فهرست مطالب

پژوهش های عمران و محیط زیست - سال پنجم شماره 1 (پیاپی 8، بهار و تابستان 1398)
  • سال پنجم شماره 1 (پیاپی 8، بهار و تابستان 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/03/01
  • تعداد عناوین: 12
|
  • سید محمد عبداللهی، امیر توانا املشی، ملک محمد رنجبر* صفحات 1-20

    استفاده از دال های تخت بتن مسلح که به طور مستقیم بر روی ستون قرار می گیرند، در سیستم های سازه ای بسیار رایج است. اتصال ستون- دال تخت، همواره در معرض ترکیب لنگر خمشی و تنش برشی قرار می گیرد که سوراخ شدگی (پانچ) و شکست برشی را به دنبال خواهد داشت. از آنجاکه در دال های تخت، بار کف مستقیما از دال به ستون منتقل می شود، تنش های برشی قابل ملاحظه ای در دال به وجود می آید و پدیده برش پانچ در محل اتصال دال به ستون رخ می دهد که در صورت وجود بازشو در دال، احتمال وقوع پدیده پانچ بیشتر می شود. این پژوهش، مطالعه عددی اثر تقویت دال های تخت بتن مسلح دارای بازشو با صفحات فولادی خارجی و گل میخ بر روی ظرفیت برشی پانچ آن می باشد. به این منظور، چند نمونه دال تخت بتن مسلح دارای بازشو تقویت شده با صفحات فولادی خارجی با ابعاد و ضخامت مختلف و همچنین قطر، طول، تعداد و آرایش متفاوت گل میخ ها با استفاده از روش اجزای محدود تحلیل و نتایج حاصل از نمونه های مختلف با یکدیگر مقایسه گردید. ملاحظه می شود که تقویت دال های مورد بررسی، باعث بهبود وضعیت سختی و افزایش ظرفیت برشی پانچ گردیده است. همچنین بررسی ها نشان می دهد که میزان این بهبود وضعیت وابسته به ابعاد و ضخامت ورق و قطر، طول، تعداد و آرایش گل میخ ها می باشد. نتایج این تحقیق نشان می دهد که در صورت استفاده از مدل های رفتاری مناسب در فرآیند شبیه سازی، روش اجزای محدود می تواند ابزار مناسبی جهت تحلیل و طراحی ایمن و بهینه دال های بتن مسلح باشد. استفاده از دال های تخت بتن مسلح که به طور مستقیم بر روی ستون قرار می گیرند، در سیستم های سازه ای بسیار رایج است. اتصال ستون- دال تخت، همواره در معرض ترکیب لنگر خمشی و تنش برشی قرار می گیرد که سوراخ شدگی (پانچ) و شکست برشی را به دنبال خواهد داشت. از آنجاکه در دال های تخت، بار کف مستقیما از دال به ستون منتقل می شود، تنش های برشی قابل ملاحظه ای در دال به وجود می آید و پدیده برش پانچ در محل اتصال دال به ستون رخ می دهد که در صورت وجود بازشو در دال، احتمال وقوع پدیده پانچ بیشتر می شود. این پژوهش، مطالعه عددی اثر تقویت دال های تخت بتن مسلح دارای بازشو با صفحات فولادی خارجی و گل میخ بر روی ظرفیت برشی پانچ آن می باشد. به این منظور، چند نمونه دال تخت بتن مسلح دارای بازشو تقویت شده با صفحات فولادی خارجی با ابعاد و ضخامت مختلف و همچنین قطر، طول، تعداد و آرایش متفاوت گل میخ ها با استفاده از روش اجزای محدود تحلیل و نتایج حاصل از نمونه های مختلف با یکدیگر مقایسه گردید. ملاحظه می شود که تقویت دال های مورد بررسی، باعث بهبود وضعیت سختی و افزایش ظرفیت برشی پانچ گردیده است. همچنین بررسی ها نشان می دهد که میزان این بهبود وضعیت وابسته به ابعاد و ضخامت ورق و قطر، طول، تعداد و آرایش گل میخ ها می باشد. نتایج این تحقیق نشان می دهد که در صورت استفاده از مدل های رفتاری مناسب در فرآیند شبیه سازی، روش اجزای محدود می تواند ابزار مناسبی جهت تحلیل و طراحی ایمن و بهینه دال های بتن مسلح باشد.

