فهرست مطالب

مهندسی عمران فردوسی - سال سی و چهارم شماره 2 (تابستان 1400)

نشریه مهندسی عمران فردوسی
سال سی و چهارم شماره 2 (تابستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/10/29
  • تعداد عناوین: 6
|
  • میلاد آشورزاده مقری، علی بیگلری فدافن* صفحات 1-15

    مقایسه داده های سازه در دوحالت آسیب ندیده و آسیب دیده یک روش معمول به منظور تشخیص آسیب در سازه است. براساس این پردازش مکان و شدت آسیب شناسایی می گردد. انتخاب الگوریتم مناسب به منظور انجام این مقایسه با دقت بالا و سرعت مناسب از اهمیت بالایی در فرایند شناسایی آسیب برخوردار می باشد. در این مقاله با تعریف مفهوم آنتروپی موجک به منظور حفظ دقت و بر مبنای تبدیل موجک گسسته به منظور حفظ سرعت، یک الگوریتم تشخیص به منظور شناسایی محل آسیب در سازه پیشنهاد شده است. استفاده از تعریف تبدیل موجک گسسته به همراه آنتروپی موجک، پایه الگوریتم شناسایی آسیب روش پیشنهادی را تشکیل می دهد. به منظور ارزیابی حساسیت روش پیشنهادی، از یک مدل عددی به منظور درنظر گرفتن سناریوهای گوناگون آسیب استفاده شده است. روش پیشنهادی، قابلیت شناسایی چند مکان آسیب براساس پردازش پاسخ رفتار دینامیکی سازه در اثر تجربه زمین لرزه در سازه ای که رفتار واقعی اتصال در آن شبیه سازی شده است را دارا می باشد. روش پیشنهادی به عنوان یک روش موثر در شناسایی آسیب می تواند استفاده شود.

    کلیدواژگان: پایش سلامت سازه، شناسایی آسیب، تبدیل موجک گسسته، آنتروپی موجک نسبی، قاب سه بعدی
  • مصطفی آدرسی* صفحات 17-33

    هدف مطالعه حاضر تعیین درصد مناسب تراشه آسفالت و سیمان در مخلوط های اساس تثبیت شده با سیمان است به گونه ای که عامل دوام و اقتصادی بودن روسازی، هم زمان درنظر گرفته شوند. ازاین رو مقاومت فشاری و کششی در درصدهای مختلف RAP شامل 0%، 40%، 60% و 80% و در درصدهای مختلف سیمان شامل 3%، 5% و 7% به دست آورده شد. درادامه روسازی تحت بار استاندارد 10، 20، 35 و 50 میلیون ESALs، تعیین ضخامت شد. با برقراری رابطه بین درصد تراشه آسفالت، درصد سیمان، عدد شاخص حساسیت رطوبتی (TSR) به عنوان یک پارامتر موثر در دوام، و هزینه ی اجرای روسازی در بارهای مختلف، معادله هم زمان هزینه دوام روسازی تشکیل گردید. نهایتا براساس تکنیک بهینه سازی میزان درصد بهینه تراشه آسفالت و سیمان در مخلوط ها به منظور دست یابی به دوام مورد انتظار (70  (TSR=تعیین گردید. بر این اساس جواب بهینه تابع هزینه که تابعی از سطح بارگذاری است، در مقدار 29.6 درصد تراشه آسفالت، 4.16 درصد سیمان و در حداقل سطح بارگذاری حاصل شد. از نتایج مقاله فوق می توان با تقریب مناسبی در طرح سازه ای روسازی بادوام و اقتصادی حاوی اساس تثبیت شده با سیمان و مقادیر مختلف تراشه آسفالت بهره برد.

    کلیدواژگان: تراشه آسفالت، مقاومت فشاری، مقاومت کششی، دوام مخلوط، طرح اقتصادی
  • حسین افضلی مهر*، کورش نصرتی، مسعود کاظم صفحات 35-49

    هدف از این پژوهش برآورد مقاومت جریان در یک رودخانه شنی قلوه سنگی از طریق خصوصیات نیم رخ سرعت در حضور شکل های سه بعدی بستر گوداب و خیزاب و توده های گیاهی پراکنده انعطاف پذیرمستغرق است. برای نیل به این هدف 39 نیم رخ سرعت در نقاط مختلف چهار بازه کاملا مستقل رودخانه ماربر پادنا مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که عمق اعتبار قانون لگاریتمی به موقعیت محل اندازه گیری ها شامل ورودی گوداب و خروجی از آن بستگی دارد. شکل غالب میزان انحراف از این قانون در ورودی گودآب به سمت بالا، در خروجی گوداب به سمت پایین و خیزاب غالبا به سمت پایین مشاهده شده است که اثر مستقیم در برآورد مقاومت جریان دارد. هم چنین نتایج حاصل از بررسی مقاومت جریان حاکی از آن است که ضریب مقاومت جریان با نسبت انسداد به صورت نمایی با ضریب هم بستگی بزرگ تر از 8/0 در ارتباط است و نسبت انسداد می تواند پارامتر مناسبی در برآورد مقاومت جریان در رودخانه های شنی با توده های گیاهی پراکنده و شکل بسترهای سه بعدی گوداب و خیزاب باشد.

