فهرست مطالب

Civil Engineering Infrastructures Journal - Volume:45 Issue: 7, 2012

Civil Engineering Infrastructures Journal
Volume:45 Issue: 7, 2012

  • تاریخ انتشار: 1391/09/01
  • تعداد عناوین: 8
|
  • عزیزالله اردشیر بهرستاقی، مرتضی اسکندری قادی صفحه 741
    در این مقاله یک فضای کامل با رفتار همسانگرد جانبی به همراه یک دیسک صلب دایره ای به عنوان ناهمگنی در محیط در نظر گرفته می شود. صفحه صلب تحت اثر حرکت عمود بر صفحه با فرکانس دلخواه قرار می گیرد و محور همسانگردی محیط موازی با امتداد حرکت فرض می شود. تحلیل محیط همسانگرد جانبی اطراف صفحه تحت تحریک فوق هدف این مقاله می باشد. بدین منظور معادلات حرکت حاکم بر سیستم در حالت متقارن محوری در مختصات استوانه ای بیان می شوند. این معادلات با استفاده از روش توابع پتانسیل مجزا شده و معادله حاکم بر تنها تابع پتانسیل با استفاده از تبدیل هنکل حل می شود. به منظور تعیین ثابت های جواب، شرایط مرزی مربوط به تنش ها و تغییرمکان ها در راستای قائم به صورت معادلات انتگرالی دوگانه نوشته می شوند. معادلات انتگرالی دوگانه به دست آمده، به کمک روش نوبل به معادله انتگرالی فردهلم نوع دوم تبدیل شده که در حالت های خاص به صورت تحلیلی حل می شوند.
    کلیدواژگان: فضای کامل، همسانگرد جانبی، معادلات انتگرالی فردهلم، معادلات انتگرالی دوگانه، دیسک صلب، تکینگی
  • سپیده امامی تبریزی، سید جمشید موسوی، راحله افضلی صفحه 753
    فرمول بندی برنامه ریاضی مسائل طراحی و بهره برداری بهینه، از منظر منابع آب، سدهای برقابی همراه با اعمال کنترل بر اعتمادپذیری بده انرژی، از نوع مدل های بهینه سازی غیرخطی غیرمحدب با متغیرهای مختلط است. در این مطالعه یک مدل شبیه سازی- بهینه سازی، با تلفیق مدل حوضه ای MODSIM به عنوان مدل شبیه ساز و الگوریتم بهینه سازی دسته ذرات (PSO)، برای حل این رده از مدل های پیچیده در مسائل چندمخزنه توسعه یافته است. در این روش ابتدا امکان تعریف نیاز برقابی و اعمال سیاست بهره برداری استاندارد برقابی از مخازن در مدل MODSIM فراهم شده است. سپس مدل شبیه ساز بهبودیافته (MODSIMP) به الگوریتم PSO با تابع هدف حداکثرسازی سود خالص حاصل از طراحی و بهره برداری از سیستم مخازن و نیروگاه ها در طول عمر مفید آن متصل گردیده است. در این مدل ترکیبی هر بار ارزیابی تابع هدف مدلPSO مستلزم فراخوانی و اجرای مدل MODSIMP می باشد. مدل پیشنهادی در تعیین مشخصات بهینه سیستم سه سدی خرسان شامل ظرفیت مخازن و توان تولید نیروگاه ها به عنوان مطالعه موردی استفاده و نتایج حاصل از آن تحلیل شده است. با توجه به سرعت مدل توسعه یافته MODSIMP در شبیه سازی سیستم های چندمخزنه برقابی و انعطاف الگوریتم های فراکاوشی در اتصال به مدل های شبیه ساز و احتساب خصوصیات غیرخطی، مدل ترکیبی PSO-MODSIMP از قابلیت مناسبی در حل مسائل طراحی و بهره برداری بهینه از این سیستم ها برخوردار است.
