فهرست مطالب

مهندسی عمران - سال چهل و نهم شماره 4 (زمستان 1396)

نشریه مهندسی عمران
سال چهل و نهم شماره 4 (زمستان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1397/01/22
  • تعداد عناوین: 20
|
  • مقاله پژوهشی
  • سمیه مقیمی نژاد، کیومرث ابراهیمی *، رضا کراچیان صفحات 621-634
    در رودخانه را فراهم می کند. در مقاله حاضر به مطالعه تغییرات فصلی پدیده خودپالایی رودخانه کارون پرداخته شده است. برای این منظور در طول 113 کیلومتر از رودخانه متغیرهای کیفی DO، BOD، نیترات و کلیفرم با استفاده از مدل QUAL2Kw شبیه سازی و مطالعه گردید. داده های سال 1389 به دلیل کفایت مورد نیاز به منظور واسنجی و صحت سنجی استفاده گردید. همچنین زمان های بحرانی پدیده خودپالایی رودخانه برای پارامترهای BOD، نیترات و کلیفرم مطالعه و بررسی گردید. سپس سه حالت کاهش 30 درصدی دبی و یا غلظت جریان آلاینده های ورودی به رودخانه و افزایش 30 درصدی جریان رودخانه در بالادست برای بهبود کیفیت کاربری آب رودخانه، در ماه هایی که استاندارد کاربری ارضاء نشده بود، بررسی گردید. نتایج نشان می دهد که کاهش 30% غلظت آلاینده های ورودی برای نیترات در ماه های دی و بهمن و برای BOD در تمام ماه ها بجز مهر ماه که بیشتر از حد استاندارد کاربری بوده اند، بیشترین تاثیر را در بهبود مقدار این متغیرهای کیفیت آب داشته است. برای متغیر کلیفرم 30% کاهش غلظت آلاینده های ورودی رودخانه های دز و گرگر به رودخانه کارون و آلاینده های ورودی در بازه ملاثانی تا اهواز بیشترین تاثیر بهبود مقدار کلیفرم را داشته است.
    کلیدواژگان: QUAL2Kw، توان خودپالایی، مدل سازی، رودخانه کارون، آلاینده های ورودی
  • رضا ناطقی، عبدالحسین حداد * صفحات 635-644
    یکی از این مهمترین کاربردهای ژئوتکستایل ها در پروژه های عمرانی استفاده از آن ها به عنوان سیستم زهکش و یا فیلتراسیون درمجاورت خاک می باشد. مزایای متعدد استفاده از این نوع مصالح و همچنین بررسی عوامل موثر بر عملکرد آنها همچون خواص تراوایی و یا فیلتراسیون مدت هاست که مورد توجه محققان بوده و تاکنون روش های مختلفی چه بصورت آزمایشگاهی و یا نظری جهت ارزیابی آنها ابداع و یا پیشنهادشده است. یکی از مواردی که تاکنون کمتر مورد بررسی قرارگرفته، اثر تغییرات فشار بر عملکردتراوایی سیستم ژئوتکستایل- خاک می باشد. در این مقاله نتایج تحقیقات آزمایشگاهی در رابطه با تاثیر فشار سربار بر مقدار تراوایی دو نمونه ژئوتکستایل بافته نشده در یک سیستم ارائه شده است. بدین منظور یک سلول اندازه گیری ویژه جهت آزمونهای سنجش قابلیت تراوایی در سیستم خاک و ژئوتکستایل، طراحی و ساخته شد و به کمک آن اثر تغییر فشار سربار بر خواص هیدرولیکی سیستم اندازه گیری شد. نتایج این تحقیق نشان می دهد با افزایش فشار سربار میزان نفوذپذیری سیستم زهکش به صورت غیر خطی تغییر پیدا می کند. همچنین مقایسه بین تراوایی دو نوع ژئوتکستایل در سیستم ژئوتکستایل خاک نشان داد که ضخامت ژئوتکستایل اثر قابل توجهی بر روی تراوایی خواهد داشت.
    کلیدواژگان: ژئوتکستایل، سیستم زهکش، فیلتراسیون، فشار سربار، گرفتگی
  • محمدرضا گرمسیری *، مرضیه حسینی نسب صفحات 645-652
    در فراوری مواد معدنی، اغلب فرایندها در محیط آبی صورت می گیرد. بنابراین پس از انجام فرایند، آب محتوای باطله با هدف کاهش هزینه ها و آسیب های زیست محیطی می بایست بازیابی شود. استفاده از تیکنر رایج ترین روش بازیابی آب در صنایع معدنی است. در این پژوهش تاثیر غلظت جامد، نرخ مصرف فلوکولانت و ابعاد ذرات بر شار ته نشینی و تراکم پذیری باطله فرآوری مس بررسی شده است. نمونه ها از جریان باطله مجتمع مس شهربابک جمع آوری شد و مطالعات در مقیاس آزمایشگاهی و صنعتی صورت گرفت. در مقیاس آزمایشگاهی، شار ته نشینی و ارتفاع نهایی دوغاب با انجام آزمایش های ته نشینی تعیین شد. همچنین برای ارزیابی تاثیر هر عامل در مقیاس صنعتی، غلظت جامد ته ریز تیکنر به عنوان شاخص ارزیابی در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که با کاهش غلظت دوغاب نه تنها مصرف فلوکولانت به ازای واحد جرم جامد کاهش می یابد بلکه شار ته نشینی و تراکم پذیری دوغاب نیز بهبود می یابد. همچنین نشان داده شد که با افزایش مصرف فلوکولانت از 15 تا 45 گرم بر تن، شار ته نشینی حدود 7 برابر افزایش یافت. علاوه بر آن، با کاهش ابعاد ذرات نه تنها مصرف فلوکولانت افزایش می یابد، بلکه شار ته نشینی و تراکم پذیری نیز کاهش یافت. مطالعات مقیاس صنعتی نشان داد که افزایش سهم ذرات 75- میکرون از 47 تا 59 درصد در خوراک تیکنر موجب کاهش غلظت جامد ته ریز از حدود 63 تا 55 درصد شد. با افزایش غلظت جامد دوغاب و نرخ مصرف فلوکولانت و کاهش ابعاد ذرات، شار ته نشینی و تراکم پذیری در تیکنر کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: تیکنر، شار ته نشینی، غلظت جامد، فلوکولانت، ابعاد ذرات
  • امین قلی زاد *، محمد مروج نکو صفحات 653-664
    در این مقاله پیکربندی جدیدی برای میراگر اصطکاکی دورانی پیشنهاد شده و رفتار آن تحلیل گردیده است. این مراگر دارای ساختاری بسیار ساده تر از میراگر پال بوده و المان اصطکاکی شامل مفصل و بازوها بر خلاف میراگر موآلا که در زیر تیر قرار می گیرد، در مرکز قاب بوده و از طریق کشش و فشاری که از مهاربندها اعمال می شود، مفصل اصطکاکی تحت لنگر دورانی قرار می گیرد. پارامترهای طراحی این نوع میراگر که در این مطالعه نیز مورد بررسی قرار گرفته اند، لنگر آستانه لغزش در مرکز میراگر، طول بازوی افقی و طول بازوی قائم میراگر است. رابطه ای بین مقادیر بهینه سه پارامتر یاد شده بدست آمده و هم چنین روشی ساده و مبتنی بر تحلیل استاتیکی معادل برای طراحی این میراگر ارائه شده است که لنگر لغزش بهینه را به طور متغیر در طبقات توزیع می کند. تعبیه میراگرهای بهینه در طبقات قاب و بررسی شاخص عملکرد آنها، برتری این روش توزیع را نسبت به توزیع یکنواخت نشان می دهد. توزیع متغیر روشی ساده و بدون نیاز به تحلیلهای دینامیکی غیر خطی زیاد برای یافتن بهترین شاخص عملکرد است. این روش شاخص های عملکردی بهتر از شاخص های بدست آمده از توزیع یکنواخت ارائه می دهد. هم چنین در توزیع متغیر لنگر لغزش در طبقات، همه میراگرها بخصوص در طبقه بام به خوبی به لغزش می افتند. در مطالعات موردی میراگر پیشنهادی شاخص عملکرد لرزه ای سازه را تا 11% بهبود داده است که در صورت توزیع بهینه در طبقات تا 17% نیز افزایش می یابد. کارآیی این سیستم در سازه های مرتفع تر و تحت زلزله های شدیدتر بیشتر است.