    کلیدواژگان: گوداب و خیزاب، مقاومت جریان، ماربر پادنا، توده گیاهی مستغرق، قانون لگاریتمی، نسبت انسداد
  • هادی فتاحی*، فرشاد ملک محمودی، حسین قائدی صفحات 51-70

    پارامتر مقاومت فشاری تک محوره یک پارامتر مهم و کلیدی در مهندسی ژیومکانیک است که در طبقه بندی مهندسی سنگ، بررسی معیارهای شکست سنگ و در مرحله طراحی بسیاری از پروژه های عمرانی و معدنی کاربرد دارد. در بسیاری از موارد به دلیل عدم دسترسی به مغزه های باکیفیت، تعیین این پارامترها در آزمایشگاه با سختی های زیادی همراه است و اغلب این پارامتر به صورت غیرمستقیم از روابط رگرسیونی تخمین زده می شود که این روابط از دقت بالایی برخوردار نیستند. هدف از این تحقیق، استفاده از الگوریتم های جدید فراابتکاری گرگ خاکستری (GWO) و الگوریتم مگس میوه (FFOA) به منظور تخمین غیرمستقیم مقاومت فشاری تک محوره می باشد. برای رسیدن به این هدف، از داده های 124 نمونه سنگ گرانیت از پروژه تونل انتقال آب شیرین ایالت سلانگور در مالزی استفاده شده است. در انتها برای ارزیابی و اعتبارسنجی مدل های به دست آمده توسط الگوریتم های فراابتکاری از شاخص های آماری مختلفی استفاده شده است. باتوجه به نتایج به دست آمده در این مقاله و هم چنین اعتبارسنجی مدل ها، مقادیر پیش بینی شده مقاومت فشاری تک محوره توسط الگوریتم های جدید فراابتکاری مذکور با مقادیر واقعی منطقه بسیار نزدیک است که نشان دهنده خطای کم مدل های به دست آمده می باشد. به علاوه در این مقاله آنالیز حساسیت برروی پارامترهای موثر در تخمین مقاومت فشاری تک محوره نیز انجام شد که نتایج بررسی ها نشان داد مقادیر برگشتی چکش اشمیت (Rn)، در میان سایر پارامترهای ورودی، بیشترین تاثیر را برروی مقاومت فشاری تک محوره دارد.

    کلیدواژگان: سنگ گرانیت، مقاومت فشاری تکمحوره، تخمین غیرمستقیم، الگوریتم مگس میوه، الگوریتم گرگ خاکستری
  • محمد دلنواز*، کیارش اسحقی صفحات 71-85

    فاضلاب نفتی حاوی طیف وسیعی از آلاینده های سخت تجزیه پذیر است که با روش های متداول تصفیه نمی شود. در این مطالعه حذف فتوکاتالیستی آلاینده های آلی موجود در فاضلاب واقعی پالایشگاه نفت بااستفاده از نانو فتوکاتالیست سنتزی Fe-ZSM-5@TiO2/Ag مورد برسی قرار گرفته است. برای سنتز نانو فتوکاتالیست ابتدا آهن به منظور ارتقای ساختار زیولیت بر روی ZSM-5  تثبیت شد و سپس تیتانیوم و نقره به منظور کاهش شکاف انرژی برروی آن پوشش یافت و مشخصات فیزیکی و شیمیایی آن توسط آنالیزهای XRD، SEM، FT-IR و BET تعیین شد. رویه انجام آزمایش های تصفیه فاضلاب پالایشگاه نفت بااستفاده از طراحی آزمایش به روش پاسخ سطح (RSM) انجام شد. برای بررسی پارامترهای تاثیرگذار، اثر غلظت آلاینده، غلظت نانوذرات فتوکاتالیست، pH، زمان واکنش، طول موج تابش و فتوکاتالیست های مختلف در یک پایلوت ناپیوسته انجام شد. نتایج نشان داد که در pH برابر با 5 و غلظت فتوکاتالیست Fe-ZSM-5@TiO2/Ag برابر با 2 گرم بر لیتر و تحت تابش نور UV-A به شدت 54 وات و زمان 240 دقیقه بهترین عملکرد حذف COD در حدود 83 درصد به دست می آید.