    کلیدواژگان: شبیه سازی، سیستم مخازن چندگانه، انرژی برقابی، بهینه سازی
  • مسعود پلاسی، علی کارگر صفحه 763
    برای عبور از کوهستان های مرتفع و پرشیب، به جای طولانی نمودن مسیر و ایجاد پیچ های زیاد که به منظور کاهش شیب طولی انجام می گیرد، می توان از تونل استفاده کرد. تونل های راه برحسب نوع مسیر به دو گروه تونل های یک طرفه و دو طرفه تقسیم می شوند. در بزرگراه ها با توجه به تعدد خطوط عبور، از دو نوع تونل شامل: تونل های دوقلو (دارای دو مقطع کوچک مجزا با جریان یک طرفه) و تونل های تکی (دارای یک مقطع بزرگ با جریان دو طرفه) استفاده می شود. هزینه ساخت تونل ها عمدتا به طول، مقطع حفاری و سیستم های نگهدارنده مناسب جهت پایدارسازی جداره آن ها، بستگی دارد. در این میان سیستم نگهدارنده مورد نیاز وابسته به نوع زمین و مشخصات ژئوتکنیکی آن است. در توده سنگ های درزه دار، زبری درزه ها یکی از عوامل مهم در پایدار ماندن مقاطع تونل ها به شمار می رود. در این مقاله تاثیر زبری درزه ها در میزان پایدارکننده های مورد نیاز برای تونل های تکی و دوقلو راه با استفاده از روش مدل سازی عددی DEM، در قالب نرم افزار UDEC، مورد بررسی قرار داده می شود.
    کلیدواژگان: تونل تکی، مدل سازی عددی، سیستم نگهدارنده، _ منحنی مشخصه، زبری درزه، مقطع حفاری، تونل دوقلو
  • سید امیر کیوان قربانی تنها، فلیکس وبر، مسعود متولی صفحه 775
    در این مقاله کنترل ارتعاشات یک سازه ی یک درجه آزادی تحت اثر تحریک زلزله به روش نیمه فعال و با استفاده از میراگر MR مورد مطالعه قرار گرفته است. برای محاسبه نیروی کنترل از الگوریتم PID استفاده شده است. نتایج ارائه شده در این مقاله صرفا مربوط به بخش شبیه سازی دینامیکی سازه ی مزبور در محیط سیمولینک است. مدل سازه، کنترل کننده و حسگرها در محیط سیمولینک ساخته شده و نتایج برای حالات کنترل نشده، کنترل شده با سیستم کنترل فعال ایده آل، کنترل شده با سیستم کنترل نیمه فعال ایده آل و کنترل شده با سیستم کنترل نیمه فعال واقعی به دست آمده و مورد مقایسه قرار گرفته است. این نتایج نشان می دهد که با استفاده از روش کنترل نیمه فعال می توان ارتعاشات سازه را به میزان چشمگیری کاهش داد به گونه ای که نتایج بسیار نزدیک به حالت کنترل فعال باشد.
    کلیدواژگان: میراگر MR، کنترل ارتعاشات، الگوریتم کنترل PID، کنترل نیمه فعال
  • سید محمد هاشمی، منوچهر لطیفی نمین صفحه 791
    در این تحقیق اثر پارامترهای دما، درصد قیر و میزان تراکم بر روی مدول برجهندگی1 آسفالت بررسی شده است. نمونه های آسفالتی با روش تراکم ژیراتوری2 متراکم شده اند. برای تعیین مدول برجهندگی نمونه ها، از آزمایش کشش غیر مستقیم3 استفاده شده است و نمونه های ساخته شده با تراکم ها و درصد قیرهای مختلف در دماهای مورد نظر تحت آزمایش کشش غیر مستقیم قرار گرفته اند. برای افزایش دقت در هر حالت دو نمونه آزمایش شده و نتایج به دست آمده مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته اند. نتایج به دست آمده نشان می دهد، مدول برجهندگی آسفالت، با افزایش دما و درصد قیر کاهش یافته و با افزایش تراکم افزایش می یابد. نحوه تغییرات مدول برجهندگی برحسب دما، در صد قیر و تعداد دوران به کمک رابطه ای که از نتایج این تحقیق به دست آمده تقریب زده شده است. مقایسه پیش بینی های این رابطه با نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد رابطه ارائه شده از دقت قابل قبولی برخوردار است.
