فهرست مطالب
نشریه علوم و فنون سازندگی
سال سوم شماره 4 (پیاپی 10، زمستان 1401)
- تاریخ انتشار: 1401/12/01
- تعداد عناوین: 6
-
صفحات 1-13تعیین نوع و خصوصیات توابع توزیع جهت داری و موقعیت ناپیوستگی ها از اهمیت ویژه ای در مباحث مربوط به مکانیک سنگ و زمین-شناسی مهندسی برخوردار است. عموما توابع توزیع پارامترهای جهت داری شامل مقدار شیب و جهت شیب یا به صورت فرضی در نظر گرفته می شوند و یا به صورت مستقل از هم تعیین می گردند و وابستگی فضایی این پارامترها در تعیین توابع توزیع آن ها نادیده گرفته می شود. این موضوع باعث ایجاد عدم قطعیت در تعیین توابع توزیع جهت داری و موقعیت ناپیوستگی ها می گردد. در این مطالعه با استفاده از روش های آماری و احتمالاتی و نیز روش های بررسی قابلیت اطمینان، الگوریتمی برای تعیین توابع توزیع ذکر شده ارایه گردید. بررسی ها نشان دهنده توانایی بالای این الگوریتم در تعیین توابع توزیع جهت داری و موقعیت فضایی ناپیوستگی ها می باشند. در ادامه اقدام به تعیین توابع توزیع جهت داری و موقعیت ناپیوستگی ها در دیواره غربی معدن مس سرچشمه به عنوان مورد مطالعاتی شد و پایداری این دیواره با استفاده از توابع توزیع شناسایی شده، بررسی گردید. نتایج نشان داد تابع توزیع ترکیبی لاگ لوجستیک و ویبل 3 پارامتری بهترین تابع توزیع برای توصیف جهت داری و موقعیت ناپیوستگی ها است. بررسی احتمال رخداد ناپایداری با استفاده از تابع توزیع ترکیبی شناسایی شده و تحت شیب های مختلف دیواره نهایی نشان داد، احتمال رخداد ناپایداری در دیواره نهایی غربی تحت شیب دیواره 45 درجه حداکثر است و تحت شیب دیواره 30 درجه دیواره نهایی کاملا پایدار است. همچنین شیب بهینه دیواره نهایی غربی معدن مس سرچشمه 29 درجه تعیین گردید.کلیدواژگان: تحلیل پایداری شیب، تحلیل احتمالاتی، تابع توزیع ترکیبی، موقعیت هندسی ناپیوستگی ها، روش شبیه سازی مونت کارلو
-
صفحات 15-23بر اساس آمارهای منتشر شده، صنعت ساخت یکی از پرمخاطره ترین صنایع جهان است و سالانه افراد زیادی در این صنعت مجروح یا فوت می شوند. لذا تدوین و رعایت دستورالعمل ها و استانداردهای HSE، برای صیانت از نیروی انسانی و منابع مادی در کلیه ی پروژه های عمرانی امری ضروری است. یکی از مهمترین اقدامات موثر در این حوزه، به کارگیری الگویی جامع برای ارزیابی سطح ایمنی و مخاطرات زیست محیطی متناسب با استانداردهای موجود، در فاز طراحی و برنامه ریزی چیدمان کارگاه است. با بررسی مطالعات گذشته، کمبود این الگو که پشتیبان تصمیم گیری بوده و تمام فرآیند ارزیابی و یک انتخاب مناسب را در بر بگیرد احساس می شود. در این پژوهش به منظور رفع این خلاء تحقیقاتی، چارچوبی جامع شامل پنج فاز بررسی آیین نامه های HSE، طراحی گزینه های چیدمان تجهیزکارگاه، ارزیابی شاخص ایمنی، ارزیابی شاخص تردد و فاز تصمیم گیری نهایی به عنوان یک سیستم پشتیبان تصمیم گیری، تدوین شده است. در این راستا از تکنولوژی های نوین مانند رویکرد مدلسازی اطلاعات ساخت (BIM) و از روش های تصمیم گیری چند معیاره (MCDM) بهره گرفته شده و عملکرد آن با توسعه چارچوب پیشنهادی در قالب یک وب افزار بر روی یک مطالعه موردی مورد سنجش قرار گرفته است.کلیدواژگان: چیدمان کارگاه، تسهیلات کارگاه، استانداردهای حوزه HSE، مدلسازی اطلاعات ساخت (BIM)