    کلیدواژگان: دال تخت، برش پانچ، صفحه فولادی، بازشو، گل میخ
  • پریسا سرتاجی*، عبدالرضا سروقدمقدم صفحات 21-33
    دیوارهای برشی بتنی مسلح کوتاه با نسبت ارتفاع به طول کوچک تر از 2، در ساختمان های کوتاه یا در طبقات پایین ساختمان های بلند یا در نیروگاه های هسته ای رایج اند. دیوارها با این تناسب هندسی، تغییرشکل برشی زیادی در مقایسه با تغییرشکل خمشی دارند. لذا در طراحی این دیوارها معمولا مقاومت برشی حاکم خواهد بود. به همین ترتیب، پیش بینی پاسخ لرزه ای و به دنبال آن، دستیابی به طراحی این سازه نیاز به یک مدل سازی صحیح، کارا و جامع دارد که بتواند رفتار مشابه با واقعیت را از خود نشان دهد. در این تحقیق، پارامترهای تاثیرگذار در مدل سازی دیوارهای برشی کوتاه تحت بارهای جانبی در دو مقیاس کوچک و بزرگ براساس نتایج آزمایشات، راستی آزمایی و معرفی شده است. ابتدا مدل سازی با استفاده از یک نرم افزار اجزای محدود غیرخطی در مقیاس کوچک (نرم افزار Vector2) و سپس مدل سازی با نرم افزار کاربردی دیگری با توانمندی مدل سازی با مقیاس بزرگ (اپنسیس) صورت گرفته است. در نهایت، نتایج حاصل از این دو نرم افزار با نتایج آزمایشگاهی راستی آزمایی شده است. نتایج حاصل از بررسی های این مقاله نشان می دهد که نرم افزار اجزای محدود غیرخطی Vector2 دارای دقت بالایی در مدل سازی پاسخ دیوارهای برشی کوتاه می باشد؛ ولی در صورتی که نیاز به مدل سازی دیوار برشی کوتاه در مقیاس بزرگ و در کنار یک سازه سه بعدی باشد، به شرط نسبت هندسی مناسب ارتفاع به طول دیوار، توصیه به استفاده از نرم افزار اپنسیس می شود.
    کلیدواژگان: دیوارهای برشی کوتاه، مدلسازی با مقیاس کوچک، مدلسازی با مقیاس بزرگ، اجزای محدود غیرخطی
  • پدرام حسینی*، محمود حسینی، سید محمد عمرانی زاده صفحات 35-49
    در این تحقیق، بررسی مقایسه ای بین روش های استاتیکی غیرخطی با روش تاریخچه زمانی برای سازه های مهاربندی شده از نوع شورون (به همراه جداساز لرزه ای لاستیکی با هسته سربی در تراز پایه) انجام شده است. با توجه به تاثیر ارتفاع در پاسخ های لرزه ای سازه جداسازی شده در این مقاله، 3 سازه ساختمانی جداسازی شده با جداساز لاستیکی با هسته سربی در 3 تراز ارتفاعی مختلف 4، 7 و 10 طبقه، در منطقه ای با خطر لرزه خیزی خیلی زیاد با فرض نوع خاک C به صورت سه بعدی مدل سازی شده است. روش های تحلیل استاتیکی غیرخطی بار افزون، با تغییرمکان هدف آیین نامه ASCE41-13 و با الگوهایی بار جانبی مود اول سازه، یکنواخت، مثلثی، دینامیکی طیفی و PSC به همراه تحلیل تاریخچه زمانی برای رکورد زلزله های حوزه دوره انتخابی، بر روی مدل های مورد نظر اعمال گردیده است. نتایج نشان می دهد که برآورد جابه جایی حداکثر این جداساز و برش پایه در روش های بار افزون ASCE41-13، دارای دقت بالایی در سازه های با تراز ارتفاعی مختلف بوده اند. در برآورد جابه جایی حداکثر طبقات، روش های مود اول، یکنواخت، دینامیکی طیفی، PSC دارای دقت کافی در تمام ترازهای ارتفاعی مورد بحث بوده و با افزایش ارتفاع سازه، دقت الگوی بار مثلثی کاهش پیدا کرده است و در مقایسه با آن، روش PSC دارای دقت بالایی می باشد.
    کلیدواژگان: سازه جداسازی شده، جداساز لاستیکی با هسته سربی (LRB)، روش های تحلیل غیرخطی، تاثیر ارتفاع در دقت تحلیل استاتیکی غیر خطی بار افزون
  • مهدی شریفی*، ابولقاسم معزی، نسیم ثباتی صفحات 51-60
    مخازن ذخیره سیال به ویژه مخازن روزمینی، ازجمله سازه های مهم و حیاتی در زیرساخت های انرژی به شمار می آیند. این مخازن بیشتر برای ذخیره فرآورده های سیالات نفتی و ذخیره آب آتش نشانی استفاده می شود و لذا بهره برداری از مخازن پس از وقوع زمین لرزه دارای اهمیت بسزایی است. منحنی شکنندگی یا آسیب پذیری یکی از ابزارهای موثر جهت تخمین خسارت های وارده ناشی از رخداد زلزله است. در این تحقیق، هدف تهیه منحنی شکنندگی لرزه ای مخازن رو زمینی متکی بر شمع می باشد. این منحنی شکنندگی بدون در نظر گرفتن آسیب دیدگی های بدنه مخزن و تنها با تمرکز بر رفتار سازه ای فونداسیون به دست آمده است. این تیپ مخازن عمدتا در زمین های با ظرفیت باربری پایین ساخته می شوند. در این تحقیق، دو تیپ مخزن که مطابق با API650-13 در یک پروژه عملی طراحی شده است، به عنوان مطالعه موردی تحت بررسی قرار گرفته است. به همین منظور، نخست با استفاده از روش تحلیل غیرخطی استاتیکی، منحنی ظرفیت سازه ای مخازن استخراج شده است. سپس عملکرد لرزه ای سازه ای این مخازن برای 12 طیف از رکوردهای مختلف در شتاب های متفاوت به دست آمده است. در ادامه با در نظر گرفتن شاخص های خرابی سازه و انتخاب توزیع آماری مناسب برای معیارهای خرابی انتخاب شده، احتمال خرابی در سطوح مختلف محاسبه و منحنی شکنندگی سازه ای برای مخازن موردنظر به دست آمد. نتایج به دست آمده با منحنی شکنندگی مخازن که با در نظر گرفتن آسیب دیدگی های اجزای مکانیکی تهیه شده است، مقایسه گردیده است. این مقایسه نشان می دهد خرابی های اجزای مکانیکی زودتر از خرابی های سازه ای حادث می شود و رفتار لرزه ای مخازن عمدتا با این خرابی ها کنترل می گردد.
