فهرست مطالب

مهندسی عمران فردوسی - سال بیست و نهم شماره 1 (بهار 1396)

نشریه مهندسی عمران فردوسی
سال بیست و نهم شماره 1 (بهار 1396)

  • 134 صفحه،
  • تاریخ انتشار: 1396/03/22
  • تعداد عناوین: 8
|
  • پژوهشی
  • عباس کرم الدین، سعید خواجه کرم الدین صفحات 1-16
    در این مقاله، کنترل خسارت سازه ها در برابر زلزله به صورت نیمه فعال با استفاده از میراگر مایع قابل کنترل مغناظیسی (MR) و شبکه های عصبی مصنوعی مطالعه شده است. هدف از طراحی این سیستم کنترل، کاهش خسارت سازه می باشد. در این سیستم کنترل، از یک شبکه عصبی پیش خور چندلایه استفاده شده است. ورودی شبکه عصبی جابه جایی نسبی طبقات و خروجی آن ولتاژ میراگر MR است. آموزش شبکه عصبی برای تعیین ولتاژ میراگر MR برای کمینه کردن خسارت سازه انجام شده است. برای آموزش شبکه عصبی از الگوریتم ژنتیک استفاده گردیده است. معیار شایستگی این الگوریتم کمینه نمودن شاخص خسارت پارک و انگ سازه انتخاب شده است. پس از آموزش شبکه عصبی، سیستم کنترل در سازه سه طبقه محک غیرخطی قرار داده شده و عملکرد آن مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند این کنترولر توانسته است شاخص خسارت پارک و انگ را به طور چشم گیری کاهش دهد.
    کلیدواژگان: سازه، زلزله، خسارت، کنترل، نیمه فعال، شبکه های عصبی، الگوریتم ژنتیک
  • علیرضا رضاپور، سیداحسان سیدی حسینی نیا صفحات 19-36
    در این مقاله، رفتار مکانیکی مخلوط ماسه و خرده لاستیک به صورت آزمایشگاهی مطالعه شده است. در این مطالعه، از آزمون برش مستقیم استفاده شده و مصالح مورد نظر به صورت زه کشی شده بارگذاری شده اند. هدف از این پژوهش، تاثیر اندازه دانه های خرده لاستیک بر رفتار ترکیب ماسه و خرده لاستیک بوده است. بدین منظور، از یک نوع ماسه و سه اندازه مختلف خرده لاستیک با دانه بندی تقریبا یکنواخت استفاده شده است. شیوه پژوهش بدین صورت بوده است که ابتدا رفتار مکانیکی ماسه و خرده لاستیک ها به تنهایی بررسی شده و سپس این مطالعه، بر روی درصدهای اختلاط مختلف ماسه و خرده لاستیک انجام شده است. این پژوهش در دو بخش شامل مطالعه رفتار نشست پذیری توده ها در حالت فقط سربار قائم و سپس مطالعه رفتار مکانیکی تحت بارگذاری برشی انجام شده است. بررسی نتایج حاصل از بخش اول نشان می دهد که توده خرده لاستیک ها نشست پذیری خیلی بیشتری نسبت به ماسه دارند. هرچه اندازه دانه های خرده لاستیک بزرگ تر باشد، توده نشست پذیری کمتری دارد. بررسی آزمون های برشی حاصل از بخش دوم پژوهش، نشان می دهد که به طور کلی، افزایش درصد اختلاط خرده لاستیک همواره موجب کاهش زاویه اصطکاک داخلی خاک و درنتیجه افت مقاومت برشی توده می شود. زاویه اصطکاک داخلی توده با افزایش اندازه دانه خرده لاستیک افزایش می یابد. تراکم پذیری توده حین بارگذاری برشی با افزایش سهم خرده لاستیک تا 20% روند کاهشی دارد و پس از آن اثر ناچیزی دارد. در پایان، مدول تغییرشکل محدودشده نمونه ها به دست آمد. نتایج نشان می دهد که اندازه خرده لاستیک بر مدول تغییرشکل نقش مستقیم داشته است. هم چنین، مدول تغییرشکل توده مخلوط با افزایش سهم خرده لاستیک، کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: مخلوط ماسه و خرده لاستیک، اندازه خرده لاستیک، آزمون برش مستقیم، رفتار مکانیکی
  • فتاح سروش، حسین گنجی دوست، بیتا آیتی صفحات 37-48