-
صفحات 25-30ماشین های بازویی حفر تونل (رودهدرها) از آن دسته از ماشین هایی می باشند که قابلیت و انعطاف پذیری بی نظیری در حفاری مکانیکی تشکیلات سنگی نرم تا مقاومت متوسط را دارا می باشند، از این رو بطور گسترده در معدنکاری زیرزمینی و تونل سازی مورد استفاده قرار می گیرند. ارزیابی و پیش بینی عملکرد رودهدرها عاملی بسیار مهم در کاربرد موفقیت آمیز آنها محسوب می شود. هدف اصلی این تحقیق، ارایه مدلی برای پیش بینی میزان مصرف تیغه ماشین های رودهدر بر اساس خصوصیات تشکیلات سنگی حفاری شده می باشد. برای این منظور، طی ارزیابی دقیق عملکرد رودهدرها و برداشت های میدانی و عملیاتی مستمر در تونل های اصلی و گالری های دسترسی معدن زغالسنگ پروده طبس، یک بانک اطلاعاتی جامع با قابلیت اعتماد بالا از میزان مصرف تیغه رودهدرها و خصوصیات ژیومکانیکی تشکیلات سنگی مورد حفاری تهیه شد و مورد تحلیل و بررسی دقیق قرار گرفت. نتایج تحلیل ها نهایتا منجر به ارایه مدلی برای پیش بینی میزان مصرف تیغه رودهدرها گردید. نتایج تحلیل ها نشان داد که ارتباط بسیار خوبی بین فاکتور مصرف تیغه رودهدر (PCF) و اندیس مصرف تیغه (PCI) با ضریب تعیین (R²=0.94) وجود دارد. نتایج حاصله از تحقیق نشان داد که این سری جدید معادلات را می توان بطور موفقیت آمیزی برای پیش بینی میزان مصرف تیغه رودهدرها در معادن زغالسنگ بکار برد.کلیدواژگان: میزان مصرف تیغه، رودهدر، خصوصیات ژئومکانیکی سنگ، معدن زغالسنگ طبس
-
صفحات 31-37
فوقروانکننده ها جزو مهمترین مواد افزودنی بتن هستند که با کاهش گرانروی و تنش تسلیم بتن تازه باعث بهبود روانی آن خواهندشد. یکی از پرکاربردترین مواد فوقروانکننده رایج در صنعت بتن، فوقروانکنندههای بر پایه پلیکربوکسیلات هستند. این مواد در اثر جذبشدن بر روی سطح ذرات سیمان و با سازوکار قالب ممانعت فضایی از به هم چسبیدن ذرات در بتن جلوگیری کرده و باعث بهبود روانی آن میشوند. در پژوهش انجامشده، تاثیر پنج نوع فوقروانکننده بر روی خواص ملات و بتن تازه و سختشده مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان میدهد که بر اساس آزمونهای شیمیایی هر پنج نوع فوقروانکننده از نوع پلیکربوکسیلات با گروههای عاملی یکسان هستند و تفاوت آنها در جرم مولی و طول شاخههای جانبی آنها است. در نهایت با توجه به عملکرد هر پنج نوع فوقروانکننده مشخص شد که با افزایش طول زنجیر پلیمر و طول شاخه های جانبی و همچنین افزایش درصد مواد جامد فوقروانکننده، گرانروی پلاستیک ملات و بتن کاهش مییابد، زیرا ممانعت فضایی زنجیرهای پلیمری جذبشده بر سطح ذرات سیمان افزایش یافته و امکان تجمع این ذرات که باعث کاهش روانی بتن میشود کاهش مییابد. در اثر استفاده از ماده افزودنی ضدکف نیز هوای محبوس در بتن کاهش مییابد، اما با افزایش مقدار آن از یک مقدار بهینه، آبانداختگی بتن افزایش و کارایی آن کاهش مییابد.