    کلیدواژگان: مخازن فولادی اتمسفریک، منحنی شکنندگی، شمع، خرابی
  • محسن ایثاری، رضا تاری نژاد*، سید کاظم رضوی صفحات 61-75
    مطالعات محققین اثبات می کند که رکوردهای مربوط به یک زلزله که در نقاط مختلف زمین ثبت می شوند، به دلیل عواملی چون محدود بودن سرعت انتشار امواج زلزله، تفرق امواج از نظر دامنه و فاز، تفاوت هایی دارند. این امر، لزوم کاربرد مفهوم تغییرات مکانی حرکت زمین در زمان زلزله را برای به کارگیری در آنالیزهای دینامیکی سازه ها نشان می دهد. در پژوهش حاضر، با استفاده از نرم افزار تفاضل محدود FLAC مدل ایستگاه مترو دایکای تهیه و در دو وضعیت بارگذاری لرزه ای یکنواخت و غیریکنواخت مورد بررسی قرار گرفت. پدیده بزرگنمایی ناشی از تفرق امواج لرزه ای با حضور سازه مترو و بدون آن، شتاب های حداکثر روی سطح زمین و بین لایه های تشکیل دهنده اطراف ایستگاه، تغییرمکان نسبی سازه و همچنین طیف ارتباط بین زوج نقاط در دو وضعیت بارگذاری ارزیابی شد. نتایج این پژوهش نشان می دهد که بیشترین مقدار بزرگنمایی به مقدار 75/1 در نقطه نزدیک سازه و در وضعیت بارگذاری غیریکنواخت اتفاق افتاده است. همچنین برای افزایش دقت در تخمین شتاب های سطح زمین، علاوه بر وجود سازه، وضعیت بارگذاری غیریکنواخت نیز باید در نظر گرفته شود.
    کلیدواژگان: تحریک یکنواخت، بزرگنمایی، سازه زیر زمینی، تفاضل محدود، تحریک غیر یکنواخت
  • حسین نوفرستی، علی ویسکرمی، محمدجواد رحیم دل* صفحات 77-88

    زمین لغزش یکی از مخرب ترین حوادث طبیعی در زمین های شیب دار بوده که هرساله منجر به خسارت های جانی و مالی فراوانی می شود. دامنه های شیب دار که در زمین های سست چه به صورت طبیعی یا مصنوعی ایجاد شده اند، مستعد پدیده زمین لغزش هستند. در زمستان 1390 در حین فعالیت های راهسازی برای توسعه و احداث جاده جدید قائن- افین در استان خراسان جنوبی و در مجاورت روستای روشک، رانش ناگهانی زمین منجر به تخریب پل سنگی جدیدالاحداثی در مسیر جاده گردید. در این مقاله، به بررسی این زمین لغزش و علت وقوع آن پرداخته شده است. برای این منظور، از تصاویر ماهواره ای، و تجربیات به دست آمده در بازدیدهای محلی استفاده شد و تحلیل پایداری دامنه و بررسی نوع زمین لغزش با بهره گیری از روش های تعادل حدی ساده شده بیشاپ و روش عددی المان محدود انجام گردید. با توجه به نتایج، عدم توجه به حرکات اولیه دامنه و ادامه کارهای ساختمانی در محدوده توده لغزشی از عوامل اصلی وقوع این زمین لغزش بوده و بارندگی نقش چندانی در بروز این پدیده نداشته است. ضریب ایمنی دامنه قبل از انجام خاکریزی جدید حدود 7/1 به دست آمد که پس از خاکریزی به ضخامت 4 متر به 90/0 کاهش یافته است.

    کلیدواژگان: زمین لغزش، روش تعادل حدی، روش المان محدود، روستای روشک، خراسان جنوبی
  • رضا میکاییل*، محمد عطایی، فرهنگ سرشکی، امیر جعفرپور صفحات 89-103

    امروزه یکی از چالش های مدیریت ایمنی فضاهای زیرزمینی در حال ساخت، جریان یافتن آب به داخل این تونل است. این موضوع یکی از مهم ترین مسائلی محسوب می شود که آثار مخربی بر روند عملیات حفر تونل و فعالیت های جنبی بعد از آن (نصب سامانه نگهداری) دارد؛ بنابراین محاسبه میزان نرخ نفوذ آب به داخل تونل به منظور پیش بینی تمهیدات ایمنی، قبل از شروع عملیات تونل زنی اهمیت بسزایی دارد. علاوه بر اثرات نامطلوب زیست محیطی ناشی از افت سطح آب زیرزمینی، رخ دادن پدیده نشست در سطح بالای تونل و سطح ایستابی و تغییر روند جریان آب زیرزمینی در منطقه، از جمله مواردی است که در صورت عدم توجه به آنها، حوادث و سوانح غیرقابل جبرانی اتفاق می افتد. بنابراین باید تمهیدات لازم برای کاهش وقوع این حوادث در نظر گرفته شود. در این پژوهش، اثرات نامطلوب زیست محیطی ایجاد شده در اثر حفر تونل راه آهن کوهین مورد بررسی قرار گرفته است که شامل نشست زمین در سطح ایستابی و تغییر در روند جریان آب زیرزمینی در منطقه می شود. راهکارهایی برای کاهش این اثرات ارائه شده است که می‏توان به بازیابی سطح آب زیرزمینی با استفاده از پوشش بتنی آب بند بدون انجام عملیات زهکشی و به کارگیری همزمان روش فورپولینگ اشاره کرد. به کارگیری این موارد، مستلزم استفاده از پوشش بتنی با خصوصیات مقاومتی بالا جهت تحمل فشار هیدرواستاتیکی آب جمع شده در پشت پوشش است.

