فهرست مطالب

پژوهش های عمران و محیط زیست - سال چهارم شماره 2 (پیاپی 7، پاییز و زمستان 1397)
  • سال چهارم شماره 2 (پیاپی 7، پاییز و زمستان 1397)
  • تاریخ انتشار: 1397/12/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • حسن ثانی، کیومرث روشنگر*، رقیه قاسم پور صفحات 1-17
    یکی از موضوعات بسیار مهم در مورد سدهای خاکی تراوش آب از بدنه و پی سد می باشد که در صورت تجاوز از مقدار معینی منجر به خرابی و شکست سد خواهد شد. در تحقیق کنونی، کارایی روش تکاملی برنامه نویسی بیان ژن (GEP) و روش المان محدود (SEEP/W) در تعیین دبی نشت از بدنه سد خاکی زنوز واقع در استان آذربایجان شرقی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور ابتدا با استفاده از داده های سد خاکی زنوز (تراز آب در مخزن سد، سطح ایستائی پیزومترهای کار گذاشته شده در بدنه و پی سد و دبی نشت) مدل هایی در 3 حالت شامل؛ حالت منفرد دبی نشت وابسته به تراز مخزن، حالت منفرد دبی نشت وابسته به تراز پیزومتر و حالت ترکیبی دبی نشت وابسته به تراز مخزن و پیزومتر تعریف شده و نتایج حاصله مورد ارزیابی قرار گرفته است. سپس با استفاده از آنالیز حساسیت موثرترین پارامترها در هر حالت مشخص شده و بهترین حالت بدست آمده از روش GEP، با مدلسازی نرم افزاری با SEEP/W مقایسه گردید. نتایج نشان می دهد که تعیین دبی نشت در حالتی که تنها وابسته به تراز مخزن است منجر به جوابهای دقیقتری می گردد و در این راستا روش برنامه ریزی بیان ژن از روش المان محدود موفق تر می باشد. نتایج آنالیز حساسیت نشان داد که تراز آب مربوط به روز قبل در پیزومتر نصب شده در ارتفاع1850 متری (PL105(t-1)) و تراز آب در مخزن مربوط به دو روز قبل (RL(t-2)) تاثیرگذارترین پارامترها در مدل سازی می باشند.
    کلیدواژگان: سد خاکی، دبی نشت، تراز آب مخزن، GEP، SEEP-W
  • محمد رضا گودرزی*، امیر حسینی صفحات 19-35
    معادلات حرکت جریانهای غیردائمی در آبراهه های روباز معادلات پیوستگی و اندازه حرکت بوده و به معادلات سنت ونانت معروف هستند. بر حسب ساده سازیهایی که در این معادلات صورت می گیرد دسته بندی مدل های روندیابی عددی سیلاب صورت می پذیرد. از جمله روش های روندیابی سیلاب، مدل های امواج دینامیکی، سینماتیکی و مدل های هیدرولوژیکی کانوکس و ماسکینگام می باشند. در این تحقیق علاوه بر تشریح اصول معادلات سنت ونانت و مدل های عددی امواج دینامیکی، سینماتیکی و مدل های کانوکس و ماسکینگام، نتایج مورد مقایسه قرار گرفته است. برای این مهم از بازه رودخانه بستانک بین ایستگاه های هیدرومتری بادامک تا خانیمن در استان فارس بهره برده شد و با ارائه یک رابطه ریاضی نوین با استفاده از خروجی MIKE11 و EXCEL به پیش بینی دبی سیلاب و پهنه سیل گیر رودخانه و بیشینه عرض جریان سیل اقدام گردید. نتایج نشان دادند که مدل موج دینامیکی MIKE11 با اختلاف دبی 044/0 مترمکعب بر ثانیه نسبت به دبی اوج مشاهداتی مقدار دبی حداکثر را با دقت بالایی تخمین زده است و نتایج بهتری نسبت به سایر مدل ها دارد. همچنین روندیابی و پهنه بندی ریاضی سیل در میان روش های هیدرولوژیکی حاکی از نزدیکی نتایج هیدرولوژیکی ماسکینگام به کمک الگوی حداقل مربعات به مقدار 7/14384 متر مربع و کمترین خطا با مقادیر عددی MIKE11 و سیل مشاهداتی بوده است.
