیگنال های تصحیح نشده دو مشکل عمده همراه خود دارند، اول میزان نسبت سیگنال به نوفه1 پایین است و به همین علت قادر نیستیم بین محتوای فرکانسی نوفه و سیگنال تمییز قائل شویم و با فیلتر بالاگذر یا فیلتر پایین گذر، سیگنال را تصحیح کنیم. دوم نوفه ها غیر ایستا هستند و روش مرسوم فقط سیگنال هایی را می تواند تصحیح کند که مشخصات نوفه آنها از ابتدا تا انتها ثابت باشد. به عبارت دیگر در بسیاری از سیگنال ها مشخصات نوفه با گذشت زمان ثابت نیست و تغییر می کند. یکی از روش های کارا برای تصحیح چنین سیگنال هایی، تئوری موجک2 است. در این تئوری، هر سیگنال به چندین سیگنال در محدوده های تواتری مختلف تجزیه می شود و با توجه به معیار ارائه شده در این تئوری، سیگنال های به-دست آمده را تصحیح می کنیم. در این مقاله سعی بر آن است که رکوردهای حاصل از زلزله های مهم فلات ایران که بزرگای بیشتر از 5.5 دارند، به روش نوفه زدایی موجک تصحیح شوند. برای این منظور ابتدا برای هر رکورد، نمودار میزان نسبت سیگنال به نوفه رسم می شود، اگر مقدار این نمودار به اندازه کافی بالا باشد، آن سیگنال به هر دو روش تصحیح می شود و در غیر این صورت، با استفاده از تئوری موجک تصحیح می شود. شایان ذکر است که هر یک از روش ها یک بار با تصحیح خط پایه و بار دیگر بدون آن انجام گرفته است و از میان این 4 نوع تصحیح، بهترین آن انتخاب شده است. با استفاده از نتایج حاصل از تصحیح رکوردها، بانک اطلاعاتی شامل اطلاعات عمومی هر زلزله مانند: زمان، مکان، بزرگا، عمق و اطلاعات خاص هر ایستگاه، مانند: نام، شماره و مکان، تدوین شده است و سپس برای هر رکورد نتایج نمودار نسبت سیگنال به نوفه، نوع تصحیح و مشخصات آن تصحیح تعیین شده است.
    کلیدواژگان: نمودار نسبت سیگنال به نوفه، تبدیل موجک، روش مرسوم، شتاب نگار
  • جواد یادگاری، امید بهار صفحه 121
    یکی از انواع آزمایش های دینامیکی که روی سازه ها انجام می شود، آزمایش ارتعاش محیطی است که از ترافیک و باد به عنوان تحریک محیطی و یا طبیعی استفاده می شود. با توجه به ماهیت تحریک های محیطی که قابل اندازه گیری نیستند، نیروهای وارد به سازه ناشناخته خواهد بود و در نتیجه تحلیل تجربی مودال برای به دست آوردن پارامترهای دینامیکی باید فقط بر اساس پاسخ های سازه یا به عبارت دیگر بر اساس داده های خروجی-تنها انجام شود. یکی از دشواری های تحلیل های مودال بر اساس داده های خروجی-تنها، نیاز آن به روش هایی است که شناسایی سیستم را بر اساس داده های ارتعاش محیطی که از لحاظ دامنه به نسبت کوچک و همراه اغتشاش هستند، انجام دهند. بدین منظور از دو روش تحلیل مودال مکمل یکدیگر که عبارتند از روش به نسبت ساده جستار قله در حوزه فرکانس و روش پیشرفته تر شناسایی زیر فضای تصادفی در حوزه زمان استفاده می شود. با استفاده از این دو روش یک نرم افزار گرافیکی به نام SIP در محیط MATLAB تهیه شده است که در شناسایی پارامترهای مودال سازه های بزرگ مهندسی عمران از قبیل پل ها و ساختمان های بزرگ قابل استفاده است. در این مقاله سعی شده است که کاربرد روش های شناسایی پارامترهای مودال در سازه های بزرگ مهندسی عمران بیان و قابلیت ها و ویژگی های نرم افزار گرافیکی نوشته شده به طور اختصار ارائه شود. پل قوسی فلزی بابلسر با استفاده از نرم افزار SIP و داده های به دست آمده از آزمایش ارتعاش محیطی انجام شده بر روی این پل تحلیل شده و پارامترهای مودال این پل استخراج و ارائه می شود.