    کلیدواژگان: تراکم ژیراتوری، مدول برجهندگی، آزمایش کشش غیر مستقیم
  • سعید یوسف دوست، اورنگ فرزانه، علی محمد اسماعیلی، امیر احمدی صفحه 803
    یکی از جدیدترین روش های بازیافت آسفالت های قدیمی، روش بازیافت آسفالت به صورت سرد درجا با استفاده از کف قیر می باشد.. در سال های اخیر کاربرد این روش در راه ها و فرودگاه های ایران به تدریج گسترش یافته و به موازات آن تحقیقات آزمایشگاهی بر روی خصوصیات مکانیکی و عملکردی این مخلوط های آسفالتی شروع شده است. در بخش اول تحقیق حاضر، با انجام آزمایش مدول برجهندگی و مقاومت کششی غیرمستقیم برروی 144 نمونه آسفالت کف قیر، تاثیر نوع دانه بندی، درصد قیر، درصد سیمان و میزان تراکم برروی مدول برجهندگی و مقاومت کششی غیرمستقیم نمونه ها، در چهار حالت مختلف عمل آوری، بررسی شده است. سپس در ادامه، با انجام آزمایش های لازم بر روی 108 نمونه دیگر، سعی شده تا تاثیر پارامترهای فوق روی مدول برجهندگی و مقاومت فشاری تک محوری مورد مطالعه قرار گیرد. نتایج به دست آمده نشان می دهند که تغییر دانه بندی مصالح خرده آسفالتی از ریز به متوسط و نیز تغییر میزان قیر اضافه شده از دو به چهار درصد، تاثیر نسبتا کمی برروی مدول برجهندگی، مقاومت کششی غیرمستقیم، مقاومت فشاری تک محوری و بهبود حساسیت رطوبتی آسفالت بازیافت شده دارد. در مقابل، افزودن یک درصد سیمان و افزایش آن به دو درصد نقش قابل ملاحظه ای در افزایش پارامترهای مذکور دارد. با استفاده از داده های حاصل از این تحقیق، رابطه همبستگی بین مدول برجهندگی و مقاومت کششی غیرمستقیم جهت تخمین پارامتر نخست، بر اساس نتایج آزمایش مقاومت کششی غیرمستقیم ارائه شده است.
    کلیدواژگان: کف قیر، مقاومت کششی غیرمستقیم، مدول برجهندگی، مقاومت فشاری تک محوری، _ بازیافت سرد آسفالت
  • محمد صادق صحراییان، عباس قلندرزاده، علی کاوند صفحه 827
    آنالیز معکوس منحنی پراکندگی امواج سطحی یکی از مسائل کاربردی در شناسایی لایه های زمین می باشد. روش های خطی آنالیز معکوس به علت طبیعت غیرخطی مساله و امکان درگیر شدن عملیات بهینه یابی تابع هدف با جواب های بهینه محلی، چندان قابل اعتماد نمی باشند. به همین منظور جهت افزایش اطمینان از عملیات آنالیز معکوس و دستیابی به جواب های بهینه کلی مساله، در این تحقیق از الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. هدف نهایی الگوریتم ژنتیک در این مساله عبارت است از یافتن پارامترهای مجهول مساله که عبارتند از: ضخامت و سرعت موج برشی لایه های خاک به گونه ای که بیشترین تطابق میان منحنی پراکندگی تجربی به دست آمده از میکروترمورهای ثبت شده به صورت آرایه ای و منحنی پراکندگی تئوری به دست آمده از روابط ارائه شده توسط هسکل (1953) براساس تئوری انتشار امواج در محیط های لایه ای حاصل شود. الگوریتم ژنتیک درابتدا بهینه یابی را با فرض تصادفی مجهولات آغاز می نماید و با به کارگیری عملگرهای انتخاب، پیوند، جهش و نخبه گرا و تولید مجموعه جواب های جدید در مسیر بهبود جواب ها پیش می رود به گونه ای که جواب های هر نسل از جواب های نسل قبل بهتر می باشند. قابلیت های روش ارائه شده به وسیله مثالی نمونه بررسی شده است. در این مثال نشان داده شده است که اولا روش ارائه شده تطابق بسیار خوبی بین منحنی های پراکندگی تئوری و تجربی ایجاد می نماید و ثانیا پروفیل سرعت موج برشی به دست آمده از این روش از مطابقت خوبی با سایر روش های تعیین پروفیل سرعت موج برشی برخوردار است.
    کلیدواژگان: روش فرکانس، عددموج، _ میکروترمور، سرعت موج برشی، اندازه گیری آرایه ای، الگوریتم ژنتیک
  • غلامرضا نوری، رامین ناصری صفحه 835
    در این مقاله، رفتار غیرخطی ساختمان های با قاب خمشی ویژه بررسی شده اند. این نمونه ها به صورت سازه های 3، 5 و 7 طبقه بوده و براساس کلیه ی ضوابط آئین نامه ی 2800- ویرایش دوم طراحی شده اند. برای ارزیابی و تقویت لرزه ای نمونه ها، از آنالیز استاتیکی غیرخطی و روش طیف ظرفیت ارائه شده در دستور العمل ATC-40 استفاده شده است. نتایج تحلیل استاتیکی غیرخطی بر روی نمونه های فوق نشان داد این ساختمان ها پاسخگوی نیاز لرزه ای استاندارد 2800- ویرایش سوم نبوده و تقویت این سازه ها ضروری است. برای تقویت لرزه ای این سازه ها از بادبند زانویی استفاده شد. نتایج نشان داد که استفاده از بادبند زانویی نه تنها میزان سختی جانبی این سازه ها را افزایش می دهد، بلکه ظرفیت استهلاک انرژی این سازه ها را 20 تا 90 درصد افزایش می دهد. همچنین در بین زانویی های با طول های مختلف، زانویی کوتاه تر سختی را تا حدود 5/2 برابر و شکل پذیری را حدود 10 الی 25 درصد افزایش می دهد.
