فهرست مطالب

مهندسی عمران فردوسی - سال بیست و هفتم شماره 2 (1395)
  • سال بیست و هفتم شماره 2 (1395)
  • تاریخ انتشار: 1395/05/12
  • تعداد عناوین: 12
|
  • ابوالفضل عرب زاده، اصغر امانی داشلجه، ایرج محمودزاده کنی، سعید اینانلو صفحات 1-16
    تیرهای عمیق، به دلیل داشتن هندسه خاص، دارای رفتاری متفاوت از تیرهای معمولی هستند و تحقیقات گسترده ای توسط محققان مختلف بر روی رفتار آنها صورت گرفته است. در این مقاله بحث مقاوم سازی این تیرها با الیاف پلیمری کربنی (CFRP) به صورت آزمایشگاهی مورد توجه قرار گرفته و با آزمایش بر روی 10 نمونه، در مورد نحوه مقاوم سازی آنها بحث شده است. نتایج مطالعات آزمایشگاهی نشان می دهد که استفاده از باندهای CFRP در جهت عمود بر ترک های قطری در شرایطی مناسب تر از استفاده از CFRP قائم می باشد که به جای استفاده از تعداد CFRP کمتر با عرض زیاد، از باند بیشتر با عرض کمتر استفاده شود. همچنین مقایسه ای بین نتایج آزمایشگاهی با نتایج به دست آمده از روابط موجود در منابع صورت گرفته است که نشان می دهد روابط موجود نمی توانند پیش بینی صحیحی را از رفتار و بار نهایی تیرهای عمیق مقاوم شده با FRP در این مقاله ارائه نمایند.
    کلیدواژگان: تیر عمیق، بتن مسلح، الیاف پلیمری کربنی
  • علی احمدی، سیداحسان سیدی حسینی نیا صفحات 17-30
    این مقاله به بررسی آزمایشگاهی اثر قوس زدگی به صورت ایجاد ساختاری به شکل قوس پایدار در مصالح دانه ای پرداخته است. بدین منظور یک دستگاه توسعه یافته دریچه ساخته شده و به کمک آن ابعاد قوس ایجاد شده در مصالح دانه ای بر حسب زاویه اصطکاک داخلی، قطر متوسط و زاویه قرارگیری بستر مصالح مورد پژوهش قرار گرفته است. مشاهدات آزمایشگاهی نشان می دهند که برای همه مصالح مورد آزمایش با افزایش عرض دریچه و کاهش زاویه قرارگیری بستر مصالح دانه ای، عرض و ارتفاع قوس تشکیل شده افزایش می یابد و شکل تمامی قوس ها به صورت یک سهمی است. از طرفی به ازای یک عرض دریچه و زاویه بستر ثابت، با افزایش زاویه اصطکاک داخلی و چگالی مصالح دانه ای، ارتفاع و عرض قوس افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: قوس زدگی، مصالح دانه ای، دریچه، زاویه بستر، شکل قوس
  • مجید قلهکی، فرزان خالدی، هادی معین صفحات 31-42
    دیوار برشی فولادی یک سیستم باربر جانبی نوین است که در آن ورق فولادی طی فرآیند جوشکاری سنگین توسط تسمه های واسط به قاب پیرامونی متصل می شود. معمولا برای اتصال ورق های فولادی به قاب پیرامونی از جوش ذوبی استفاده می شود. این جوشکاری به دلیل افزایش موضعی دما تا حد دمای ذوب در محل اتصال و سپس سرد شدن سریع محل اتصال و توزیع نامتقارن دما و کرنش های پلاستیک، باعث ایجاد تنش های پسماند در فلز جوش و فلز پایه می شود. این مسئله می تواند بر رفتار مکانیکی ورق و قاب پیرامونی تاثیرگذار باشد. در این مقاله جوشکاری ورق به اعضای محیطی به صورت دو بعدی و کوپل غیرمستقیم حرارتی- مکانیکی از طریق کدنویسی در نرم افزار آباکوس مدل سازی شده و فلاکس حرارتی به صورت سطحی و دایره ای شکل اعمال شده است. اعمال فرآیند جوشکاری و مدل سازی تنش های پسماند در ورق های دیوار برشی فولادی سه طبقه دارای اتصال گیردار نشان می دهد که میزان سختی، بار تسلیم، بار نهایی، شکل پذیری و جذب انرژی در مدل دارای تنش پسماند نسبت به مدل بدون تنش پسماند به ترتیب 7.1%، 1.3%، 1.2%، 7.1% و 3.1% کاهش یافته است.
