فهرست مطالب

نشریه مهندسی عمران مدرس
سال بیست و سوم شماره 6 (بهمن و اسفند 1402)

  • تاریخ انتشار: 1403/01/20
  • تعداد عناوین: 12
|
  • عبدالحسین حداد*، محسن عظیمی، سید محمدحسین خاتمی صفحات 7-20

    خاک رمبنده دارای ساختار نیمه پایدار، نامتراکم و به نسبت پوک است. این نوع خاک ها بر اثر افزایش رطوبت یا اعمال بار بیش ازحد معین، تخریب و دچار تغییرشکل یا نشست ناگهانی قابل ملاحظه می شوند. این خاک ها ازجمله خاک های مشکل آفرین اند که اگر در زیر سازه ها یا در درون سازه های خاکی واقع گردند؛ با ازدیاد رطوبت قادرند مشکلات متعددی را به لحاظ پایداری و بهره برداری ایجاد نموده و سبب آسیب های مالی و جانی گردند. در این مقاله با شناسایی برخی نقاط دارای خاک رمبنده در شهر سمنان و حومه آن اقدام به پهنه بندی رمبندگی این منطقه شده است. نقاط موردمطالعه دارای خاک رمبنده ابتدا ضمن بازدید و بهره گیری از نتایج آزمایش های صحرایی مورد شناسایی اولیه قرار گرفته و سپس با انجام آزمایش تحکیم بر روی نمونه های دست نخورده مورد بررسی دقیق تر قرار گرفته اند. همچنین ارزیابی پتانسیل رمبندگی نقاط مورد مطالعه تحت معیارهای "جنینگز و نایت" و "ASTM D5333" انجام شده است. در مجموع 141 نقطه در سطح شهر سمنان و حومه آن مورد مطالعه قرار گرفت که 24 نقطه دارای لایه های خاک با پتانسیل رمبندگی شناسایی گردیده است. از نتایج مقاله حاضر می توان در جهت  پیش بینی وکاهش خطرات مرتبط با ساخت وساز در ساختگاه های دارای پتانسیل رمبندگی در شهر سمنان بهره جست.

    کلیدواژگان: خاکهای رمبنده، معیاررمبندگی، خاکهای سمنان، پهنه بندی
  • محمود صفارزاده*، یونس صادقی قمی، مرتضی اسدامرجی، میثم صادقی قمی صفحات 21-33

    آموزش به رانندگان حرفه ای در کشورهای پیشرو در ایمنی ترافیک مورد توجه زیادی قرار گرفته است. در کشور ما نیز آمار تصادفات جاده ای و شهری آنچنان رو به فزونی نهاده که مسئولین امر را بر آن داشته که اقدام به برگزاری کلاس های تخصصی به رانندگان حرفه ای نمایند. هدف این تحقیق، رتبه بندی دوره ها و سرفصل های آموزشی رانندگان حرفه ای می باشد. داده های مورد نیاز به صورت پرسشگری از 39 کارشناس در حوزه ایمنی و آموزش و 80 راننده حرفه ای در زمینه حمل بار و مسافر جمع آوری شده است. در نهایت پنج دوره ی آموزش و سرفصل های مربوط به هر دوره، که در مجموع 24 سرفصل می باشد، به وسیله مدل ترکیبی FAHP و FTOPSIS رتبه بندی شدند. نتایج بدین شرح است که در دوره های آموزش به ترتیب: مهارت های حرفه ای رانندگی، قوانین و مقررات حمل ونقل عمومی، بهداشت و سلامت شغلی، ضوابط حمل ومهار بار و شناخت مشخصات وسیله نقلیه، رتبه های 1تا 5 را کسب کردند. در دوره های مهارت های حرفه ای رانندگی، شناخت مشخصات وسایل نقلیه، بهداشت و سلامت شغلی، قوانین و مقررات حمل ونقل عمومی و ضوابط حمل و مهار بار به ترتیب سرفصل های امداد و نجات جاده ای، آشنایی با سیستم ها و فن آوری های جدبد، اثر اختلالات خواب و خستگی، ممنوعیت ها و تخلفات و شناخت و حمل مواد خطرناک رتبه ی اول و سرفصل های اصول اولیه رانندگی، آشنایی با جزئیات تنظیمی و تجهیزات داخلی، تغذیه سالم و مهارت زندگی در سفر، مدارک و اسناد و اتصال و انفصال کشنده و بارگیر رتبه آخر را بدست آوردند.

    کلیدواژگان: دوره ها و سرفصل های آموزش، رانندگان حرفه ای، مدل های تصمیم گیری
  • کوثر یزدان نجاد*، پرویز عبادی، علی رشیدی صفحات 35-51

    محاسبه احتمال خرابی مسائل سازه ای با توابع شرایط حدی خطی معمولا به سبب مفاهیم ساده و نیاز به محاسبات کم، در سطحی پایین و توسط روش های مرتبه اول صورت می پذیرد. این روش ها تنها برای ارائه تخمینی از احتمال خرابی سازه مناسب بوده و خصوصا زمانی که تابع بیان کننده عملکرد سازه خطی باشد، در ارائه پاسخ نهایی دقیق هستند. اما زمانی که تابع حدی غیرخطی باشد، به دلیل مشکلات ذاتی موجود در این روش، از برآورد دقیق سطح ایمنی سازه ناتوان هستند. برای چنین مسائلی لازم است از روش های دقیق برآورد احتمال خرابی نظیر روش های شبیه سازی استفاده نمود. استفاده از مفاهیم موجود در روش های مرتبه اول و دوم قابلیت اعتماد در کنار بکارگیری یک الگوریتم بهینه ساز، کاهش حجم محاسبات را در پی خواهد داشت اما این عامل سبب می شود که فرضیات و ساده سازی ها، مشتق گیری از توابع و برآورد حساسیت احتمال خرابی نیز جزیی از روند طراحی سازه باشد. می توان ثابت نمود برای بسیاری از مسائل طراحی با تابع شرایط حدی غیرخطی، پاسخ ارائه شده توسط این روش ها یا قیود احتمالاتی مسئله را ارضا نخواهد کرد، یا پاسخ ارائه شده اقتصادی ترین گزینه طراحی نیست. همچنین بسیاری از روش های موجود در این گروه از ارائه پاسخ برای مسائل با احتمال خرابی های پایین، مخصوصا زمانی که متغیرهای مسئله توابع چگالی غیرنرمال دارند، ناتوان هستند. لذا در پژوهش حاضر به بررسی عملکرد روش های مختلف در برآورد قابلیت اطمینان مسائل مختلف سازه ای پرداخته شده است. برای دستیابی به این موارد ، سه مسئله مختلف سازه ای توسط هفت روش متداول در برآورد احتمال خرابی مورد بررسی قرار داده شده اند. اولین مسئله به منظور بررسی صحت نتایج حاصل ارائه شده است. در این مسئله احتمال خرابی یک تیر بتن مسلح توسط روش مونت کارلو (MCS) محاسبه شده و با نتیجه حاصل از روش دقیق گرادیانی موجود در مطالعات پیشین مقایسه شد. نتایج حاصل از حل این مسئله بیانگر خطای 0.5 درصد در نتایج بوده که دقت نتایج را بیان می دارد. همچنین در ادامه، تحلیل دو مسئله تیر فولادی سه دهانه، سیستم لرزه ای دو درجه آزادی با استفاده از هفت روش مونت کارلو، شبیه سازی زیرمجموعه ای (SS)، نمونه گیری بااهمیت (IS)، نمونه گیری خطی (LS)، شبیه سازی وزنی (WSM) و روش های مرتبه اول (FORM) و دوم (SORM) قابلیت اعتماد نیز در دستور کار قرار داده شد. نتایج بیانگر این بوده که روش شبیه سازی زیرمجموعه ای دارای دقت بالایی در حل مسائل غیرخطی و پیچیده بوده و روش شبیه سازی وزنی کاهش قابل ملاحظه ای در تعداد فراخوانی تابع شرط حدی نشان داده است.