    کلیدواژگان: نانو فتوکاتالیست، زئولیت، لامپ UV، فاضلاب نفتی
  • مصطفی دولتی مهتاج، بهرام رضائی* صفحات 87-102
    در کانال های مرکب غیرمنشوری به دلیل تبادل جرم و اندازه حرکت بین کانال اصلی و سیلاب دشت ها، اندرکنش جریان بین زیربخش های کانال نسبت به کانال های مرکب منشوری بیشتر است. درنتیجه در این کانال ها مطالعه تنش برشی ظاهری ایجاد شده در فصل مشترک قایم بین کانال اصلی و سیلاب دشت ها پیچیده تر است. در پژوهش حاضر توزیع سرعت و تنش برشی در مقاطع مختلف و در طول ناحیه اریب کانال مرکب به صورت آزمایشگاهی اندازه گیری شده است. سپس با استفاده از داده های آزمایشگاهی و معادلات اندازه حرکت، اندرکنش جریان بین زیربخش های کانال مرکب مورد بررسی قرار گرفته است. اندازه گیری ها برای دو زاویه اریب 31/11 و 81/3 درجه و در سه عمق نسبی 2/0، 3/0 و 4/0 انجام شده است. بررسی ها نشان دهنده آن است که اندرکنش جریان بین کانال اصلی و سیلاب دشت همگرا عموما بیشتر از اندرکنش جریان بین کانال اصلی و سیلاب دشت واگرا است. هم چنین شیب عرضی سیلاب دشت ها سبب افزایش مقدار نیروی برشی ظاهری در فصل مشترک بین کانال اصلی و سیلاب دشت ها شده است.
    کلیدواژگان: اندرکنش جریان، تعادل نیروها، کانال مرکب مورب، سیلا ب دشت های شیب دار، نیروی برشی ظاهری
|
  • Milad Ashoorzade Moghri, Ali Bigleri Fadafen * Pages 1-15

    Identification of infrastructure damage in the early stages is one of the most fundamental requirements through the maintenance process. In order to identify damages in the process of Structural Health Monitoring, numerous methods have been developed, including Neural Network (NN) Damage Identification Techniques, Time Series Damage Identification Techniques, Frequency Response Damage Identification Techniques, Force Spectrum Density Damage Identification Techniques, and Wavelet Damage Identification Techniques. The conventional structural health monitoring procedure depends on a comparison of undamaged primary structural data to the affected structural data. Comparative algorithms to indicate the location of damage based on the structural data has a significant effect on the structural health monitoring method performance. Therefore, a damage detection algorithm is the most important step in identifying damage in the structural health monitoring procedure. In this paper, a damage identification algorithm based on the relative wavelet entropy method is proposed for the structure. Using the definition of the discrete wavelet transform with wavelet entropy form the base of the proposed algorithm for damage detection to support the method efficiency. The proposed method is capable of identifying several sites of damage and is used as an effective method compared to other methods of damage detection.

    Keywords: Structural Health Monitoring, Damage Detection, Discrete Wavelet Transform, Relative Wavelet Entropy, 3D frame
  • Mostafa Adressi * Pages 17-33

    The purpose of this study is to determine the appropriate percentage of RAP and cement in the stabilized base in such a way that the durability and economics of the pavement are considered simultaneously. Therefore, compressive and tensile strength was obtained in different percentages of RAP including 0%, 40%, 60%, and 80%, and indifferent percentages of cement including 3%, 5%, and 7%. The structural design of the Pavement was further determined under 10, 20, 35, and 50 million ESALs. By establishing the relationship between the percentages of RAP, percentage of cement, and moisture sensitivity index (TSR) as an effective parameter in durability, and the cost of paving at different loads, a simultaneous cost-durability equation of pavement was formed. Finally, based on the optimization technique, the optimal percentage of RAP and cement to achieve the expected durability (TSR = 70) was determined. Hence, the optimum cost, which is a function of the loading level, was obtained in the amount of 29.6% of RAP, 4.16% of cement, and in the minimum loading level. The results can be appropriately approximated in the design of durable and economical pavement structures Contains a stabilized base with cement and various amounts of RAP.

