فهرست مطالب

  • سال بیستم شماره 1 (فروردین و اردیبهشت 1399)
  • تاریخ انتشار: 1399/01/13
  • تعداد عناوین: 16
|
  • میلاد شمسافر، محمد علیایی* صفحه 1

    زمانی که ظرفیت باربری خاک برای استفاده از پی های سطحی مناسب نباشد، معمولا از شمع ها استفاده می گردد. شمع ها در اکثر موارد علاوه بر بارهای قایم، تحت بارهای جانبی نیز قرار می گیرند. شمع های مورداستفاده در پایه پل ها، توربین های بادی، سکو های دریایی و... تحت بارهای جانبی بزرگی قرار می گیرند و در طراحی شمع های این سازه ها، بار جانبی غالب می باشد. استفاده از باله ها پیرامون شمع، جهت افزایش ظرفیت باربری جانبی روش نسبتا جدیدی می باشد، لذا در این تحقیق، رفتار شمع های باله دار منفرد در خاک ماسه ای به صورت سه بعدی با استفاده از نرم افزار اجزای محدود (ABAQUS) مورد بررسی قرارگرفته است. همچنین عملکرد شمع های باله دار با شمع های بدون باله مقایسه شده است. نتایج به دست آمده برای شمع های باله دار نشان می دهد که استفاده از باله ها منجر به افزایش چشمگیر ظرفیت باربری جانبی شمع ها نسبت به شمع های معمولی بدون باله می شود.

    کلیدواژگان: شمع باله دار بارجانبی اجزای محدود مدل سازی عددی آباکوس
  • پرویز قدوسی، علی اکبر شیرزادی جاوید*، محمدعلی اعتباری قصبه صفحه 2

    تغییر در دمای بتن سبب ایجاد کرنش های انبساطی در بتن شده که تبدیل به تنش کششی می شود. باکاهش ضریب انبساط حرارتی بتن، خطر ترک خوردگی آن تحت تغییرات دما کمتر می شود. در این پژوهش به منظور بررسی اثر افزودنی های معدنی بر ضریب انبساط حرارتی ، نمونه های بتن و خمیر سیمان حاوی افزودنی های معدنی دوده سیلیس، متاکایولن و سرباره با نسبت آب به مواد سیمانی و مقدار مواد سیمانی ثابت ساخته شده و آزمایش های مقاومت فشاری، تخلخل کل، توزیع اندازه منافذ و تعیین ضریب انبساط حرارتی بر روی نمونه ها انجام شده است. همچنین ضریب انبساط حرارتی تا سن 120 روز به فاصله هر 7 روز بررسی شده است و اثر روند هیدراسیون و واکنش پوزولانی بر آن بررسی شده است. طبق نتایج به دست آمده، ضریب انبساط حرارتی بتن های حاوی دوده سیلیس و متاکایولن 14% کمتر از بتن بدون افزودنی معدنی بوده است درحالی که بتن حاوی سرباره، کمی بیشتر از بتن بدون افزودنی معدنی بوده است. با افزایش سن نمونه تا سن 60 روز ، ضریب انبساط حرارتی بتن بدون افزودنی معدنی 12% کاهش و پس ازآن تا سن 120 روز ثابت شده است. در بتن های حاوی دوده سیلیس و متاکایولن، این مقدار کاهش برابر با 8% بوده است و مانند بتن بدون افزودنی معدنی پس از 60 روز ثابت شده است. در بتن حاوی سرباره، تا سن 60 روز تغییر چشمگیری مشاهده نشده است و از سن 60 تا 120 روز ، 10% کاهش مشاهده شده است. با استفاده از داده های آزمایشگاهی، مدلی جهت پیش بینی ضریب انبساط حرارتی بتن در سنین مختلف با استفاده از ضریب انبساط حرارتی بتن در سن 7 روز ارایه شده است. در ادامه، ارتباط بین ضریب انبساط حرارتی با مقاومت فشاری، تخلخل کل و قطر میانه منافذ بررسی شده است که بیشترین ارتباط بین ضریب انبساط حرارتی با قطر میانه منافذ بوده است.

