فهرست مطالب

پژوهش های عمران و محیط زیست - سال پنجم شماره 2 (پیاپی 9، پاییز و زمستان 1398)
  • سال پنجم شماره 2 (پیاپی 9، پاییز و زمستان 1398)
  • تاریخ انتشار: 1399/04/30
  • تعداد عناوین: 12
|
  • نجمه کرمی، امین نورعلی زاده، محمدکاظم بحرانی* صفحات 1-13

    پل ها به عنوان سازه های مهمی در شریان های حیاتی مطرح هستند. در زلزله های اخیر لزوم تقویت و بهسازی سازه انواع پل ها به عنوان حقیقت غیرقابل انکاری نمایان شده است. در ایران و در دهه های اخیر، جامعه مهندسی سعی کرده است خود را با آیین نامه های روز دنیا انطباق دهد. در دهه 70 و اوایل دهه 80، رفتار پل ها تحت بارهای ثقلی نسبت به رفتار لرزه ای آن ها در ایران بیشتر مورد توجه بوده است. بسیاری از پل های موجود که تحت سرویس دهی هستند، فاقد استانداردهای اجرایی مناسب جهت حفظ عملکرد تحت زلزله می باشند. به همین جهت، در این مقاله، به طور مشخص بر روی ارزیابی رفتار قاب بتنی پل های متداول بزرگراهی در ایران توجه شده است. دو نوع قاب بتنی با جزییات موجود براساس میانگین چند پل دارای شرایط زمانی طراحی و ساخت مشابه و دارای تعداد پایه های متفاوت تحت بارگذاری جانبی بررسی شده و در ادامه رفتار اتصالات زانویی و میانی به طور گام به گام مقایسه گردیده است. ارزیابی عملکرد این قاب ها لزوم بهسازی لرزه ای را برای نزدیک شدن به مود های خرابی مطلوب نشان داده و روند خسارات و سطوح عملکردی اجرا نشان از مکانیزم خرابی نامناسب داده است. همچنین مقادیر کمی شاخص های خسارت به صورت تفکیکی مورد بررسی قرار گرفته است که می تواند در مطالعات بعدی مورد استفاده قرارگیرد.

    کلیدواژگان: رفتار لرزه ای، بارگذاری چرخه ای، سطح عملکرد، سطح خسارت، اتصال زانویی
  • مهدی نیکوئی ماهانی*، امیر محمودزاده، منوچهر امامقلی بابادی صفحات 15-29
    نظریه قابلیت اطمینان، شاخه ای از تیوری عمومی احتمالات است که طی دهه های اخیر، به تدریج جایگاه ویژه ای در علوم مهندسی کسب کرده است. به طور کل، قابلیت اطمینان، مقیاسی است که می توان احتمال خرابی و یا سلامت یک سیستم را توسط آن سنجید. تاکنون روش های متنوعی در برآورد احتمال خرابی یک پدیده ارایه شده است که روش مونت کارلو یکی از مهم ترین و پرکاربردترین روش ها در این زمینه است. در پژوهش حاضر با ارایه یک روش بسیار موثر و ساده، تعداد زیادی از گام های مورد نیاز در تولید داده های تصادفی حذف خواهند شد. تولید داده در این روش، برمبنای نمودار هیستوگرام بوده و هیچ نیازی به آزمون های سازگار نمودن توابع مختلف با داده ها نمی باشد. این روش در مواردی بسیار پرکاربرد می باشد که داده های مربوط به پدیده مورد بررسی به تعداد کافی در دسترس بوده تا نمودار هیستوگرام پیوسته ای ایجاد شود. با گذراندن این نمودار از داده های یکنواخت پراکنده شده در فضای سه بعدی، می توان متغیرهایی با توزیع کاملا هماهنگ با داده ها به دست آورد. همچنین چهار مثال عملی در مورد برآورد احتمال خرابی یک تیر بتن مسلح یک دهانه و تیر فولادی چند دهانه، احتمال خرابی لغزشی و واژگونی سد بتنی وزنی شفارود و احتمال خرابی قوسی پل بوروکریگ ارایه شده که نتایج آن بیانگر کارآیی و دقت روش پیشنهادی می باشد.
    کلیدواژگان: تولید نمونه، قابلیت اطمینان، هیستوگرام، مونت کارلو، احتمال خرابی
  • بهزاد حاصلی*، امید خیری نمین صفحات 31-49