    کلیدواژگان: طیف نیاز، ظرفیت، قاب مقاوم خمشی ویژه، هدف عملکرد، تقویت لرزه ای، بادبند زانویی
|
  • Page 741
    This paper deals with the dynamic interaction of a massless rigid circular plate and a transversely isotropic full-space in frequency domain. The plate is located in an arbitrary place in the full-space in such a way its normal vector is in the direction of the axis of material symmetry of the domain, and undergoes a vertical displacement with a frequency of. Using potential representation and Henkel integral transform, and satisfying the continuity and regularity conditions, the governing equations are transformed to dual integral equations, which can be changed to a Fredholm integral equation of second kind. The Fredholm integral equation is solved analytically in the static case, where is zero, and is numerically evaluated in the general dynamic case. The results are shown to be identical with the simple case of isotropy in both analytical form and numerical evaluation.
    Keywords: nsversely Isotropic, Full, Space, Fredholm Integral Equation, Rigid Plate, Singularity., Dual Integral Equations
  • Page 753
    Application of simulation-optimization models to the problem of optimal design and operation of multi-reservoir hydropower systems with control on the reliability of meeting the system’s energy yield could be a suitable approach to solve the resulting mixed integer nonlinear, nonconvex optimization model. An optimization-simulation model has been developed in this study by integrating MODSIM river basin simulation model and Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm. First, the possibility of defining an energy demand-node and applying a hydropower standard operating policy (HSOP) in MODSIM was provided. Then the extended simulation model (MODSIMP) was linked to the PSO algorithm with the objective function of maximization of the net benefit from the system’s design and operation over its projected life period. In the developed model, each objective function evaluation of PSO is performed by running MODSIMP. Analysis of the PSO-MODSIMP model results was done through its application to the problem of optimal design and operation of the Khersan multireservoir hydropower system as a real case study. Computational efficiency of the MODSIMP in simulating the operation of multireservoir hydropower systems and the flexibility of the PSO algorithm in considering the model nonlinearity has provided a promising modeling tool in tackling the problem of optimal design and operation of multi-reservoir hydropower systems.
    Keywords: Multi Reservoir Systems, Hydropower, Optimization., Simulation
  • Page 763
    In this paper, the influence of joint roughness on the support requirements for the stabilization of highway tunnels constructed in jointed rock is investigated. For the numerical analysis, UDEC program which is based on distinct element method (DEM) is used. Several models are included in UDEC including elastic model, Mohr Coulomb model and null model for the blocks and point contact, area contact and Bandis-Barton model for the joints. Mohr Coulomb model is used for the blocks and area contact model is used for the joints in this research. Two joint sets dipping 70 and 130˚ with spacing of 1m are considered and it is assumed that all base characteristics of the joints remain the same in various analyses except the roughness of joints. The analyses are carried out both for single and twin tunnels. The distance between the twin tunnels have been selected in such a way that they do not affect each other. For the support system, a combination of shotcrete and rockbolt is used. The results of the analyses indicate that the increase in joint roughness leads to the decrease in support requirements to a certain degree which are discussed in detail both for single and twin tunnels. It is also concluded that in general, twin tunnels each comprising two lanes for one direction require less support compared with the equivalent single tunnel.
    Keywords: Tunnel Support, Joint Roughness, Single Tunnel, Twin Tunnel, Numerical Modeling
  • Page 775
    In this paper, semi-active vibration control of a single degree of freedom (SDOF) system under seismic excitation using magnetorheological (MR) damper is investigated. A Proportional-integral-derivative (PID) controller is used as the control algorithm. The present study just addresses the results of the numerical simulations performed in SIMULINK. The models of uncontrolled and controlled systems are made. For the controlled system, three different cases are considered: (a) ideal active control, (b) ideal semi-active control and (c) real semi-active control. Comparison of the results reveals that a properly designed semi-active control can considerably reduce the vibrations of the controlled system which is comparable to that of a fully active control.