    کلیدواژگان: کنترل ارتعاشات، میراگر اصطکاکی دورانی، شاخص عملکرد لرزه ای، لنگر لغزش بهینه، پیکربندی بهینه
  • مهرداد عبدی مقدم، افشین مشکوه الدینی * صفحات 665-678
    در این پژوهش با استفاده از روش تحلیل دینامیکی غیر خطی تاریخچه زمانی ، تحت یک گروه هفت گانه از رکوردهای سه مولفه ای حوزه نزدیک و یک رکورد حوزه دور، پارامترهای پاسخ لرزه ای ساختمان های بلند با سازه مقاوم ترکیبی قاب محیطی مهاربندی شده و کمربند سخت کننده بررسی شده است. یک مدل سه بعدی با ساختار قاب محیطی مهاربندی شده، همراه با سه مدل دیگر که دارای آرایش های گوناگونی از قرارگیری کمربند سخت کننده در ارتفاع سازه هستند، بر اساس ضوابط لرزه ای موجود در آیین نامه 4-2800 و نیز مبحث دهم مقررات ملی ساختمان (طرح و اجرای ساختمان های فولادی) طراحی و با یکدیگر مقایسه شده اند. بر پایه تحلیل رفتار دینامیکی واقعی سازه، رکوردها در حالت میدان آزاد اعمال شده اند. از آنجایی که پاسخ دینامیکی سازه ها رکورد به رکورد با یکدیگر متفاوت است، برای توجیه چگونگی رفتار مدل ها، طیف پاسخ سرعت متناظر با هر رکورد آنها رسم شده است. همچنین به منظور نشان دادن اثرات مودهای بالاتر نیز طیف های پاسخ سرعت، متناظر با پریود سازه های مطالعاتی بررسی شده است. ارزیابی نتایج این پژوهش حاکی از آن است که وجود کمربند سخت کننده سبب افزایش قابل توجه سختی سازه و کاهش دریفت و لنگر پای سازه می شود.همچنین بیش ترین تقاضای دریفت برای مدل بدون کمربند سخت کننده و مدل با کمربند سخت کننده میانی، در حدود 0.83 تا 0.9 تراز نرمال شده و برای مدل هایی که کمربند سخت کننده در تراز بالای سازه قرار دارد، در 0.5 تا 0.8 تراز نرمال شده اتفاق می افتد.
    کلیدواژگان: ساختمان بلند مرتبه، اسکلت فولادی، قاب محیطی مهاربندی، کمربند سخت کننده، طیف پاسخ سرعت
  • فاطمه سادات حسینیان، مهدی ایران نژاد*، امیررضا آزادمهر صفحات 679-686
    فلوتاسیون یونی روشی برای حذف یون های موجود در محلول ها با افزودن مواد شیمیایی نظیر کلکتورها در حضور حباب های هوا است. در این تحقیق حذف کاتیون های فلز روی دو ظرفیتی از پساب سنتزی با غلظت کم با روش فلوتاسیون یونی مورد مطالعه قرار گرفت. از سدیم دو دسیل سولفات(SDS) و اتیل هگزا دسیل آمونیوم برمید (EHDABr) به عنوان کلکتور و از متیل ایزوبوتیل کربینول (MIBC) و داوفروت 250 به عنوان کف ساز استفاده شد. برای بررسی فرایند فلوتاسیون یونی و پارامترهای موثر در آن، 16 آزمایش با شش عامل متغیر با به کارگیری نرم افزار DX7 و بر اساس روش طراحی آزمایش فاکتوریل دو سطحی طراحی و در لوله هالیموند انجام شد. نتایج تحلیل آزمایش ها نشان داد که شرایط بهینه فرایند فلوتاسیون یونی روی با ppm 300 کلکتور SDS، ppm 90 کف ساز داوفروت 250، pH برابر با 3 و دبی هوا برابر ml/min 8/1 به دست می آید. نتایج بهینه در سلول فلوتاسیون مکانیکی آزمایش شد که در این شرایط بازیابی 92% برای یون روی و بازیابی آب معادل با 65/8%در حدود 10 دقیقه فلوتاسیون یونی حاصل شد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که استفاده از فلوتاسیون یونی در حذف یون های روی از پساب های صنعتی روش مناسبی است.
    کلیدواژگان: فلوتاسیون یونی، طراحی آزمایش، یون روی، پساب صنعتی
  • حسین سیف اللهی، رضا مرشد * صفحات 687-696
    وقوع انفجار ناشی از عوامل متعددی نظیر حوادث پیش بینی نشده و حوادثی نظیر حمله های تروریستی که امروزه در جوامع مختلف اتفاق می افتد. بررسی رفتار سازه ها تحت اثر بارگذاری انفجاری را پر اهمیت می سازد. با توجه به کاربرد گسترده دالهای بتن مسلح، در این پژوهش به بررسی عددی رفتار دال های بتن مسلح تحت اثر انفجار پرداخته شده است. با توجه به مشکل بودن و پرهزینه بودن آزمایشات انفجار، تحلیل عددی می تواند در کاهش تعداد آزمایشات و تفسیر بهتر نتایج کمک کند. برای حل عددی مدل های دال بتنی از نرم افزار المان محدود ال اس-داینا (LS-DYNA) که توانایی مدل سازی انفجار را داراست و همچنین دارای محدوده وسیعی از مدل های مواد می باشد استفاده شده است. پارامترهای مورد بررسی ابعاد و شرایط تکیه گاهی، محل انفجار و میزان ماده منفجره و چگونگی آرماتور گذاری بوده است.
    نتایج بدست آمده نشان داد مدل های مورد بررسی تحت انفجار نزدیک کاملا گسیخته شده اند، با افزایش ضخامت، خیزی که توسط نمونه ها تجربه شده است به شدت کاهش یافته و با وجود درصد آرماتور یکسان هرچه قطر آرماتورها کمتر و فاصله قرارگیری آن ها نیز کمتر باشد دال ها خیز کمتری را تجربه خواهند کرد و در صورتیکه درصد آرماتور به کار رفته در نمونه های شبیه سازی شده افزایش یابد خیز حداکثری که نمونه های شبیه سازی شده در شرایط یکسان تجربه کرده اند مقدار ناچیزی کاهش می یابد. همچنین تغییر شرایط تکیه گاهی از گیردار به ساده تاثیر بسزایی در گستردگی ایجاد ترک و تغییر سطح خرابی دال ها دارد. البته افزایش طول دهانه تاثیر چندانی در افزایش سطح خرابی دال ها نداشته است.
    کلیدواژگان: دال بتن مسلح، مدل سازی عددی، بارگذاری انفجاری، ترک خوردگی LS، DYNA
  • احسان دهقانی *، سید مهدی علامه نجفی، سید علی علامه نجفی صفحات 697-706
    دیوارهای سازه ای به صورت گسترده در ساختمان ها به عنوان عضو سازه ای مهم استفاده می شوند تا مقاومت جانبی قابل توجه، سختی و ظرفیت تغییر شکل غیر الاستیک مورد نیاز در برابر زلزله را تامین کنند. در سال های اخیر دیوارهای برشی مرکب با المان مرزی فولادی، در مناطق با لرزه خیزی بالا مورد استفاده قرار گرفته است. ضوابط طراحی این دیوارها در آیین نامه های معتبر دنیا شامل تعدادی راهنمای آیین نامه طراحی و الزامات می باشد. با این وجود مروری بر تحقیقات گذشته نشان می دهد مطالعات بر روی رفتار این دیوارها در اکثر موارد به حالتی محدود می شود که انتهای ستون های مرزی دیوار کاملا در فونداسیون مدفون شده و المان های مرزی دیوار پیوسته است.
    در این مقاله رفتار دیوارهای برشی مرکب با المان مرزی پیوسته با حالتی که المان های مرزی دیوار غیر پیوسته می باشد و ستون های مرزی فولادی از طریق صفحه ستون و بولت به فونداسیون متصل شده اند، مقایسه می گردد تا برخی مفروضات طراحان سازه در طراحی این دیوارها ارزیابی گردد. ابتدا مدلسازی نمونه های معیار به روش اجزاء محدود انجام شده و درستی نتایج آن با نمونه های آزمایشگاهی مورد اعتبار سنجی قرار گرفته است. در این تحقیق از روش آنالیز اجزای محدود غیر خطی بتن آرمه و مدل رفتاری پلاستیسیته آسیب برای مدلسازی رفتار بتن استفاده شده است. نتایج این مطالعه نشان می دهد پیوستگی المان های مرزی دیوار باعث بهبود رفتار دیوار برشی مرکب می گردد. ضمن آن که این تاثیر با افزایش تعداد طبقات دیوار بیشتر می شود.