    کلیدواژگان: ضریب انبساط حرارتی، بتن، خمیر سیمان، افزودنی معدنی
  • شهاب الدین شفیعی، محسن نجارچی*، سعید شعبانلو صفحه 3

    در این مقاله، برای اولین بار با استفاده از روش هوش مصنوعی نوین تحت عنوان ORELM ضریب دبی سرریزهای کنگره ای تخمین زده شدند. در ابتدا، تعداد نرون های لایه مخفی بهینه مساوی با 15 انتخاب شد. سپس نتایج توابع فعال سازی مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت که دقت ترین تابع فعال سازی برای مدل عددی شناسایی گردید. در ادامه، با استفاده از پارامترهای ورودی موثر بر روی ضریب دبی سرریزهای کنگره ای، هفت مدل ORELM مختلف توسعه داده شدند و با انجام تحلیل حساسیت، مدل برتر و موثرترین پارامترهای ورودی شناسایی شدند. به عنوان مثال، مقادیر شاخص های آماری R2، RMSRE و NSC برای مدل برتر به ترتیب مساوی با 943/0، 224/5 و 940/0 محاسبه شدند. همچنین، پارامترهای ورودی نسبت هد روی سرریز به ارتفاع سرریز (HT/P) و نسبت عرض یک کنگره به ارتفاع سرریز (w/P) به عنوان مهمترین پارامترهای ورودی شناسایی شدند. سپس برای مدل های عددی یک تحلیل عدم قطعیت اجرا و نشان داده شد که مدل ORELM دارای عملکردی بیشتر از واقعی بود.

    کلیدواژگان: سرریز کنگره ای، ضریب دبی، ماشین آموزش، تحلیل عدم قطعیت
  • سید رضا هاشمی نژاد*، عاطفه مقبلی، سعیده حبیبی، محمدجواد خانجانی صفحه 4

    از شیب شکن ورتکس برای انتقال فاضلاب به تراز پایین تر در نواحی پرشیب استفاده می گردد. این سازه معمولا در اختلاف ترازهای بیش از پنج متر بکار برده می شود. از آنجا که اختلاط آب و هوا در سازه ورتکس نسبتا زیاد است، وجود مواد شوینده کف زا در جریان فاضلاب می تواند موجب تشکیل کف در بخش هایی از این سازه شود. این پدیده می تواند بر بده هوای عبوری از سازه اثرگذار باشد و موجب اختلال در کارکرد هیدرولیکی آن شود. در این پژوهش با استفاده از روش طرح آماری آزمایش ها تاثیر جریان کف زا بر بده هوای خروجی از این سازه، توسط مدل فیزیکی مطالعه شده است. تاثیر عدد غلظت، نوع ماده کف زا و عدد فرود بر متغیر پاسخ، نسبت دبی هوا به دبی جریان، در قالب طرح 33 فاکتوریل کامل و با انجام 63 آزمایش بررسی شد. آنالیز آماری نتایج نشان داد که تاثیر هر سه عامل مورد بررسی بر بده هوا از نظر آماری معنی دار است و با افزایش عدد غلظت و عدد فرود، بده نسبی هوای خروجی کاهش می یابد. همچنین مشاهده شد که تشکیل کف در سازه موجب افزایش دبی هوا تا 82% و در شرایطی موجب کاهش آن تا 64% شده است.