    هدف از این مطالعه، شناسایی آسیب پذیرترین پایه میانی در یک نمونه پل واقعی، با استفاده از روش تانسوری می باشد. به همین منظور، پس از مدل سازی پل کردستان- ملاصدرا به عنوان یکی از حیاتی ترین شریان های سیستم حمل ونقل شهر تهران، در نرم افزار اپنسیس، سیگنال های ثبت شده توسط حسگر فرضی جابه جایی در نقاط کنترلی پل، قبل و پس از رویداد زلزله، تحت اثر اعمال بار محرک سینوسی با فرکانس زاویه ای π5، با استفاده از توابع زمان- فرکانس توزیع تداخلی کاهش یافته (RID)، در محیط نرم افزار متلب پردازش شده است. در ادامه، ماتریس های دوبعدی زمان- فرکانس و پلان های سه بعدی زمان- دامنه- فرکانس برای تمامی پایه های میانی بررسی و با محاسبه اختلاف ماتریس های زمان- فرکانس قبل و بعد از وقوع آسیب و نرمالیزه کردن پاسخ ها، آسیب پذیرترین پایه میانی شناسایی شده است. به منظور حصول اطمینان از صحت نتایج خروجی، با ایجاد الگوی آسیب در پایه شماره 1 پل بزرگراهی FHW04، پایه آسیب دیده براساس روش به کاررفته در این پژوهش، با دقت قابل قبولی، شناسایی شده است. نتایج این مطالعه نشان می دهد، آسیب پذیرترین پایه میانی پل کردستان- ملاصدرا براساس سیگنال های ثبت شده توسط حسگر فرضی جابه جایی، پایه میانی شماره 8 با شاخص خرابی 1 می باشد. پایه های میانی شماره 7، 2 و 6 به ترتیب با شاخص خرابی 548/0، 433/0 و 255/0 در رده های بعدی آسیب پذیرترین پایه میانی پل کردستان- ملاصدرا قرار دارند.

    کلیدواژگان: آسیب لرزه ای، پل بزرگراهی کردستان-خیابان ملاصدرا، توابع توزیع تداخلی کاهش یافته، حسگر جابجایی، روش تانسوری
  • بشری گیلک، مهدی شریفی*، احمد مبینی پور صفحات 51-67
    بتن مسلح الیافی، عمدتا به واسطه رفتار خود در ناحیه کششی ترک خورده، که به آن رفتار نرم شوندگی کششی گفته می شود، متمایز می گردد. محققان مطالعات بسیاری بر روی این رفتار صورت داده و مدل های نرم شوندگی بسیاری ارایه کرده اند. با توجه به پیچیدگی های انجام آزمایش مستقیم، مبنای ارایه نرم شوندگی، در بسیاری از تحقیقات تحلیل معکوس یک مقطع خمشی است. عمدتا این تحلیل با فرضیات ساده کننده انجام شده است. در این تحقیق، یک روش جدید ترکیبی از اجزای محدود و لنگر- انحنا ارایه شده است. در این مطالعه، رفتار مقطع تیر مستطیلی تحت آزمایش خمش سه نقطه ای با استفاده از روش اجزای محدود و به کارگیری روش طول کمان استوانه ای مورد بررسی قرار گرفته است. در این روش، اثرات غیرخطی در المان بحرانی، در هر مرحله با روابط لنگر- انحنا به روز شده و در تحلیل اجزای محدود اعمال می گردد. همچنین، این مطالعه، مقایسه ای بین چهار مدل نرم شوندگی کششی شامل مدل های ثابت، خطی، نمایی و دوخطی در رفتار خمشی مقطع مستطیلی را ارایه می دهد. این روش با برخی از نتایج آزمایشگاهی اعتبارسنجی شده است. نتایج نشان دهنده این است که این مدل ها برای بتن های با نرم شدگی تنشی کاهشی و کم الیاف نتیجه خوبی در بر دارد. همچنین با توجه به نتایج، توصیه می شود برای ارزیابی رفتار نمونه های الیافی که نرم شدگی در آنها قابل ملاحظه نمی باشد، در توسعه روابط لنگر- انحنا از توزیع ترک بازشدگی با منحنی های درجه 2 یا شبیه آن استفاده شود.
    کلیدواژگان: بتن مسلح الیافی، نرم شوندگی کششی، آزمایش سه نقطه، چهار نقطه خمشی، روش اجزای محدود، تحلیل لنگر-انحنای مقطع
  • رضا مهاجری برج قلعه*، توحید پوررستم، ناصر منصور شریفلو، جواد مجروحی سردرود، ابراهیم صفا صفحات 69-82

    مسیله تاخیر در پروژه های راه سازی یکی از رایج ترین مشکلات است. باتوجه به اهمیت تاخیر و عوامل افزایش دهنده زمان بیش از مقدار پیش بینی شده، بررسی و آنالیز عوامل آن امری لازم و ضروری است. در این مقاله شناسایی، اولویت بندی کیفی و کمی تاخیرات مرحله ساخت پروژه های راه سازی از دیدگاه مدیریت ریسک در محور گرمسار- سیمین دشت مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است. شناسایی ریسک ها با تکنیک مصاحبه های ساختاریافته، اولویت بندی کیفی ریسک ها با نظرسنجی از خبرگان و اولویت بندی کمی ریسک ها با تکنیک فرآیند تحلیل سلسله مراتبی انجام شده است. خروجی آن، اولویت بندی کیفی ریسک های تاخیر با نمودار علت و معلولی (ایشیکاوا) و رتبه بندی کمی ریسک ها با نرم افزار Expert Choice می باشد. براساس رتبه بندی کمی، در میان معیارهای اصلی به ترتیب، مشکلات مالی و اعتباری، تملک اراضی، مشکلات مدیریتی، مشکلات فنی و حوادث طبیعی دارای بیش ترین ریسک می باشند. در میان زیر معیارهای ریسک تخصیص ناقص، قیمت زمین، باغات، مطالعات امکان سنجی ناقص، برنامه زمان بندی نادرست، اعتبارات استانی، عدم واریزی پولی، مناطق مسکونی، مناطق تجاری، توافق با منابع طبیعی، توافق با محیط زیست، سیل، تخمین اولیه کم، اعتبارات ملی، مناطق صنعتی، نامساعد بودن شرایط جوی، عملیات خاکی، مشکلات آسفالت، بیمه حوادث دارای اولویت می باشند. در نهایت، تحلیل معیارهای بحرانی انجام شده و راه کارهایی جهت کاهش یا رفع اثر این تاخیرات در پروژه های راه سازی ارایه شده است.