کلیدواژگان: مواد افزودنی بتن، فوقروانکننده، پلیکربوکسیلات، جریانشناسی -
صفحات 39-49
در مقاله حاضر، نظر به اهمیت ارزیابی مناسب واکنش های هیدرولیکی در برابر برخورد امواج تابشی به موج شکن توده سنگی، انجام مطالعه ای سیستماتیک با هدف شناخت و بررسی پدیده روگذری موج از روی موج شکن های توده سنگی مدنظر قرار گرفت. برای این منظور، مطالعه ای عددی در گستره مناسب از پارامترهای مختلف محیطی و هندسی برای بررسی پدیده روگذری موج از روی موج شکن توده سنگی انجام شد. در تحقیق حاضر تاثیر هر یک از پارامترهای محیطی شامل ارتفاع موج، پریود موج و عمق آب پای سازه و همچنین تاثیر پارامترهای مختلف هندسی از قبیل شیب لایه آرمو، عرض سکو، و تراز تاج سازه بر مقدار دبی سرریزی موج از روی تاج موج شکن مورد ارزیابی و تحلیل قرار گرفتند. در مطالعه حاضر برای انجام مدل سازی عددی از نرم افزار FLOW-3D استفاده شده است. برای انجام صحت سنجی، نتایج مدل عددی با نتایج آزمایشگاهی اعتبارسنجی شده است. نتایج دبی روگذری موج از روی موج شکن پارسیان حاصل از مدل سازی عددی و مدل سازی فیزیکی، حاکی از تطابق نتایج و عملکرد مناسب مدل عددی است. نتایج مطالعه حاضر نشان داد که با افزایش ارتفاع و پریود موج برخوردی و عمق آب پای سازه مقدار دبی روگذری موج از روی تاج سازه افزایش یافته است. همچنین با افزایش پارامترهای سازه ای ازقبیل عرض سکو و تراز تاج سازه مقدار سرریزی موج از روی تاج سازه به طور قابل ملاحظه ای کاهش یافته است. با ملایم تر شدن شیب لایه آرمور، مقدار دبی روگذری موج از روی تاج سازه کمتر شده و همچنین بالاروی موج نیز به میزان قابل توجهی کاهش یافته است.
کلیدواژگان: موج شکن توده سنگی، روگذری موج، موج شکن بندر پارسیان، مدل سازی عددی -
صفحات 51-61
یادگیری مبتنی بر تضاد (OBL) یک رویکرد موثر برای بهبود عملکرد الگوریتم های بهینه سازی فراکاوشی است که معمولا برای حل مسایل مهندسی پیچیده استفاده می شود. در این مقاله استراتژی یادگیری متضاد برای ترکیب با الگوریتم بهینه سازی ملخ (GOA) ارایه می شود. در این الگوریتم پیشنهادی، راه حل های تولید شده توسط الگوریتم GOA مرتب شده و به دو راه حل خوب و بد تقسیم می شوند، سپس راه حل های بد انتخاب می شوند تا با استفاده از آموزش برمبنای تضاد، راه حل های جدید تولید شود. برای تایید قابلیت الگوریتم پیشنهادی، برخی از توابع ریاضیاتی معیار آزمایش شدند. علاوه بر این، عملکرد الگوریتم OGOA با اجرای یک طراحی بهینه از یک پل بتن مسلح با مقیاس واقعی ارزیابی شد. برای شناسایی پارامترهای موثر در طراحی اجزای سازه ای پل های بتن مسلح، تحلیل حساسیت انجام شده است. علاوه بر این، هزینه کل مصالح در ستون های پایه ها و عرشه پل به عنوان یک تابع هدف تعریف شد. همچنین ابعاد مقاطع و میلگردهای فولادی طولی به عنوان متغیرهای طراحی انتخاب می شوند. نتایج شبیه سازی ها پایداری و استحکام روش OGOA پیشنهادی را در مقایسه با GOA استاندارد نشان می دهد. همچنین الگوریتم پیشنهادی OGOA در طراحی بهینه ستون های و عرشه پل های بتنی مسلح یک روش کارآمد می باشد.