    کلیدواژگان: شاخص قابلیت اعتماد، روش های شبیه ساز، روش های تحلیلی، تابع شرایط حدی، عدم قطعیت
  • محمدرضا برادران*، محمود صادق پور، صدیقه افشاری پور صفحات 53-67

    امروزه استفاده از بتن های خودترمیم شونده مورد توجه محققین مختلف قرار گرفته است. در مقاله حاضر به بررسی تاثیر باکتری باسیلوس سابتیلیس با غلظت های مختلف بر روی بتن های حاوی زئولیت پرداخته شده است. باکتری مذکور در آزمایشگاه تولید و به طرح اختلاط بتن اضافه گردید. جهت ارزیابی تاثیر باکتری باسیلوس سابتیلیس بر روی نمونه های دارای زئولیت، آزمایشات مقاومتی و دوام از جمله آزمایش مقاومت فشاری، آلتراسونیک، نفوذ ناپذیری و جذب آب در سنین مختلف بر روی آزمونه ها انجام گرفت. همچنین با استفاده از  میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ نوری ترمیم شوندگی بتن مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از آزمون مقاومت فشاری نشان داد، نمونه های حاوی زئولیت با غلظت 8^10×2.8 سلول بر میلی لیتر منجر به افزایش 16.76 درصدی مقاومت فشاری و نمونه های بدون زئولیت 13.51 درصد مقاومت فشاری را افزایش دادند. همچنین وجود باکتری در طرح اختلاط منجر به کاهش حدودا 15 درصدی جذب آب نمونه های بدون زئولیت و 30 درصدی نمونه های دارای زئولیت گردید. بر اساس نتایج آزمایشات انجام شده مناسب ترین غلظت، جهت بهبود همزمان پارامترهای مقاومتی و دوام از بین غلظت های مختلف باکتری باسیلیس سابتیلیس، غلظت  8^10×2.8 سلول بر میلی لیتر  پیشنهاد می گردد.

    کلیدواژگان: باسیلیس سابتیلیس، زئولیت، باکتری، بتن خود ترمیم شونده
  • وحید رضا اوحدی*، علی عالی فر، درسا ساعدی فر، سید تقی امید نائینی صفحات 68-81

    حضور آلاینده های فلز سنگین در خاک های رسی، سبب تغییر در خصوصیات خاک مانند pH شده که این موضوع خطر انتشار آلودگی در خاک را بیشتر می کند. یکی از روش های رایج با راندمان قابل توجه در کنترل انتشار آلاینده های فلز سنگین، روش تثبیت/جامدسازی مبتنی بر سیمان است. این روش توسط دو مکانیزم تثبیت شیمیایی و جامدسازی فیزیکی سبب نگه داری فلزات سنگین می شود و تحرک پذیری آلاینده ها را کاهش می دهد. هدف این پژوهش تعیین اثر pH بر نگه داری و رهاسازی سرب و کادمیوم به صورت تک جزئی و دوجزئی در تثبیت/جامدسازی پایه سیمانی است. برای دستیابی به هدف فوق، ابتدا ظرفیت جذب و نگه داری به همراه تغییرات pH سرب و کادمیوم به صورت تک جزئی و دوجزئی تعیین شد و با انجام آزمایش XRD اثر pH بر فرایند تثبیت/جامدسازی مشخص شد. در نهایت میزان کادمیوم و سرب رهاشده طی آزمایش TCLP به منظور بررسی تاثیر pH و حضور هم زمان سرب و کادمیوم در رهاسازی این فلزات سنگین تعیین شد. نتایج نشان می دهند که بیشترین ظرفیت جذب و نگه داری برای سرب و کادمیوم به ترتیب در محدوده pH 8.5 تا 11 و 10 تا 12 رخ می دهد و جذب و نگه داری در حالت دوجزئی همواره کمتر از حالت تک جزئی در غلظت های مشابه است. همچنین در این نواحی از pH، میزان شدت قله های ترکیبات سرب و کادمیوم افزایش می یابد که معرف افزایش سهم مکانیزیم تثبیت در نگه داری آلاینده است. رهاسازی این فلزات سنگین نیز در محدوده pHهای ذکرشده همواره کمتر از حداکثر مقدار مجاز اعلام شده توسط USEPA است. بر اساس نتایج این تحقیق، مقدار کادمیوم و سرب رها شده در حالت دوجزئی بیشتر از حالت تک جزئی در غلظت های مشابه است.

    کلیدواژگان: کادمیوم، سرب، بنتونیت، تثبیت، جامدسازی، TCLP، pH
  • سهیل سرپرست سادات، امین قلی زاد* صفحات 83-98

    ایجاد آسیب در سازه طی دوران بهره برداری همیشه محتمل است ازاین رو بحث پایش سلامت سازه های مهم به منظور کنترل و مدیریت بهره برداری ایمن طی سال های اخیر موردتوجه قرارگرفته است. فرآیند شناسایی و پایش سیستم های سازه ای از طریق روش های مختلفی امکان پذیر بوده و استخراج مشخصه های ذاتی سازه های هدف به منظور تشخیص آسیب های احتمالی از مبانی روش های مذکور است. روش زیرفضای تصادفی از جمله روش های شناسایی است که با استفاده از داده های ثبت شده از پاسخ سیستم بوسیله نصب حسگر و با فرض وجود نویزهای اندازه گیری در داده ها، مشخصه های سازه را ارائه می دهد. با توجه به محدودیت در تعداد حسگرهای قابل نصب به منظور پایش سازه های واقعی، استفاده از روش زیرفضای تصادفی مبتنی بر داده های مرجع این امکان را فرآهم خواهد آورد که با استفاده از تعداد حسگرهای محدود، سازه ی مورد بررسی شناسایی شده و در صورت وجود آسیب، محل وقوع آن توسط بهره گیری از روش های متداول موجود قابل تشخیص باشد. طی پژوهش حاضر پس از مدل سازی اجزای محدود و تحلیل دینامیکی چند نمونه سازه ی هدف با فرض نصب تعداد محدود حسگر، نتایج حاصل از خروجی روش زیرفضای تصادفی مبتنی بر داده های مرجع مورد بهره برداری قرار گرفته است. در ادامه با استفاده از تغییرات انرژی کرنشی مودال اعضا و رویکرد احتمالاتی، فرآیند تشخیص آسیب در اعضای آسیب دیده ی سازه ی هدف بکار گرفته شده و کارایی روش پیشنهادی در قالب فرآیند مذکور مورد بحث قرارگرفته است. بر اساس نتایج حاصل شده از خروجی فرآیند پیشنهادی، اعضای آسیب دیده با دقت زیادی شناسایی شده و قابل تشخیص خواهند بود.