    کلیدواژگان: پروژه های راه سازی، تاخیر، فرآیند تحلیل سلسله مراتبی، مدیریت ریسک
  • علیرضا غنی زاده*، نسرین حیدرآبادی زاده، سعید دادکانی صفحات 83-98

    در این مقاله، دو مدل به منظور پیش بینی مدول برجهندگی مخلوط های آسفالتی مسلح شده با الیاف کورتا تحت اثر بارگذاری مربعی و نیم سینوسی براساس روش سطح پاسخ، توسعه داده شده است. برای این منظور، نمونه های مخلوط آسفالتی با سه درصد مختلف قیر و چهار درصد مختلف الیاف نمونه های مخلوط آسفالتی ساخته شدند و سپس در پنج دما، پنج فرکانس بارگذاری و دو شکل بارگذاری مربعی و نیم سینوسی، مدول برجهندگی با استفاده از دستگاه UTM 30 اندازه گیری شد. در مدل های توسعه داده شده، دما، زمان بارگذاری، درصد قیر و درصد الیاف به عنوان متغیرهای ورودی و مدول برجهندگی تحت اثر بارگذاری نیم سینوسی و مربعی به عنوان متغیر خروجی در نظر گرفته شد. نتایج این تحقیق نشان می دهد که روش سطح پاسخ، قادر به پیش بینی مدول برجهندگی نمونه های آسفالتی مسلح شده با الیاف با دقت بالا است، به گونه ای که ضریب رگرسیون مربوط به معادلات توسعه داده شده برای دو شکل موج بارگذاری نیم سینوسی و مربعی به ترتیب برابر 9795/0 و 9777/0 به دست آمد. همچنین نتایج تحلیل حساسیت نشان می دهد که افزایش درصد الیاف تا مقدار مشخصی باعث افزایش مدول برجهندگی می شود و پس از آن با افزایش درصد الیاف، مقدار مدول برجهندگی کاهش می یابد. نتایج این تحقیق همچنین نشان داد که درصد بهینه الیاف تابعی از درصد قیر در مخلوط آسفالتی است؛ به گونه ای که در مخلوط های آسفالتی با درصد قیر بیشتر، درصد الیاف بهینه کمتر (حدود 1 کیلوگرم در هر تن) و در مخلوط های با درصد قیر کمتر، درصد الیاف بهینه بیشتر (حدود 5/1 کیلوگرم در هر تن) است.

    کلیدواژگان: مدول برجهندگی، الیاف کورتا، روش سطح پاسخ، شکل موج، مخلوط آسفالتی
  • محمدرضا پیرمحمدی، سجاد رضائی*، پرهام حیاتی صفحات 99-109
    قیر از اجزای مهم و تاثیرگذار مخلوط آسفالتی می باشد که انتخاب نوع مناسب آن مطابق با شرایط آب وهوایی و ترافیکی هر منطقه جهت افزایش کیفیت و دوام آسفالتی اجرایی، امری ضروری می باشد. مطالعه براساس روش شارپ در طبقه بندی عملکردی قیر در سطح اطمینان های متفاوت می تواند نتایج بهینه ای را با لحاظ نمودن توام شرایط فنی و اقتصادی ارایه نماید. در این تحقیق با استفاده از آمار ایستگاه های هواشناسی استان همدان، شاخص عملکردی به صورت PGXXYY در چهار سطح اطمینان 50، 84، 98 و 9/99 درصد و با لحاظ نمودن شرایط ترافیکی در جاده های اصلی استان تعیین شده است. براساس نتایج حاصل شده از تحقیق، در سطوح اطمینان پایین، قیرهایی با رده بندی پایین تر پوشش بیشتری خواهند داشت و با افزایش سطح اطمینان، نقش قیرهایی با رده بالاتر، پررنگ تر خواهد شد و در یک سطح اطمینان مشخص اعمال شرایط ترافیکی رده قیرهای عملکردی مورد استفاده را در پهنه بندی افزایش خواهد داد. مطابق نتایج به دست آمده در سطح اطمینان 50 درصد پنج نوع قیر PG58-16، PG58-22، PG64-10، PG64-16 و PG64-22 سطح استان همدان را پوشش می دهد. در سطح اطمینان 84 درصد استفاده از سه نوع قیر PG64-16، PG64-22 و PG64-28 توصیه و در سطح اطمینان 98 درصد سه نوع قیر PG64-16، PG64-22 و PG64-28 کاربرد دارد. همچنین بررسی نتایج در سطح اطمینان 9/99 درصد نشان داد که از چهار نوع قیر PG64-16، PG64-22، PG64-28 و PG64-34 در سطح این استان جهت تولید آسفالت باید استفاده نمود.
    کلیدواژگان: قیر، شاخص عملکردی، روسازی، روش شارپ، سطح اطمینان
  • امیر حمیدی*، سعید عبدوس صفحات 111-122
    یکی از روش های بهبود خواص ژیوتکنیکی خاک آلوده، تثبیت آن به وسیله تثبیت کننده هایی چون سیمان پرتلند و آهک است. در این تحقیق، تاثیر آلاینده های آلی آنتراسن و گلیسرول بر رس کایولینیت بررسی و تاثیر تثبیت کننده های سیمان پرتلند و آهک بر خاک با انجام آزمایش CBR ارزیابی شده است. از گلیسرول 40% و آنتراسن به عنوان آلاینده و سیمان پرتلند نوع یک و آهک زنده کم مایه نیز به عنوان تثبیت کننده استفاده شده است. در نمونه های آلوده به درصدهای مختلف آنتراسن، همواره کاهش وزن مخصوص حداکثر و افزایش در رطوبت بهینه مشاهده شد؛ در حالی که در نمونه های آلوده به گلیسرول، این رفتار به شدت تابع درصد آلاینده افزوده شده به خاک بود. به طوری که با ازدیاد درصد گلیسرول به 6، بیشینه وزن مخصوص حداکثر و کمترین رطوبت بهینه ایجاد گردید. بر اسا س نتایج، نشان داده شد که آلاینده ها مقاومت کایولینیت را کاهش و تثبیت کننده ها مقاومت آن را افزایش می دهند. همچنین مشخص گردید که افزایش مقاومت ناشی از افزودن 6% سیمان پرتلند نوع 1 در کایولینیت تمیز حدودا هم ارز 30% آهک است. هر دو عامل تثبیت کننده سیمان پرتلند و آهک در ازدیاد مقاومت خاک موثر بودند؛ اما تاثیر سیمان پرتلند در بهبود خواص مقاومتی نمونه های آلوده به آنتراسن بهتر از آهک تعیین شد. اگر چه تاثیر هر دو عامل در بهسازی نمونه های آلوده به گلیسرول قابل ملاحظه بود.
    کلیدواژگان: کائولینیت، آنتراسن، گلیسرول، تثبیت، آهک و سیمان پرتلند
  • مجید طارمی*، امیرحسین اقبالی، نوید هادیانی صفحات 123-136