    کلیدواژگان: دیوار برشی بتن آرمه، ستون مرزی فولادی، پیوستگی المان مرزی، مدل پلاستیسیته آسیب، آنالیز اجزای محدود
  • علیرضا میرزا گلتبار روشن *، علی ناصری، جابر نصیری لاریمی صفحات 707-722
    انفجارها می توانند سبب خرابی پیشرونده و یا خرابی کامل در سازه گردند. در حالی که طراحی سازه ها برای انفجار های بزرگ ممکن است گران و غیرعملی باشد، لذا می توان با بهره گیری از انواع مستهلک کننده ها سبب افزایش مقاومت انفجاری سازه گردید.
    هدف از این تحقیق ارزیابی رفتار قابهای فولادی مجهز به میراگرهای فلزی آکاردئونی در برابر بار انفجاری می باشد. به منظور بررسی اثر میراگر، یک بار قاب بدون میراگر و بار دیگر قاب مجهز به میراگر تحت اثر بار انفجار مورد مطالعه قرار گرفته است. قابهای فولادی مورد مطالعه، قابهای تک دهانه ای با ارتفاع های مختلف )یک و چهار طبقه( می باشند و تحت اثر دو نوع بار انفجاری با مقادیر مختلف قرار گرفته اند. برای این منظور تحلیلهای دینامیکی غیرخطی روی قابهای مختلف مورد بررسی، صورت گرفته است. برای تحلیل از نرم افزار ABAQUS استفاده شده است. این پژوهش نشان می دهد که استفاده ازمیراگر های جدار نازک آکاردئونی، به ویژه در انفجارهای بزرگ تا حد زیادی جابجایی کلی قاب را بهبود می بخشد. به طوری که در قاب یک طبقه بیشترین کاهش برای سر ستون سمت انفجار (در انفجارKg/〖cm〗^2 36) ، 98٪ بوده است. این میزان کاهش برای میانه ستون 21٪ می باشد و در قاب چهار طبقه بیشترین کاهش برای تراز سقف چهارم ،64٪ بوده است. این میزان برای تراز سقف سوم 55٪ می باشد.
    کلیدواژگان: میراگر جدارنازک آکاردئونی، بارگذاری انفجار، تحلیل دینامیکی غیرخطی، پاسخ انفجاری، سازه های فولادی
  • فرهاد بهنام فر *، امیرهومان مهاجری صفحات 723-732
    امروزه در سرتاسر دنیا دو سیستم سازه ای لوله ای و مهاربند بازویی به عنوان سیستم های متعارف در ساختمانهای بلند، جهت تامین پایداری و سختی لازم در برابر نیروهای جاتبی کنترل تغییر مکان نسبی و لرزش، زلزله یا طوفان های شدید شناخته شده است. از سوی دیگر با افزایش ارتفاع و تامین سختی جانبی مورد نیاز در اینگونه ساختمان ها، اهمیت انعطاف پذیری خاک تکیه گاهی ساختمان و تغییر مکان های ناشی از آن بیشتر می شود. هدف این مقاله مطالعه رفتار لرزه ای ساختمان های بلند با سیستم های لوله ای و مهاربند بازویی با یک یا دو کمربند محیطی براساس کنترل تغییر مکان جانبی روی خاک های سخت و نرم است. برای این منظور طیف وسیعی از ساختمان های 10 تا 50 طبقه فلزی با این دو سیستم سازه ای مورد تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی قرار گرفته و حداکثر برش پایه و تغییر مکان جانبی بام آن ها محاسبه می گردد. همچنین برای مقایسه بیشتر وزن فولاد مصرفی در دو سیستم مورد مقایسه قرار می گیرد و از طرفی نتیجه گرفته می شود که طیف طرح استاندارد 2800 در ساختمان های بلند برای این دو سیستم دست بالا بوده و در مجموع سیستم لوله ای اقتصادی تر از سیستم مهاربازویی سختی و مقاومت مورد نیاز را تامین می کند.
    کلیدواژگان: ساختمان های بلند، سیستم های لوله ای و مهار بند بازویی، خاک انعطاف پذیر_ تحلیل دینامیکی، برش پایه و تغییر مکان جانبی
  • محمد مهدی علی نیا *، مسعود محمدزاده صفحات 733-744
    نیاز به هدایت روان و ایمن ترافیک و محدودیت های ناشی از کمبود فضای شهری باعث تمایل چشم گیر طراحان به استفاده از پل-های خمیده فولادی شده است. این سازه ها از لحاظ زیبایی نیز مورد پسند معماران و شهرسازان می باشند. در این مقاله، تیرورق-های دارای انحنای افقی مختلف با مشخصات و ابعاد واقعی توسط آیین نامه AASHTO طراحی شده و به دو صورت تک-تیرورقی و داخل سیستم پل توسط نرم افزار اجزا محدود آباکوس مدل سازی و برای دستیابی به رفتار و ظرفیت برشی تیرورق ها تحلیل شده اند. هدف این تحقیق تبیین رفتار، مکانیزم زوال برشی و برآورد مقاومت برشی تیرورق ها در سیستم پل و مقایسه آن با تک-تیرورق های معادل با استفاده از تحلیل غیرخطی هندسی- مادی می باشد. نتایج نشان می دهد که رفتار برشی، مقاومت برشی نهایی و مقاومت کمانشی برشی تک-تیرورق ها و سیستم پل مشابه یکدیگر بوده، ولی سختی الاستیک دو حالت مذکور، متفاوت می باشند. همچنین مدل تک-تیرورقی بدلیل عدم درنظر گرفتن سختی قایم قاب های عرضی و اندرکنش بین تیرورق ها قادر به پیش بینی صحیح زوال برشی در برخی از پانل های میانی تیرورق های داخلی نیست. در این تحقیق همچنین اثر نقص اولیه هندسی در رفتار برشی تیرورق های با انحنای مختلف مطالعه شده است. نتایج نشان می دهند که نقص اولیه تاثیری در مقاومت برشی نهایی تیرورق های خمیده نداشته ولی باعث کاهش این مقاومت در تیرورق های مستقیم می گردد. آیین نامه AASHTO از تاثیر نقص اولیه در مقاومت برشی تیرورق ها صرف نظر می نماید.
    کلیدواژگان: تیرورق فولادی، مکانیزم زوال برشی، پل خمیده فولادی، قاب عرضی، نقص اولیه
  • علی اکبر مقصودی *، محمد مقصودی، هما حقیقی صفحات 745-754
    آلیاژهای حافظه دار شکلی، نوعی از مصالح هوشمند فلزی می باشند که عملکرد مکانیکی و حرارتی منحصر به فرد آنها، همچون قابلیت بازگشت به شکل اولیه (رفتار حافظه داری شکلی) و توانایی بازیابی کرنش های بزرگ (رفتار فوق ارتجاعی)، سبب شده است تا اخیرا کاربردهای وسیعی در صنایع گوناگون از جمله در مهندسی عمران، پیدا کنند. عملکرد فوق ارتجاعی این آلیاژها سبب می شود که آنها با قرار گرفتن تحت سیکل های بارگذاری و باربرداری و حتی پس از عبور از حد تسلیم، کرنش پسماند ناچیزی از خود برجای بگذارند. این ویژگی در واقع سبب ایجاد نیروهای بازسازی کننده ای در سازه می شود، به طوریکه در اعضای بتن مسلح، امکان بسته شدن ترکهای به وقوع پیوسته در بتن نواحی کششی نیز فراهم می گردد، چنین ویژگی برای اعضای نواحی زلزله خیز بسیار با اهمیت است. در این مقاله به مدل سازی اجزا محدود و صحت سنجی رفتار تیرهای بتن مسلح دارای آلیاژهای حافظه دار شکلی، پرداخته شده است. به این منظور ابتدا مدل المان محدود سه تیر بتن مسلح با اضافه کردن سیم های نایتینول در ناحیه کششی تیر، در نرم افزار انسیس ساخته شد، سپس تیرها تحت اثر بارگذاری سیکلی قرارگرفته و نمودار هیسترزیس آنها با تیرهای مشابه آزمایشگاهی موجود مورد مقایسه قرار گرفته است. بررسی نتایج حاصل از آنالیز عددی نشان می دهد که، افزودن سیم های نایتینول در ناحیه کششی تیر، سبب افزایش ظرفیت باربری و شکل پذیری و کاهش قابل ملاحظه تغییرمکان پسماند عضو می گردد.