    کلیدواژگان: بستانک، سنت ونانت، MIKE11، روندیابی، بیشینه عرض و پهنه بندی سیلاب
  • وحیده شیروانی هرندی، افشین مشکوه الدینی*، علی معصومی صفحات 37-52
    دراین پژوهش به بررسی عملکرد لرزه ای قاب های خمشی میان مرتبه تحت رکوردهای حوزه نزدیک مقیاس شده، با استفاده از تحلیل های دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی (NTHA) و افزایشی (IDA) پرداخته شده است. همچنین تبیین مختصر این مفهوم نیز از دیدگاه تشکیل مفاصل غیرخطی بر اساس تحلیل پوش آور مودال (MPA) نیز آزموده شده است. ماهیت انتشار سه بعدی امواج لرزه ای ناشی از رکوردهای زلزله در اسکلت مقاوم سازه، سبب ایجاد نیروهای دینامیکی با دامنه مختلف خواهد شد. وجود و اعمال رکوردهای نیرومند حوزه نزدیک می تواند سبب بزرگی و افزایش شدت تاثیرگذاری نیروهای یاد شده گردد. دو سازه مطالعاتی در این تحقیق، با اسکلت قاب خمشی دسته شده (Bundled Tube) و قاب خمشی ترکیبی (3D Frame) می باشند. پارامترهای پاسخ مورد بررسی عبارت از پوش بیشینه دریفت طبقات، بیشینه شتاب طبقات، تاریخچه زمانی دریفت و آرایش مفاصل غیرخطی می باشند. همچنین، منحنی های IDA متناظر با پارامتر دریفت تحت چند رکورد حوزه نزدیک ترسیم شده است. عملکرد لرز ه ای سازه-های مطالعاتی مورد مقایسه و بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: تحلیل IDA ، تحلیل دینامیکی غیر خطی تاریخچه زمانی ، قاب خمشی دسته شده ، قاب خمشی ترکیبی ، زلزله حوزه نزدیک
  • محمد علی فتحعلی، سید روح الله حسینی واعظ*، احسان دهقانی صفحات 53-67
    وجود تیر پیوند در قاب های مهاربندی واگرا مهم ترین عامل تفاوت رفتاری این قاب با سایر سیستم های سازه ای، است. به همین دلیل، مدل سازی رفتار تیر پیوند اهمیت بسیاری دارد. مطابق آیین نامه FEMA 356 برای ارزیابی عملکرد تیر پیوند در تمام محدوده های رفتاری آن، نیاز به چرخش خمیری مفاصل خمیری است. در بسیاری از مطالعات، برای مدل سازی تیر پیوند، در محل تشکیل مفصل خمیری، دو مفصل خمشی و برشی متمرکز را به صورت همزمان مدل می کنند. در این روش، در صورت حاکم شدن رفتار برشی در تیر پیوند، دورانی در دو طرف مفصل خمیری به وجود نمی آید. به همین دلیل، نمی توان به مدل سازی رفتار تعمیم یافته تیر پیوند و ارزیابی عملکردی آن مطابق آیین نامه FEMA 356، پرداخت. در این مقاله روش جدیدی برای مدل سازی رفتار تیر پیوند ارائه شده است. طبق این روش، در محل تشکیل مفصل خمیری، تنها یک مفصل خمیری خمشی مدل می شود و رفتار آن به گونه ای تعیین می گردد که معادل رفتار تیر پیوند باشد. علاوه بر ارائه روش جدید مدل سازی تیر پیوند، فرآیند محاسبه تغییرمکان هدف هر سطح عملکرد نیز در این مقاله شرح داده می شود. به منظور مدل سازی و تحلیل استاتیکی غیرخطی از نرم افزار OpenSees استفاده شده است. در انتها، برای صحت سنجی فرآیند محاسبه تغییرمکان هدف هر سطح عملکرد و روش مدل سازی ارائه شده، نتایج حاصل از تحلیل استاتیکی غیرخطی یک قاب مهاربندی واگرای فولادی دوبعدی ارائه گردیده و با نتایج نرم افزار SAP2000 مقایسه شده است. مقایسه نتایج، صحت مدل سازی و فرآیند محاسبه تغییرمکان هدف را تایید می کند.