    اقدامات پیش تحکیمی در تونل زنی در شرایط کم عمق و مشکل دار یکی از راهکارهای موفق در عملیات حفاری و تحکیم تونل هاست. استفاده از نیل فایبرگلاس در جبهه کار تونل به عنوان یکی از روش های موثر و اقتصادی پیش تحکیمی برای افزایش پایداری و کنترل نشست در زمین های نرم است. در این مطالعه، مدل سازی سه بعدی اثرات نیل فایبرگلاس در جبهه کار در کاهش پدیده شکم دادگی، نشست قایم و ضریب ایمنی با دو روش مدل سازی مستقیم نیل در مدل سه بعدی اجزای محدود و مصالح با مقطع معادل، بررسی شده است. مطالعه حاضر، اثرات دانسیته نیل، نسبت عمق به قطر تونل (C/D) و گام پیشروی را بررسی می کند. از روش کاهش مقاومت برای محاسبه ضریب ایمنی تونل استفاده شده است. نتایج تحلیل عددی با روش های تعادل حدی برای تعیین ضریب ایمنی مقایسه گردیده است. مقایسه روش تعادل حدی با روش اجزای محدود نشان می دهد که استفاده از نیل فایبرگلاس، ضریب ایمنی تونل را بین 50 تا 75 درصد (به ازای 20 نیل فایبرگلاس) و 125 تا 200 درصد (به ازای 50 نیل فایبرگلاس) با توجه به نسبت عمق به قطرهای مختلف افزایش می دهد. این در حالی است که با افزایش گام پیشروی، مقدار جابه جایی قایم در هر دو روش، افزایش می یابد ولی تاثیری در مقدار جابه جایی افقی تونل در هر دو روش ندارد. همچنین استفاده از نیل در جبهه کار تونل، مقدار جابه جایی قایم را بین 20 تا 35 درصد و جابه جایی افقی را بین 50 تا 60 درصد کاهش می دهد.