    کلیدواژگان: آلیاژهای حافظه دار شکلی، رفتار فوق ارتجاعی، تیر بتن مسلح، سیم نایتینول، تغییرمکان پسماند
  • آزاد یزدانی *، امین محرابی مقدم، محمدصادق شهیدزاده صفحات 755-768
    در سال های اخیر طراحی سازه ها بر اساس تئوری قابلیت اطمینان توجه بسیاری را به خود جلب کرده است. محققین روش های متفاوتی برای محاسبه شاخص اعتماد ارائه داده اند که هر کدام از نظر فرضیات، سادگی و یا دقت متفاوت هستند. با توجه به تنوع روش های موجود لازم است اثرات عدم قطعیت در هر روش به نحو مناسبی در نظر گرفته شود. در این پژوهش به کمک تئوری قابلیت اطمینان عدم قطعیت های ناشی از روش های انتخاب رکورد، در نظر گرفتن اثرات فروریزش در توزیع های آماری، روش های تخمین نیاز و ظرفیت لرزه ای و در نظر گرفتن عدم قطعیت های مبانی، بر ایمنی عملکردلرزه ای سازه های بتن آرمه در سطوح عملکردی بهره برداری، بهره برداری بی وقفه، ایمنی جانی و آستانه ی فروریزش بررسی می شود. نتایج نشان می دهد که در نظر گرفتن عدم قطعیت ناشی از روش های انتخاب رکورد بر نتایج شاخص اعتماد سازه ها تاثیر قابل ملاحظه دارد. همچنین در سطح عملکردی آستانه ی فروریزش، در نظر گرفتن اثرات فروریزش بر مقادیر شاخص اعتماد سازه ها ضروری به نظر می رسد.
    کلیدواژگان: عدم قطعیت، قابلیت اطمینان، تحلیل دینامیکی افزایشی، طیف میانگین شرطی، سازه بتن آرمه
  • حسین اکرمی زاده، سید مهدی زهرایی *، مسعود بزرگوار صفحات 769-778
    در این مقاله کاهش خسارت سازه ها در مقابل زلزله به روش کنترل نیمه فعال میراگر سیال مغناطیسی مورد بررسی قرار گرفته است. الگوریتم کنترل فازی از روش های کنترل هوشمند است که در مقابل روش های کنترل کلاسیک، از توانمندی هایی نظیر قابلیت پرداختن به مسائل غیرخطی، انطباق پذیری و استقامت نسبت به خطاها و عدم قطعیت برخوردار است. اما به دلیل عدم یادگیری کنترل کننده فازی از ترکیب آن با الگوریتم ژنتیک بهره برده می شود که این ترکیب در برخی موارد با مشکلاتی همچون همگرایی زودهنگام حول هدف نادرست رنج می برد.
    بنابراین در این پژوهش به معرفی و معرفی کنترل کننده فازی هم تکاملی همکار پرداخته می شود که در آن پارامترهای توابع عضویت و قوانین در دو گونه جدا از هم جستجو می گردد. برای ارزیابی و مقایسه این کنترل کننده با برخی کنترل کننده های دیگر، این روش ها بر روی یک سازه مرجع سه طبقه در مقابل زلزله های مختلف به کار گرفته شده و نتایج آن ها مقایسه گردیده اند. نتایج بدست آمده نشان دهنده عملکرد مطلوب تر کنترل کننده فازی هم تکاملی همکار نسبت به سایر کنترل کننده های دیگر بوده که توانسته خسارت در سازه را در زلزله های مختلف به طور متوسط 79 درصد کاهش دهد.
    کلیدواژگان: کنترل نیمه فعال، میراگر سیال مغناطیسی، کنترل فازی، الگوریتم ژنتیک، فازی هم تکاملی همکار
  • فریدون مقدس نژاد، محمد مهدی مخملباف *، حمزه ذاکری صفحات 779-790
    تراکم، ازجمله مهم ترین عوامل موثر بر عملکرد مخلوط آسفالتی است که تاثیر بسزایی بر ارزیابی مقاومت و عمر روسازی دارد. در حال حاضر مطالعات متعددی بر روی تصاویر سی تی اسکن مخلوط های آسفالتی انجام شده است؛ اما به دلیل ماهیت مبهم در لبه سنگ دانه ها، پردازش این بخش از تصاویر با خطا بالایی انجام شده است. روش های آستانه گذاری ثابت و داینامیک که توسط مطالعات گذشته مطرح شده است نیز نتوانسته است این ابهام را رفع نماید. هدف از ارائه این مقاله بکارگیری مدل آستانه گذاری فازی بر اساس تفکیک اجزا و تحلیل تراکم مخلوط آسفالتی است. خروجی این روش می تواند سبب افزایش دقت جداسازی و سنجش بهتر تراکم مخلوط آسفالتی گردد. مقایسه روش فازی پیشنهادی با نتایج آستانه ثابت و دینامیک نشان می دهد، روش آستانه گذاری فازی نسبت به روش های ثابت و داینامیک دارای خطا کمتری بوده است، به طوری که تراکم مخلوط آسفالتی را با خطای کمتر از 2% تشخیص می دهد.
    کلیدواژگان: تراکم آسفالت، خواص حجمی، پردازش تصویر، سی تی اسکن، منطق فازی
  • رضا میکائیل *، احسان جعفرنژاد قراحسنلو، احمد آریافر صفحات 791-800
    امروزه تونل ها بر مبنای نیازهای عمومی ممکن است در محل هایی احداث شوند که از نظر شرایط زمین شناسی مطلوب نباشند. در اغلب این شرایط، به منظور بهبود عملکرد و ایمنی، استفاده از تکنولوژی حفاری مکانیزه غیر قابل اجتناب است. تونل سازی مکانیزه در محیط های سخت با مخاطرات فراوانی از جمله برخورد به ناحیه های گسلی، هجوم آب و مچاله شوندگی روبرو است که می تواند عملیات تونلزنی را برای مدت طولانی متوقف سازد. به دلیل حجم بالای سرمایه گذاری در چنین پروژه هایی، پیش بینی و بررسی مخاطرات از اهمیت بالایی برخوردار است. در این تحقیق سعی شده است تا پس از بررسی مشخصات زمین شناسی و شناسایی مخاطرات ژئوتکنیکی قطعه دوم تونل امام زاده هاشم(ع) به ارزیابی و معرفی پرمخاطره ترین مقطع از طول مسیر حفاری تونل با استفاده از روش FDAHP-PROMETHEE پرداخته شود. بدین ترتیب پس از انتخاب معیارهای مسئله، شامل ناپایداری تونل، هجوم آب و مچاله شوندگی، وزن هر کدام از معیارها با توجه به شدت، نرخ و احتمال رخداد با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی فازی دلفی تعیین شد. در انتها پرمخاطره ترین مقطع در طول مسیر قطعه دوم تونل امام زاده هاشم (ع) با استفاده از روش PROMETHEE مورد ارزیابی قرار گرفته شده است. نتایج حاصل از بررسی ها نشان داد که مقطع H-3 به عنوان پر مخاطره ترین مقطع از میان مقاطع مورد بررسی از دیدگاه ژئوتکنیکی می باشد.