    کلیدواژگان: تشخیص آسیب، مدل سازی اجزای محدود، تحلیل دینامیکی، روش شناسایی زیرفضای تصادفی، انرژی کرنشی مودال
  • امیر جمشیدی*، امیررضا گودرزی، امیر رنجبران صفحات 99-111

    با توسعه صنعت در سراسر دنیا و افزایش جمعیت، آلودگی محیط زیست روز به روز توسعه یافت. روی کره زمین محیط های آبی و خاکی، از اصلی ترین اجزاء تشکیل دهنده محیط زیست می باشند. از سوی دیگر، مهمترین آلاینده های منابع آب و خاک،  فلزات سنگین هستند که در بین فلزات سنگین، سرب و روی از جمله فراوان ترین عناصر موجود در خاک می باشند. وجود بیش از حد فلزات سنگین در خاک، موجب آلودگی آب های زیرزمینی و نهایتا بروز بیماری های خطرناک فراوانی مانند؛ سرطان، اختلالات گوارشی، بیماری های کلیوی، عقب ماندگی ذهنی و بیماری های خونی و مغزی می گردد. هدف از این پژوهش، ارزیابی چگونگی جذب انتخابی خاک کائولینیت در سیستم های منفرد و ترکیب آلودگی های سرب و روی و بررسی سینتیک و ایزوترم جذب فلزات سنگین سرب و روی در غلظت های متوسط آلودگی است. بدین منظور، در شرایط کنترل شده آزمایشگاهی، در آغاز خاک کائولینیت با محلول حاوی غلظت 20 سانتی مول بر کیلوگرم خاک با سه تکرار و به صورت مصنوعی، آلوده به سرب و روی در سیستم های ترکیب دوتایی و منفرد با نسبت 1 به 20 شد. در ادامه با انجام مراحل تکمیلی طبق روش EPA (1983) و EPA (2010) نمونه ها، آماده و سپس میزان جذب آلودگی ها توسط دستگاه جذب، اندازه گیری شد. یافته ها نشانگرآن بود که با کاهش pH تا میزان 2، در هر دو شرایط سیستم ترکیب آلودگی ها با غلظت تهیه شده، درصد جذب کاهش چشمگیری داشت. ولی در شرایط اسیدی و بازی مایع منفذی در هر دو سیستم ترکیب دوتایی و منفرد، جذب فلز سرب بیشتر از روی بود، جذبPb2+  در هر دو سیستم تغییری نداشت ولی برعکس، جذبZn2+   در سیستم دو تایی کاهش چشمگیری نسبت به سیستم منفرد آلودگی داشت. به طوری که مقدار درصد جذبZn2+  در شرایط بازی (pH=12) و اسیدی (pH=2) در سیستم ترکیب دوتایی در مقایسه با سیستم منفرد به ترتیب حدود 50% و 20%  تقلیل داشت. همچنین ایزوترم لانگمویر بیشترین مطابقت جذب در شرایط سیستم منفرد و ترکیب دوتایی را برای آلودگی های سرب و روی در غلظت آزمایش، داشتند. نتایج جذب در دو سیستم منفرد و ترکیب آلودگی های سرب و روی، بیانگر آن بود که میزان جذبPb2+  در سیستم ترکیب دوتایی نسبت به سیستم منفرد برای غلظت 20 سانتی مول بر کیلوگرم آلودگی تهیه شده با محلول آب مقطر، به میزان 0/15 % کاهش داشت. در حالی که جذبZn2+  در سیستم دوتایی نسبت به منفرد به میزان حدود 87/5 % در غلظت آزمایش بود. از سوی دیگر، سینتیک جذب فلز سرب در غلظت آزمایش برای رس کائولینیت در هر دو سیستم، دارای ثابت یکسانی با معادلات شبه درجه اول و دوم پزدو بود، زیرا در هر دو سیستم، میزان جذب سرب تغییری نداشت. درعوض سرعت جذب فلز روی تغییر چشمگیری در سیستم دوتایی نسبت به حالت منفرد داشت که مقادیرحاصله با ثابت معادله شبه درجه دوم پزدو سازگاری بیشتری داشت. به طور کلی ترتیب جذب یون دو فلز، تحت کلیه شرایط محیطی مایع منفذی به صورتPb2+ > Zn2+   در هر دو سیستم بود.

    کلیدواژگان: خاک کائولینیت، جذب، آلودگی، ایزوترم جذب، سینتیک جذب، سرب، روی
  • حسین سلیمی مظفرآبادی، سید احمد حسینی* صفحات 113-129

    آتش سوزی و انفجار اغلب هم افزایی دارند. آتش سوزی ممکن است پس از وقوع انفجار رخ دهد و یا اینکه ابتدا آتش سوزی رخ دهد و متعاقب آن انفجار ایجاد شود. عواقب سناریوی ترکیبی آتش و انفجار در رابطه با هر یک از اجزا باید در طراحی یا ارزیابی سازه در نظر گرفته شود. تجزیه وتحلیل آتش و انفجار باید باهم انجام شود و اثرات یکی بر دیگری با دقت تجزیه وتحلیل شود. در اغلب تحقیقات و دستورالعمل های طراحی، پدیده آتش سوزی و انفجار مستقل از هم مورد بررسی قرار می گیرند و اندرکنش آن ها کمتر مورد ملاحظه قرار می گیرد. در این تحقیق به این مهم پرداخته می شود و آتش سوزی پس از انفجار و اندرکنش و هم افزایی این دو پدیده با هم مطالعه می شود. سازه مورد مطالعه یک سازه ی فولادی دو طبقه با کاربری های مختلف (مسکونی، اداری و...) می باشد که تحت انفجارهای مختلف و به تبع آن تحت آتش سوزی ناشی از تجهیزات داخل ساختمان قرار می گیرد. بارگذاری انفجاری با استفاده از نمودارهای دستورالعمل UFC 3-340-02 و بار آتش با استفاده از مفهوم چگالی آتش و روابط آیین نامه های EUROCODE 1 و EUROCODE 3 محاسبه شده است. جهت شبیه سازی بارگذاری انفجاری و حرارتی، از نرم افزار اجزای محدود آباکوس و تحلیل دینامیکی توام حرارتی- تغییر شکل استفاده شده است. دمای ناشی از آتش سوزی، به صورت آتش طبیعی بکار رفته است و مرحله سرمایش و پس از سرمایش آتش سوزی نیز مورد بررسی قرار گرفته است. پس از صحت سنجی شبیه سازی پیشنهادی با دو کار آزمایشگاهی معتبر، تحلیل پاسخ سازه در برابر انواع بارهای انفجاری و آتش سوزی های متعاقب توسط مدل عددی انجام شد. نتایج این بررسی ها نشان داد که پاسخ و تغییر شکل سازه در تحلیل ترکیبی زنجیره ای (اعمال اندرکنش انفجار و آتش سوزی روی سازه) نسبت به تحلیل ترکیبی مستقل (تحلیل مستقل سازه در برابر انفجار و آتش و جمع زدن پاسخ ها باهم) تا 15% افزایش دارد و در نظر گرفتن اندرکنش انفجار و آتش نه تنها مهم بلکه ضروری می باشد و عدم در نظر گرفتن این اندرکنش در اغلب موارد موجب پاسخ های کمتر از واقعیت سازه و در نتیجه سبب طراحی غیر ایمن خواهد شد

    کلیدواژگان: انفجار، آتش سوزی، نرم افزار اجزای محدود آباکوس، حوادث چندگانه زنجیره ای، اندرکنش میان انفجار و آتش سوزی
  • علی فاخری کوزه کنان، ناصر خاجی* صفحات 131-142