    کلیدواژگان: ضریب ایمنی، تغییر شکل، روش تعادل حدی، نیل فایبرگلاس، مدل سازی سه بعدی
  • بهنام مهدی پور، بهرام نادی*، حمید هاشم الحسینی، مسعود میرمحمدصادقی صفحات 137-151
    این پژوهش به بررسی عملکرد و بازدهی مسلح کننده ژیوسل در پایداری شیروانی مسلح شده با لایه ژیوسل در شرایط خاک غیراشباع می پردازد. شیروانی مسلح شده با ژیوسل به دلیل اینکه مسلح کننده ژیوسل دارای ارتفاع (سه بعدی) بوده، همانند یک تیر در خاک عمل می کند و به دلیل داشتن خصوصیات خمشی، دارای ممان اینرسی و در نتیجه مقاومت خمشی نیز می باشد. این امر، سبب کاهش جابه جایی شیروانی و افزایش ضریب اطمینان شیروانی خواهد شد. در نظر گرفتن شرایط غیراشباع برای خاک، کمک زیادی در ایجاد نتایج نزدیک به واقعیت می کند. یکی از مدل های شناخته شده در میان مدل های الاستوپلاستیک برای مدل سازی خاک های غیراشباع، مدل بنیادی بارسلون می باشد که این مدل به نرم افزار FLAC2D توسط کدنویسی اضافه شده است. در این مطالعه، به بررسی تغییرات ضخامت، طول و تعداد لایه ژیوسل بر پایداری شیروانی پرداخته شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که بازده مسلح کننده ژیوسل در افزایش ضریب اطمینان به تعداد لایه و عمق قرارگیری آن بستگی دارد. با افزایش عمق قرارگیری اولین لایه ژیوسل نسبت به ارتفاع شیروانی، مقدار جابه جایی جانبی و قایم خاک در قسمت بالای شیروانی افزایش خواهد یافت. همچنین ظرفیت باربری با افزایش طول لایه ژیوسل افزایش می یابد. با افزایش طول لایه ژیوسل، مقاومت سطح مشترک، مقاومت کششی بسیج شده و ممان خمشی افزایش می یابد.همچنین با افزایش ضخامت ژیوسل مقدار ممان اینرسی افزایش یافته و در نتیجه، مقدار لنگر خمشی مسلح کننده ژیوسل افزایش پیدا می کند.
    کلیدواژگان: خاک غیر اشباع، مدل پایه ای بارسلون، شیروانی، ژئوسل، FLAC2D
  • احمدرضا مظاهری، رسول عالی پور*، بهزاد شکری دریکوند صفحات 153-164

    در این تحقیق رفتار سد خاکی مروک با هسته رسی که دارای ارتفاع 68 متر می باشد، با استفاده از مدل سازی عددی نرم افزار GeoStudio و ابزاردقیق بررسی گردیده است. ابتدا هندسه این سد خاکی در نرم افزار، مدل سازی شده و تنش های قایم در هسته و مقدار نشست بیشینه در حین ساخت تعیین گردیده است. آنگاه نتایج با قرایت های ابزاردقیق نصب شده در قسمت های مختلف بدنه سد مقایسه شده است. مقایسه نتایج تحلیل های عددی و قرایت های ابزاردقیق نشان می دهد زمانی که تراز ساخت سد در ارتفاع 1590 متری از سطح دریا (31 متر پایین تر از تاج سد) باشد حداکثر نشست اندازه گیری شده در پایان ساخت سد با ابزار INC 10-1 که در 4 متری بالادست محور سد نصب شده است، مقدار 81 سانتی متر بوده و نتایج تحلیل عددی مقدار نشست در همان نقطه را برابر 80 سانتیمتر نشان می دهد. بیشترین میزان قوس زدگی و نشست قایم در درازمدت تقریبا در وسط سد رخ می دهد. مقدار ضریب قوس زدگی بین 73/0 تا 1 می باشد که بیانگر این است که سر مروک در وضعیت پایدار قرار دارد. دراینتحقیق رفتار سد خاکی مروک با هسته رسی که دارای ارتفاع 68 متر می باشد، با استفاده از مدل سازی عددینرم افزار GeoStudio و ابزاردقیق بررسی گردیده است. ابتدا هندسه این سد خاکی در نرم افزار، مدل سازی شده و تنش های قایم در هسته و مقدار نشست بیشینه در حین ساخت تعیین گردیده است. آنگاه نتایج با قرایت های ابزاردقیق نصب شده در قسمت های مختلف بدنه سد مقایسه شده است.مقایسه نتایج تحلیل های عددی و قرایت های ابزاردقیق نشان می دهد زمانی که تراز ساخت سد در ارتفاع 1590 متری از سطح دریا (31 متر پایین تر از تاج سد) باشد حداکثر نشست اندازه گیری شده در پایان ساخت سد با ابزار INC10-1 که در 4 متری بالادست محور سد نصب شده است، مقدار 81 سانتی متر بوده و نتایج تحلیل عددی مقدار نشست در همان نقطه را برابر 80 سانتیمتر نشان می دهد. بیشترین میزان قوس زدگی و نشست قایم در درازمدت تقریبا در وسط سد رخ می دهد. مقدار ضریب قوس زدگی بین 73/0 تا 1 می باشد که بیانگر این است که سر مروک در وضعیت پایدار قرار دارد.

    کلیدواژگان: سد خاکی مروک، ابزار دقیق، قوس زدگی، GeoStudio
  • آیدین شیشه گران*، محمدرضا محمدخانی، محمدامین توکلی صفحات 165-177

    یکی از چالش‏های مهم در مهندسی سد، طراحی دبی جریان سرریزهای پلکانی است. میزان استهلاک انرژی در جریان های ریزشی بیشتر از جریان های رویه ای می باشد. برای رسیدن به این نوع جریان، باید دبی و شیب سرریز کم باشد که ساختن چنین سرریزی صرفه اقتصادی ندارد. به همین دلیل در طراحی سرریزهای پلکانی، دبی جریان رویه ای لحاظ می گردد. در این پژوهش، پس از صحت سنجی با استفاده از نرم افزار Flow-3D جریان بر روی سرریز پلکانی سد سیاه بیشه شبیه سازی شد. جهت صحت سنجی، مقادیر منحنی دبی- اشل مورد ارزیابی قرار گرفته و خطای جذر میانگین مربعات برابر با 07/5 به دست آمد. طبق نتایج حاصل از شبیه سازی عددی، به ازای دبی حداقل تا 17 مترمکعب بر ثانیه، جریان حتما ریزشی است. با افزایش مقدار دبی، جریان از حالت ریزشی خارج گشته و به سمت جریان انتقالی پیش خواهد رفت و این روند تا دبی 37 مترمکعب بر ثانیه ادامه دارد. در نهایت به ازای مقادیر بیش از 60 مترمکعب بر ثانیه جریان قطعا رویه ای می شود.