    کلیدواژگان: حفاری مکانیزه، ریسک های ژئوتکنیکی، تحلیل سلسله مراتبی فازی دلفی، پرامیتی
  • مهدی حسینی*، سونیا آقایی صفحات 801-812
    پپیش بینی رفتار چاه های نفت هنگام حفاری برای جلوگیری از صرف هزینه های زیاد و بروز مشکلات پایداری مهم می باشد. از جمله مشکلات می توان به شکست دیواره ی چاه طی حفاری اشاره کرد. برای مدل سازی شکست دیواره ی چاه های نفت هنگام حفاری می توان از نمونه های استوانه ای توخالی جدار ضخیم استفاده کرد. سلول های سه محوری مختلفی برای این آزمایش در دنیا وجود دارند. سلول استفاده شده در این تحقیق بر اساس سلول هوک طراحی شده است. از مزایای این سلول می توان به قابلیت مدل سازی چاه های نفت هنگام حفاری و همچنین مدل سازی آزمایش شکست هیدرولیکی اشاره کرد. همچنین امکان اندازه گیری کرنش مماسی در حفره مرکزی وجود دارد. این امکانات در بیشتر سلول های سه محوری به طور همزمان وجود ندارند. برای بررسی کارایی این سلول، نمونه های استوانه ای توخالی جدار ضخیم از گچ و بتن ساخته شد. در این مقاله از دو مسیر تنش مختلف برای اعمال فشار در سلول سه محوری استفاده شده است که عبارتند از:ϬΘ= ϭ1˃ϭr = ϭ2˃Ϭz = ϭ3، ϬΘ = ϭ1˃ϭz = ϭ2˃Ϭr= ϭ3 =0. نتایج مطالعات در دو مسیر تنش مختلف نشان می دهد که در شرایطی که تنش مماسی ناشی از تنش جانبی، تنش حداکثر باشد، شکست در اطراف چاه به صورت برشی در دو جهت مخالف دیواره رخ می دهد. قابل توجه است که در حضور فشار داخلی، عمق شکست نسبت به عدم حضور آن کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: مدلسازی فیزیکی، سلول سه محوری، حفاری، چاه، نفت
  • محمدرضا صبور *، محسن قدردان، مریم خورشید احمدی صفحات 813-820
    نشت از مخازن نفتی باعث ایجاد حجم عظیمی از خاک آلوده می گردد. در اثر فرآیندهای فیزیکی-شیمیایی که بین آلاینده و خاک رخ می دهد، رفتار مقاومتی خاک تغییر می کند. این امر می تواند باعث کاهش ظرفیت باربری خاک گردد و پایداری مخزن را به خطر اندازد و به دنبال آن مشکلات زیست محیطی زیادی را بوجود آورد. با توجه به عدم آگاهی کافی نسبت به مقدار دقیق نشت مواد آلاینده از مخزن و مقدار اثر آن در کاهش ظرفیت باربری خاک آلوده زیر مخزن، از عدم قطعیت و احتمالات می توان جهت ارزیابی میزان کاهش ظرفیت باربری استفاده نمود. در این مقاله، آزمایش برش مستقیم بر روی نمونه خاک ماسه سیلیسی آلوده به گازوئیل با درصدهای آلودگی 2، 4، 6، 12 و 16 درصد وزنی خاک انجام شده و در انتها برای بررسی احتمالاتی پایداری بستر آلوده زیر مخازن، از روش مونت کارلو استفاده گردیده است. نتایج آزمایشات برش مستقیم نشان می دهد که با افزایش میزان آلاینده ها، میزان زاویه اصطکاک داخلی و ظرفیت باربری کاهش می یابد که این میزان کاهش تا درصد آلودگی 6 درصد با شیبی نسبتا ملایم و از آن به بعد با شیبی تندتر همراه است. هم چنین با استفاده از روش مونت کارلو، دو پارامتر احتمالاتی قابلیت اعتماد و احتمال گسیختگی محاسبه گردیده و با ضریب اطمینان مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: آلودگی خاک، گازوئیل، پایداری مخزن، عدم قطعیت، مونت کارلو
  • امیررضا گودرزی *، مسعود زمانیان صفحات 821-830
    هدف از این مطالعه بررسی توانایی ترکیب سیمان- نانو سیلیکا (CNS) در افزایش بهره وری فرآیند تثبیت و جامدسازی (S/S) خاک های آلوده به فلزات سنگین است. به این منظور، ابتدا رس کائولینیت در شرایط آزمایشگاه به فلزنیکل آلوده و سپس با انجام مجموعه ای از آزمایش های مختلف، تاثیر استفاده از ترکیب CNS در پاکسازی خاک ارزیابی شد. نتایج بدست آمده موید آن است که در مصالح رسی حاوی فلز سنگین با شرایط کانی ساخت مشابه کائولینیت، امکان تراوش آلودگی حتی در غلظت های کم آلاینده (cmol/kg.soil 10< وجود دارد و نیازمند تدابیر لازم برای پاکسازی است. افزودن سیمان به کائولینیت، قابلیت نگهداشت فلز سنگین را به شدت افزایش دادهف اگر چه آزمایش TCLP نشان داد آبشویی این نمونه ها نیز سبب بازگشت مجدد تا 30% آلاینده جذب شده به سیال منفذی می گردد. هم چنین مشخص شد اندرکنش سیمان با فلز نیکل، فرآیند جامدشدگی ذرات را مختل کرده که در نتیجه ی آن، بهبود مشخصات ژئومکانیکی خاک تا 4 برابر کاهش می یابد. مشاهده شد CNS در مقایسه با سیمان، حدود 60% از توانایی بیشتری در غیرمتحرک سازی آلاینده برخوردار است و ضمن افزایش 40 درصدی مقاومت فشاری، تا دو برابر قابلیت فشردگی مصالح را کمتر می کند. براساس نتایج حاصل از آزمایش های فیزیکی-مکانیکی، طیف های XRD و تصاویر SEM، علت عملکرد بهتر ترکیب CNS ناشی از رشد بیشتر (به طور متوسط حدود 42 درصد) و سریعتر مواد سیمانی (خصوصاآ ژل CSH)، کاهش اثر مخرب تشکیل رسوب فلز سنگین بر واکنش های هیدراتاسیون و افزایش تراکم ساختار ارزیابی شد. در مجموع یافته های پژوهش حاضر نشان می دهد با مدنظر قراردادن ضوابط EPA، حدود 0/5 درصد سیمان به ازای هر سانتی مول بر کیلوگرم غلظت نیکل و حدود یک ماه نگهداری، برای پاکسازی ایمن خاک لازم است که در حضور نانو ذرات سیلیکا، مصرف سیمان (تا 35%) و زمان عمل آوری ( تا سه برابر) کاهش خواهد یافت.
    کلیدواژگان: فلز سنگین نیکل، پاکسازی خاک آلوده، سیمان، نانوذرات سیلیکا، بهبود ریزساختار، ارتقاء فرآیند S، S
  • یوسف جوانمردی، سید محمدرضا امام * صفحات 831-844
    در بسیاری از موارد بارهای وارد به سازه اهی ژئوتکنیکی ماهیتی چرخه ای دارند، مثلا بار زلزله، ترافیک، باد و موج. در این موارد لازم است که پاسخ خاک تحت بارگذاری چرخه ای به شکل مناسبی پیش بینی گردد. هدف از این مقاله تعمیم یک مدل رفتاری موجود برای ماسه های است، به گونه ای که مدل جدید قادر به پیش بینی رفتار ماسه در بارگذاری چرخه ای باشد. مدل پایه که با استفاده از چارچوب مکانیک خاک حالت بحرانی توسعه یافته است، می تواند رفتار مصالح را تحت دامنه ی وسیعی از فشارهای تحکیمی و نسبت های تخلخل اولیه در بارگذاری تک سویه به خوبی پیش بینی کند. در مطالعه ی فعلی، از فرمول بندی پلاستیسیته ی سطح حدی جهت تعمیم مدل و پیش بینی پاسخ چرخه ای ماسه ها استفاده می شود. مدل جدید، از سطح تسلیممدل پایه به عنوان سطح حدی استفاده می کند و از یک قاعدی نگاشت انحرافی برای ساخت سطح بارگذاری استفاده می نماید. به منظور پیش بینی مناسب رفتار ماسه در باربردای، به خصوص پس از وقوع تغییرفاز، اصلاحاتی روی قانون جریان نسبت به مدل پایه صورت گرفته است و نهایتا مدول سخت شوندگی جدیدی نیز برای پیش بینی رفتار مصالح در هر دو مرحله ی بارگذاری و باربردای پیشنهاد شده است. مدل جدید، در مجموع از 14 پارامتر مصالح استفاده می کند. اغلب این پارامترها دارای معنای فیزیکی مشخصی هستند و کالیبراسیون آنها با استفاده از آزمایشات متداول آزمایشگاهی انجام می شود. نهایتا پیش بینی های مدل جدید با نتایج به دست آمده از آزمایش های آزمایشگاهی روی دو نوع ماسه، مقایسه شده است. این مقایسه نشان می دهد که مدل می تواند با دقت رضایت بخش جنبه های مختلف رفتار خاک را پیش بینی کند.