    کلیدواژگان: مدیریت ایمنی، نشست زمین، سطح آب زیرزمینی، FLAC2D
  • حسن محمدی انائی، محمدمهدی خبیری*، حامد خانی سانیج، فاطمه متین قهفرخی صفحات 105-119
    سیلیمانیت یک ماده معدنی ارزان قیمت با ترکیباتی شامل اکسید آهن، سیلیسیم اکسید و آلومینیوم اکسید می باشد. استفاده از آهن، سیلیس و آلومینیوم در صنعت روسازی به عنوان مصالح سنگی درشت دانه تاثیر قابل ملاحظه ای بر عملکرد مخلوط های آسفالتی داشته است. در این تحقیق، اثر استفاده از مصالح سنگی سیلیمانیتی به عنوان جایگزین مصالح آهکی درشت دانه بر روی پارامتر های مدول برجهندگی، مقاومت مارشال و مقاومت لغزندگی در دماهای مختلف مورد بررسی قرار گرفت. در این مطالعه، مدل سازی با تکیه بر رفتار ویسکوالاستیک لایه ها و با استفاده از نرم افزار المان محدود انجام شد، تا تاثیر در تغییرات مدول الاستیسیته ناشی از تغییر جنس مصالح سنگی بر واکنش روسازی تعیین شود. نتایج نشان داد که استفاده از مصالح سنگی سیلیمانیتی در مخلوط آسفالتی، درصد قیر بهینه کمتری نسبت به مصالح آهکی دارد؛ و همچنین مقاومت مارشال مخلوط آسفالتی ساخته شده با مصالح سنگی سیلیمانیتی در درصد قیر بهینه 15% و مدول برجهندگی 25% نسبت به مخلوط آسفالتی ساخته شده با مصالح آهکی افزایش داشته است. استفاده از مصالح سیلیمانیتی در مخلوط آسفالتی به دلیل سختی زیاد نسبت به مصالح آهکی می تواند باعث افزایش مقاومت اصطکاکی رویه آسفالتی در برابر سایش ناشی از عبور بارهای ترافیکی شود. نتایج تحلیل عددی نشان می دهد که استفاده از سنگدانه سیلیمانیتی به عنوان درشت دانه تاثیر قابل ملاحظه ای بر کرنش کششی بحرانی زیر لایه رویه ندارد.
    کلیدواژگان: مخلوط آسفالت گرم، مقاومت لغزندگی، مدول برجهندگی، تحلیل عددی، سیلیمانیت
  • محمدکاظم مویدی*، علی بشردوست صفحات 121-134
    ذخیره سازی مواد مصرفی یا تولیدی در فضای آزاد و در معرض جریان هوا موضوع مهم و قابل بررسی از نظر مسائل زیست محیطی است. همچنین بادبردگی مواد از پشته های ذخیره مواد اولیه در صنایع، سبب مشکلات زیست محیطی و تبعات اقتصادی می شود. مواد مورد نظر به شکل های حجمی مختلف که معمولا هرمی و مخروطی می باشند، در محیط اتمسفر انباشته می شوند. موضوع مورد بررسی، میزان بادبردگی از سطح پشته و شدت بادبردگی ذرات موجود در سطح آن در اثر جریان هوای آزاد عبوری از روی پشته و نقاط مختلف سطح آن می باشد. در این پژوهش، موضوع بادبردگی یا به عبارت دیگر، جابه جایی و پخش ذرات موجود از سطح مواد انباشته شده و مقایسه اثرات تغییرشکل پشته در کاهش بادبردگی مورد بررسی قرار گرفته است. برای حل این مساله از شبیه سازی عددی سه بعدی به کمک روش حجم محدود استفاده شده است. نتایج حاصل از این پژوهش، مقایسه میزان بادبردگی در قسمت های مختلف پشته را به تفکیک در هر حالت مشخص می کند. بر مبنای نتایج حاصل، نقاط بحرانی از نظر بادبردگی برروی پشته در حالت های مختلف شناسایی شده است.