    کلیدواژگان: شبیه سازی عددی، سرریز پلکانی، جریان ریزشی، Flow-3D
|
  • Najmeh Karami, Amin Nooralizadeh, MohammadKazem Bahrani * Pages 1-13

    Bridges are considered as important structures in the essential arteries of life. In recent earthquakes, the necessity to retrofit the structure of bridges has become apparent as an undeniable truth. In Iran and in recent decades, the engineering community has been trying to adapt itself to the regulations of the world. In the 1990s and early 2000s in Iran, the behavior of bridges has been considered under gravity loads more than their seismic behavior. Most of the bridges being used lacked the appropriate standard administrations for preserving the earthquake functions. To this end, the current study has focused on the evaluation of concrete frames ‘behavior of high-ways' common bridges in Iran. Accordingly, two types of concrete frames with the existing details according to the average of several bridges having different pier numbers under the lateral loading, have been investigated. Moreover, the knee and mid joints' behavior have been compared step by step. The performance evaluation of these bents illustrated the need for seismic improvement for desirable Failure mode, and the process of damages and performance levels of components had shown an unsuitable failure mechanism. Also, the quantitative values of indices of damage have been studied separately, which can be used in future studies.

    Keywords: seismic behavior, cyclic loading, performance level, damage level, knee joint
  • Mehdi Nikouei Mahani *, Amir Mahmoudzade, Manuchehr Emamgholi Babadi Pages 15-29
    Reliability theory is a part of the general theory of probability that earned a special place in engineering science over recent decades. This theory has a logical framework. It provides the actual safety assessment possibility of a system by analyzing the uncertainties using mathematical methods. These uncertainties are caused by the statistical nature of engineering problems. Reliability is a scale that can measure the probability of failure or safety of a system. So far, various methods have been proposed to estimate the probability of failure of a phenomenon. MCS is one of the most important and most widely used approaches in this field. Many steps will be removed by providing a simple and effective method. The data generated in this method is based on the histogram. SGH, there is no need to curve fitting test. This method is very useful in case data on the studied phenomenon be available in sufficient number, and continuous histograms could be created. The general performance of SGH is passing the histogram of uniform data scattered in three-dimensional space and select samples in the diagram area. As well as, it provided three practical examples. The first one is estimating the failure probability of a concrete beam under moment load with four random variables. The second example expressed failure probability of a steel beam, and the third one is about sliding and overturning failure of SHAFAROUD concrete gravity dam. Results were compared with the usual method of sample generation and indicated the effectiveness and accuracy of the responses of the proposed method.
    Keywords: Sample generation, Reliability, Histogram, Monte Carlo, Probability of failure
  • Behzad Haseli *, Omid Kheiri Pages 31-49

    The purpose of this study is to identify the most vulnerable pier in a real bridge sample using the tensor method. Therefore, after modeling the Kordestan-Mullasadra Bridge as one of the most vital arteries of the transportation system in Tehran in OpenSees software, the signals recorded by displacement sensor at the control points of the bridge, before and after the earthquake event were subjected to the action of a sine wave load of 5π angular frequency, using RID functions in Matlab software were processed. Then, the 2d matrix of time-frequency and 3d plan of time-amplitude-frequency have been studied for all piers of the bridge. By calculating the difference of the time-frequency matrix before and after damage and normalizing the responses, the most vulnerable pier is identified. In order to ensure the accuracy of the output results, by creating the damage pattern at the pier1 of FHW04 bridge, the damaged pier is detected by acceptive accuracy according to the method used in this study. The results of this study indicate that the most vulnerable pier of Kordestan-Mullasadra Bridge is based on signals recorded by the displacement sensor, the pier number 8 with the failure index 1. Respectively the pier number 7 with the 0.548 failure index, the pier number 2 with the 0.433 failure index and the pier number 6 with the 0.255 failure index are ranked next to the most vulnerable middle pier of Kordestan-Mullasadra street bridge.

    Keywords: Seismicdamage, kordestan-mullasadra bridge, Reduced interference distribution functions, displacement sensor, tensor method
  • Boshra Gilak, Mahdi Sharifi *, Ahmad Mobinipour Pages 51-67
    Fiber reinforced concrete in tension is categorized based on tension softening behavior. Wide researchers have been studied this behavior and presented many tension softening models. With regard to the difficulties in direct tension test, tension softening diagram will be obtained a base on reverse analysis of flexural or split wedge test. The result of the inverse analysis method is mainly affected by applied assumptions. In this research, a new method which combines the finite element and section moment-curvature relations is presented. This method is called FE-SMC. In this study, the three-point bending test has been stimulated by this method. In each step of loading, the nonlinearity of cracked section properties have been calculated with moment-curvature relationships and the parameters have been updated in FE. The arc length method has been used for iterations solution. Finally, this method is validated with some experimental test results. The results show that FE-SMC method show desirable result for low-fiber content with descending tension softening diagram. Also using this method in some experimental results with constant tension softening or hardening behavior, do not meet the required fitting criteria and show deficiency in applied assumption and need to modifications.
    Keywords: Fiber Reinforced Concrete, Tension Softening, Three-point, Four-point bending Test, Finite element method, sectional moment-curvature analyze
  • Reza Mohajeri Borje Ghaleh *, Towhid Pourrostam, Naser Mansour Sharifloo, Javad Majrouhi Sardroud, Ebrahim Safa Pages 69-82