    کلیدواژگان: دیوار برشی فولادی، جوشکاری، تنش پسماند
  • حسین خزیمه نژا، د مهدی قمشی، یوسف رمضانی صفحات 43-56
    آبشستگی پیرامون پایه پل ها از مهم ترین مباحث در علم هیدرولیک به شمار می رود. وقوع آبشستگی موضعی در اطراف پایه و تکیه گاه پل ها یکی از عمده ترین دلایل تخریب پل ها است. در زمینه آبشستگی اطراف پل ها تمرکز تحقیقات بیشتر بر روی پایه بوده است تا تکیه گاه در حالی که بررسی آمار موجود بر روی شکست پل ها نشان می دهد که بیشتر مشکلات، مربوط به تکیه گاه است و بالطبع هزینه های بیشتری نیز در این بخش صرف شده است. یکی از روش های کاهش آبشستگی اطراف پایه ها و تکیه گاه پل، نصب طوقه بر روی آن است. طوقه ها بستر را در مقابل جریان-های گردابی اطراف پایه محافظت می کنند. در تحقیق حاضر تاثیر دو نمونه طوقه کامل و ال شکل در کاهش آبشستگی پیرامون تکیه گاه پل مورد بررسی قرار گرفت و نموداری کاربردی در این زمینه استخراج و مشخص گردید که ابعاد طوقه بر عملکرد آن، تاثیر بسزایی دارد. نتایج نشان داد با افزایش ابعاد طوقه عمل کرد آن بهبود می یابد. با مقایسه دو نوع طوقه، مشخص شد، درصورتی که پیش آمدگی طوقه در طول، بیش از نیم برابر طول تکیه گاه باشد، طوقه های ال شکل موثرتر از طوقه کامل عمل می کنند. طوقه های ال شکل به دلیل این که مانع حرکت رسوبات ناشی از فعالیت گرداب برخاستگی در پایین دست تکیه گاه نمی شوند، عملکرد بهتری از خود نشان دادند، از طرفی طوقه های ال شکل به دلیل مساحت کمتر در مقایسه با طوقه های کامل، در صورت کاربردی شدن از نظر اقتصادی نیز به صرفه تر خواهند بود.
    کلیدواژگان: طوقه ی ال شکل، تکیه گاه پل، آبشستگی موضعی
  • اباذر اصغری صفحات 57-74
    در این تحقیق برای ارزیابی شکل پذیری قاب های ساختمانی ساده توام با مهاربندهای ضربدری واقع در دو دهانه میانی مجاور هم، 16 قاب ساختمانی ساده توام با مهاربندهای هم گرای معمولی و 16 قاب ساختمانی ساده توام با مهاربندهای هم گرای ویژه مورد مطالعه قرار گرفته است. در قاب های مهاربندی شده ضربدری معمولی، با وجود آن که در اکثر قاب ها، سازه تغییرمکان هدف را تجربه نمی نماید، لیکن به دلیل بالاتر بودن سطح نیروهای طراحی این نوع قاب ها، شکل پذیری مورد نیاز تامین می شود. نتایج به دست آمده از این تحقیق نشان می دهد که ضریب رفتار پیشنهاد شده در ویرایش چهارم استاندارد 2800 ایران (5/5=R) برای مهاربندهای ضربدری ویژه منطقی تر از ضریب رفتار پیش بینی شده در آئین نامه ASCE7 (6=R) است. بر اساس نتایج این تحقیق، ضریب رفتار قاب های مهاربندی شده ضربدری ویژه و دارای زمان تناوب محاسباتی بیش از یک ثانیه (حدودا بالای 10 طبقه)، برابر 5 پیشنهاد می شود.