    کلیدواژگان: داده های خروجی تنها، روش جستارقله، آزمایش ارتعاش محیطی، نرم افزار گرافیکی، شناسایی سیستم، تحلیل مودال، روش شناسایی زیر فضای تصادفی
|
  • Page 1
    Leakage in water distribution networks causes waste of water and economical losses. In this paper a new method is presented to calculate nodal and pipes leakage in water distribution systems using capabilities of EPANET2.10 software. The method estimate the total water losses in the system based on IWA methodology using Minimum Night Flow (MNF) measurements. Recognising the pressure dependency of leakage the total water consumption is divided into two parts, one pressure dependent and the other independent of local pressure. The total leakage is then distributed in different nodes based on nodal pressures and then leakage at each pipe is calculated. Furthermore, the effects of leakage management are evaluated and leakage indices are determined. Based on the outputs of a case study in Ilam Province, the capabilities of the proposed methodology is evaluated. The results show that by combining the new method and hydraulic models the system can be simulated and nodal and pipe leakage are obtained using hydraulic parameters. It can also be observed that leakage performance indices have a great role in leakage management, prioritisation of loss reduction scenarios and budget consumption in water companies. Besides, these indices show the degree of success for leak reduction schemes. Finally, it was found that the infrastructure leakage index (ILI) is the most effective factor on the leakage and the best one to evaluate the leakage performance.
  • Page 13
    A linear elastic transversely isotropic full-space containing three different regions, which are an upper half-space, a lower half-space and a layer in between is considered in such a way, each region contains different material. The axes of symmetry of different regions are assumed to be normal to the interface of the regions and thus parallel. An arbitrary load in frequency domain is applied on an arbitrary patch located at the interface of the upper half-space and its underneath layer. Integral formulations are presented for the determination of the displacements and stresses in all regions. By means of the complete displacement potentials introduced by Eskandari-Ghadi (2005), Fourier series in circumferential direction and Hankel transform in radial direction, the displacements and stresses are determined in Fourier-Hankel space. Then, the displacements and stresses at any point are given in the line integral form. The solution is numerically evaluated for: (i) a half-space under an arbitrary surface load, (ii) a half-space under an arbitrary buried force, (iii) a half-space fixed at the top and under an arbitrary buried force, (iv) a half-space containing a layer bonded to the top of a half-space under an arbitrary force applied at the interface of two regions, (v) a full-space under an arbitrary load in it, (vi) a bi-material full-space under an arbitrary force applied at the interface of two half-space, and (vii) a layer of finite thickness fixed at the bottom and under an arbitrary surface load. To confirm the accuracy of the numerical evaluation of the integrals involved, some of the results are compared with existing solutions.
  • Page 27
    Hysteretic dampers as the most practical passive control methods have improved the seismic performance of steel structures through energy dissipation induced by large inelastic deformations. Among them in this paper, KBF (Knee Braced Frames), a special form of braced frames having a diagonal brace connected to a knee element instead of beam-column joint, is investigated. In such systems, the knee element designed to have inelastic behavior for dissipating seismic energy caused by strong earthquake. In this article, analytical investigation on cyclic performance of knee braced single span one-story frame specimens are described. Nonlinear finite element method have been used for analysis of KBFs. Results have shown good behavior of knee member before its failure and also indicated a number of important considerations for seismic design of KBFs. Moreover hysteretic behavior have shown no pinching effects. At last, a mathematical model has been derived to predict the bilinear behavior of the KBFs and compared with monotonic pushover analysis. Acceptable conformity between mathematical and numerical model proved the accuracy of the proposed model.
  • Page 37
    Creep compliance is one of the fundamental tests of Mechanistic- Empirical flexible pavement design procedure in the AASHTO 2002 design guide. In this research, a new Artificial Neural Network model for estimating the HMA creep compliance with the generalization ability of R=0.949 has been developed successfully using feed forward multi layer perceptron Artificial Neural Networks (ANNs) with Levenberg-Marquardt backpropagation training algorithm. The ANN model has 14 inputs including selected percent passings from aggregate gradation curve, asphalt content, asphalt penetration degrees at 77 and 125 Fahrenheit, asphalt penetration index and test temperature. The model has 8 outputs consist of creep compliances of Hot Mix Asphalt at 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100 seconds and Poisson coefficient. All needed data has been extracted from LTPP database 2007 by developing many programs by SQL in Access 2000. As the result, 975 creep compliance tests data and 975 associated aggregate tests data series and 975 associated asphalt tests data series has been extracted successfully for ANNs training and evaluation.