    کلیدواژگان: تیر پیوند، تحلیل استاتیکی غیرخطی، مدل سازی، ارزیابی عملکرد سازه
  • حسین زنجیرانی فراهانی، مسعود پلاسی*، جواد نعمتی صفحات 69-78
    در این مقاله، به تحلیل رفتار حرارتی قیر اصلاح شده با استفاده از پلاستیک های بازیافتی و پودر لاستیک ضایعاتی پرداخته شده است. در ابتدا به کمک تحلیل حرارتی، رفتار مواد با افزایش دما بررسی شده که مهم ترین آنها تحلیل حرارتی (TGA) وگرماسنجی افتراقی (DSC) بر روی پلاستیک های بازیافتی، قیر اصلاح شده و پایه می باشد. قیر اصلاح شده با پلاستیک های بازیافتی عملکرد بهتری به لحاظ خصوصیات حرارتی دارد. در انتها آزمایش FTIR جهت تعیین ساختار ترکیبات بر روی قیر پایه، قیراصلاح شده و پلاستیک های بازیافتی انجام شد و مشاهده گردید که اصلاح قیر با پلاستیک های بازیافتی از نوع فیزیکی می باشد و واکنش شیمیایی رخ نمی دهد. در این مقاله، به تحلیل رفتار حرارتی قیر اصلاح شده با استفاده از پلاستیک های بازیافتی و پودر لاستیک ضایعاتی پرداخته شده است. در ابتدا به کمک تحلیل حرارتی، رفتار مواد با افزایش دما بررسی شده که مهم ترین آنها تحلیل حرارتی (TGA) وگرماسنجی افتراقی (DSC) بر روی پلاستیک های بازیافتی، قیر اصلاح شده و پایه می باشد. قیر اصلاح شده با پلاستیک های بازیافتی عملکرد بهتری به لحاظ خصوصیات حرارتی دارد. در انتها آزمایشFTIR جهت تعیین ساختار ترکیبات بر روی قیر پایه، قیراصلاح شده و پلاستیک های بازیافتی انجام شد و مشاهده گردید که اصلاح قیر با پلاستیک های بازیافتی از نوع فیزیکی می باشد و واکنش شیمیایی رخ نمی دهد.
    کلیدواژگان: تحلیل حرارتی، پلاستیک بازیافتی، قیر، پودرلاستیک
  • روح اله امیرآبادی*، حسین اربابی، ابوالفضل آرزومند، مهدی صالح صفحات 71-79
    اسکله های شمع و عرشه ی فولادی در مقابل خوردگی و فرسایش بسیار آسیب پذیر نشان داده اند، بخصوص در محیط مرطوب ساحلی خلیج فارس که دارای یون کلرید فراوانی می باشد. از طرفی با توجه به اینکه کشور ما در منطقه لرزه خیزی قرار دارد باید توجه ویژه ای به ساخت سازه های با اهمیت بالا داشت تا در مقابل این پدیده طبیعی قابلیت سرویس دهی خود را از دست ندهند. پس با شناخت میزان آسیب پذیری این سازه ها در مقابل خوردگی می توان میزان آسیب های وارده در مقابل زلزله را ارزیابی کرده و در پروسه طراحی و یا در روش های نگهداری این تاثیرات را در نظر گرفته و گام هایی در این راستا برداشت تا میزان مقاومت سازه در مقابل بارهای دینامیکی و استاتیکی وارده از حمله بار زلزله در طول عمر بهره برداری سازه از حد مجاز تجاوز نکرده و سازه قابل سرویس دهی باشد. در این مقاله از یک نوع اسکله شمع و عرشه فولادی رایج در خلیج فارس برای مدلسازی سه بعدی در نرم افزار SAP2000 استفاده شده است. پنج مدل از اسکله در سنین 0، 5/12، 25، 5/37 و 50 سال پس از ساخت سازه مدلسازی شدند و برای بررسی پاسخ لرزه ای مدل ها از تحلیل دینامیکی فزاینده که شامل هشت رکورد زلزله در هفت مقیاس مختلف می باشد، استفاده شد. در نهایت با کمک معیارهای خرابی ای که از تحلیل پوش آور استخراج گردید، منحنی های شکنندگی اسکله در سه حالت سرویس دهی، تعمیرپذیری و نزدیک فروپاشی ارائه شدند. بعد از انجام تحلیل ها و مشاهده نتایج این نتیجه بدست آمد که سالخوردگی موجب تغییر پاسخ لرزه ای و منحنی های IDA اسکله و افزایش آسیب پذیری سازه می شود.