    شناسایی و بررسی انواع آسیب ها در سازه یکی از موضوعات چالش برانگیز در حوزه مهندسی به شمار می رود. در این مقاله، ردیابی آسیب در سازه های دوبعدی، به عنوان یک مسئله ارزیابی غیرمخرب، با استفاده از روش المان محدود توسعه یافته و کلاسیک به همراه روش بهینه یابی الگوریتم ژنتیک و گرگ خاکستری بررسی می شود. روش المان محدود توسعه یافته برای مدلسازی سازه ی حاوی ترک و حفره و روش بهینه یابی ژنتیک و گرگ خاکستری برای تعیین موقعیت آسیب استفاده شده است. روش المان محدود توسعه یافته ابزاری قوی برای تحلیل سازه ی حاوی آسیب بدون مشبندی مجدد است و بنابراین برای یک فرایند تکراری در تحلیل سازه مناسب است. همچنین در این مسائل به دلیل گسترده بودن پارامترها استفاده از روش های ریاضی بسیار پرهزینه است. به همین دلیل روش های فراابتکاری گسترش یافته اند، که روش های بهینه یابی گرگ خاکستری و ژنتیک از جمله این روش های رایج غیرگرادیانی هستند که برای حل مسئله ی معکوس مناسب است. این مسئله طوری تنظیم شده که الگوریتم بهینه یاب، مختصات آسیب موجود را با کمینه کردن یک تابع خطا براساس مقادیر اندازه گیری شده به وسیله ی حسگرهایی که روی سازه نصب شده اند، پیدا می کند. در نهایت، سه نمونه عددی نیز برای بررسی قابلیت و دقت روش پیشنهادی حل شده است.

    کلیدواژگان: روش المان محدود توسعه یافته، مساله معکوس، الگوریتم فراابتکاری، شناسایی آسیب، روشهای بهینهیابی
  • فرهاد گلریز، سید علی اکبر صالحی نیشابوری* صفحات 143-157

    در این مقاله با استفاده از مدلسازی عددی، هیدرودینامیک جریان در سازه شیب‎شکن گردابه‎ای با ورودی مماسی و در ابعاد واقعی مطالعه شده است. به عنوان مطالعه موردی یکی از سازه‎های شیب‎شکن گردابه‎ای در شبکه جمع‎آوری آب‎های سطحی شهر تهران، پیش از ساخت و در مرحله طراحی، انتخاب و توسط مدل عددی فلوتری‎دی مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این راستا براساس آخرین روش‎های طراحی موجود چندین سازه مختلف طراحی و عملکرد هر یک جداگانه ارزیابی و در نهایت عملکرد سازه نهایی با استفاده از مدل عددی شبیه‎سازی و تحلیل شده است. نتایج شبیه ‎سازی جریان در سازه نهایی در چندین بخش مورد ارزیابی قرار گرفت. در ورودی مماسی با انتخاب هندسه مناسب، جریان به صورت پایدار و بدون پرش هیدرولیکی و پس زدگی وارد لوله قائم می‎شود. جریان در لوله قائم به صورت مارپیچی و چسبیده به دیواره و با تشکیل هسته هوا با نسبت مساحت هسته هوا به مساحت لوله قائم 0.49 به پایین دست منتقل می‎شود. راندمان تلفات انرژی در ورودی (15-9%)، در لوله قائم در حدود (40-23%) و در محفظه مستهلک کننده انرژی در حدود (71-70%) بدست آمده است. همچنین میزان عمق لازم برای ایجاد بالشتک آب در محفظه مستهلک کننده انرژی برابر با 0.6D متر محاسبه گردید. در مجموع نتایج حاصل از شبیه‎سازی‎ها حاکی از آن است که استفاده از روش‎های موجود طراحی لزوما منجر به عملکرد بهینه هیدرولیکی در سازه نمی‎شود. لذا بازنگری در روش‎های طراحی موجود و یا شبیه سازی جریان در سازه طراحی شده و یا ساخت مدل آزمایشگاهی پیش از نهایی نمودن طرح مورد تاکید می‎باشد.

    کلیدواژگان: شیب‎شکن، شیب‎شکن گردابه‎ای، ورودی مماسی، جریان سطح آزاد، Flow-3D، مدلسازی عددی
  • احسان دهقانی*، محمدامین محمدی البرزی، امیر اضمانی صفحات 159-175

    در این مقاله پس از مطالعه رفتار مهاربند های کمانش ناپذیر و قاب خمشی با مطالعات عددی سعی بر حل مشکل استفاده از مهاربند های لوزی شکل شده است. با توجه به اینکه رفتار مهاربند کمانش ناپذیر در فشار و کشش نسبتا مشابه است؛ می تواند نیروی نامتعادل کننده را در سیستم مهاربندی لوزی شکل برطرف کند. باتوجه به انعطاف معماری که سیستم لوزی شکل مهاربند در سازه ایجاد می کند این سیستم با مهاربند کمانش ناپذیر می تواند عملکرد مطلوبی داشته باشد. ترکیب این سیستم با قاب خمشی به عنوان یک سیستم دوگانه به منظور بررسی امکان استفاده از مهاربند های لوزی شکل در سیستم قاب خمشی بتنی باعث کاهش تغییرشکل های ماندگار در حالت سیستم دوگانه می شود که مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور مجموعه ای از ساختمان ها در سه سیستم سازه ای قاب خمشی بتنی، قاب دوگانه با مهاربند کمانش ناپذیر و قاب ساده ساختمانی با مهاربند کمانش ناپذیر طبق آیین نامه های معتبر مربوطه، تحلیل و طراحی شده است. آنالیز پوش آور و تاریخچه زمانی تحت زلزله های دور از گسل انجام شده است. زلزله های اعمالی به g35/0 مقیاس شده اند. منحنی های ظرفیت، برش پایه و مفاصل تشکیل شده در نقطه هدف قاب خمشی بررسی و مطالعه گردیده است. افزودن مهاربند کمانش ناپذیر به قاب خمشی بتنی و استفاده به صورت دوگانه ظرفیت سازه را افزایش داد. این افزایش، ناشی از اندرکنش قاب خمشی بتنی و مهاربند کمانش ناپذیر به صورت دوگانه است که در سازه های مورد بررسی از 84٪ افزایش ظرفیت در سازه 4 طبقه تا 94٪ افزایش ظرفیت در سازه 12 طبقه  اتفاق افتاده است. همچنین میزان جذب برش توسط قاب خمشی در حالت غیر خطی نسبت به مهاربند ها کاهش پیدا کرد. استفاده از مهاربندهای کمانش ناپذیر باعث تعمیر پذیری سازه شده است؛ زیرا که در سازه بتنی قاب خمشی و  سازه مفصلی خرابی ها به ترتیب در تیرها و اندکی در پای ستون ها تمرکز داشتند ولی در سازه با مهاربند کمانش ناپذیر دوگانه خرابی ها عمدتا به مهاربندها انتقال یافت که به راحتی تعویض پذیرند.از عوامل دیگر کاهش هزینه، کاهش تغییر شکل های ماندگار سازه است. همین موضوع باعث کاهش هزینه های تعمیر و بازسازی در سازه می شود. بررسی ها از تشکیل مفاصل نشان دادند که در وسط ستون ها مفصلی به جهت مهاربند لوزی شکل تشکیل نشده اند.