    کلیدواژگان: نرخ بادبردگی، پشته مخروطی، پشته هرمی، الگوی اویلری-لاگرانژی، دینامیک سیالات محیط زیستی
  • سمیه امامی، جواد پارسا* صفحات 135-145
    در یک عرض مشخص سرریزهای نوک اردکی و مایل دارای طول موثر بیش تری می باشندکه این مسئله می تواند بر ضریب دبی و راندمان این نوع سرریزها تاثیرگذار باشد. در این تحقیق، تلاش شد تا نقش برخی از پارامترهای هیدرولیکی و هندسی سرریزهای ذکر شده و ارتفاع آن ها بر روی ضریب دبی جریان در داخل کانال با استفاده از مدل عددی فلوئنت مورد بررسی قرار گیرد و نتایج حاصل از این مدل با نتایج مدل Flow-3D و اطلاعات آزمایشگاهی مقایسه شود. فشار، سرعت و سطح آزاد جریان با استفاده از مدل آشفتگی RNG ɛk- و مدل چند فازی (VOF) با حل عددی تعیین گردیدند. معیار نرمال میانگین مجذور مربعات خطا (RMSE) مدل فلوئنت در شبیه سازی ضریب دبی جریان 0565/0 به دست آمد که نشان دهنده دقت بالای این مدل می باشد. بررسی نتایج حاصله نشان می دهد که در هر دو سرریز، ضریب دبی با افزایش انرژی بالادست سرریز (Hd)، کاهش می یابد. حداکثر مقدار ضریب دبی در محدوده 35/0≥ (Hd/P) در هر دو سرریز نوک اردکی و مایل مشاهده شد. نتایج حاکی از آن بود که سرریزهای مایل در مقایسه با سرریزهای نوک اردکی دارای ضریب دبی بیشتری بوده (5/0 برابر ضریب دبی سرریزهای نوک اردکی) و در نتیجه از ظرفیت دبی عبوری (افزایش 33 درصدی) بالاتری نسبت به سرریزهای نوک اردکی برخوردار می باشند.
    کلیدواژگان: ضریب دبی، سرریز نوک اردکی، سرریز مایل، جزء حجم سیال، مدل آشفتگی
  • رامتین صبح خیز، علیرضا مردوخ پور* صفحات 147-164
    با پیشرفت فناوری طراحی و ساخت سازه ها، شاهد ساخت پل ها با اشکال مدرنی می باشیم که از جمله آنها می توان به پل های با گروه پایه های کج اشاره کرد. با توجه به اهمیت شناخت مکانیزم های موثر بر آبشستگی این نوع از پایه های پل، در پژوهش حاضر به بررسی و شبیه سازی عددی تاثیر هندسه شمع و فونداسیون بر روی آبشستگی موضعی در اطراف گروه پایه کج با استفاده از نرم افزار Flow-3D پرداخته شده است. از طریق بررسی الگوی جریان اطراف گروه پایه ها مشخص گردید با تغییر تراز کارگذاری سرشمع در بستر رسوبی گردابه های تشکیل شده در بین پایه اول و دوم گروه پایه متفاوت بوده و هرچه تراز کارگذاری نزدیک به بستر و یا بالاتر از آن قرار گیرد، گردابه های تشکیل شده با قدرت بیشتری بر روی بستر اطراف گروه پایه کج تاثیر می گذارد. با بررسی پروفیل طولی آبشستگی اطراف گروه پایه کج مشاهده گردید که شمع دوکی شکل نسبت به سایر شکل شمع ها اثر بهتری در کاهش آبشستگی از خود نشان می دهد. به طوری که، حداکثر عمق آبشستگی ایجاد شده در اطراف گروه پایه کج با حضور شکل دوکی شمع، مستطیلی و مستطیلی گردگوشه 61/19، 11/14 و 45/6 درصد نسبت به شکل استوانه ای شمع کاهش پیدا می کند. نکته قابل توجه اینکه، هرچه دماغه شمع آئرودینامیکی و تیز باشد، کنترل گرداب های نعل اسبی بهتر عمل می کند و این امر باعث کاهش عمق آبشستگی در اطراف گروه پایه کج می گردد.
    کلیدواژگان: پل ها، اثرات آبشستگی، شمع، نرم افزار Flow-3D، شبیه سازی عددی
  • محمد شکرالهی، خسرو حسینی*، سید فرهاد موسوی صفحات 165-176
    در پژوهش حاضر، ویژگی های جریان عبوری از بازشدگی قائم راه ماهی با استفاده از مدل عددی Flow-3D شبیه سازی شده و نتایج آن با نتایج آزمایشگاهی صحت سنجی گردیده است. نتایج بررسی نشان داد که مدل آشفتگی k-ε، دقت خوبی در مدل سازی عددی ماهی رو نسبت به دیگر مدل های آشفتگی دارد. در ادامه، الگوی سرعت، حجم محدوده استراحت ماهیان و تلاطم جریان در راه ماهی تحلیل گردیده است تا بتوان عملکرد راه ماهی را با هندسه های مختلف مورد ارزیابی قرار داد. در این رابطه، نسبت طول دیواره بزرگ به دیواره کوچک هر سلول، زاویه انتهایی دیواره و نسبت عرض خالص ورودی به عرض حوضچه، به عنوان پارامترهای بی بعد تاثیرگذار در عملکرد حوضچه بررسی شدند. نتایج نشان داد که با کاهش نسبت طول دیواره بزرگ به دیواره کوچک، مولفه طولی سرعت جریان به طور متوسط 11/25 درصد کاهش یافته است. با افزایش زاویه انتهایی دیواره بزرگ نسبت به دیواره حوضچه، حجم استراحت حدود 3% افزایش داشته است. همچنین، با افزایش پارامتر زاویه انتهایی دیواره بزرگ، انرژی آشفتگی به طور متوسط 66/30 درصد افزایش یافته است. به طور کلی، نسبت طول دیواره بزرگ به دیواره کوچک تاثیر بیشتری بر روند کاهش سرعت جریان برای عبور ماهیان از ماهی رو داشته و همچنین با افزایش زاویه انتهایی دیواره بزرگ نسبت به دیواره حوضچه، محیط استراحت ماهیان و انرژی آشفتگی افزایش یافته است.