    کلیدواژگان: ضریب کاهش شکل پذیری، مهاربندهای همگرا، تحلیل بارافزون، تغییرمکان هدف، ضریب رفتار
  • مریم داعی، شهرزاد تمجیدزاد، سید حمید میرمحمدی صفحات 75-84
    در این مقاله، الگوریتمی برای تشکیل بردارهای پایه پوچی بهینه که منجر به تشکیل ماتریس نرمی تنک می شود، ارائه شده است. در مدل سازی مسئله بهینه یابی برای برقراری شرط استقلال بردارهای پایه پوچی که متناظر با سیستم های خود متعادل می باشند، برای هر سیستم یک مولد در نظر گرفته شده و سپس توالی انتخاب مولدها به عنوان متغیر تصمیم در مسئله بهینه یابی مدل سازی شده است. با توجه به این که پس از انتخاب مولدها، دستگاه معادله های حاصل برای یافتن سایر درایه های بردارهای پایه پوچی یک دستگاه فرومعین خواهد بود، به منظور محاسبه پرصفرترین پاسخ، یک مدل برنامه ریزی عدد صحیح مختلط توسعه داده شده است. در این مقاله برای حل مدل پیشنهادی از الگوریتم فرا ابتکاری جستجوی سیستم ذرات باردار استفاده می شود، از آن جایی که مکانیزم الگوریتم جستجوی سیستم ذرات باردار بر مبنای حرکت ذرات به صورت پیوسته در فضای پاسخ است، بنابراین در این مقاله برای حل مسئله در فضای گسسته صفر و یکی راهکاری پیشنهاد شده و عملگر احتمال جهش نیز اضافه گردیده است. نتیجه عددی محاسبات نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی با دقت و سرعت مناسب قادر به یافتن پاسخ نزدیک بهینه می باشد.
    کلیدواژگان: تحلیل بهینه، روش نرمی، بردار پایه پوچی، الگوریتم جستجوی سیستم ذرات باردار
  • موسی محمودی صاحبی، میر احمد میرقاسم پور، محمد جواد نجاری صفحات 85-98
    خصوصیات دینامیکی سازه ها (فرکانس های طبیعی ارتعاش ، شکل مود ها و نسبت های میرایی)، نقش تعیین کننده ای در تبیین رفتار سازه ها در برابر بارگذاری های لرزه ای دارند. در این تحقیق خصوصیات دینامیکی یک سازه سه طبقه (فرکانس های طبیعی ارتعاش و مقادیر نسبت های میرایی) به روش آزمایش ارتعاش آزاد مورد مطالعه قرار گرفت. این آزمایش با استفاده از اعمال یک جابجایی اولیه در سازه انجام شد و پاسخ آن توسط یک دستگاه جی پی اس اندازه گیری گردید. نتایج حاصل برای تعیین فرکانس های طبیعی با استفاده از دستگاه جی پی اس تطابق خوبی با نتایج حاصل از روش تحلیلی داشت. به عنوان مثال در یکی از آزمایش ها، فرکانس های طبیعی سازه در جهت x، با استفاده از جی پی اس و روش تحلیلی، به ترتیب برابر 07/1 و 93/0 هرتز به دست آمد. نتایج نشان می دهد، استفاده از جی پی اس روش خوبی برای اندازه گیری فرکانس های طبیعی سازه است. در این تحقیق مقادیر به دست آمده برای نسبت های میرائی بسیار کم بوده است که می تواند ناشی از سختی و جرم پائین سازه مورد آزمایش باشد.