    کلیدواژگان: مهاربند کمانش ناپذیر، پوش آور، قاب خمشی بتنی، قاب دوگانه، قاب مفصلی، تغییر شکل باقیمانده
  • شبنم پرویزی، حامد خضرزاده* صفحات 177-189

    در این پژوهش یک سیستم جداساز الاستومر با هسته ی سربی در ترکیب با اصطکاک معرفی شده که دارای قابلیت مرکزگرایی است. یک پوسته ی گنبدی بر روی سیستم جداساز الاستومر-سرب قرار گرفته و از اصطکاک آن پوسته با سطح زیرین سیستم نیروی اصطکاکی ایجاد می شود. به کار بردن عملکرد اصطکاک در ترکیب سیستم جداسازی الاستومری باعث افزایش ظرفیت میرایی آن شده و همچنین وجود این پوسته مانع از ضربه و برخورد ناگهانی اجزای سازه به سیستم جداسازی می شود. با توجه به رفتار فوق ارتجاعی آلیاژ حافظه شکلی، از این آلیاژ برای افزایش ظرفیت مرکزگرایی سیستم جداسازی استفاده شده است. راهبرد طراحی سیستم جداساز مرکزگرا در این پژوهش بر اساس چندین هدف که از جمله آن؛ ایجاد قابلیت مرکزگرایی، کنترل مقدار نیروی برشی و سختی جانبی سیستم در نظر گرفته شده است. عملکرد سیستم جداساز پیشنهاد شده نیز دوخطی بوده و بر اساس کرنشی که تغییر فاز آلیاژ در آن کرنش رخ می دهد، تعریف می شود .سیستم پیشنهادی به علت دارا بودن هندسه خاص و قرار گیری متقارن المان ها در سیستم نسبت هر راستای زلزله عکس العمل متناسب دارد. در این پژوهش یک نمونه آزمایشگاهی سیستم جداساز الاستومر-سرب در نظر گرفته شده و تاثیر رفتار آلیاژ حافظه شکلی و عملکرد اصطکاک بر آن بررسی شده است. نتایج حاکی از آن است عملکرد سیستم جداساز ترکیبی مرکزگرا نسبت به سیستم جداساز الاستومر-سرب در ظرفیت استهلاک انرژی، مقدار نیروی برشی به ترتیب 50 و 150 درصد افزایش و در تغییرشکل پسماند تا حدود 45 درصد کاهش یافته است. در پایان عملکرد این سیستم نسبت به مولفه های حساس بررسی شده و با توجه به نتایج نشان داده شده است که عملکرد سیستم پیشنهاد شده توسط این پژوهش نسبت به مولفه ضریب ابعادی، نسبت به سیستم جداساز الاستومر-سرب حساسیت کمتری دارد.

    کلیدواژگان: قابلیت مرکزگرایی، آلیاژهای حافظه شکلی، ظرفیت استهلاک، روش اجزای محدود، عکس العمل اسطکاکی قابل تنظیم
|
  • A. Haddad*, M. Azimi, S.M.H. Khatami Pages 7-20

    Collapsible soil has a semi-stable, non-compacted, and relatively porous structure. These types of soils become damaged and experience noticeable deformation or sudden settlement due to increased moisture or excessive loading. This type of soils is categorized as problematic soils that, if they are placed under structures or inside the earth structures, can cause many problems in terms of stability and operation and cause financial and life losses. This paper attempted to evaluate and zone the collapsible soils in Semnan city. The studied points were examined using field experiments and also by consolidation test. Investigation of being problematic and the collapsibility of the collapsible points have been performed using the “Jennings and Knight” and “ASTM D5333” criteria. Collecting geotechnical data from 141 locations in Semnan city, 24 points with collapsibility potential were identified. The novel result of present study is an effective step to reduce the risks related to construction on the sites having collapsibility potential in the Semnan.

    Keywords: COLLAPSIBLE SOILS, COLLAPSIBILITY CRITERIA, SEMNAN SOILS, ZONATION
  • M. Saffarzada*, Y. Sadeghi Ghomi, M. Asadamraji, M. Sadegy Pages 21-33

    Training of professional drivers has been considered widely in the countries, greatly developed in traffic safety. Also in our country, tangible increasing in statistics of road and urban car accidents is observable which led the authorities to set professional courses for drivers. The main purpose of this project is ranking the courses and headings of training professional drivers. Required data were collected as questionnaire sheets, answered by 39 experts and 80 professional drivers about the loading and passenger transportation. At last five training courses (Professional driving skills, Vehicle specification, Occupational health, Road transportation rules and regulation, Criteria of handling and inhibition of different loads) and headings of each course, That is a total 24 headlines, were ranked by FAHP-FTOPSIS hybrid model. Results show that professional driving skills, public transportation criteria, professional health and safety, containment and carrying loads criterion and vehicle specifications were ranked from 1 to 5 respectively. In the course professional driving skills, roads help and rescue, principles of safe driving, defensive driving skills, driving in special conditions, per-travel measures and driving primary principles were ranked from 1 to 6 respectively. In the course of vehicle specification titles of new systems and technologies, repair and maintenance skills, material recognizing and details of settings and interior equipment were ranked from 1 to 4. In the course of professional health titles of sleepy and tired feelings effects, drug using effects, professional ethics drivers illness and healthy diet and traveling life skills were ranked from 1 to 5 respectively. In the course of transportation criteria titles of prohibited and violations, regulations criteria, acquaintance of different insurances and importance of them and documents were ranked from 1 to 4 respectively. In the course of containment and carrying loads which is particular for freight drivers, carrying dangerous loads, principles of different loads containment, tools of load containment, size and weight of different loads and connection and disjunction of trailers were ranked from 1 to 5 respectively.Training of professional drivers has been considered widely in the countries, greatly developed in traffic safety. Also in our country, tangible increasing in statistics of road and urban car accidents is observable which led the authorities to set professional courses for drivers. The main purpose of this project is ranking the courses and headings of training professional drivers. Required data were collected as questionnaire sheets, answered by 39 experts and 80 professional drivers about the loading and passenger transportation. At last five training courses (Professional driving skills, Vehicle specification, Occupational health, Road transportation rules and regulation, Criteria of handling and inhibition of different loads) and headings of each course, That is a total 24 headlines, were ranked by FAHP-FTOPSIS hybrid model. Results show that professional driving skills, public transportation criteria, professional health and safety, containment and carrying loads criterion and vehicle specifications were ranked from 1 to 5 respectively. In the course professional driving skills, roads help and rescue, principles of safe driving, defensive driving skills, driving in special conditions, per-travel measures and driving primary principles were ranked from 1 to 6 respectively. In the course of vehicle specification titles of new systems and technologies, repair and maintenance skills, material recognizing and details of settings and interior equipment were ranked from 1 to 4. In the course of professional health titles of sleepy and tired feelings effects, drug using effects, professional ethics drivers illness and healthy diet and traveling life skills were ranked from 1 to 5 respectively. In the course of transportation criteria titles of prohibited and violations, regulations criteria, acquaintance of different insurances and importance of them and documents were ranked from 1 to 4 respectively. In the course of containment and carrying loads which is particular for freight drivers, carrying dangerous loads, principles of different loads containment, tools of load containment, size and weight of different loads and connection and disjunction of trailers were ranked from 1 to 5 respectively.