    کلیدواژگان: : راه ماهی، پروفیل سرعت، آشفتگی، ناحیه استراحت، Flow-3D
|
  • Seyed Mohammad Abdollahi, Amir Tavana Amlashi, Malek Mohammad Ranjbar * Pages 1-20

    Reinforced concrete flat slabs are widely employed in structural systems. The location of the slab-column connection is the most sensitive part of the flat slab due to the existence of a high flexural anchor and shear force. On the other hand, the utilization of flat slabs directly resting on columns, in the case of punching shear failure, reveals their vulnerability that the presence of openings will increase the probability of punching shear failure. This study is the numerical study of the effect of strengthening the reinforced concrete flat slabs with opening and external steel plates on the punching shear capacity. Initially, verification of the numerical model by the experimental sample conducted. Then some reinforced concrete flat slabs with reinforced opening and external steel plates with various dimensions and thickness as well as diameter, length, number and order of the different shear studs under the load, by using the finite element method analysis and the results of the various samples were compared with each other. The strengthening of the reviewing slabs improved the condition of stiffness and increased the punching shear capacity. The reviews also indicated that this situation improve dependent on the dimensions and the thickness of the plate and the diameter, length, number, and order of the shear studs. The results of this research suggested that if you use the right behavioral model in the simulation process, the finite element method can be a useful tool for analysis and secure and optimum design of reinforced concrete slab.

    Keywords: Flat slab, Punching shear, Steel plates, Opening, Shear stud
  • Parisa Sartaji *, Abdoreza Sarvghad Moghadam Pages 21-33
    Reinforced concrete squat walls with an aspect ratio less than 2 are prevalent in low-rise construction and at lower levels of tall buildings or nuclear power plants. They show a significant amount of shear deformation as compared to bending deformation. Shear strength governs the design of such walls. Prediction of seismic behavior, and followed by the design of these systems need an efficient modeling method. this study calibrates the effective modeling parameters of squat shear walls in small and large scales based on the test results. The modeling to be accomplished initially with non-linear finite element software on small scale (Vector2) and then with software by large scaleability (OpenSees), and the results were calibrated with test results. The study results show nonlinear finite element software has high accuracy in squat shear wall modeling. However, if a large-scale squat shear wall modeling along with a three-dimensional structure is required, on condition of a suitable aspect ratio, this paper is recommended to use OpenSees software.
    Keywords: squat shear wall, modeling in small scale, modeling in large scale, nonlinear finite element
  • Pedram Hosseini *, Mahmod Hosseini, Seyed Mohammad Omranizadeh Pages 35-49
    In this study, a comparative study of non-linear static methods with time history method for Chevron braced structures (with LRB seismic base isolator at the base level) is performed. To find out the effect of the building's height on seismic responses of isolated structures, in this study 3 isolated building structures by LRB isolators with 3 different number of stories of 4, 7 and 10, located in a high seismicity area have been modeled in 3D by assuming the soil type C. Pushover non-linear static analysis procedures, with target displacements according to ASCE41-13 code and using three lateral load patterns, including structure's first mode, uniform and triangular have been analyzed using spectral dynamic, PSC and the results have been compared with those of non-linear dynamic analysis subjected to selected far-field earthquakes. The results show that in the estimation of maximum displacement of LRB isolators and also the amount of base shear, ASCE41-13 has a high degree of accuracy in structures with different heights. In estimating the displacement of maximum floors, first mode methods, uniform, spectral dynamic have had enough accuracy in all discussed heights. In estimating the relative displacement of structures' floors, by increasing the height of the structure, the accuracy of the triangular load's pattern reduces significantly. In contrast with it, the PSC method has high accuracy.
    Keywords: isolated structures, lead rubber bearing (LRB), Nonlinear static, dynamic analysis procedures, effect of height in accuracy of nonlinear static analysis of pushover
  • Mahdi Sharifi *, Abolghasem Moezi, Nasim Sobati Pages 51-60
    Fluid storage tanks, especially above ground tanks, are categorized as important and essential in energy infrastructure. These storages, which are mostly used to store petroleum fluids and fire water supplies, are therefore of great importance to the exploitation of tanks after the earthquakes. Fragility or vulnerability curve is one of the most effective tools for estimating the damage caused by the earthquake. Preparing the seismic fragility curve of above ground tanks on a pile is the aim of this research. This fragility curve is achieved regardless of tank body damage and only by focusing on the structural behavior of the foundation. These tank types are primarily built on low load bearing areas. In this study, three tank types that have been designed in accordance with API650-13 have been investigated in a practical project. For this purpose, using the static nonlinear analysis method, the structural capacitance curve of tanks was first obtained. Then, the seismic performance of these tanks was obtained for 12 spectra from different records with different accelerations. After calculating the damage indexes on the structure, the appropriate statistical distribution for the failure criteria was chosen. Finally, the calculation of the probability of failure for the fracture curve of the required tanks was obtained Fluid storage tanks, especially above ground tanks, are categorized as important and essential in energy infrastructure. These storages, which are mostly used to store petroleum fluids and fire water supplies, are therefore of great importance to the exploitation of tanks after the earthquakes. Fragility or vulnerability curve is one of the most effective tools for estimating the damage caused by the earthquake. Preparing the seismic fragility curve of above ground tanks on a pile is the aim of this research. This fragility curve is achieved regardless of tank body damage and only by focusing on the structural behavior of the foundation. These tank types are primarily built on low load bearing areas. In this study, three tank types that have been designed in accordance with API650-13 have been investigated in a practical project. For this purpose, using the static nonlinear analysis method, the structural capacitance curve of tanks was first obtained. Then, the seismic performance of these tanks was obtained for 12 spectra from different records with different accelerations. After calculating the damage indexes on the structure, the appropriate statistical distribution for the failure criteria was chosen. Finally, the calculation of the probability of failure for the fracture curve of the required tanks was obtained.