    کلیدواژگان: خصوصیات دینامیکی سازه ها، فرکانس طبیعی، زمان تناوب، نسبت میرایی، آزمایش ارتعاش آزاد، جی پی اس
  • وحیدرضا کوهستانی، محمود حسنلوراد، محمدرضا بازرگان لاری صفحات 99-110
    پیش بینی ظرفیت باربری نهایی پی های سطحی یکی از مسائل اساسی در مهندسی ژئوتکنیک است و تاکنون روش های متفاوتی برای پیش بینی دقیق آن ارائه شده است. در سال های اخیر، روش های محاسبات نرم مانند شبکه های عصبی مصنوعی (ANN) و ماشین های بردار پشتیبان (SVM) برای پیش بینی ظرفیت باربری نهایی پی های سطحی مورد استفاده قرار گرفته است. با این حال، در این روش ها فرآیند مدل سازی پیچیده است و استفاده از آنها مانند روش های تجربی آسان نیست. در این تحقیق، از مدل درختی M5P به عنوان یک روش محاسبات نرم جدید، برای پیش بینی ظرفیت باربری نهایی پی های سطحی استفاده شده است. مزیت اصلی مدل های درختی نسبت به شبکه های عصبی مصنوعی و ماشین های بردار پشتیبان، سادگی کاربرد و مهم تر از آن، قوانین ریاضی قابل درک است. به منظور توسعه و ارزیابی مدل از نتایج آزمون های تجربی آزمایشگاهی پی های سطحی روی خاک های دانه ای با متغیرهای زاویه اصطکاک داخلی، وزن مخصوص خاک و هندسه پی شامل عمق، عرض و طول پی استفاده شده است. نتایج به دست آمده از مدل پیشنهادی با نتایج حاصل از فرمول های محاسباتی Meryehof، Hansen و Vesic مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که مدل درختی M5P نسبت به روش های نظری مذکور عملکرد بهتری دارد.
    کلیدواژگان: روش های محاسبات نرم، مدل درختی M5P، پی های سطحی، ظرفیت باربری نهایی
  • محمود فتوحی فیروزآباد، مسعود تابش صفحات 111-126
    هزینه های انرژی، درصد قابل توجهی از هزینه های بهره برداری از شبکه های آبرسانی را تشکیل می دهند. مدیریت بهینه این هزینه های انرژی برای تامین آب مورد نیاز متقاضیان با کیفیت مطلوب اهمیت فوق العاده ای دارد. برای رسیدن به این مهم، بهینه سازی به عنوان ابزاری قدرتمند معرفی شده است. در این مقاله با معطوف شدن به فاز بهره برداری سعی می شود، بهینه سازی چندهدفه عملکرد شبکه های آبرسانی با درنظر گرفتن هیدرولیک و کیفیت آب بررسی شود. در هر یک از این حالت ها، هدف اول حداقل ساختن هزینه انرژی مصرفی و هدف دوم حداکثر نمودن قابلیت اطمینان هیدرولیکی، کیفی و یا تلفیقی می باشد؛ یعنی در عمل لازم است تا برنامه کاری پمپ ها در طول یک دوره زمانی بررسی عملکرد، مثلا یک روز، به گونه ای تنظیم شود تا عمل پمپاژ، با تغییرات تقاضا در طول روز، تغییرکند و تا حد ممکن با این تغییرات منطبق گردد. در کنار این امر لازم است تا قابلیت اطمینان هیدرولیکی، کیفی و تلفیقی در شبکه نیز حداکثر گردد. در این مقاله، به منظور انطباق هر چه بیشتر حالت های عملکردی ایستگاه پمپاژ، از پمپ دور ثابت و دور متغیر استفاده می شود. به منظور بهینه سازی عملکردی شبکه توزیع آب به علت کارایی بالا و سادگی پیاده سازی الگوریتم جامعه مورچگان، الگوریتمNA-ACO-CD در محیط Visual C++ تدوین شده است. کارایی الگوریتم تدوین شده با بهینه سازی توابع ریاضی آزمایش و اثبات شده است و قابل اجرا بر روی شبکه های توزیع آب می باشد.روش پیشنهادی با استفاده از شبکه توزیع آب Anytown ارزیابی گردید و این نتیجه حاصل شد که نمی توان به ترکیبی از دور پمپ دست یافت که هر سه قابلیت اطمینان پمپ، هیدرولیکی و کیفی به طور همزمان بالا باشند.