  • Page 51
    Due to the development of urban areas, underground structures are increasingly needed. Therefore, not only it is likely to have two tunnels located close to each other, but also it happens frequently.Because of the complexity of realistic problems, closed form analytical solutions are not accessible for them. However, latest advances in computational techniques have made numerical approaches more practical for realistic problems. Boundary element method (BEM) is one of such approaches. This technique formulates the problem in terms of boundary values. The main advantage of BEM, especially in comparison with finite element and finite difference methods, is that the discretization is only applied to the boundary, thus reducing the volume of modeling and the number of unknown variables. Moreover, the radiation condition at infinity is exactly satisfied in this method which is very striking for wave propagation problems. First the formulation of boundary element method in the time domain is presented and then a parametric study on the dynamic response of unlined circular tunnels subjected to internal explosion is done. Depth of tunnels, vertical and horizontal distance between two tunnels, diameter of tunnels, and other parameters related to geometry are important factors which can affect displacements and stresses of tunnels under explosive loading. In the present study, effect of two parameters has been investigated: changing the depth of the tunnel that is subjected to internal explosion (case A) and changing the horizontal distance between two shallow tunnels subjected to explosion (case B). Radial displacements and circumferential stresses are the results obtained. Case A- Tunnel depth: The tunnel behavior in depth of H=50R is alike to behavior of same tunnel in infinite depth. Also, radial displacement in upper point of tunnel in depth of H=2R is about 2.7 times of the same tunnel in infinite depth. Circumferential stress in points placed on horizontal diameter of tunnel in depth of H=2R is about 1.8 times of the same tunnel in infinite depth. Case B- Tunnels distance: Two tunnels with horizontal distance of greater than L=50R don’t affect each other. When horizontal distance parameter of two tunnels is L=2.5R then the maximum normalized displacement of the side point of the loaded tunnel, is approximately 2.15 times of the same tunnels with distance of infinite. Also, when horizontal distance of two tunnels is L=2.5R, circumferential stress in lower point of the loaded tunnel, which is normalized with static stress, is approximately 1.2 times of the same tunnels with distance of infinite. Normalized results calculated here display the importance of the geometric parameters on the behavior of unlined tunnels subjected to internal explosion and provide suitable criteria for displacement design of shallow tunnels that are subjected to internal explosion. The accuracy of the present study for the computation of radial displacements and circumferential stresses is verified by solving several problems.
  • Page 61
    As a result of wide spread application of marine structures, especially in oil and gas industries, their safe design is of paramount importance. In this regard, explosion loading, which may result from accidents or military/ terrorist actions, should be considered, although they may not always be included in the final structural design. The impulsive nature of explosive loading, which comprises a high peak pressure followed by a relative fast decay, and complex phenomena of reflection of incident waves on flexible curved surfaces of a structure, leads to highly complicated analysis of underwater explosion. Detonation of a high explosive material under water produces two pressure pulses: a shock wave which has a very short duration (about several ten to several hundred micro seconds) and a bubble pulse associated with the expansion of the products of detonation. Roles of the underwater shock wave, flow and bubble in the damage process of structures are not as yet, clear. Only effects of the primary shock wave generated from an explosion on circular and rectangular plate specimens and empty submerged cylinders are studied in this research. Effects of bed and water surfaces are not taken into account. The structure and its surrounding water are modeled by solid finite elements. They are attached to each other to enforce for coupling analysis. The water is bounded by nonreflecting boundaries to avoid unwanted reflections from the finite boundaries of the domain. Results of the numerical simulations are compared to the experimental data and the results obtained from available empirical relations.
  • Page 73
    In this paper, river regime equations through developing of unit stream power equation and based on data of Sistan and Karaj Rivers were derived. At the first step, methods and out-comes of former researchers are classified. On the next step, based on dimensional analysis, unit stream power as a function of river flow parameters including suspended sediment load and specific gravity of particles is developed. Using the unit stream power equation and Sistan and Karaj River's data, regime equations are derived for these rivers. Finally, the results derived from regime equations are compared with the field data and regime equations of the other researchers. A good agreement was observed between field data and values resulted from developed regime equations in this research.
  • Page 83
    This paper deals with three-dimensional evaluation of the slopes on the basis of limit analysis. An upper-bound technique of limit analysis is used in this paper to determine either the bearing capacity of a shallow foundation near a slope or the safety factor of the slope. The theorems of limit analysis (upper and lower bound) provide a powerful tool for solving problems in which limit loads need to be found. According to the upper-bound theorem, for a kinematically admissible velocity field an upper bound of the collapse load can be obtained by equating the power dissipated internally in an increment of displacement to the power expended by the external loads. Such kinematically admissible velocity fields have to comply with the kinematical boundary conditions and compatibility conditions. A rotational mechanism consisting of three slip surfaces is used to determine the factor of safety for a slope or the ultimate limit load of a foundation with eccentric load near a slope. This mechanism includes two lateral surfaces and a surface at bottom. As the soil is assumed to obey the associated flow rule, the angle between the relative velocity vector and velocity discontinuity has to be equal everywhere with soil's friction angle (?). The geometries of lateral surfaces are represented by a nonlinear differential equation. A surface with log-spiral section is used for bottom surface of the mechanism. To obtain the minimum upper-bound, an algorithm is proposed to optimize the failure mechanism. Results from this algorithm for typical conditions are comparable to those of other existing methods. Dimensionless diagrams for various conditions are presented which can be used to predict the bearing capacity of a foundation with eccentric load located on a slope.