    Keywords: FAHP, FTOPSIS, Training courses, Headings, Professional Drivers, Decision Models, FTOPSIS.
  • K. Yazdannejad*, P. Ebadi, A. Rashidi Pages 35-51

    Calculating the failure probability of structural problems with linear boundary condition functions is usually done at a low level and by first-order methods due to simple concepts and the need for few calculations. These methods are only suitable for providing an estimate of the probability of structural failure, and especially when the function expressing the performance of the structure is linear, they are accurate in providing the final answer. But when the limit function is nonlinear, due to inherent problems in this method, they are unable to accurately estimate the safety level of the structure. For such problems, it is necessary to use accurate methods of estimating the probability of failure, such as simulation methods. The use of concepts in the first and second order methods of reliability along with the use of an optimization algorithm will reduce the volume of calculations, but this factor causes assumptions and simplifications, derivation of functions and estimating the sensitivity of failure probability is also a part of the structure design process. It can be proven that for many design problems with nonlinear boundary condition function, the answer provided by these methods will not satisfy the probabilistic constraints of the problem, or the answer provided is not the most economical design option. Also, many existing methods in this group are unable to provide answers for problems with low failure probability, especially when the variables of the problem have non-normal density functions. Therefore, the present study has investigated the performance of these methods in dealing with various structural problems, and the strengths and weaknesses of each method are discussed. Three different issues have been studied in this research with seven analytical and simulation method, to achieve this goal. The first problem is to verify the results. In this case, the failure probability of a reinforced concrete beam was calculated by the Monte Carlo Simulation (MCS) and compared with the results obtained from the precise gradient method used in previous studies. The results of this problem showed a 0.5% error in the results, indicating the accuracy of the responses. The existence of very small differences between the results obtained from Monte Carlo and the results of previous researchers in estimating the integral of failure probability related to the discussed problems, indicates the high accuracy of the Monte Carlo method, and it is possible to use the results obtained from Monte Carlo as a suitable criterion in the analysis of these problems. used to compare the results. Also, analysis of two problems including three-span steel beam, two-degree-of-freedom seismic system using seven methods including MCS, SS, IS, LS, WSM, FORM and SORM were also put on the agenda. The results indicate that SS has high accuracy in solving nonlinear and complex problems. WSM has shown a significant decrease in the number of function calls. The LS method has a great performance in calculating the reliability of problems with a low failure probability. Therefore, in general, it can be stated that the first-order method (FORM) is the simplest safety estimation method (with low accuracy for non-linear functions) and simulation methods are the most accurate methods (with conceptual complexity or high calculations).

    Keywords: Reliability index, Simulation method, Analytical method, LSF, Uncertainty
  • M.R. Baradaran*, M. Sadeghpour, S. Afsharipour Pages 53-67

    Today, the use of self-healing concretes has attracted the attention of various researchers. In this paper, the effect of Bacillus subtilis bacteria with different concentrations were used for evaluation on concrete containing zeolite.The mentioned bacteria were produced in the laboratory and added to the concrete mixing plan. In order to evaluate the effect of Bacillus subtilis bacteria on specimen with zeolite, resistance and durability tests including compressive strength, ultrasonic, water penetration test and water absorption tests were performed on the specimen at different ages. Also, using scanning electron microscope (SEM) and optical microscope, the self-healing of concrete was evaluated. The results of the compressive strength test showed that the specimen containing zeolite with a concentration of 2.8×108 cells/ml increased the compressive strength by 16.76% and the specimen without zeolite increased the compressive strength by 13.51%. Also, the presence of Bacillus subtilis bacteria in the mixing design led to a 15% decrease in water absorption of specimens without zeolite and 30% of specimens with zeolite. Based on the results of the experiments, the most suitable concentration, for the simultaneous improvement of the resistance parameters and durability among the different concentrations of Bacillus subtilis bacteria, is suggested to be 2.8 x 108.

    Keywords: Self-healing concrete, Bacteria, Bacillus subtilis, Zeolite
  • V.R. Ouhadi*, A. Aleefar, D. Saaedifar, S.T. Omid Naeini Pages 68-81

    The presence of heavy metal contaminants in clays causes changes in soil properties, which increases the risk of contaminant transport into the clay layer. Various techniques have been developed recently to remediate contaminated soil. These methods include electrokinetics, biological treatment, and immobilization. Among them, cement-based stabilization/solidification technique is very common. Generally, cement-based systems are frequently used because of their affordability and great durability. This method uses the two mechanisms of chemical stabilization and physical solidification to retain heavy metals and decrease the mobility of contaminants. Even though several researches have been performed to address the different aspects of cement-based solidification/stabilization, there has been a lack of research on the stabilization/solidification of heavy metals in the presence of two different heavy metal ions. Therefore, the objective of this study is to determine to what extent the pH variations affect lead and cadmium retention and release in single and double-component cement-based stabilization/solidification systems. To accomplish the aforementioned objective, first, the retention capacity of lead and cadmium, in cement-based S/S of contaminated bentonite in single and double-component heavy metal systems is investigated. The effect of pH on the stabilization/solidification process was determined by conducting a series of XRD tests in order to investigate and differentiate the stabilization and solidification mechanisms. In the next step, the amount of released cadmium and lead ions during the TCLP test was determined in single and double-component systems in order to investigate the effect of pH and the simultaneous presence of lead and cadmium in the release of these heavy metals. According to the achieved results, the maximum retention capacities of lead and cadmium occur in the pH ranges of 8.5 to 11 and 10 to 12, respectively. Furthermore, retention in the double-component system is always lower than that of the single-component system, assuming a similar initial concentration. In addition, XRD results illustrate that the intensity of the peaks of cadmium and lead chemical compounds has increased for the samples their pHs take place in the safe zones. This indicates an increase in the contribution of the stabilization mechanism. According to the results of this paper, at a similar contaminant concentration, the intensity of the C-S-H peak increases with an increase in cement percentages. This indicates progress in the contribution of the solidification mechanism in the retention of heavy metals. Still, the release of these heavy metals is always lower than the maximum allowable value reported by the US EPA in the above-mentioned pH ranges. Moreover, the results of this research show that the amount of released cadmium and lead in the double-component system is more than that of the single-component system, assuming similar initial concentrations. Based on the definition of the safe zone, in the defined pH range, the contaminant is retained during the TCLP test mainly by chemical stabilization (precipitation). In fact, in the above range, an increase in the amount of cement has not shown a significant effect on the amount of heavy metal desorption. This finding is supported by the results of retention tests.

    Keywords: Cadmium, Lead, Bentonite, Stabilization, Solidification, TCLP, pH
  • Soheil Sarparast Sadat, Amin Gholizad* Pages 83-98

    Damage to the structure during operation has always been possible, and therefore the issue of monitoring the health of important structures in order to control and manage safe operation has received attention in recent years. The process of extracting the parameters involved in identification the inherent characteristics of the target structural systems in order to monitor and detect damages is possible with different methods which have been introduced and investigated under the title of environmental modal analysis, which have been developed both in the time domain and in the frequency domain. Among the time domain methods, we can mention the stochastic subspace identification (SSI) method. The stochastic subspace identification method is one of the Output Only Modal Analysis (OOMA) methods that has been taken into consideration assuming the existence of uncertainty in modeling as well as noise in data observation and measurement, and system parameters are identification by applying statistical relationships to the output data. Due to the high accuracy of the covariance-drived stochastic subspace (SSI-cov) method which performs data monitoring by constructing the covariance function related to the recorded output data, therefore this sub-method has been used. Due to the limitation in the number of sensors that can be installed in real structures, the use of the Reference-based covariance-drived stochastic subspace identification (SSI-cov-ref) method will make it possible to identification the structure under investigation with a limited number of sensors and if there is damage, Its location can be recognized. The efficiency of the reference-based covariance-drived stochastic subspace identification method with a more limited number of sensors can also be presented. In order to damage detecting in the structure, the method of measuring changes in the modal strain energy of the members in healthy and damaged states has been used, and an index called modal strain energy has been defined and presented But in the case of damage in the structure, the undamaged members will also have strain energy due to the strain effect of the damaged members. Therefore, by using the probabilities approach, it will be possible to provide an index of the probability of structural member damage under a specific failure scenario using different information sources based on the mode shapes. In the following, using the genetic algorithm in the form of an optimization problem, the installation location for the available sensors for the target structure is optimized and presented. During the current research, after finite element modeling in MATLAB software and dynamic analysis of several samples of structure with the assumption of installing a limited number of sensors ,and the results obtained from the output of the reference-based covariance-drived stochastic subspace identification method using the changes in the modal strain energy of the members And the Bayesian strategy has been used in the damage detection in the affected members, and the efficiency of the proposed method has been discussed in the framework of the mentioned process. Based on the results obtained from the output of the proposed process, the affected members will be identified and distinguishable.
    .