    حذف هیدروکربن های نفتی از آب آلوده به صورت سنتزی در یک فتورآکتور خورشیدی در حضور نانوذرات TiO2 پوشش یافته بر صفحات بتنی انجام گردید. فتورآکتور مورد استفاده شامل یک مخزن ذخیره به حجم 60 لیتر همراه با پمپ شناور، سیستم پلکانی با 5 عدد پله تثبیت شده با نانو TiO2، یک سرریز به حجم 5 لیتر در بالای پلکان و شاسی فلزی با ملحقات آن بود. در این رآکتور بخش ماورای بنفش (UV) نور خورشید به عنوان منبع تامین انرژی به جای لامپ UV استفاده شد. پارامترهای بهینه حاصل pH برابر 5، بارگذاری جرمی TiO2 60 گرم بر متر مربع، مدت زمان تابش UV معادل 200 دقیقه، غلظت اولیه 100 میلی گرم بر لیتر و غلظت H2O2 برابر 2000 میلی گرم بر لیتر بودند. نتایج نشان داد که در شرایط بهینه راندمان حذف COD، مجموع هیدروکربن های نفتی (TPH) و هیدروکربن های چندحلقوی (PAHs) به ترتیب برابر با 48/70، 63/67 و 75/84 درصد می باشد. هم چنین نتایج آزمایش GC-FID در شرایط بهینه نشان داد که بیشتر هیدروکربن های حذف شده از نوع پلی آروماتیک بودند و آن چه باقی ماند از نوع هیدروکربن های بدون خطر آلیفاتیک بود.
    کلیدواژگان: فتورآکتور خورشیدی، TiO2، بتن سبک، TPH، AH، COD
  • علی حسین بالام، محمود هاشمی صفحات 49-68
    در این تحقیق سیستم زه کش چتری، به عنوان یک سیستم زه کشی در تونل های تحت اثر تراوش پایدار معرفی می گردد. آرایش این سیستم زه کشی برگرفته از ترکیب زه کش لوله اتصالی و الهام گرفته شده از نگهدارنده چتری فورپولینگ است. در این پژوهش به وسیله نرم افزار اجزای محدود آباکوس، عملکرد این سیستم زه کشی به صورت تحلیل استاتیکی عددی در تونل دایروی عمیق تحت تراوش پایدار، مورد بررسی قرار می گیرد. در این مقاله با درنظر گرفتن سه پارامتر شاهد (کرنش اصلی موثر ماکزیمم در زمین تونل، توزیع فشار آب حفره ای در جداره تونل و گرادیان هیدرولیکی در اطراف زه کش ها) و بررسی کلیه مشخصات موثر بر عملکرد لوله زه کش، به ارائه یک آرایش بهینه برای این سیستم زه کشی پرداخته شده است.
    کلیدواژگان: زه کش چتری، تونل دایروی عمیق، تراوش پایدار و تحلیل عددی استاتیکی
  • عیسی شوش پاشا، مجتبی عباسی، حسین ملاعباسی صفحات 69-78
    ماسه های سیمانی به عنوان یکی از موضوعات اقتصادی و زیست محیطی در تثبیت خاک شناخته شده است. در برخی موارد ترکیبی از سیمان و ماسه با سایر مواد ازجمله فیبر، شیشه، نانو ذرات و یا زئولیت می تواند به طور موثر در تثبیت خاک در جاده سازی استفاده شود. در این بررسی زئولیت به عنوان یکی از مواد پوزلان افزودنی به سیمان و اثرات آن بر تراکم مورد ارزیابی قرارگرفته است. در این راستا از زئولیت نوع معدنی کلینوپیلولیت و سیمان تیپ II نکا و ماسه بابلسر به عنوان خاک پایه استفاده شد. آزمایش تراکم استاندارد برروی طرح اختلاط 24 حالت سیمان و زئولیت شامل درصد سیمان های مختلف 2، 4، 6 و 8 درصد وزن خشک کل نمونه و درصد های جایگزینی 0، 10، 30، 50، 70 و 90 زئولیت با سیمان انجام شد. نتایج حاصل نشان می دهد با جایگزینی زئولیت به جای سیمان، وزن مخصوص خشک حداکثر آن نسبت به نمونه های بدون زئولیت به میزان 2 تا 5/2درصد کاهش می یابد و درصد رطوبت بهینه تقریبا 14 درصد بهدست آمده است. درانتها یک تابع براساس سری ولترا برای ارتباط دادن وزن مخصوص خشک حداکثر به پارامترهای ماسه زئولیت سیمانی ارائه شده است.