    Keywords: Atmospheric Steel Storage Tank, Fragility Curve, Pile, Damage
  • Mohsen Isari, Reza Tarinejad *, Seyed Kazem Razavi Pages 61-75
    In this study, the effects of a subway station on the surface ground motion subjected to uniform and the non-uniform propagating seismic wave is investigated. Numerical analysis is carried out by finite difference method using FLAC soft-ware. Seismic wave scattering considering and ignoring the effects of the underground station in the case of uniform and non-uniform excitation is performed, and corresponding am-plification factors on the fee field displacement are discussed. The major results of this study indicated that the possible large amplification factor on seismic waves considering the underground station is obtained. Therefore, it should be paid more attention to seismic design for surface structures.
    Keywords: Uniform Excitation, Amplification, Underground Structure, Finite difference, Non-Uniform Excitation
  • Hossain Noferesti, Ali Veiskarami, Mohammad Javad Rahimdel * Pages 77-88

    Steep slopes developed on the loose ground, either natural or artificial, are prone to landslide phenomena. During con-struction activities for the development of new Qaen-Afin road in South Khorasan and adjacent to Ravoshk village, a sudden landslide occurred in a shale slope, and newly-built stone bridge for the road destructed. In this paper, using geologic conditions, satellite images, the field evidence of landslide and SLIDE6 and Phase2 programs, the type, and cause of the landslide will be examined. The survey conducted with the help of satellite images and field visits showed that the land-slide occurred is a circular landslide with dimensions of ap-proximately 50×80 m. It had happened a few months ago, but unfortunately, no attention paid to it, and continued construc-tion activities in the rainy season stimulated the sliding mass and led to extreme conditions. The geometrical condition of the slope, just before the slope failure, was determined by us-ing GPS, surveying meter, and satellite images. Using this in-formation, the two-dimensional model of the natural slope, before any construction activity, created in SLIDE6. Slope stability analysis was performed using the simplified Bishop limit equilibrium method, and failure of the slope predicted successfully. Finite element analysis of the slope in Phase2 software arrived at similar results. This paper has shown that a lack of attention to first slope movements and continuing construction work was the primary cause of financial losses incurred.

    Keywords: Landslide, Limit equilibrium method, Finite element method, Ravoshk village, Southern Khorasan
  • Reza Mikaeil *, Mohammad Ataei, Farhang Sereshki, Amir Jafarpour Pages 89-103

    Today, one of the challenges in safety management of under-ground excavations is the water inflow into them. The tunnels and underground constructions are causing to remove a pile of soil and rock area and significant changes in the state of tension it’s around environment. Invasion of groundwater in-to the excavation area is a major problem in excavation of tunnels that is located below the hydrostatic levels. The un-derground-water inflow into the tunnels is an important issue in the tunnel engineering. The subsidence of the ground in hydrostatic levels, reduce the aqueduct water resources and springs that are located in downstream of the tunnel, are en-vironmental problems of the tunnel excavation operations. In the present study, the groundwater inflow into the Kouhin tunnel railway is modeling with FLAC2D software. The effects of groundwater inflows in the tunnel that while excavation are studied by numerical model. In other hands, initially in-vestigated the adverse environmental effects caused by the Kouhin railway tunnel excavation (subsidence the ground water levels and changes in the groundwater inflow in the region) and then provide some strategies for reducing these effects. The strategies that can be used in prevention of groundwater flow into the underground tunnels are: Under-ground water level recovery with application of concrete sealing operations without drainage and simultaneous use of forepoling methods that to be presented as a solution to re-duce environmental impact. Doing this requires using of con-crete lining with high strength properties to withstand hydro-static pressure of water collected on the back cover.