  • Page 93
    Different innovative controlling systems have been introduced into the literature in the last two decades varying from passive to active and smart control systems. Shape memory alloys (SMAs) are one of these systems with unique properties and behaviors which have made them and appealing material for use in dampers. SMAs exist in two crystallographic phases: the parent austenite phase and the product martensite phase. SMA materials are favorable for use in seismic applications, because of their recentering capability in austenite phase, high damping capacity in martensite phase and very high fatigue and corrosion resistance in both phases.I this paper, it is shown by analytical measures and by using proper constitutive relations for SMA materials that an ideal behavior can be obtained for a proposed Special SMA damper when using proper proportions of SMAs in austenite and martensite phases. The damper is devised so that produces maximum obtainable damping capacity while maintaining its recentering capability. By performing nonlinear dynamic time history analyses for selected structures enforced with buckling restrained steel braces and special SMA dampers, the permanent residual deformations remained on the structures after earthquakes are compared. The results show the effectiveness of implementation of SMA dampers while the main advantage is shown to be the drastic mitigation of the permanent deformations remained on the structure when using the proposed SMA dampers.
  • Page 103
    The direct way to access the petrophysical property of hydrocarbon reservoir is based on well data but due to its high cost, the seismic data has been used to obtain these parameters. For this purpose, many different methods are available and each has its own advantages and limitations. From these methods the seismic inversion is the best tool to study the reservoir characterization. The outcome of the seismic inversion is the transformation of seismic reflection data to pseudo-impedance logs at each CMP. It is therefore, the seismic inversion results facilitate better estimations of reservoir properties such as porosity. In this study the results of two different post-stack inversion methods on seismic data will compared. These are sparse-spike and model-based methods. These results were used for acoustic impedance construction based on 2D seismic data in the Saraje Gas Field. By using this model and creation of linear regression the estimated porosity model has been achieved.
  • Page 111
    During an earthquake, many stations record the ground motion, but only a few numbers of them could be corrected using conventional high-pass and low-pass filtering method and the others identified as highly contaminated by noise and as a result useless. There are two major problems associated to these noisy records. First, since signal to noise ratio (S/N) is low, it is not possible to discriminate between original signal and noise neither in frequency domain nor in time domain. The consequence is that it is not possible to cancel out the noise using conventional filtering methods. The second problem is about non-stationary characteristics of the noise. In other words, in many cases the characteristics of the noise are varying by time and in these situations, it is not possible to apply frequency domain correction schemes. For correction of acceleration signals contaminated with high-level non-stationary noise, there is an important question that is it possible to have estimation about the state of the noise in different bands of time and frequency? The wavelet multi-resolution analysis which decomposes a signal into different time-frequency components besides a suitable criterion for identification of the noise among each component provides the required mathematical tool for correction of highly noisy acceleration records. In this paper, the strong motion records of great earthquake events with Mw>5.5 in Iranian Plateau is corrected. For this purpose, first, signal to noise ratio is calculated for each record. If the value of this diagram is high enough, the signal is corrected with both methods and otherwise, the de-noising is applied using wavelet procedure. The effect of baseline correction of the final results is also investigated for each record. A comprehensive database containing the information of events, stations and correction parameters is also provided in this study.
  • Page 121
    The ambient vibration measurement is a kind of output data-only dynamic testing where the traffics and winds are used as agents responsible for natural or environmental excitation. Therefore an experimental modal analysis procedure for ambient vibration testing needs to base itself on output-only data. The modal analysis involving output-only measurements present a challenge that requires the use of special modal identification technique, which can deal with very small magnitude of ambient vibration contaminated by noise. Two complementary modal analysis methods are implemented. They are rather simple peak picking (PP) method in frequency domain and more advanced stochastic subspace identification (SSI) method in time domain. According to these methods Graphical User Interface (GUI) software developed in MATLAB. This program is called SIP and can be used in modal parameter identification of large civil structures such as bridges and towers. This paper presents the application of ambient vibration testing and experimental modal analysis on large civil engineering structures and also gives brief review of program. Also modal parameters of the Babolsar arch steel bridge are extracted using SIP and ambient vibration data from dynamic test carried out on this bridge.