    Keywords: Damage detection, finite element modeling, dynamic analysis, Stochastic Subspace identification method, modal strain energy
  • Amir Jamshidi*, Amirreza Godarzi, Amir Ranjbaran Pages 99-111

    Nowadays, the environmental pollutions caused by the increase in population and the development of industries threaten the health of the inhabitants of the planet. The most important pollutants of water and soil resources are heavy metals that lead and zinc are the most abundant elements among them. The presence of large amounts of heavy metals in the soil causes groundwater pollution and eventually the occurrence of many dangerous diseases including cancer, digestive disorders, kidney diseases, mental retardation and blood and brain diseases. The movement of water in the surface and underground streams is one of the main causes of the release of heavy metals in the soil which causes transfer of pollutions from the contaminated soil to the surroundings and entrance of these harmful metals into the human diet. The main purpose of this study was to evaluate the selective absorption of lead and zinc by Kaolinite clay in single and binary-component systems. For this purpose, the Kaolinite clay was firstly mixed with the lead and zinc in distilled water at ratio of 1:20 to prepare model contaminated suspensions. Three specimens were prepared for each sample according to the EPA (1983) and EPA (2010) methods. The effect of different pH (i.e. 2 to 12) and pollutants concentrations (i.e. at concentration of 20 Cmol kg-1) on the adsorption capacity of Kaolinite was measured using spectrophotometer. It was found that by decreasing in pH to 2 in both single and binary component pollutant systems (at concentration of 20 Cmol kg-1), the adsorption percent decreased significantly. However, the adsorption of lead in pore fluid was higher than zinc in alkaline and acidic conditions for both binary and single-component systems. The adsorption percent of Pb2+ was not changed in both systems, however, adsorption of Zn2+ was significantly reduced in the binary system-component compared to the single system-component. In addition, the adsorption percent of Zn2+ in alkaline (pH=12) and acidic (pH=2) conditions decreased by about 50 and 20% in the binary system-component compared to the single system-component, respectively. Furthermore, the findings indicated that Langmuir isotherm had the highest consistency in the single and binary-component systems for lead and zinc contaminations at the studied concentration. The results of absorption kinetics in both systems illustrated that the lead absorption rate was decreased 0.15% in binary-component system compared to the single-component system at concentration of 20 Cmol kg-1. In contrary, the zinc absorption rate in the combination system was reduced 87.5% at this concentration. On the other hand, the adsorption kinetics of lead metal at the test concentration for kaolinite clay in both systems had the same constant as the pseudo-first and second order equations because in both systems the amount of lead adsorption did not change. Instead, the rate of adsorption on zinc had a significant change in the binary system compared to the single state. the resulting values were more consistent with the pseudo- second order equation. In general, the ion adsorption of Pb2+under all environmental conditions in the pore fluid was more than Zn2+ in both systems due to the lower value of the first hydrolysis constant (pk1) of lead compared to zinc (i.e. Pb(7.8) > Zn(9.0)). By comparing the values of k1 and k2 in the concentration of pollution in the experiment, it was found that k1 of lead and zinc metals for a concentration of 20 Cmol kg-1 was higher than k2  and this represented the higher reaction rate to the Kaolinite clay for lead compared to zinc.

    Keywords: Kaolinite clay, Adsorption Isotherm, Absorption Kinetics, Lead, Zinc
  • H. Salimi Mozafarabadi, S.A. Hosseini* Pages 113-129

    Fire and explosion are often synergistic. A fire may occur after an explosion or a fire may occur first and then an explosion occurs. The consequences of a combined fire and explosion scenario about each component must be considered in the design or evaluation of the structure. The analysis of fire and explosion should be done together and the effects of one on the other should be carefully analyzed. In most researches and design guidelines, fire and explosion phenomena are investigated independently and their interaction is less considered. In this research, this issue is addressed and the fire after the explosion and the interaction and synergy of these two phenomena are studied together. The studied structure is a two-story steel structure with different occupancy (dwelling, office, etc.). which is subject to various explosions and as a result fire caused by the equipment inside the building. Explosive loading has been calculated using UFC 3-340-02 instruction charts and fire load using the concept of fire density and relationships of EUROCODE 1 and EUROCODE 3 regulations. In order to simulate explosive and thermal loading, Abaqus finite element software and combined thermal-deformation dynamic analysis have been used. The temperature caused by the fire has been used as a natural fire, and the cooling and post-cooling stages of the fire have also been investigated. After validating the proposed simulation with two valid laboratory works, the analysis of the structure's response against various types of explosive loads and subsequent fires was performed by a numerical model. The results of these investigations showed that the response and deformation of the structure in the chain combined analysis (applying the interaction of explosion and fire on the structure) compared to the independent combined analysis (independent analysis of the structure against explosion and fire and collecting the responses together) It increases by 15%, and considering the interaction of explosion and fire is not only important but also necessary, and not considering this interaction in most cases will cause the response of the structure to be less than the reality, and as a result, it will cause an unsafe design.

    Keywords: Explosion, fire, Abaqus finite element software, multiple cascading incidents, Interaction between explosion
  • A. Fakheri Kouzekanan, N. Khaji* Pages 131-142

    Today, one of the important issues in the industry is the failure of parts due to the presence of holes or cracks. Among the numerical calculation tools, the classical and extended finite element method is known as the most useful numerical tools in solving engineering science problems. Identifying and investigating the types of cracks, flaws and cavities in structures is one of the most challenging issues in the field of engineering. In this article, the crack detection of two-dimensional (2D) structures using the extended finite element method (XFEM) along with genetic algorithm(GA) and grey wolf optimization method (GWO) to detect the existing crack and flaws by minimizing an error function which is also called as objective function that the evaluation of it, is based on difference between sensor measurements and suggested structure responses in each try of the algorithm.  Damage detecting in 2D domains, as a non-destructive evaluation problem, is investigated using the extended finite element method along with the optimization method of genetic algorithm and grey wolf. The extended finite element method has been used to model the structure containing cracks and holes in the abaqus program, and genetic optimization and grey wolf method have been used to determine the location of the damage in which the codes were in matlab program. The extended finite element method is a powerful tool for the analysis of structures containing cracks without remeshing and is therefore suitable for an iterative process in structural analysis. Also, in these problems, due to the wide range of parameters, it is not logical and rational to use mathematical methods. For this reason, meta heuristic methods have been developed, and grey wolf optimization methods and genetic algorithm are among these common non-gradient methods that are suitable for solving the inverse problem. This problem is set so that the optimizer algorithm finds the existing crack coordinates or holes coordinates by minimizing an objective function based on the values measured by the sensors installed on the structure. Among the limitations of the classical finite element method in the investigation of various problems in the field of fault and crack detection, we can point out the dependence of the crack or cavity on the finite element mesh, re-meshing and in other special cases the use of singular elements, which are completely removed by using The extended finite element. In this research, in order to identify the damage, the genetic optimization algorithm and the gray wolf have been used. These algorithms are designed in such a way to determine the characteristics of the damage by minimizing an error function. The defined error function is defined as the difference between the response obtained from the algorithm analysis and the response recorded in the main structure modeled in ABAQUS software, at the location of the sensors. Finally, three reference numerical examples have been solved to evaluate the capability and accuracy of the proposed method, and the result of the results shows a reduction in the cost of solving and an increase in the accuracy of the results.