    کلیدواژگان: بهینه سازی چندهدفه، الگوریتم جامعه مورچگان، انرژی مصرفی، سن آب، قابلیت اطمینان
  • علیرضا باقریه، ایمان لولویی، امیرحسین باقریه صفحات 127-144
    در بسیاری از زلزله های اخیر آسیب های گسترده ای به تونل های شهری و خارج شهری وارد آمده است. یکی از عوامل بسیار مخرب در این زلزله ها، پدیده روانگرایی خاک می باشد. روانگرایی باعث کاهش تنش موثر و درنتیجه کاهش مقاومت برشی می شود و این موضوع موجب ایجاد تغییر شکل های بزرگ در خاک و ساز مدفون در آن می گردد. روانگرایی موجب جوشش خاک، گسترش عرضی، فرونشست ساز و بالازدگی ساز مدفون می شود. در بسیاری از زلزله ها بالازدگی به علت روانگرایی خاک اطراف ساز به عنوان یکی از عوامل مخرب بر تونل ها و ساز های مدفون گزارش شده است. در این پژوهش رفتار تونل در زمین های مستعد روانگرایی مدل سازی شده است. از تحلیل تفاضل محدود دوبعدی برای مدل سازی آزمایش سانتریفیوژ استفاده گردیده است. مدل رفتاری ماسه UBC برای مدل سازی رفتار ماسه مستعد روانگرایی در نظر گرفته شده است. نتایج مدل سازی با اندازه گیری های صورت گرفته در آزمایش سانتریفیوژ مقایسه گردیده است و توانایی مدل برای ارزیابی پدیده روانگرایی در اطراف تونل ها مورد ارزیابی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: شریان های حیاتی، روانگرایی، بالازدگی، زلزله، سانتریفیوژ
  • مجید قلهکی، محمد جواد ستاری صفحات 145-160
    خرابی ناشی از زلزله های نرثریدج و کوبه، حاکی از اثرات تعیین کننده مولفه قائم زلزله نسبت به مولفه افقی آنها بود. از طرفی دیوار برشی فولادی با ورق نازک یکی از سیستم های مقاوم نسبتا جدید بوده است که تاکنون رفتار آن تحت مولفه قائم زلزله بررسی نشده است.
    کلیدواژگان: دیوار برشی فولادی با ورق نازک، مولفه قائم زلزله، تحلیل دینامیکی غیرخطی، پاسخ های لرزه ای
  • کاظم بدو، یاشار داوری اول صفحات 161-174
    انتشار مولکولی یکی از مهم ترین مکانیزم های انتشار آلودگی در خاک و سنگ می باشد. در این تحقیق ضریب انتشار مولکولی یون کلر در ماسه سنگ و سنگ مارن منطقه دفن زباله ارومیه با استفاده از روش برازش نمودارهای حاصل از مدل های آزمایشگاهی با نتایج نظری تعیین گردید. نمونه های سنگ مارن و ماسه سنگ به ترتیب تحت شرایط انتشار مولکولی «از میان سنگ» و «به داخل سنگ» قرار گرفتند و غلظت های مشاهده ای اندازه گیری شدند. برای انجام محاسبات نظری از نرم افزار Pollute استفاده گردید. ضرایب انتشار مولکولی متوسط نتیجه شده برای سنگ مارن و ماسه سنگ به ترتیب(m2/s) 10-10×48/2 و (m2/s) 10-10×55/2 بودند که نشان دهنده نزدیک بودن مقادیر این پارامتر در هر دو سنگ به دلیل معادل بودن اثر پارامتر های فیزیکی آنها مانند پوکی و دانسیته بود. تطابق خوب نتایج مشاهده ای آزمایشگاهی و مدل نظری، صحت روش های آزمایشگاهی و مدل نظری استفاده شده را تایید کرد. نتایج آنالیز حساسیت پارامترهای موثر در انتشار مولکولی در سنگ های مدل شده نشان داد که پارامترهای زمان و ضریب انتشار مولکولی اثر بیشتری در تغییر غلظت یون کلر در انتهای مسیر حرکت از میان سنگ دارد. نتایج بدست آمده در این مطالعه برای محاسبات انتقال آلودگی در طراحی مدفن های مواد زائد جامد مستقر در نهشته های سنگی می توان استفاده کرد.