کلیدواژگان: پل های بتنی مسلح، بهینه سازی، الگوریتم بهینه سازی ملخ، آموزش برمبنای تضاد
-
Pages 1-13Determining the type and characteristics of the distribution functions for orientation and location of discontinuities in rock mechanics and engineering geology is important. Generally, the distribution functions of orientation parameters, including the dip and dip direction, are either hypothetically determined or determined independently and the spatial dependence of these parameters is ignored in determining their distribution functions. This creates uncertainty in determining the distribution functions for orientation and location of discontinuities. In this study, using statistical, probabilistic and reliability methods, an algorithm for determining the distribution functions is presented. Studies show the high ability of this algorithm to determine the orientation distribution functions and spatial location of discontinuities. Then distribution functions of orientation and location for discontinuities were determined in the western wall of Sarcheshmeh copper mine. Stability of the wall was investigated using the identified distribution functions. The results showed that the Log Logistic – 3 parameter Weibull combined distribution function is the best distribution function for describing orientation and location of discontinuities. Instability was investigated using the combined distribution function detected and under different dips of the final wall. The results showed that the probability of occurrence of instability in the western wall is maximum under the 45 ° of the final wall dip and final wall is completely stable under the 30 ° of wall dip. The optimal dip of the western wall of the Sarcheshmeh copper mine is 29 °.Keywords: Slope stability analysis, Probabilistic analysis, Combined distribution function, Location of discontinuities, Monte Carlo simulation method
-
Pages 15-23According to statistics, the construction industry is one of the most dangerous industries in the world, and many people are injured or die in this industry every year. Therefore, it is necessary to develop and comply with HSE guidelines and standards for the protection of human resources and material resources in all construction projects. One of the most important effective measures in this field is to use a comprehensive model to assess the level of safety and environmental hazards in accordance with the existing standards, in the design phase and site layout planning. By reviewing past studies, the lack of this model that supports decision-making and includes the entire evaluation process and a suitable choice is felt. In this research, in order to solve this research gap, a comprehensive framework including five phases of reviewing HSE regulations, designing workshop equipment layout options, safety index evaluation, traffic index evaluation, and the final decision phase as a decision support system has been developed. In this regard, new technologies such as building information modeling (BIM) and multi-criteria decision-making methods (MCDM) have been used and its performance has been measured by developing the proposed framework in the form of a web application on a case study.Keywords: Site layout, Site facilities, HSE standards, construction information modeling (BIM)
-
Pages 25-30Roadheaders are one of those machines that have a unique capability and flexibility in mechanical excavation of soft to moderate rock formations, therefore they are widely used in underground mining and tunneling projects. Performance prediction and evaluation of roadheaders are considered crucial factors in successful applications of such machines. The main objective of this research work is to provide a model for predicting the pick consumption index (PCI), an index indicating pick consumption rate, based on the characteristics of the excavated rock formations. For this purpose, a comprehensive database with high reliability of pick consumption indexes (PCI), as well as the geomechanical properties of the rock formations were prepared during the detailed evaluation of the roadheaders’ performance through field and operational observations in the main tunnels and access galleries of the Tabas coal mine project and were then analyzed and examined carefully. The results of the analysis finally yeild a model for predicting the pick consumption index (PCI). The results show that there is a very good correlation between the peak cutting force (PCF) and the pick consumption index (PCI ) with the coefficient of determination (R²=0.94). The results of the research also demonstrated that this new series of equations can be successfully used to predict the pick consumption index (PCI) in coal mines.Keywords: Pick Consumption, Rodheader, Geomechanical Properties of Rock, Tabas Coal Mine Project