    Delay in construction projects is one of the most common problems. That will increase contract costs, increase construction time overestimated, increase project current costs and time lost due to lack of timely operation. Considering the importance of delay and time-increasing factors more than predicted, it is necessary to investigate and analyze its factors. In this paper, the identification, qualitative and quantitative prioritization of execution stage delays in road construction projects from the risk management perspective in the Garmsar-Simindasht road have been studied and evaluated. Identification of risks by structured interview technique, qualitative risk prioritization by expert opinion survey, and quantitative risk prioritization by analytical hierarchy process technique. Its outputs are qualitative delayed risk prioritization with cause and effect (Ishikawa) charts and quantitative risk ratings with Expert choice software. According to quantitative ranking, financial and credit problems, lands’ appropriation, management problems, technical problems and natural disasters have the highest risk among the main criteria. Among the sub-criteria of the risk, incomplete allocation, land price, gardens, incomplete feasibility studies, incorrect timing schedule, provincial credits, no money deposit, residential areas, commercial areas, agreement with the natural resources, agreement with the environment, flood, low initial estimate, national credits, industrial areas, unfavorable weather conditions, ground operations, asphalt problems, accident insurance have priority. Finally, Critical criteria analysis performed and solutions have been proposed to reduce or eliminate the effect of these delays in road construction projects.

    Keywords: Analytical Hierarchy Process, Delay, Risk Assessment, Rroad Construction Projects
  • AliReza Ghanizadeh *, Nasrin Heidarabadizadeh, Saeed Dadkani Pages 83-98

    In this paper, two models have been developed to predict the resilient modulus of asphalt mixtures reinforced with Korta fiber subjected to square and haversine waveform, based on the response surface methodology. To this end, the asphalt mix samples were fabricated with three different percentages of bitumen and four different percentages of Korta fiber and then the resilient modulus was measured at five temperatures, five loading frequencies and two loading waveforms (squared and haversine), using UTM 30 apparatus. In this study, temperature, loading time, bitumen percentage and fiber percentage were considered as inputs variables and the resilient modulus under haversine and square loading waveforms was considered as output variable. The results of this study show that the response surface methodology is able to predict the resilient modulus of fiber reinforced asphalt samples with high accuracy, so that the regression coefficient of the developed equations for the haversine and square loading waveforms is 0.9795 and 0.9777, respectively. Also, the results of the sensitivity analysis show that increasing fiber percentage to a certain amount increases the resilience modulus and increasing the fiber content to more than this percentage, decreases the resilient modulus. This study also shows that the optimum percentage of Korta fiber depends on the bitumen content in the asphalt mix. So that in asphalt mixtures with higher bitumen percentages, the optimum fiber percentage was less (about 1 kg/ton) and in mixtures with lower bitumen percentage, the optimum fiber percentage was higher (about 1.5 kg/ton).

    Keywords: Resilient Modulus, Korta Fiber, Response Surface Methodology, Loading Waveform, Asphalt Mixes
  • Mohammadreza Pirmohammadi, Sajad Rezaei *, Parham Hayati Pages 99-109
    Due to the importance of maintenance and repair costs, the quality of the asphalt quality is of particular importance. Bitumen is one of the most important components of asphalt mixing. It is essential to select the appropriate type according to the weather and traffic conditions of each area in order to increase the quality and durability of the asphalt. A study based on the Sharp method in the bitumen classification on a different level of confidence can provide optimal results with the combination of technical and economic conditions. In this research, using the statistics of the meteorological stations of Hamedan province, the performance index is PGXXYY at four levels of confidence of 50, 84, 98, and 99.9 percent, and considering the traffic conditions in the main roads of the province. Based on the results of the research, at lower levels of confidence, more low-grade bitumen will be more covered, and with increasing confidence, the role of the bitumen will be higher in the higher category and at a certain level of certainty the applied traffic conditions of the category of functional bitumen used in increasing zoning Based on this research, it is necessary to zone the functional index of bitumen at the country level in terms of weather conditions and traffic at different levels of confidence level in order to determine and select according to the technical and economic principles of bitumen consumption.
    Keywords: Bitumen, functional index, pavement, Sharp method, confidence level
  • Hamidi Amir *, Saeid Abdoos Pages 111-122
    Due to the limited soil resources and population increase, the use of contaminated or problematic soil is inevitable. There are different methods to improve the geotechnical properties of clay soils. One of the ways is to stabilize the soil with stabilizers such as Portland cement and lime. Investigation of the combined effect of organic pollutants under the influence of stabilizers (Portland cement (I) and lime) on Kaolinite clay using modified Proctor and CBR experiments constitutes the present research framework. The maximum unit weight decreased with an increase in Anthracene content while its variations were strongly dependent to the Glycerol content. The maximum of dry unit weight and a minimum of optimum water content occurred at a glycerol content of 6%. Based on test results, it was found that the increase in strength of clean Kaolinite using 6% of Portland cement is equivalent to that of 30% lime. It was also found that the contaminants decrease the strength of kaolinite; however, both stabilizers increase it. The effect of Portland cement on the strength of the specimens contaminated with Anthracene was better than that of lime and the effect of Portland cement and lime on the improvement of samples contaminated with Glycerol was considerable.
    Keywords: Kaolinite, Anthracene, Glycerol, Stabilization, Lime, Portland cement
  • Majid Taromi *, AmirHossein Eghbali, Navid Hadiani Pages 123-136