    کلیدواژگان: ماسه، مدل رفتاری، مکانیک خاک حالت بحرانی، پلاستیسیته ی سطح حدی، بارگذاری چرخه ای
|
  • S. Moghimi Nezad, K. Ebrahimi *, R. Kerachian Pages 621-634
    Evaluation of a river self-purification capacity provides required information for a sustainable management of the river receiving pollutants. The main target of this paper is to study and predict the seasonal variation of self-purification capacity of Karun River, IRAN. Dissolved oxygen (DO), BOD, nitrate and pathogens were the main quality parameters, which were considered in this paper. To achieve this aim, a length of 113 km of the river was simulated using QUAL2Kw model and calibrated and verified using field measured data in 2010. The above mentioned datasets were used also to determine the critical periods of self-purification phenomenon, involving the model for BOD, nitrate and pathogen parameters. Furthermore, three scenarios were supposed and considered, including, 30% reduction in the waste waters flow, increasing the river monthly flow by 30% and finally decrement of the waste waters concentrations by 30%. The above mentioned scenarios were assumed in order to enhance the water quality of the river, during the months with no standard limits. Results indicated that, the decrease of nitrate in January and February and the decrease of BOD for all month except October up to 30 %, have had the most positive effects on river water quality. The 30% decrease of waste waters flow rate containing pathogens had the most positive effects on the river water quality.
    Keywords: QUAL2Kw, Assimilative, Modelling, Karun River, Pollutant
  • R. Nateghi, A.H. Haddad * Pages 635-644
    One of the most important applications of geotextiles is as drainage and filtration adjacent soil in civil engineering projects. The using of this material has several benefits such as such as permeability and filtration that effect of these benefits, theoretical or experimental, have been evaluated by researchers. One of the important issues is the effect of contact pressure on permeability of geotextile-soil systems which has been less investigated. In this paper, the impact of overhead pressure on permeability of the soil in the vicinity of nonwoven geotextiles in a drainage system has been investigated by experimental tests. For this purpose, a special measuring cell was designed and built in soil and geotextile system which the hydraulic properties were evaluated in variation of pressure. The results showed that the variation of system permeability is non-linear in variation of overhead pressure. Also the thickness of geotextile has important effect on the permeability in a soil-geotextile system.
    Keywords: Nonwoven Geotextile, Filtration, Drainage, Clogging, Permeability
  • M. R. Garmsiri *, M. Hosseini Nasab Pages 645-652
    In mineral industries, most of the processes are carried out in an aqueous environment. With the purpose of reducing costs and environmental impacts,the water content of tailing stream should be recovered. Thickening is the most widespread method of water recycling process in mineral industries. In this work, the effect of solids concentration, flocculant dosage and particle size on settling flux and compressibility of copper processing tailings were investigated. Samples were collected from tailings of Shahrebabak copper complex and laboratory tests were conducted. In laboratory scale, settling flux and final height of suspension were examined using batch settling tests. In addition, thickener underflow solids concentration was considered as an indicator of the effect of variables in full scale. Results indicated that not only settling flux but also compressibility of the suspension was improved by reducing suspension solids concentration. Furthermore, it was found that increasing flocculant dosage from 15 to 45 g/t led to an increase in settling flux about 7 times. Moreover, both settling flux and compressibility were reduced with fine particles. Industrial scale studies showed that, increasing -75 μm fraction in thickener feed from 47 to 59 % led to a decrease in underflow solids concentration from 63 to 55 %.
    Keywords: Thickener, Settling Flux, Solids Concentration, Flocculant, particle size
  • A. Gholizad *, M. Morawej Nekoo Pages 653-664
    Seismic performance of a cruciform rotational friction damper has been evaluated in this article. Horizontal and vertical arms’ length and sliding threshold moment are three adjusting parameters of this device which shall be optimized to assure the damper efficiency. It has been shown that the energy dissipation rate increases for shorter arms due to more relative rotation between frictional contacting surfaces. The best dimensions for friction device arms have been evaluated in this study. A simple method has also been suggested based on static analysis and aiming to find the optimum sliding threshold moment for friction damper implemented at different stories. Closed form solutions of kinetic and kinematic equations of the damper dynamic have been employed on this regard. Dissipaters’ seismic performance indexes have been evaluated through nonlinear dynamic analyses to validate the reliability of the proposed method. It has been shown that the variant values of sliding threshold moment for optimum FD at different stories improves the seismic performance index in comparison with the case of identical devices utilized on all stories. Implementation of identical friction device on all stories may cause inactiveness of the dissipaters on upper stories where the inter-story shear force is not high enough and it acts as ordinary X bracings. The proposed method provides a simple and efficient approach for FD optimum design on different stories of building without multitude of time consuming nonlinear dynamic analyses. According to the dynamic analyses results inconstant optimally designed FDs will be active on all stories while identical FDs may not be sliding at upper stories during the earthquake. Performance of optimally designed FDs has been evaluated for 4, 8 and 12 story buildings under low, medium and high intensity earthquakes. It has been concluded that the proposed dissipater is more effective for high rise buildings and its efficiency increases for severe earthquakes. Although FD utilization on X-braces increases the inter-story drifts; base shear and residual energy considerably decrease. At last it results in 5%-20% improvement in seismic performance index. 3%-6% more reduction in SPI can be achieved using different sliding threshold moments for dampers on each story.
    Keywords: Rotational Friction Damper, Seismic Performance, Threshold Sliding Moment, Optimum Configuration
  • M. Abdi Moghadam, A. Meshkat-Dini * Pages 665-678
    In this study based on conducting several non-linear dynamic time history analyses subjected to the both types of near and far field three components earthquake records, the seismic response parameters of inelastic behavior of tall buildings with belt truss frameworks have been investigated. A three-dimensional basic outrigger braced tube model as well as three other resistant skeletons which contain different configurations of belt trusses in height, have been designed according to the Iranian seismic code 2800 (4th edition) and Iranian national building code (steel structures-division 10). The dynamic response parameters of all studied structures have been assessed under influence of free field three components earthquake records. Because the overall dynamic response of the studied structures would change subjected to record by record separately, the corresponding response velocity spectra of each of the selected records were notified numerically. Furthermore, in order to denote the effects of higher modes, the aforementioned response velocity spectra were evaluated corresponding to the natural period of the studied structures. Having accurate evaluation of the analytical results indicate that the existence of belt truss causes a significant increase in structural stiffness and mitigates drift and base bending moment. Also the highest drift demand obtained for the model without belt truss and the model with belt truss located at 0.5H, occurs relatively in 0.83 to 0.9 of normalized height. This demand parameter calculated for the model with the top belt truss occurs in 0.5 to 0.8 of normalized height.
    Keywords: Tall Building, Steel Skeleton, Braced Tube, Belt Truss, Velocity Response Spectra
  • F. S. Hoseinian, M. Irannajad *, A.R. Azadmehr Pages 679-686
    Ion flotation includes removing of ions from solution by adding chemical reagents such as collectors in the presence of air bubbles. In this study, removal of Zn(II) cations was studied from low concentration synthetic wastewater by ion flotation. Sodium dodecyl sulfate (SDS) and ethylhexadecyldimethylammonium bromide (EHDABr) were used as collectors and methyl isobutyl carbonyl (MIBC) and Dowfroth250 as frothers. To investigate the effective parameters, the experimental design was performed supporting by DX7 software. Two-level factorial method was used. Sixteen experiments including 6-level variables were designed. The tests were conducted in Hallimond tube. The results showed that the optimal conditions for the removal of Zn(II) ions were: pH=3, SDS= 300 ppm, Dowfroth250= 90 ppm and air flow rate= 1.8 ml/min. Optimal results were evaluated in a mechanical flotation cell. In optimal condition, recovery of Zn(II) ions and water were more than 92% and 8.65% after 10 min, respectively. This study showed that the use of ion flotation is a very effective method for Zn(II) ions removal from industrial wastewaters.