    کلیدواژگان: تثبیت، سیمان، زئولیت، تراکم، رطوبت بهینه
  • بهنام بلوچی، محمدرضا نیکو، محمود شفاعی بجستان، مریم دهقانی صفحات 79-92
    تلاقی رودخانه ها یکی از پیچیده ترین مکان ها در سیستم رودخانه ها می باشد که درنتیجه آن، پیش بینی حداکثر عمق آبشستگی (Ds) با استفاده از مدل های هوشمند که قادر به لحاظ این پیچیدگی ها می باشند امری مهم و ضروری می باشد. بنابراین در تحقیق حاضر، عملکرد دو مدل هوش مصنوعی به نام های SVR(با لحاظ روش های اعتبارسنجی مختلف، شامل train-test، K-Fold و leave-one-out) و GRNN مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل نشان دادند که اگرچه تمام مدل ها در پیش بینی Ds دقت تقریبا خوبی دارند؛ اما مدل SVR با روش اعتبارسنجی train-test دقت بالاتری را نشان می دهد (به ترتیب با R2، MAE، MARE، RMSE و NSE برابر با 66/95، 0124/0 ، 26/4، 0168/0 و 993/0)، و بعد از آن به ترتیب مدل های SVR leave-one-out، SVR K-Fold (در K=9) و مدل GRNN را می توان به عنوان دقیق ترین مدل ها در این تحقیق پیشنهاد نمود.
    کلیدواژگان: تلاقی رودخانه ها، شرایط بستر متحرک، مدلSVR، روش های اعتبارسنجی، مدل GRNN
  • یادداشت پژوهشی
  • مجتبی لبیب زاده صفحات 93-108
    در دال ها به دلیل وجود داکت های تاسیساتی، وجود آسانسور، سیستم های گرمایشی و سرمایشی و غیره ایجاد بازشو اجتناب ناپذیر است. بازشوهای با ابعاد کوچک معمولا تاثیر چندانی در عملکرد دال نمی گذارند ولی رفتار دال های دارای بازشو با ابعاد نسبتا بزرگ متفاوت است و معمولا باعث تمرکز تنش در اطراف بازشوها می گردد. درنتیجه یک نقطه ضعف در سازه ایجاد می گردد و غفلت از این موضوع می تواند باعث ایجاد خسارت سازه ای در اطراف بازشوها شود. یکی از روش های ترمیم و مقاوم سازی این گونه دال ها که بعد از اجرا در آنها بازشو ایجاد می شود، استفاده از مصالح کامپوزیت پلیمری(Fiber Reinforced Polymer) یا بهاختصار FRP می باشد. در این تحقیق، تاثیر بازشوها و هم چنین تاثیر نحوه قرارگیری صفحات FRP روی ظرفیت خمشی دال ها مورد بررسی قرار گرفته است. در انتهای تحقیق مشخص شد که نتایج این پژوهش می تواند برای تقویت دال های موجود که در آنها ایجاد بازشو شده است، استفاده شود و ظرفیت باربری آنها در مقایسه با حالت هموژن (بدون تقویت) می تواند افزایش یابد بهطوری که براساس نتایج بهدست آمده از تحلیل مقاومت نهایی نسبت به نمونه شاهد (دارای بازشو و بدون تقویت) در گروه Se (دال دارای بازشو در لبه کناری دال) از 12 تا 30 درصد و در گروهSco (دال دارای بازشو در گوشه دال) از 1 تا 10 درصد بسته به نحوه قرارگیری الیاف تقویتی FRP افزایش داشته است.
    کلیدواژگان: دال بتن مسلح دوطرفه، بازشوی کناری و گوشه، الیاف CFRP، ظرفیت باربری
  • محمد مهدی مجاهد، بهروز احمدی ندوشن صفحات 109-122
    باتوجه به کوچک بودن احتمال خرابی سازه ها، تحلیل قابلیت اعتماد سازه ها هزینه زمانی بالایی را به همراه خواهد داشت. در این مقاله، به منظور کاهش زمان محاسبات، الگوریتمی براساس ترکیب روش رگراسیونی کوچک ترین مربعات دستگاه بردارهای پشتیبان و دو روش شبیه سازی مونت کارلوی پیشرفته: نمونه برداری بااهمیت و ابرمکعب لاتینی، ارائه شده است. با ارائه دو مثال قاب و یک مثال خرپا کارایی الگوریتم های پیشنهادی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج حاصل نشان می دهد که روش پیشنهادی می تواند احتمال خرابی را به خوبی تخمین زند و زمان محاسبات در مقایسه با دیگر روش های ارائه شده در سال های اخیر بسیار کمتر می باشد.