    Keywords: RAP, Compressive Strength, Tensile Strength, mixed durability, Economical structural mix design
  • Hossein Afzalimehr *, Kourosh Nosrati, Masoud Kazem Pages 35-49

    This study was intended to estimate resistance to flow through velocity profile characteristics in a cobble-gravel bed river with 3D-Pool-Riffle bedforms and irregular distribution of flexible-submerged vegetation patches. To this end, a total of 39 velocity profiles consisting of four independent sections of Padena Marbor River have been studied. The finding showed that the depth of validity logarithmic law depends on the location of measurements including both inlet and outlet of the Pool. The predominant form of deviation from this law is frequently observed upwards at the inlet of the Pool and downwards at the outlet of the Pool and Riffle, which has a direct effect on the estimation of resistance to flow. Moreover, the results of resistance to flow revealed that the coefficients of resistance to flow are exponentially related to blockage area with a correlation coefficient greater than 0.8. Therefore, blockage area can be a suitable parameter in estimating resistance to flow in cobble-gravel bed rivers with 3D bedforms and irregular vegetations patches.

    Keywords: Pool, Riffle, resistance to flow, Padena Marbor River, submerged vegetation patches, logarithmic law, Blockage area
  • Hadi Fattahi *, Farshad Malekmahmoudi, Hossein Ghaedi Pages 51-70

    The uniaxial compressive strength parameter is an important and key parameter in geomechanical engineering that is used in rock engineering classification, study of rock fracture criteria and in the design stage of many construction and mining projects. In many cases, due to the lack of access to quality cores, determining these parameters in the laboratory is associated with many difficulties, and often this parameter is indirectly estimated from regression relationships that these relationships are not very accurate. The aim of this study is to use the new meta-heuristic algorithms of gray wolf (GWO) and fruit fly algorithm (FFOA) to indirectly estimate uniaxial compressive strength. To achieve this goal, data from 124 granite rock samples from the Selangor freshwater transfer tunnel project in Malaysia, have been used. Finally, to evaluate and validate the models obtained by intelligent algorithms, the indices of statistical are used. According to the results obtained in this paper as well as the validation of the models, the predicted values ​​of uniaxial compressive strength are very close to the real values ​​of the region, indicating the low error of the models in indirect estimation. In addition, in this paper, sensitivity analysis was performed on the effective parameters in estimating uniaxial compressive strength. The results showed that the return values ​​of Schmidt hammer (Rn), among other input parameters, have the greatest effect on uniaxial compressive strength.

    Keywords: Granite rock, uniaxial compressive strength, Indirect estimation, FFOA, GWO
  • Mohammad Delnavaz *, Kiarassh Eshaghi Pages 71-85

    Petroleum wastewater contains a wide range of hard biodegradable pollutants that are not treated by conventional treatment methods. In this study, the photocatalytic degradation of organic pollutants in the wastewater of Petroleum were investigated using new Fe-ZSM-5@TiO2/Ag synthetic nano-photocatalyst. Synthesis of nano photocatalyst was done by immobilizing iron on zeolite to improve ZSM-5 structure and then TiO2 and Ag coated to reduce the band gap energy. Physical and chemical properties of the materials determined by XRD, SEM, FT-IR and BET analyzes. TiO2 in the anatase phase was shown in synthetic nano-photocatalyst using XRD analysis. The uniformity of the nanoparticles was also revealed in the SEM images, which showed that the TiO2 and Ag particles were well located on the surface of Fe-ZSM-5. Experimental procedure was done using experimental method by response surface method (RSM). The effects of main parameters containing pollutant concentration, photocatalyst nanoparticle concentration, pH, reaction time, radiation wavelength and different photocatalysts were performed in a batch pilot. The results showed that at pH=5 and the photocatalyst concentration of Fe-ZSM-5@TiO2/Ag equal to 2 g/L under UV-A irradiation at 54 watts and 240 min time the best COD removal performance was about 83%.

    Keywords: Nano-photocatalyst, Zeolite, UV lamp, Petroleum wastewater
  • Mostafa Dolati Mahtaj, Bahram Rezaei * Pages 87-102
    In non-prismatic compound channels due to the mass and momentum exchange between the main channel and floodplains, the flow interaction between channel sub-sections is higher than prismatic compound channels. As a result, in this form of channels, the study of apparent shear forces create at the vertical interface between the main channel and floodplains are much more complex. In the present research, the velocity and boundary shear stress distributions were measured at different sections along the skew part of the flume. Also using the experimental data and the momentum equations the flow interaction between the main channel and floodplains have been investigated. Measurements have been performed for two skew angles of 11.31 and 3.81 degrees and three relative depths of 0.2, 0.3 and 0.4. Investigations indicate that the flow interaction between the main channel and the converging floodplain is generally greater than the flow interaction between the main channel and the diverging floodplain. Also, the side slope of the floodplains, has increased the amount of apparent shear force at the interface between the main channel and floodplains.
    Keywords: Flow interaction, Force balance, Skewed compound channel, Inclined floodplains, Apparent shear force