    کلیدواژگان: انتشار مولکولی، ماسه سنگ، سنگ مارن، مدل آزمایشگاهی، یون کلر، . Pollute
|
  • Abolfazl Arabzadeh, Asghar Amani Dashlejeh, Iraj Mahmoudzadeh Kani, Saeed Inanloo Pages 1-16
    Deep beams are type of beams which their behavior is different from conventional beams because of their particular type of geometry. In this paper, the retrofitting of these beams is considered and 10 deep beams are tested experimentally and discussed about retrofitting methods. Experimental studies indicate that the use of CFRP bands in the direction perpendicular to diagonal cracks in comparison with the use of CFRP in vertical direction are appropriate in condition that many CFRP with less width be used instead of using wide CFRP with lower number. The comparison of the experimental results is conducted with the results of existing relations in literature. The comparison shows that the existing relations cannot correctly predict the behavior and ultimate load of deep beams retrofitted by FRP tested in this paper.
    Keywords: Deep Beam, Reinforced Concrete, Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP)
  • Ali Ahmadi, Ehsan Sezedi Hosseininia Pages 17-30
    This paper discusses the arching effect as the formation of a stable arch in granular materials. For this aim, a developed trapdoor apparatus is designed in order to investigate the arch dimensions in term of the internal friction angle, average size and base angle of materials. Observations show that for all tested granular ensembles, width and height of the arch increase with an increase in trapdoor width and a decrease in base angle. It is also found that the shape of the whole arches is governed by a parabola. In addition, for both constant values of trapdoor width and base angle, the increase in both the internal friction angle and density of granular materials leads to the increase in arch dimensions.
    Keywords: Arching, Granular materials, Trapdoor, Base angle, Arch width, Arch height
  • Majid Gholhaki, Farzan Khaledi, Hadi Moein Pages 31-42
    The effect of Welding residual stresses that was created in thin infill plate of steel plate shear wall system during constructional processes was studied in this research. Residual stresses in a welded structure is the result of the non-uniform expansion and contraction and plastic deformation of the weld and surrounding base metal due to heating and cooling cycle, during welding process, this issue could affected SPSW`s behavior. In this research ABAQUS finite element software is utilized to simulation of welding process and steel plate shear wall behavior. Sequentially coupled thermo-elastic–plastic finite element computational procedure is developed to calculate temperature field and welding residual stresses in SPSW. The result shows that residual stresses created in infill plates of three story steel plate shear wall with rigid beam-column connection due to welding process makes yielding load, ultimate load, stiffness, ductility and energy absorption, decrease 1.4%, 1.26%, 7.6%, 7.3%, 3.4% respectively in model with residual stresses in comparison with model without residual stresses. Thus, the ignore of residual stresses effect due to welding in prospect of thin steel plate shear walls(SPSWs) behavior is negligible.
    Keywords: Steel plate shear wall, Welding residual stresses, welding processes
  • Hossein Khozeymehnezhad, Mehdi Ghomeshi, Yousef Ramezani Pages 43-56
    Scour around bridge piers is one of the most important fields of hydraulic research. Local Scour around bridge piers and abutment is one of the main reasons of bridge failures. In the field of scour at the bridges, researches are more focus on scour of piers in compare with abutment. While the available information on the bridge failures required cost, the major problems are related to abutment. Therefore, most costs have spent in this part. One of the methods used to reduce of scour around bridge piers and abutment is installing collar. The collars protect the river bed against vortex flow in the vicinity of the piers and abutments . In this research the effect of two types of collar, include complete and L-shaped collar, were investigated on abutment scour reduction and application diagram is proposed. Results show that increasing dimensions of collars will increasing the efficiency of performance. Comparing of both collars indicated, that if the length of collars is larger than half the length of the abutment, the L-shaped collar is more effective in compare with complete collar. The L-shaped collar doesn’t prevent sediment movement due to lift vortex in downstream of abutment and for this reason it is shown more effective performance than the complete collar. Also, using the L-shaped collars with less area is more cost effective.
    Keywords: L, shaped Collar, Bridge Abutment, Local Scour
  • Abazar Asghari Pages 57-74
    In this study, for evaluating ductility of ordinary concentrically braced frames (OCBFs) and special concentrically braced frames (SCBFs) which are X- braced in two adjacent middle spans, 16 steel ordinary concentrically braced frames and 16 special concentrically braced frames are studied. The results confirm that, although most of ordinary concentrically braced frames, which are X-braced, cannot experience the corresponding target displacement, but because of their high designing force level expected ductility can be obtained. Also results confirm that the response modification factor of SCBFs which is proposed by Iranian seismic design code (2800 standard forth edition), R=5.5, is more logical than ASCE's one, R=6. According to the results, the response modification factor of 5 is proposed for special concentrically braced frames, which have an analytical period of more than one second (frames more than 10 stories).