    Keywords: Safety Management, Environmental Impact, Ground Subsidence, Groundwater Level, FLAC2D
  • Hasan Mohammadi Anaie, Mohammad Mehdi Khabiri *, Hamed Khani Sanij, Fatemah Matin Ghahfarrokhi Pages 105-119
    Overburdens are stones that lack the required properties of minerals to be extracted and are piled adjacent to mine, while they may be used as aggregates in the asphalt mixture. Set-tlement is a cheap mineral composed of iron oxide, silicone and aluminum oxide, application of iron, silica and aluminum as aggregates in pavement industry has great effect on per-formance of asphalt mixtures. In this study, we investigated the effect of using Sillimanite aggregate material as an alter-native for Limestone aggregates on resilient modulus, Mar-shall Strength and skid resistance parameters at various tem-peratures. The modeling was carried out by using finite ele-ment software based on the elastic behavior of the layers to determine the effect of elasticity modulus variations due to the change in aggregate type on the pavement response. The re-sults indicated that the use of Sillimanite aggregates in the asphalt mixture led to a lower optimum bitumen percent than Limestone material; and also, in the asphalt mixture made of Sillimanite aggregates with optimum bitumen percent, Mar-shall Strength was increased by 15% and the resilient modulus by 25% compared to the mixture with Limestone material. Application of Sillimanite material in the asphalt mixture could enhance the friction resistance of the mixture against the abrasion resulting from traffic loading due to its higher hardness compared to Limestone material. The results of nu-merical analysis showed that the aggregate’s type had the lowest effect on the critical tensile strain at the bottom of the asphalt layer, then came the percentage of bitumen in the mix-ture and, finally, the bonding of the layers had the highest ef-fect.
    Keywords: Sillimanite Mineral Waste, skid resistance, Hot Asphalt Mixture, Resilient Modulus, Aggregate Materials
  • Mohammad Kazem Moayyedi *, Ali Bashardust Pages 121-134
    Accumulation of consumable or produced materials in out-door areas and exposed to the airflow is an important issue of environmental concern. Also, wind erosion of raw materials from the storage piles in some industries causes environmental problems and economic consequences. The materials are accumulated in various volumetric shapes in an outdoor environment, which is usually pyramidal and conical. The subject of this study is about the percentage of wind erosion from the surface of the pile and the intensity of the particle deposition due to the free-stream flow passing through the various points of the pile’s surface. In this research, the wind erosion or in other words, the movement and deposition of particles from the surface of the pile have been discussed. So, a comparison between the piles with different shapes has been performed according to the reduction of wind erosion. So, a comparison between the piles with different shapes has been performed according to the reduction of wind erosion.
    Keywords: Wind erosion rate, cone pile, pyramid pile, Eulerian-Lagrangian Approach, Environmental fluid dynamics
  • Somayeh Emami, Javad Parsa * Pages 135-145
    For a given channel width, duckbill and oblique weirs have longer effective length, and this could be effective on their dis-charge coefficients and efficiency. In this study, we tried to examine the role of some of the hydraulic and geometric parameters of mentioned weirs and their height on the discharge coefficient into the channel using the Fluent numerical model and the results of this model compared with the Flow-3D model and experiments data. The pressure, velocity, turbulence, and the free surface of the flow were modeled by k-ε RNG and volume of fluid (VOF) algorithms, respectively. The NRMSE of the Flu-ent model in the simulation of the discharge coefficient was 0.0565, which indicates the high accuracy of the model. Results showed that in both weirs, the discharge coefficient decreases with increasing discharge or upstream head. The maximum dis-charge coefficient was found in the H/P≤ 0.35 in both weirs. The results indicated the oblique weirs had a higher discharge coefficient compared with duckbill weirs and thus had higher flow capacity.
    Keywords: Discharge Coefficient, Duckbill Weir, Oblique weir, Turbulence Model, Volume of Fluid
  • Ramtin Sobhkhiz, Alireza Mardookhpour * Pages 147-164
    In this research, due to the importance of identifying the mechanisms affecting the scouring on this types of bridge piers, the effect of the geometric shape of the piles installed under the inclined piers and also the effect of the pile cap leveling in the sedimentary bed have been investigated and the properties of the scouring around the inclined pier group was studied numerically using the FLOW-3D software. The study of total shear stress in the flow bed at different leveling of the pile caps shows that the highest shear stress is created when the pile cap position is at the same level as the river bed; by installing the pile cap at a lower level than the river bed, the maximum shear stress decreases. This may be due to the fact that in this case, the distance between the pier group increases and the presence of the second pier decreases the flow rate in the pier group and different pier in the one pier group acts as the two independent piers in the formation of the flow pattern. By comparing the final longitudinal sections of the scouring at different leveling of the pile cap, it is concluded that the largest reduction in scouring depth occurs in aerofoil-shaped pile caps and pile caps with the sharper nose and better aerodynamic shapes are good options to control the horseshoe vortices and will reduce the scouring depth around the inclined pier group.
    Keywords: scouring hole, FLOW-3D software, bridge, Pile, numerical simulation
  • Mohammad Shokrollahi, Khosrow Hosseini *, Seyed Farhad Mousavi Pages 165-176
    In the present study, hydraulics of vertical slot is simulated, using Flow-3D. k-ε turbulence model had the most performance among different turbulence models. Next, the velocity pattern, volume of fish rest-area, and flow turbulence in the channel were analyzed in order to evaluate the performance of fishway with different geometries. In this regard, the influence of geometry on the performance of fishway is investigated. Results showed that by decreasing the ratio of the length of the large wall to the small wall, the longitudinal component of velocity was decreased by an average of 25.11%. By increasing the end of the large-wall angle with respect to the pool wall, the volume of the rest area was increased by 3%. By increasing the end of the large-wall angle with respect to the pool wall parameter, the turbulence energy was increased by an average of 30.66%. In general, the ratio of the length of the large wall to the small wall has a greater effect on reducing the flow velocity for the fish to cross the fishway and also by increasing the end of the large-wall angle with respect to the pool wall, the rest area of the fish and turbulence energy has increased.
    Keywords: Fishway, Velocity profile, Turbulence, Rest area, Flow-3D