    Keywords: Ion Flotation, Experiment Design, Zn(II) ions, Wastewater, Water Recovery
  • H. Seifollahi, R. Morshed * Pages 687-696
    Most existing structures are vulnerable to the blast wave loads and therefore their resistance to such loads should be evaluated. In this study, the behavior of RC slabs under blast loading was investigated numerically. Numerical analysis can reduce the number of required expensive experimental blast tests. The variable parameters for study include: thickness, reinforcement ratio and spacing, support conditions, dimensions of slabs and location and amount of explosives. Numerical modeling was performed by the use of LS-DYNA software. It is capable of modeling the explosion and also has a wide range of material models.
    The results showed that the slabs were completely destructed under near explosion mainly because of punching shear. Under medium distance explosion, no complete destruction was observed. The deflection and the extent of cracking depended on the thickness and reinforcement ratio and somewhat on reinforcement spacing. The slab thickness and support condition had also a significant impact on the behavior of slabs. Interestingly, the cracking level of RC slabs did not change significantly by increasing span length.
    Keywords: RC Slabs, Numerical Modeling, Blast Wave, Cracking, LS, DYNA
  • E. Dehghani *, S.M. Allameh Najafi, S.A. Allameh Najafi Pages 697-706
    Structural walls are widely used in building structures as the major structural members to provide substantial lateral strength, stiffness and the inelastic deformation capacity needed to withstand earthquake ground motions. In this article the behavior of composite shear walls with continuous boundary elements are compared and contrasted with a state in which the wall’s boundary elements are discontinuous and interrupted and the boundary steel columns are connected to the foundation through the column’s baseplate and bolts; and these are all to assess and appraise some hypotheses by the structural designers in designing these walls. The finite element software is first calibrated and the accuracy of its results is validated through modeling the experimental samples. In this research, the concrete’s nonlinear finite element analysis method and concrete damage plasticity model have been used for the concrete’s behavior modeling. The results of this study indicate that the wall boundary elements’ continuity improve the composite shear walls’ behavior. Meanwhile, this effect increases by an increase in the number of the wall’s floors.
    Keywords: Shear Wall, Steel Boundary Element, Damage Plasticity Model, Finite Element Analysis
  • A. Mirzagoltabar Roshan *, A. Naseri, J. Nasiri Larimi Pages 707-722
    Blast can cause progressive damage or complete damage in structures. Designing the structures for blast is so expensive and infeasible; hence, it is better to use the dampers for increasing the structure explosive resistance. The purpose of this research is to evaluate the behavior of steel frames equipped with steel accordion dampers under blast loading. Two types of frames, one with damper and one without that, have been studied to evaluate the effect of damper. The studied steel frames have been considered as single span with different heights (1 and 4 stories) impacted by two types of blast load with different values. For this purpose, non-linear dynamic analysis on different frames was conducted using ABAQUS software. The study showed that utilizing thin-wall accordion dampers remarkably improves the overall displacement of the frame, especially during intense blasts. The maximum reduction in displacement of 1-story frame for the top of column at the side close to blast under explosive load of 36 kg/cm2 is about 98% and the reduction is 21% for the middle of this column. For the four-story frame, the most displacement reduction about 64% was obtained at the forth story level and the reduction reaches 55% at the third story.
    Keywords: Accordion Thin Walled Damper, Blast Loading, Dynamics Non, Liner Analyses, Blast Response, Steel Structures
  • F. Behnamfar *, A.H. Mohajeri Pages 723-732
    Currently, the framed-tube and outrigger-braced systems are known as two conventional load bearing systems in tall buildings. These structural systems can be used in tall buildings with high efficiency to provide the necessary lateral stiffness and strength against lateral forces due to earthquakes or strong storms. On the other hand, increasing the stiffness of these structures augments the relative importance of flexibility of the underlying soil and the resulting added displacements. This paper aims to study the seismic behavior of framed-tube and outrigger-braced tall buildings on flexible soil in comparison to a rigid base. For this purpose, a range of 10 to 50-storey steel buildings with both structural systems on flexible and rigid bases are analyzed dynamically and the maximum base shear and lateral roof displacement are calculated. Also for comparing the benefit of each system, the total weight of steel used per system in each case is calculated. Results indicated that the design spectrum of Standard 2800 overestimates the response of the studied systems. Overall, the tubular system more economically provides the necessary stiffness and strength of the building system.
    Keywords: Tall Buildings, Framed, Tube, Outrigger, Braced Systems, Flexible Soil, Dynamic Analysis, Base Shear, Lateral Displacement
  • M. M. Alinia *, M. Mohammadzadeh Pages 733-744
    In this study, horizontally curved steel I-girder bridges having various radii of curvatures in practical dimensions, and designed via the AASHTO standards are modeled and analyzed via the finite element software ABAQUS. The aim of these material-geometric non-linear analyses are to characterize the shear behavior, the shear failure mechanism and the shear resistance of steel I-girders in the complete bridge systems and in their equivalent single girders. Results demonstrated that the shear behavior, the ultimate shear resistance, the shear buckling resistance of single-girders and bridge system are similar; whereas the initial stiffness of the two approaches differ. Furthermore, the equivalent single-girders are incapable of predicting the correct mechanism of the shear failure in some interior panels of the bridge system; due to the negligencs of the true horizontal and vertical stiffness of cross-frames, and also due to the interaction of girders. In addition, it is shown that under a specified geometric imperfection pattern, the ultimate shear resistance of curved I-girders is insensitive to the imperfection magnitudes; whereas, the ultimate shear resistance of straight I-girders reduces with the increase of imperfection magnitudes. The AASHTO provisions however, do not require the consideration of geometric imperfections on the ultimate shear resistance of I-girders.
    Keywords: Horizontally Curved Steel Bridges, Shear Failure Mechanism, Cross Frames, Ultimate Shear Resistance, Geometrical Imperfection
  • A. A. Maghsoudi *, M. Maghsoudi, H. Haghighi Pages 745-754
    Shape Memory Alloys (SMA) are a kind of smart materials that their unique mechanical and thermal performances such as the ability to return to its original shape (Shape Memory Effect) and the ability to recover large strain (Super Elasticity), caused their wide application in various industries such as civil engineering. Due to the superplastic behavior of theses alloys, undergoing cycles of loading and unloading, results very little residual strain, even after exceeding the yield strain. This property causes recover forces in the structure so that they can close the cracks in the tensile zone of RC members and therefore, it is significant for structural members located in earthquake zones. In this paper the F.E modeling of reinforced concrete (RC) beams utilizing of shape memory alloys is produced and results of different loads response of modeling is verified with the available experimental results. For this purpose, firstly the finite element model of three RC beams by adding Nitinol wires in the tensile zone was made by ANSYS software. Then the beams were subjected to cyclic loading and their hysteresis curves were compared with the similar available experimental beams. The numerical results revealed, utilization of Nitinol wires in tensile zone of the beams resulted, increase in both loading capacity and ductility and decrease in residual displacement.
    Keywords: Shape Memory Alloys, Superelastic Behavior, RC Beam, Nitinol Wire, residual displacement
  • A. Yazdani *, A. Mehrabi Moghaddam Shahidzadeh Pages 755-768
    Recently, increasing attention has been paid to reliability based design methods due to its ability to consider different uncertainties associated with demand and capacity. Recent studies show that presence of unaccounted uncertainty may inflict unacceptable bias to computation of reliability index.
    Exact computations of global reliability index for multi-member structures are only possible through simulation methods. Therefore, researchers have proposed numerous methods using simplified assumption for reliability index calculation. Each method is different in the simplicity and accuracy it offers. For this purpose, in assessment of the effect of different uncertainty different methods of record selection for IDA analysis, probabilistic distribution of demand data and demand-capacity relation assumptions were used in this study to compute reliability index for “Operational”, “Immediate Occupancy”, “Life Safety” and “Collapse Prevention” limit states. The results showed that considering epistemic uncertainty in record selection and probabilistic distribution dramatically affects the reliability index and thus should be considered in future analyses.
    Keywords: Uncertainty, Reliability Incremental Dynamic Analysis Conditional Mean Spectra Reinforced Concrete
  • H. Akramizadeh_S.M. Zahrai * Bozorgvar Pages 769-778
    In this research, damage reduction of structures is studied using semi-active control of MR dampers. Fuzzy control is an intelligent control method in contrast to classical control with some specific capabilities such as handling non-linear and complex systems, adaptability and robustness to errors and uncertainties. However, due to lack of learning ability of fuzzy controller, it is used in combination with a genetic algorithm, which in turn suffers from some problems like premature convergence around an incorrect target.Therefore, in this research, the introduction of the cooperative coevolution fuzzy controller in which the parameters of membership functions and rules will be searched in two separate species. To investigate and compare the performance of this controller with some other controllers, these methods are implemented on a three story benchmark nonlinear structure. The results showed that the performance of the cooperative coevolution fuzzy controller is better than the other controllers and can reduce the average damage of the structure up to %79.