    Keywords: Extended finite element Method, Flaw detection, Metaheuristic algorithms, Inverse problem
  • Farhad Golriz, S.A.A. Salehi Neyshaburi* Pages 143-157

    Vortex drops are compact hydraulic structures used in surface water and sewer collection systems to convey runoff from higher to lower elevations by creating a rotational flow inside vertical shafts. These structures are composed of three main parts: the intake, drop shaft, and dissipation chamber. Tangential intake is a steep tapering channel that generally has a junction with a rectangular approach channel with the horizontal bottom at the beginning and a narrow slot at the connection with the drop shaft. Many factors need to consider in the design of vortex drop shafts with proper hydraulic performance. The review of previous studies and the guideline designs for this structure indicates that most design relations were obtained either based on simplified assumptions or by conducting limited tests on laboratory scale models, which can cause desirable operation in practice. These conditions have forced engineers to set up laboratory models or numerical simulations of the initial design to evaluate the proper performance of the structure in big projects. With this introduction, one of the problems in the surface water collection network of Tehran is conveying high volumes of runoff from the surface of streets at the highway intersections to a lower level in the underground tunnels or pipes. Therefore the authorities pay more attention to necessary considerations in the design and use of these types of structures for the safe transfer of runoff downstream. In this paper, using numerical modeling, the hydrodynamics of flow in a real vortex drop shaft with tangential intake has been studied. In the design stage, a vortex drop structure in Tehran's urban drainage has been selected and evaluated by the Flow-3D numerical model. Based on the latest available design methods, Several tangential intakes with different geometry were assessed separately. Finally, the performance of the final drop shaft was simulated and analyzed using the numerical model. The final design simulation results showed that the flow in the tangential intake would enter the vertical shaft without forming a hydraulic jump. The flow in the vertical shaft is spirally attached to the wall with a central air core. A key design parameter is the ratio of the air core area to the drop shaft cross-sectional area that was greater than 0.49. The efficiency of energy losses at the tangential intake is about (9-15%), in the vertical shaft is about (23-40%), and in the energy dissipating chamber is (70-71%) depending on the flow rate. The energy loss efficiency in the whole structure was about (80-84%). The depth size needed to create a water cushion in the energy dissipation chamber was considered for three depths of 0.4D, 0.5D, and 0.6D. After numerical modeling, the appropriate depth for the water cushion was determined to be 0.6D. The results of the simulations indicated that the use of existing design methods only sometimes leads to optimal hydraulic performance in the structure. Therefore, reviewing the existing design methods, simulating the flow in the designed drop shaft, or setting up a laboratory model before finalizing the design is necessary.

    Keywords: Drop, Vortex Drop, Tangential Intake, Free Surface Flow, Flow-3D, Numerical Simulation
  • E. Dehghani*, M.A. Mohammadi Alborzi, A. Azmani Pages 159-175

    Due to the mechanical behavior of brb braces and concrete frames differing, combining these shows complex behavior in a seismic. It can be used to dual system Brb-Rcf in a concrete moment frame to Improve structural responses. Considering that the behavior of the BRB brace in compression and tension is similar; It can solve the unbalanced force in the Double-K bracing system. The desirability of the Double-K arrangement and its combination with the RCF system as a dual system should be investigated in order to investigate the possibility of using Double-K braces in the RCF system and reducing residual deformations in the case of the dual system. For this purpose, a series of buildings have been analyzed and designed in three structural systems: Rcf, dual frame with brb brace, and bare frame with brb brace according to relevant valid regulations. The pushover and time history analysis have been done, and the capacity curves, base shear, and residual deformation have been investigated and studied. Adding brb braces to the concrete moment frame and dually using them increased the structure's capacity. In the studied structures, from 84% increase capacity in 4-story structure to 94% increase capacity in 12-story structure. This increase is due to the interaction of the concrete moment frame and the brb braces in a dual system. Also, the use of brb braces has made the structure repairable. Because in the concrete structure of the moment frame and the bare frame, the failures were concentrated in the beams and a little in the columns, respectively, but in the structure with Brb-Rcf, the losses were mainly transferred to the braces, which are easily replaceable. Also, the reduction of residual deformation of the structure reduces causes the cost of repair and reconstruction in the structure. Investigations on the formation of hinge showed Due to the Double-K brace that no hinge was formed in the middle of the columns. the losses were mainly transferred to the braces, which are easily replaceable. Also, the reduction of residual deformation of the structure reduces causes the cost of repair and reconstruction in the structure. It was also observed that the structure in combination with the brace in the Brb-Rcf system is designed more economically and with fewer consumables. It is shown in the structure of 8, 4 & 12 story; that the base shear has increased in the frames with brb braces and this increase has been greater in the dual system due to the bending frame and the brb braces. Also, in the hinge, it was observed that the failures of the double structure were less and the types of failures were better according to the replaceability. In general, due to less failure and more base shear that the dual system  structure has, it can be said that the stiffness and resistance due to the interaction of the bending frame and the non-buckling brace has increased, which is the result of the good performance of the dual structure. By comparing the base shear, the suitability of these values ​​with the bearing analysis is clear, so that there also the results showed the increase of the base shear due to the interaction of the frame and the non-buckling brace.

    Keywords: BRB brace, pushover, RCF System, Dual System, Bare frame, residual deformation
  • SH. Parvizi, H. Khezrzadeh* Pages 177-189

    Regarding the high cost of retrofitting and replacing the isolation system after an earthquake, re-centering seismic isolation systems have become one of the most popular research fields in the past decades. A new generation of seismic isolation is based on equipment with improved performance in terms of damping and re-centering capability. Since lead-rubber base isolation (LRB) is one of the most common seismic isolation systems, this paper focused on suggesting a re-centering LRB system with high damping capacity. The LRB isolation is based on an experimental study under a constant vertical load equal to 650 kN. The proposed combined system of LRB and friction yields a high damping capacity. A spherical shell is placed on the base isolation system, and the friction reaction emanates from this shell's sliding on the provided foundation. The primary purpose of this spherical shell is to increase the damping capacity of the isolation system. An adjustable friction reaction is reachable depending on the connection details of the spherical steel shell with the system's upper steel cap plate. The higher stiffness of this connection is provided greater friction force and, as a result, higher damping capacity. In short, this connection was performed as adjustable friction and can increase energy dissipation and maximum shear force, respectively, in the range of 12% to 80% and 6% to 230%. Increasing re-centering capacity is another goal of this study. It is of great interest to implement shape memory alloy (SMA) in the form of wires because of their re-centering capabilities. The axisymmetric design is implemented to reduce this hybrid system's vulnerability to earthquakes of arbitrary direction. The combined action of wires and the spherical steel shell provides the re-centering capacity of the system.The final system, which is a combination of LRB, friction mechanism, and vertical load transfer through SMA wires (MDLRB-SMA), exhibits enhanced properties such as reduced residual deformation, controllable shear reaction at each stage of the deformation, and increased damping capacity. The energy dissipation capacity of the MDLRB-SMA is shown to be increased by 50%, with a decreased residual deformation of up to 45% compared to the LRB. A set of parametric studies are also performed to investigate the influence of frequency, displacement amplitude, loading rate, the wires' configuration and properties, and the aspect ratio of the system's performance.

    Keywords: LRB, Shape Memory Alloys, Damping Capacity, Finite Element Method, Adjustable Friction Reaction, Re-centering Capability