    Keywords: Ductility Reduction Factor, Concentrically Braced Frame, Pushover Analysis, Target Displacement
  • Maryam Daei, Shahrzad Tamjidzad, S. Hamid Mirmohammadi Pages 75-84
    In this paper, an algorithm is presented for the formation of optimal null basis vectors corresponding to sparse flexibility matrices. For controlling the independence of the vectors, a generator is selected in each corresponding self-equilibrating systems, and the sequence of generators is modeled as decision variables. Since the equilibrium conditions and uniqueness of generators consists a underdetermined linear system, a linear mixed integer programming model is presented for finding sparse solution. In charged system search algorithm, the movement of charged particles is tracked in a continuous domain, therefore it is modified for using in a discrete binary space, and also a new operator called probability of mutation is defined in this paper. The numerical examples shows that the proposed method enables to find suboptimal solution, while using short computational time and resulting good accuracy.
    Keywords: Optimal Analysis, Force Method, Null Bases, Charged System Search Algorithm
  • Mussa Mahmoudi, Mir Ahmad Mirghasempour, Mohammad Javad Najari Pages 85-98
    Structural dynamic parameters: natural period, shape modes and damping ratio of vibration, play a decisive role on the seismic behavior of those structures. There are several methods for determining of the structural dynamic parameters, such as: free vibration, ambient vibration and force vibration tests. In this research the structural response of a three-story building (the natural frequencies of vibration and the structural damping values) are monitored by a two-frequency GPS device mounted on the structure. The time in full oscillation of the structure will be the natural period of vibration. The damping ratio is determined using logarithmic formulation. The results from analytical method are the same as the experimental results approximately. For example, the natural period in X direction was determined 1.07 and 0.93 Hz using GPS and analytical methods. Comparing the results of the experiments and the results of the computer analysis shows the good accuracy in determining the parameters.
    Keywords: Structural Dynamic Characteristics, Natural Period, Natural Frequency, Damping Ratio, GPS
  • Vahid Reza Koohestani, Mahmoud Hassanlourad, M.R. Bazargan Lari Pages 99-110
    Bearing capacity prediction of shallow foundation is one of the most important problems in geotechnical engineering practices, with a wide variety range of methods which have been introduced to forecast it accurately. Recently, soft computing methods such as Artificial Neural Networks (ANNs) and Support Vector Machines (SVMs) have been used for prediction of the ultimate bearing capacity of shallow foundation. However, in these methods the modeling process is complex and are not as easy to use as the empirical equations. In this paper, M5P model tree as a new soft computing method has been used for prediction of the ultimate bearing capacity of shallow foundation. The main advantage of model tree is that, compared to ANN and SVM, they are easier to use and more importantly they represent understandable mathematical rules. Laboratory experimental tests of shallow foundations on cohesionless soils were used with parameters of the internal friction angle, the unit weight of the soil, and the geometry of a foundation considers depth, width, and length to develop and test the model. The results achieved from the proposed model was compared with those obtained from the Meyerhof, Hansen and Vesic computation formulas. The results indicate that M5P model tree perform better than the mentioned theoretical methods.