-
Pages 31-37
Superplasticizers are among the most important concrete additives that will improve the flow of fresh concrete by reducing its viscosity and yield stress. One of the most commonly used superplasticizers in the concrete industry are polycarboxylate-based superplasticizers. As a result of being absorbed on the surface of cement particles, these materials prevent particles from sticking together in concrete with the mechanism of spatial hindrance and improve its flow. In the conducted research, the effect of five types of superplasticizers on the properties of fresh and hardened mortar and concrete was investigated. The obtained results show that based on chemical tests, all five types of polycarboxylate superplasticizers are the same with functional groups and their differences are in molar mass and the length of their side branches. Is. Finally, according to the performance of all five types of superplasticizers, it was found that with the increase in the length of the polymer chain and the length of the side branches, as well as the increase in the percentage of superplasticizer solids, the viscosity of plastic mortar and concrete decreases. Because the steric hindrance of polymer chains absorbed on the surface of cement particles increases and the possibility of accumulation of these particles, which reduces the flow of concrete, decreases. Due to the use of anti-foam additive, the air trapped in the concrete is reduced, but by increasing its amount from an optimal value, the water permeability of concrete increases and its efficiency decreases.
Keywords: Additives, Superplastiszers, Polycarboxylate, Rheology -
Pages 39-49
In the present paper, owing to importance of seeking a proper hydraulic response evaluation of the rubble mound structure against the incident waves, a systematic study has been carried out to investigate the wave overtoping on rubble mound breakwater. To gain this goal, numerical simulation was conducted an apposite range of sea state condition and geometrical parameters to investigate wave overtopping on rubble mound breakwater. In the current research, the effects of environmental parameters such as wave height, wave period, water depth and also a diversity of geometrical parameters including berm width, front slope and crest freeboard over the overtopping discharge, have been individually scrutinized and studied. The Flow-3D software has been used to simulate and solve the governing equations on the flow. The numerical results have been validated using experimental results. The computed results of wave overtopping discharge over parsian breakwater agree well with the physical model results. The present study, results showed that an increase in wave height, wave period and water depth would increase the wave overtopping on crest breakwater. Also, results outlined by enhancing the structural parameters like berm width and crest freeboard would increase the wave overtopping. As the slope gets steeper, the wave overtopping will be on a striking increase and strongly run-up level will be increased.
Keywords: Rubble-mound breakwater, Wave overtopping, Parsian port breakwater, Numerical modeling -
Pages 51-61
Opposition-based learning (OBL) is an effective approach to improve the performance of meta-heuristic optimization algorithms that are commonly used to solve complex engineering problems. In this paper, an opposite learning strategy is presented to combine with the Grasshopper Optimization Algorithm (GOA). In this proposed algorithm (OGOA), the solutions generated by the GOA algorithm are sorted and divided into good and bad solutions, then the bad solutions are selected to generate new solutions using opposition-based learning. To verify the performance of the proposed algorithm, some benchmark mathematical functions were tested. In addition, the performance of the OGOA algorithm was evaluated by implementing an optimal design of a real-scale reinforced concrete bridge. To identify the effective parameters in the design of structural components of reinforced concrete bridges, sensitivity analysis has been performed. In addition, the total cost of materials in the foundation columns and bridge deck was defined as an objective function. Also, the dimensions of sections and longitudinal steel bars are selected as design variables. The simulation results show the stability and robustness of the proposed OGOA method compared to the standard GOA. Also, the proposed OGOA is an efficient method for the optimal design of columns and decks of reinforced concrete bridges.
Keywords: Reinforced concrete bridges, Optimization, Grasshopper Optimization Algorithm, Opposition-based learning