    کلیدواژگان: اسکله شمع و عرشه، خوردگی، شمع های فلزی، رفتار لرزه ای، سالخوردگی
|
  • Hassan Sani, Kiyoumars Roushangar *, Roghayeh Ghasempour Pages 1-17
    In this study, the capability of gene expression programming (GEP) and a finite element method (SEEP/W) was assessed for predicting water seepage from body and foundation of zonouz earthen dam located in East Azerbaijan Province. Therefore, different models using observational data of Zonouz dam (water level in the reservoir, pizometer levels implanted in the body and injected tunnel dam and seepage discharge) were developed in three states: single-mode of seepage discharge related to pizometer level, single-mode of seepage discharge related to reservoir level and combined state of seepage discharge related to reservoir and pizometer level and the results were analyzed. From the sensitivity analysis the most effective parameter for any states were determined. Then the best model of GEP was reanalyzed using SEEP/W software. The results showed that the single-mode which the seepage discharge depends to only reservoir level leads to more accurate results and in this regard, the gene expression programming approach is more successful than the applied finite element method. The sensitivity analysis showed that the water level related to one day ago in pizometer which located at level of 1850m (PL105(t-1)) and reservoir level related to two days ago (RL(t-2)) are the most effective parameters in modeling.
    Keywords: Earth dam, GEP, Reservoir level, Seepage discharge, SEEP-W
  • Mohammad Reza Goodarzi *, Amir Hoseini Pages 19-35
    The equations governing transient open-channel flow are continuity and momentum equations that are known as Saint-Venant equation. Based on the simplifications of this equation, numerical models of flood routing are categorized. Flood routing models include: dynamic wave models, kinematic models, hydrological Knox model and Maskingham model. In this research, basics of Saint-Venant equation and numerical dynamic wave model, kinematic, Knox and Maskingham models will be explained. Also their results are compared. Also their results are compared. For this purpose, an interval of Bastanak River between Badamak and Khanimen Hydrology stations is studied and a new mathematical relationship for prediction of maximum flood flow rate, river flood plain and maximum width of flood flow is presented. MIKE11 dynamic wave model was solved by partial differential methods and showed a better result with respect to other models. Routing and mathematical zoning of flood using hydrological Maskingham method showed minimum error compared to numerical MIKE11 method and observed flood when min square method used to calculate error.
    Keywords: Bastanak, Saint-Venant, MIKE11, Routing, Maximum Width, Flood Plain
  • Vahideh Shirvani Harandi, Afshin Meshkat, Dini *, Ali Massumi Pages 37-52
    In this study, the performance of resistant skeleton of mid-rise moment frames under scaled near-field earthquake records have been evaluated by using both, incremental dynamic and nonlinear dynamic time history analyses. Also, a brief explanation of this concept through the perspective of the formation of nonlinear hinges has been studied using modal pushover analysis. Three-dimensional propagation of seismic waves in resistant skeleton of buildings create a set of dynamic lateral forces with different intensities in the height of structure. Near-field strong ground motions are able to magnify the intensity of the mentioned forces. The studied structural models are comprising of bundled tube frame and full 3d moment frame resistant skeletons. The evaluated response parameters are the maximum interstory drift, maximum acceleration of stories, the interstory drift time history and configuration of the formed nonlinear hinges. Moreover, the IDA curves corresponding to maximum interstory drift have been drown subjected to a number of near-field ground motions. The performance of studied structures was evaluated and compared.