    کلیدواژگان: قابلیت اعتماد سازه ها، روش های پیشرفته شبیه سازی مونت کارلو، دستگاه بردارهای پشتیبان، احتمال خرابی
|
  • Abbas Karamodin, Saeed Khajekaramodin Pages 1-16
    In this paper a semi-active structural damage control strategy using MR dampers and Neural Networks is presented. A multilayer feed-forward neural network has been designed. The input layer is relative displacement of stories and the output layer is the voltage needed for MR damper. The neural network is learned to predict the voltage needed for MR damper that can minimize the Park & Ang damage index of structure. Genetic algorithm has been used to learn the neural network. The Park & Ang damage index of the structure has been used as the fittnees function of the genetic algorithm. To evaluate the structural control system a nonlinear 3 story benchmark building has been selected. The results show the the proposed structural control system can effectively reduce the Park & Ang damage index of the structure.
    Keywords: Structure, Earthquake, Damage, Control, Semi-Active, Neural Network, Genetic Algorithm
  • Alireza Rezapour, Ehsan Seyedi Hosseininia Pages 19-36
    In this study, the mechanical behavior of the sand and shredded tire mixtures is studied by using direct shear box test. The aim of this research is to understand the effect of size effect of shredded tire particles on the mechanical behavior of the mixtures. Three different sizes of shredded tires are used in this study. First, the compressibility of the mixtures under consolidation pressure is studied and then, the mechanical behavior is investigated during the shear load. Under the compression stage, it is seen that the compressibility of shredded tires are much bigger than the sand alone. Also, it is seen that the compressibility is reduced as the size increases. During the shear loading stage, it is found out that the internal friction angle of the mixtures reduces as the percentage of the shredded tire increases. In addition, the friction angle is obtained larger as the size increases. As obvious, the compressibility of the mixtures increases with the increase in the percentage of shredded tire content. This is more effective until 20% content of shredded tire. The size of the shredded tire is not so effective on the compressibility, since the volumetric variation of medium to coarse shredded tire was almost equal. It is noted that in this paper, the variation of the friction angle and volumetric behavior of mixtures were investigated for different levels of specimen deformations.
    Keywords: Sand, Shredded Tire Mixture, Size Effect, Direct Shear Test, Mechanical Dehavior
  • Fattah Soroush, Hossein Ganjidoust, Bita Ayati Pages 37-48
    Removal of petroleum hydrocarbons from synthetic contaminated water using with photocatalytic process was conducted in the presence of nano TiO2 immobilized on the concrete plates. The solar photoreactor was consisted of storage tank of 60 L with floating pump, cascade system with 5 concrete steps, a 5 L weir on the top of the stairs and metalic chassis. The UV-A radiation of the sunlight was used instead of UV-A lamps as the irradiation source. The optimum parameters were pH of 5, TiO2 mass loading of 60 grm-2, UV equivalent irradiation time of 200 min, initial concentration of 100 mgL-1 and H2O2 concentration of 2000 mgL-1.The results demonstrated that under optimal conditions removal efficiency of chemical oxygen demand (COD), total petroleum hydrocarbons (TPH) and poly aromatic hydrocarbons (PAHs) were 70.48%, 67.63 % and 84.75% respectively. Also the results of GC-FID analysis indicated that most of PAHs were eliminated and only non-toxic aliphatic hydrocarbons were remained.
    Keywords: Solar photoreactor, TiO2, Light-Weighted Concrete, TPH, PAH, COD
  • Ali Hosseinbalam, Mahmoud Hashemi Pages 49-68
    In this article, Umbrella drainage system is presented as a alternative drainage system for the tunnels under steady state-seepage condition. The arrangement of this system is inspired from pin-hole drainage system and forepoling method of support installation. In this study, the performance of this drainage system is investigated through numerical statical analysis for deep circular tunnels subjected to steady-state seepage by using ABAQUS finite element software. In this regard, three monitoring parameters have been investigated: tunnel domain’s maximum effective principle strain, pore water pressure distribution of the tunnel walls and hydraulic gradient around the drainages. By taking into account these parameters, an optimum arrangement for the draining system is presented through exploring all of the factors affecting the drainage tube performance.