    کلیدواژگان: جریان کف زاجریان هواشیب شکن ورتکسطرح آزمایش ها (DoE)مدل فیزیکی
  • ناصر کریمی، حسین حضرتی*، اسماعیل فاتحی فر صفحه 5

    در این تحقیق بیوراکتور غشایی غوطه ور برای تصفیه فاضلاب مجتمع پتروشیمی مورد بررسی قرار گرفت. لجن اولیه در این تحقیق از لجن برگشتی سیستم تصفیه فاضلاب مجتمع پتروشیمی تهیه شد. غشای مورد استفاده در این پژوهش، مسطح و از جنس پلی وینیلیدین فلوراید  بود. سایز حفره ها، تخلخل و میزان سطح برای غشا به ترتیب، 1/0 میکرون، 73% و 004/0 مترمربع بود. در این مطالعه، توزیع اندازه ذرات، SMP، EPS برای لجن اندازه گیری شد. همچنین برای تعیین مشخصات کیک از تست FTIR نیز استفاده شد. میزان فشار بحرانی برای غشای مذکور نیز اندازه گیری شد که مقدار آن kPa 2/0 بدست آمد. این تحقیق در دو مرحله جداگانه انجام گرفت. در مرحله اول، پایلوت برای 35 روز به صورت پیوسته عمل کرد. نتایج به دست آمده نشان داد که با وجود گرفتگی غشا، شار خروجی غشا از بازده مطلوبی برخوردار بود و بعد از هر دوره 7 روزه، بازیابی شار خروجی بیشتر از 90 درصد را نشان داد. در این مطالعه حذف COD بیشتر از 85 درصد، در شرایط MLSS و HRT به ترتیب،300±3000 میلی گرم بر لیتر و 14-16 ساعت حاصل شد. علاوه بر آن، TSS و کدورت در خروجی به ترتیب، کمتر از mg/L 1 و NTU 12 حاصل شد. در مرحله دوم از کربن فعال برای کاهش گرفتگی غشا استفاده شد. در راکتور حاوی کربن فعال، میزان افت شار، 22 درصد کمتر صورت گرفت که از جمله دلایل آن می توان به افزایش اندازه لخته ها، کاهش SMP در لجن و کاهش مقاومت حفرات غشا اشاره نمود

    کلیدواژگان: بیوراکتور غشایی، فاضلاب پتروشیمی، کاهش گرفتگی، جاذب کربن فعال
  • نیما روحانی*، حمیدرضا شیبانی صفحه 6

    وقوع سیل علاوه بر تخریب به دلیل قدرت رانش حجم عظیم سیال در مسیر جریان رودخانه، خسارات ثانویه همچون بسط جریان در حاشیه مسیر اصلی را نیز درپی دارد. یکی از دلایل اصلی ورود جریان به زمین های کناری مسیل، گرفتگی مقطعی از مسیر اصلی آب رودخانه است. این گرفتگی به دلایل متعدد از جمله جمع شدگی الوار شناور در محل پل ها می باشد. پژوهش حاضر با مدل سازی آزمایشگاهی، فرآیند انسداد جریان به دلیل توقف الوار شناور در مقاطع سازه های هیدرولیکی تقاطعی رودخانه های کوهستانی را به صورت دقیق تر بررسی می کند. برای این منظور پلی با نرده حفاظتی در یک کانال مستطیلی با قابلیت تغییر شیب، جهت مطالعه پدیده انسداد ساخته شد. آزمایش ها با استفاده از طول های مختلف از الوار شناور با شرایط تنه صاف و با شاخه و با تعداد متفاوت از الوار ورودی به صورت تک تک یا تجمعی صورت گرفته است. آزمایش ها با دو حالت مختلف وجود و عدم وجود پایه پل و در سه تراز مختلف از سطح آب محقق شده اند. همچنین نوع جریان آزمایش ها در دو حالت زیربحرانی و یک حالت فوق بحرانی، 3 شیب مختلف و 9 دبی متفاوت، مدل سازی گردید. هر یک از آزمایش ها با شرایط مشابه ده بار تکرار شد. نتایج آزمون ها نشان داد، تاثیر شاخه بر میزان بالاآمدگی جریان بیش از دو برابر الوار بدون شاخه است. و نیز این که با افزایش ارتفاع اولیه جریان و گذر آن از سطح زیر عرشه پل، میزان رشد بالاآمدگی سطح آب نسبت به ارتفاع اولیه، در اثر انسداد توسط الوار شناور کاهش پیدا می کند.