    Keywords: Semi, Active Control, MR Damper, Fuzzy Control, Genetic Algorithm, Cooperative Coevolution Controller
  • F. Moghadas Nejad, M.M. Makhmalbaf *, H. Zakeri Pages 779-790
    Density, as a one of the important factors affecting the performance of asphalt mixture has a significant impact on the pavement serviceability. Numerous studies on computed tomography (CT) scan images of asphalt mixtures are done; however, due to the ambiguous nature at the edge of aggregates, the processing of images contains uncertainty. Static and dynamic thresholding techniques that have been conducted by previous studies were also unable to resolve and handle the ambiguity. The aim of this study is enhance the results using a new fuzzy thresholding model for separation of components and analyze the density of asphalt mixture. The analysis indicates that fuzzy threshold provides more accurate results. It was also found that, the density of asphalt mixture were determined with less than 2% error.
    Keywords: Digital Image Processing, Asphalt Mixture, Features, X-ray CT, Fuzzy Thresholding
  • R. Mikaeil, E. Jafarnejad Gharahasanlou, A. Aryafar Pages 791-800
    Nowadays, the tunnels based on the public’s needs may be built in unfavorable geological conditions. In most of these situations, the use of mechanized excavation technology is unavoidable to improve the performance and safety. Mechanized tunneling in difficult conditions with many risks, including the fault zones, water inflow and squeezing that tunneling operations could stop for a long time. It is very important to predict and assess the hazards because of the large volume of investment in such projects. In this study, it was tried to investigate the stability and convergence of environment and water inflow in seven section of the second part of the Emamzadeh Hashem (AS) tunnel using analytical and numerical methods after identification of the geological characteristics and geotechnical risks. Then, the most risky section was investigated and introduced using Fuzzy Delphi Analytical Hierarchy Process (FDAHP) and PROMETHEE methods. Thus, after selecting criteria, including the instability of the tunnel, water inflow and squeezing, the weighting of each criterion was determined using FDAHP method according to the severity, rate and probability of disaster. Finally, the most risky section of the second part of Emamzadeh Hashem (AS) tunnel was evaluated using the PROMETHEE method. Thus the H-3 section was introduced and selected as the most risky section based on geotechnical properties. The results of this study showed that a combination of multiple criteria decision making, analytical, numerical and fuzzy methods can be used to predict and evaluate the geotechnical risks and doing disaster risk reducing actions to reduce the risk.
    Keywords: Emamzadeh Hashem (AS) Tunnel, Mechanized Excavation, Geotechnical Risks, Fuzzy Delphi AHP, PROMETHEE
  • M. Hosseini *, S. Aghayi Pages 801-812
    Behavior prediction of oil well during drilling is important to prevent of instability problems and lots of cost spending. One of the problems can be pointed is failure of oil well wall during drilling. Thick-walled hollow cylindrical specimens can be able to modelling failure of oil well wall during drilling. Different triaxial cells exist for this test in world. Cell was used is designed based on Hoek cell. The benefits of this cell are ability of oil well during drilling and hydraulic fracture modelling. Also it is possible to measure the tangential strain in the center hole. This feature simultaneously is absent in most triaxial cells. To evaluate the performance of this cell, gypsum and concrete hollow cylinder specimens were made to modelling of oil wells during drilling. Literature studies and experimental results showed that, depending on the magnitudes of the applied internal pressure, external pressure and axial load, any of the radial, tangential and axial stresses induced in the cylinder considered as minor, intermediate or major principal stress. Hence, in this paper, two different stress conditions were used that consist: ϭϴ = ϭ1 ϭr = ϭ2 ϭz = ϭ3¡. ϭϴ = ϭ1 ϭz = ϭ2 ϭr = ϭ3 =0. Results showed that, in condition that tangential stress induced of lateral stress is maximum stress, shear failure occurred toward at around well. So, failure of wall of thick wall hollow cylinder is caused by the deviator stresses between lateral stress and inner pressure. By increasing deviator stresses, the plastic zone will increase around wall of thick walled hollow cylinder specimens. It is noteworthy that, presence of internal pressure reduces the breakouts propagation.
    Keywords: Physical Modelling, Triaxial Cell, Drilling, Oil, Well
  • M. R. Sabour *, M. Ghadrdan, M. Khorshid Ahmadi Pages 813-820
    A leakage from oil storage tanks result in pollution of a large amount of soil by gasoil. Physical and chemical reactions between soil and the contaminant lead to a change in the geotechnical soil behavior. If it yields a negative effect, the strength of the soil may decrease and the stability of the storage tanks may weaken and resulting in the seeping of a large amount of the contaminant in the soil and groundwater. In concern with lack of information about precise leakage of oil, the precise level of pollution and changes in geotechnical parameters couldn’t be accessible. So, the application of the certain analysis together with the probability analysis could be helpful. In this study, the direct shear test was conducted on silica sand samples contaminated with 2, 4, 6, 12 and 16% of gasoil and the stability probability analysis was evaluated by Monte Carlo method. The results showed that increasing the contaminant fraction led to reduction of internal friction angle and bearing capacity of the soil. This trend was observed with a slight reduction up to 6% and then with a sharper decline. In addition, two probability criteria of reliability and rapture probability (RP) were studied by Monte Carlo and then compared with factor of safety (FS).
    Keywords: Soil Contamination, Gasoil, Oil Storage Stability, Uncertainty, Monte Carlo
  • A. R. Goodarzi *, M. Zamanian Pages 821-830
    This study investigates the capability of cement-SiO2 nanoparticles (CNS) mixture to the promotion of stabilization/solidification (S/S) process of heavy metal (HM) contaminated soils. For this purpose, artificially contaminated soil samples were first prepared by mixing kaolinite with nickel (Ni) and then a set of tests were performed to assess the effectiveness of the CNS treatment. The results indicate that the addition of cement markedly increases the HM retention of soil; however, the TCLP tests show that leaching of cement treated samples leads to return a part of pollutants to soil pore fluid. The cement and Ni interaction has a destructive impact on particles solidification which adversely affects the strength development and compressibility of the cement-stabilized specimens. At same condition, the CNS blend is more efficient in immobilizing Ni and modifying the soil engineering properties as compared to sole cement. Based on the physicochemical, XRD and SEM tests, the better performance of CNS agent is mainly associated with the more and faster growth of cement compounds, reducing the adverse effect of heavy metal precipitation on the hydration reactions and increasing the particle density. The study concluded that with the consideration of EPA criteria, an optimum cement content of 0.5 wt% per one cmol/kg.soil of HM within 28 days of curing can successfully remediate the Ni contaminated soils. The incorporation of SiO2 nanoparticles into the binder system improves the microstructure and geomechanical performance of stabilized materials and causes a significant reduction in the cement consumption (up to 35%) and time of curing (up to 3 times)
    Keywords: Remediation of Heavy Metal Contaminated Soil, Cement, SiO2 Nanoparticles, Improvement of Microstructure, Promotion of S, S process
  • Y. Javanmardi, S. M. R. Imam* Pages 831-844
    The purpose of the current paper is to extend a critical state constitutive model presented previously for sand behavior under monotonic loading such that it can predict behavior under cyclic loads as well. Due to the use of the critical state soil mechanics framework, the original model was able to predict sand behavior over a wide range void ratios and confining pressures, and take into account various aspects of behavior of loose and dense sands, including inherent and stress-induced anisotropies, softening and liquefaction of sands under monotonic loads. Extension of the base model for cyclic loading is accomplished through the use of bounding surface plasticity. Yield surface of the original model is used as the bounding surface of the new model, and also its loading surface using a deviatoric mapping rule. A new hardening modulus is used that enables predicting the behavior during loading and unloading. Flow rule of the original model is also modified in order to enable better prediction of the loading-unloading behavior, especially after phase transformation. Predictions based on this model showed satisfactory match with observed behavior of sands over a wide range of void ratios and confining pressures in drained and undrained monotonic and cyclic loading.
    Keywords: Sand, Constitutive Model, Critical Sttate Soil Mechanics, cyclic loading, Bounding Surface Plasticity