    Keywords: Umbrella Drainage, Deep Circular Tunnel, Steady-State Seepage, Numerical Statical Analysis
  • Issa Shooshpasha, Mojtaba Abbasi, Hussain Mola Abbasi Pages 69-78
    It is widely known and well emphasized that the cemented sand is one of economic and environmental topics in soil stabilization. In some instances, a blend of sand, cement and other materials such as fiber, glass, nano particle and zeolite can commercially available and effectively used in soil stabilization in road construction. In this investigation, zeolite and its effect on compaction studied as one of pozelan additive material to cement. Therefore, cilinopiolite kind of zeolite, Neka cement type II and Babolsar sand are used. Compaction poroctor tests were carried out on 24 combination type of cement and zeolite with include different cement percentages 2, 4, 6 and 8 percent of total dry weight of samples and replacement percent’s of 0, 10, 30, 50, 70 and 90 cement with zeolite. Results show that by replacement cement material by zeolite, the maximum dry density increased 2 to 2.5% in comparison with cemented samples and 14% optimum water content approximately concluded. At the end, a function fits Based on Voltra series presented to relate maximum dry density and zeolite-cement-soil parameters.
    Keywords: Stabilization, Cement, Zeolite, Compaction, Optimum Water Content
  • Behnam Balouchi, Mohammad Reza Nikoo, Mahmood Shafai Bajestan, Maryam Dehghani Pages 79-92
    River confluences are one of the most complex places in river systems, that it is important to predict the maximum scour depth (Ds) at this place using intelligent systems that consider this complexity. Therefore, in this study, the performance of two artificial intelligence models, namely, SVR (considering different validation techniques including train-test, K-Fold and leave-one-out) and GRNN was evaluated. Results showed that, although all models show approximately good accuracy in predicting the Ds; but, SVR with train-test validation method shows more accuracy (with R2, MAE, MARE, RMSE and NSE of 95.66, 0.0124, 4.26, 0.0168 and 0.993, respectively), and after that SVR K-Fold (at K=9), SVR leave-one-out; and GRNN are the accurate models in this study, respectively.
    Keywords: River Confluences, Live-Bed Condition, SVR, Validation Methods, GRNN
  • Mojtaba Labibzadeh Pages 93-108
    Due to existence of the facility ducts, such as elevators, heating, and cooling systems in buildings, creating of the openings in the reinforced concrete slabs is inevitable. Usually, small openings have negligible effects on the slab performance whereas the large openings can affect significantly on the slab behavior and can cause the stress concentration adjacent to the openings. In some cases, ignoring this issue can cause serious problems in the integrity, stiffness and even stability of structures. One of the rehabilitation and strengthening methods of such slabs is the use of Fiber Reinforce Polymers sheets (FRPs). In this research, the influence of the lateral and corner openings as well as the impact of using a kind of FRPs known as CFRP (Carbon Fiber Reinforce Polymer sheets) for strengthening of two-way slabs were investigated. The obtained results indicate that this method can be successfully employed in remedy operations for mentioned slabs. CFRP sheets can recover the lost flexural rigidity of the slab considerably and even in some cases can improve it in comparison to that of homogeneous slab (slab with no opening). The results also show that by implementing this method the flexural rigidity of the slab can be increased between 12 to 30 percent in the case of slabs with lateral opening and between 1 to 10 percent in the case of slabs with the corner opening relative to the original weakened slab (slab with opening without strengthening).
    Keywords: Two-Way RC Squared Slabs, CFRP, Load Bearing Capacity, Side, Corner Openings
  • Mohammad Mahdi Mojahed, Behrouz Ahmadi-Nedushan Pages 109-122
    The failure probability of structures are rather small and therefore calculation of structural reliability generally has a high computational cost. In order to reduce computational costs, this articles proposes a hybrid approach based on combination of the least squares support vector regression and two advanced Monte Carlo
    Methods
    importance sampling and Latin hypercube sampling. Two frames and one truss example are used to evaluate the performance of the proposed algorithm. Results demonstrate that proposed method provides an accurate estimation of failure probability and that the computational costs are lower than those of other methods
    Keywords: Structural Reliability, Advanced Monte Carlo Methods, Support Vector Machine, Failure Probability