    Keywords: Soft computing methods, M5P model tree, Shallow foundations, Ultimate bearing capacity
  • Mahmood Fotuhi, Masoud Tabesh Pages 111-126
    Energy costs comprise considerable amount of operation costs in water distribution networks. Optimal management of energy costs to provide required water for consumers with desired quality is of high importance. To achieve this, optimization is defined as a powerful tool. In this paper, by focusing on operation phase, multi-objective optimization of water supply network considering hydraulic, quality and integrated reliability measures is performed. In each of these cases, the first goal is to minimize energy costs and maximization of each reliability measure is considered as the second objective. Therefore, it is necessary to set the performance schedule of the pumps over a period of time, one day, such a way that pumping schedual changes based on consumption variation during the day. In addition, it is required to maximize the hydraulic, quality and integrated reliability measures in the network. In this paper, in order to adapt more pump operating modes of pump station, both constant and variable speed pumps are used. In order to optimize performance of water distribution network, due to the high efficiency and simplicity of ant colony algorithm, the NA-ACO-CD (Non-Dominated Archiving Ant Colony Optimization with Crowd Distance) algorithm has been coded in Visual Studio C. The efficiency of NA-ACO-CD algorithm is tested with mathematical functions and proved to be applicable on water distribution networks. The proposed method is evaluated on Anytown water distribution network and required pareto curved are produced. It is concluded that the methodology cannot be attained to a combination of pump speeds such that all three pump, hydraulic and quality reliabilities will be maximized simultaneously.
    Keywords: Multi, objective optimization, Ant colony, Energy consumption, Water age, Reliability
  • Ali Reza Bagherieh, Iman Loloei, Amirhossein Bagherieh Pages 127-144
    Earthquakes could have catastrophic impacts on tunnels and buried structures. Liquefaction phenomenon is one of the most destructive effects of earthquakes. Liquefaction results in decreasing effective stress and this consequently leads to decreases in shear strength of the soil. As a result, large deformation in both soil and buried structure occurs. Moreover, liquefaction causes soil boiling, lateral spreading, structure settlement and the uplift of buried structure. In many earthquake cases, uplift of the buried structure due to liquefaction was reported as one of the major damaging factors. This research sought to model earthquake induced uplift of buried structures including tunnels in the soil susceptible to liquefaction under seismic loading. Two dimensional finite difference modeling is employed to simulate centrifuge experiments. The UBCSAND model was adopted as constitutive model in numerical simulations. The modeling results are compared with the measurements of centrifuge experiment and the capabilities of the model to predict the liquefaction of soil around tunnels are assessed.
    Keywords: Lifeline, Tunnel, Liquefaction, Uplift, Earthquake, Centrifuge Tes
  • Majid Gholhaki, Mohammad Javad Sattari Pages 145-160
    Damages due to Northridge and Kobe earthquakes were expressive of considerable effects of vertical components of earthquakes compared to the horizontal ones. On the other hand, thin steel plate shear wall is one of the newest resistant systems which until now it`s behavior haven’t been investigated under vertical component of earthquake. Therefore, in this article, effects of vertical component on seismic responds such as displacement and stories shear and forces of columns and beams with usage of non-linear time history dynamic analysis under several ground motions of vertical and horizontal components of earthquakes in 3, 10 and 20 frames is studied. Results of analysis show that vertical component of earthquake has considerable effect on seismic responds of steel shear walls.
    Keywords: Thin Steel Plate Shear Walls, Vertical Component, Non, linear Dynamic Analysis, Seismic Responds
  • Kazem Badv, Yashar Davari Asl Pages 161-174
    Molecular diffusion is one of the important contaminant transport mechanisms through soil and rocks. In this study the molecular diffusion coefficient of marl stone and sand stone from the Urmia City landfill site was determined using the best fit method of the observed laboratory data and the predicted theoretical data. The marl stone and sand stone samples were tested under the conditions of “through diffusion” and “in diffusion”, respectively, and the observed chloride concentrations were determined. The computer code of Pollute was used for theoretical calculations. The average diffusion coefficients of 2.48x10-10 (m2/s) and 2.55x10-10 (m2/s) were obtained for marl stone and sand stone, respectively, which show the similarity of this parameter in both samples due to the compatibility of the effect of physical parameters of the samples such as porosity and density. The results of the sensitivity analysis of the affecting parameters in molecular diffusion in modeled stones showed that the parameters of time and diffusion coefficient have more effect on the concentration of chloride ion at the end of the migration path through stone. The good agreement between the data of the experimental and theoretical models shows the accuracy of the adopted experimental methods and theoretical model. The results of this study could be used in contaminant transport calculations in the design of solid waste landfills situated on bed rocks.
    Keywords: Diffusion, Marl stone, Sand stone, Experimental model, Chloride, Pollute