    Utilizing of fiberglass nail in the face of tunnel is one of the economical and effective pre-support methods for increasing stability and control of settlement in weak grounds and tunnels with extended level and increase of ground mechanical strength. In this study, by taking advantage of 3D modeling of fiberglass nail which is effective in reduction of deformation, settlement, the direct modeling of nail in the 3D finite element and material with equivalent section. This study has covered effects of nail density, the overburden to depth of tunnel ratio. The method of strength reduction for analyzing the safety factor of tunnel has been considered. The result of 3D numerical analysis with limit equilibrium methods (LEM) for determining safety factor has been compared. The comparison of LEM and finite element method revealed that using of nail fiberglass and increases the range of safety factor between 5% to 75% and 1.25 to 2 in terms of overburden to diameter ratio. This increase of nail is dependent on density and overburden. While, with increase to advance length, the amount of vertical displacement would rise in both method, although these measures have no effects in horizontal displacement. In addition to that, using of nail in the tunnel face has caused the amount of vertical displacement between 20 to 35 percent and in the horizontal displacement between 50 to 60 percent of decrease has happened.

    Keywords: Safety factor, Deformation, LEM, Fiberglass nail, 3D modelling
  • Behnam Mehdipour, Bahram Nadi *, Hamid Hashemalhosseini, Masoud Mirmohammadsadeghi Pages 137-151
    The purpose of this research is to investigate the performance and efficiency of reinforced slope in the stability of geocell layers in unsaturated soil conditions. Slope reinforced with geocell, due to the fact that the geocell has a height (three-dimensional), acts as a beam in the soil, and because of its flexural properties, it has a moment of inertia as well as bending strength, which reduces the displacement and increases the coefficient reliability of the slope. Considering unsaturated conditions of soil contributes a lot to make results close to reality. One of the well-known models among elastoplastic mod-els for modeling unsaturated soils is Barcelona's basic model, which has been added to the FLAC2D software by codification. Changes in thickness, length, and the number of geocell layers are remarkably effective on slope stability. The results show that the geocell's reinforcing efficiency depends on the number of layers and the depth of its placement. As the depth of the geocell's first layer increases, the lateral and vertical side elevation of the upper part of the slope increases with respect to the elevation. Load capacity increases with increasing geocell length. By increasing the length of the geocell lay-er, the joint strength, the tensile strength of the mobilized, and the bending moment are increased. Also, by increasing the thickness of the geocell, the amount of moment of the inertia increases, and as a result, the amount of geocell reinforcement bending moment increases.
    Keywords: Barcelona Basic Model, FLAC2D, Geocell, Slope, unsaturated soil
  • Ahmadreza Mazaheri, Rasoul Alipour *, Behzad Shokri Derivand Pages 153-164

    In this study, the behavior of Marvak Rockfill Dam with clay core by 68 m height by using numerical modeling by GeoStudio software and monitoring results have been evaluated. In the first step of this study, Marvak dam has been numerically modeled by GeoStudio software and vertical stresses in the core and maximum settlement during construction have been determined. At the next step, results have been compared with monitoring results in the various parts of the dam. Comparison of the numerical and monitoring results depicted that at the elevation 1590 m, 31 m lower than the crest, the maximum settlement in the instrument INC 10 in which located 4 m upstream of dam body is 810 mm and numerical results is equal to 800 mm. Maximum settlement in the long term and arching occurs in the middle of the dam approximately. The value of the arching ratio is between 0.73-1 which indicates that Marvak Dam is in stable condition.

    Keywords: Marvak rockfill dam, Monitoring instrument, Arching, GeoStudio
  • Aydin Shishegaran *, MohammadReza Mohammadkhani, MohammadAmin Tavakoli Pages 165-177

    One of the major challenges in dam engineering is the design of the discharge flow of the stepped spillway. The rate of energy dissipation in downstream currents is higher than that of skimming currents. To achieve this goal, the discharge and skimming slope of the spillway must be low, which makes it economically efficient and applicable. For this reason, in the design process of spillway discharge, flow is assumed to be skimming. In this study, after validation of the Flow-3D model, the discharge flow of the Siah Bishe spillway was simulated. For validation, the values of the flow-Ashle curve were evaluated, and the root means square error of 5.07 was obtained. According to the results of numerical simulation, the flow must be at least 17 m3/s for the discharge. As the flow rate increases, the flow will discharge and move into the state of transient flow, which will continue to flow with 37 cubic meters per second. Finally, for values of more than 60 cubic meters per second, the flow is definitely skimming.

    Keywords: numerical simulation, Stepped Spillway, Skimming Flow, Flow-3D