    Keywords: Incremental dynamic analysis , Nonlinear dynamic time history analysis , Bundled tube frame , 3d moment frame , Near-fault ground motion
  • Mohammad Ali Fathali, Seyed Rohollah Hoseini Vaez *, Ehsan Dehghani Pages 53-67
    The presence of the link beam in eccentrically braced frames is primarily responsible for different behavior of this frame with other structural systems. In accordance with the FEMA 356, for the evaluation of the performance of the link beam in all of its behavioral areas, the plastic rotation of the plastic hinges is required. In many studies, for the modeling of the link beam, at two end of an elastic beam, two bending and shear plastic hinge are modeled simultaneously. In this method, it is not possible to model the generalized behavior of the beam and evaluate its performance in accordance with the FEMA 356. In this paper, a new method for modeling the behavior of the link beam is presented. According to this method, at the location of the joint formation, only one flexural joint is modeled and its behavior is determined to be equivalent to the behavior of the link beam. In addition to presenting a new method for link beam modeling, the process of calculating the target displacement for each level of performance is described. OpenSees software has been utilized to model and analyze. Finally, for verifying the process of calculating the target displacement of performance levels and the proposed modeling method, the results of nonlinear static analysis of a 2D eccentrically braced frame are presented and compared with the results of the SAP2000. Comparison of the results confirms the accuracy of the modeling and the process of calculating the target displacement.
    Keywords: link beam, Nonlinear Static Analysis, Modeling, Evaluation of the Structure performance
  • Hosein Zanjirani Farahani, Massoud Palassi *, Javad Nemati Pages 69-78
    In this paper, the thermal analysis of modified bitumen by us-ing recycled and waste crumb rubber has been investigated. At first, thermal conductivity analysis of materials has been investigated with increasing temperature, and the most im-portant thermal analysis experiments, such as thermo-gravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorim-etry (DSC) have been performed on samples. It has been ob-served that modified bitumen with recycled plastics perform better in terms of thermal analysis characteristics. Finally, FTIR analysis was performed to determine the structure of the compounds on the bitumen. and plastics were recycled and found that by modification of bitumen with recycled plastics a chemical reaction does not occur.
    Keywords: Thermal Analysis, Recycled Plastics, Bitumen, Crumb Rubber
  • Rouhollah Amirabadi*, Hossein Arbabi, Abolfazl Arezoumand, Mahdi Saleh Pages 71-79
    Since ports and docks play a major role in developing a country, they should pay particular attention to these types of structures. Special attention is not just to successive build-ups, but after constructing, paying attention to these types of structures, it should have the optimal service as the first years of establishment. Pile and metal deck have been shown that vulnerable to corrosion and erosion, in the humid coastal area of the Persian Gulf, with high chloride ions. Given our country’s position in a seismic region, we must pay attention to high-value buildings against natural phenomena. Therefore, by recognizing the vulnerability of these structures against corrosion, the level of damage to the structure against the earthquake can be assessed and considered in the design process or in maintenance methods. In this paper, a conventional pile and metal deck in the Persian Gulf for 3D modeling in the SAP2000 software has been used. Five models of the docks were modeled at 0, 12.5, 25, 37.5 and 50. To investigate the response of the seismicity of the models, an increasing dynamic analysis, which includes eight seismic records in seven different scales, was used. Finally, with the help of the breakdown criteria that were extracted from the overlapping analysis, the fracturing curves of the dock were presented in three modes: service, repair and close to collapse. After analyzing and observing the data, the result is that aging changes the quiver response and IDA curves and increases the structural vulnerability.
    Keywords: Pile, metal deck, Corrosion, Steel Pile, Seismic behavior, Aging