    Keywords: Vibration Control, MR Damper, Semi, Active Control, PID Control
  • Page 791
    In this study, the effect of temperature, binder content and compaction on the resilient modulus of hot mix asphalt (HMA) were studied. The samples were prepared by using gyratory compaction method. The resilient modulus of samples that were prepared with different binder content and compaction effort were determined by Indirect Tensile Method (ASTM – D4123). To increase the accuracy, the tests were conducted on two similar samples and the results were discussed by using both tests. The results show that with increasing temperature, decreasing binder content and increasing compaction effort, the resilient modulus of hot mix asphalt increase. Based on the results of this study, the variation of resilient modulus with temperature, binder content and gyration number was estimated by using a mathematical model. Comparison of the prediction of this model with experimental results shows that the model is acceptable.
    Keywords: Resilient Modulus, Gyratory Compaction., Indirect Tensile Test
  • Page 803
    There has been a dramatic growth in asphalt recycling and reclaiming as a technically and environmentally preferred way of rehabilitating deteriorated pavements over the last couple of decades. One of the latest asphalt recycling techniques is cold in-place recycling using foamed bitumen. In recent years, there have been a number of successfully implemented cold in-place asphalt recycling projects in Iran; and it seems that the utilization of this method is gaining more acceptances amongst the road authorities and the contractors. At the same time, endeavors to evaluate the performance properties of foamed bitumen mixes were started and are still in progress. The present research, studies the mechanical and the performance properties of foamed bitumen mixes. In the first phase of the project, the effect of aggregate grading, bitumen and cement content and compaction efforts, on resilient modulus and indirect tensile strength (ITS) of 144 foamed bitumen specimens (of various curing conditions) has been investigated and analyzed. In the next phase, the effect of above parameters on resilient modulus and unconfined compressive strength (UCS) of 108 different samples was studied. Results indicate that for the tested materials, changing the aggregate grading from coarse to fine didn’t have a significant effect on resilient modulus, ITS, UCS and the moisture susceptibility of the specimens. Also the effect of increasing bitumen content from two to four percent is negligible. On the contrary, adding one percent cement and increasing it to two percent considerably improved the moisture susceptibility and the mechanical properties of the mixes. Based on the obtained data, a regression model between resilient modulus and ITS of the foamed bitumen mixes was developed to facilitate the prediction of the resilient modulus based on the corresponding ITS values.
    Keywords: Resilient Modulus, Cold In, Place Recycling, Indirect Tensile Strength, Unconfined Compressive Strength., Foamed Bitumen
  • Page 827
    Inversion analysis of dispersion curves for surface waves is one of recent and important applications in surface soil explorations. This is a challenging problem for linear inversion procedures to be used in evaluation of surface soil mechanical properties due to a highly non-linear nature of soil and to the possibility of large numbers of local minima and maxima of the objective function (multi-modality) in any inversion procedure. As the important outcome of the current study, Genetic algorithm (GA) method is utilized in optimizing the inversion of measured dispersion curves. The main objective of application of Genetic Algorithm in this study is to estimate unknown shear-wave velocity profile of soils in such a manner that the most conformity achieves between experimental dispersion curve obtained by Array measurements of microtremors and the theoretical dispersion curve obtained by the relations which are presented by Haskell (1953) based on wave-propagation theory in layered medium. GA firstly assumes random values for unknown parameters and then by using Selection, Crossover, Mutation and Elitism operators and producing new estimation for these parameters improves the results so that the results in each generation becomes more accurate. The effectiveness of the presented method is considered by an example presented in this study. The results of provided example show acceptable coincidence between the theoretical and experimental dispersion curves. Also, the shear-wave velocity profile of the example site obtained by the new method agrees well with the profiles which are obtained by another alternative method of determination of shear-wave velocity profile.
    Keywords: Shear, wave Velocity, Array Measurement, F, K Method., Genetic Algorithm, Microtremor
  • Page 835
    In this paper, non-linear behaviors of structures with special moment resistant frame were studied and possibility of using knee bracing for retrofitting of those structures was examined. For this aim, the structures that have been designed according to the second edition of Iranian seismic code (2800), were selected. Those models have 3, 5 and 7 stories. To evaluating and retrofitting of models, non-linear static analysis and capacity spectra (ATC-40) method were applied and providing of the expected performance levels in FEMA356 was studied. Results showed that the response of structures that designed according to the previous edition of code (second edition) is not compatible with the criteria of third edition. The knee bracing system was used to seismic retrofit of those structures. It would be concluded that the using of knee bracing increases lateral stiffness and improves their energy dissipating capacity. Furthermore, the results showed that the shorter knees have the highest stiffness and ductility in the structures.
    Keywords: Demand, Capacity Spectrum, Special Moment Resistant Frame, Seismic Retrofit, Performance Objective, Knee Bracing