    کلیدواژگان: الوار شناور، هیدرولیک جریان، انسداد رودخانه، پل، پسزدگی جریان
  • حسام فتحعلی، سید حسین مهاجری*، فواد کیلانه ای، میثم فاضلی صفحه 7

    یکی از چالشی ترین مباحث هیدرولیکی، بررسی جریان غیرسیلابی با استغراق نسبی پایین (نسبت عمق آب به ابعاد زبری بستر پایین) و با اعداد رینولدز بالا در رودخانه های کوهستانی با بسترهای شنی می باشد. مطالعه حاضر که به بررسی عددی این نوع جریان در مقیاس سنگ‏دانه ها پرداخته است. به این منطور بستر شنی توسط وارد نمودن مدل رقومی در نرم افزار  Flow3D به صورت فیزیکی، علاوه بر مدلسازی هیدرولیکی از طریق اعمال ضریب زبری، مدل گردیده شد. پس از صحت سنجی و در پایان مدلسازی، نتایج نشان داد که وجود بستر شنی در این شرایط، بر میدان جریان، بر شدت آشفتگی و تنش برشی بستر به شدت اثر می گذارد. بررسی کمی ناحیه تحت تاثیر سنگ‏دانه های شنی، نشان داد که محدوده ی لایه ی زبر-ناحیه متشکل از زیرلایه لزج و ناحیه بین نا بینی در بسترهای زبر- نه تنها در مکان تغییر می نماید، بلکه براساس پارامترهای آشفتگی مختلف مورد مطالعه نیز این محدوده از 08/0 تا 2/0 عمق جریان تغییر می نماید. چنین مشاهده ای تعریف دقیق و جامع این ناحیه را بسیار مشکل و پیچیده می نماید. همچنین بررسی تغییرات سرعت طولی و متوسط انرژی جنبشی آشفتگی حاکی از تشکیل رگه های طولی تغییرات سرعت و انرژی جنبشی در عرض کانال می باشد. با وجودی که این رگه ها با عمق جریان مقیاس می شدند، با توجه به نوع  مدلسازی آشفتگی در مطالعه حاضر، تشکیل این رگه ها به در هم تنیده شدن گردابه ها و دنباله های تشکیلی در اطراف سنگ‏دانه های شنی تشکیل دهنده بستر نسبت داده شد. در نهایت با بررسی شکل کانتورهای سرعت برشی در کف کانال این نتیجه حاصل گردید که بیشترین سرعت برشی در نزدیکی مرتفع ترین سنگ‏دانه تشگیل می گردد که می تواند تا 5 برابر بزرگتر از مقدار متوسط سرعت برشی باشد.

    کلیدواژگان: بستر شنی، کانال روباز، جریان آشفته، مدل سازی عددی، جریان کم عمق
  • مهدی شرف خواه*، عیسی شوش پاشا صفحه 8

    پی های گسترده در خاک های ماسه ای به طور معمول از ظرفیت باربری بالایی برخوردار بوده ولی میزان نشست در این خاک ها ظرفیت باربری مجاز پی را محدود می کند. امروزه بکارگیری پی های گسترده شمعی به عنوان راه حلی برای کاهش نشست بسیار رایج است. در چنین شرایطی سهم بیشتر بار به پی گسترده وارد می شود و شمع ها نقش کاهنده نشست را خواهند داشت. تعداد شمع های مورد استفاده و محل قرارگیری آن ها به گونه ایست که نشست پی را به مقدار مجاز کاهش دهد. اندرکنش میان شمع - خاک - پی گسترده در پی گسترده شمعی پیچیده است. کارهای تحلیلی و عددی فراوانی در مورد پی های گسترده شمعی انجام شده ولی کارهای آزمایشگاهی نسبتا اندک است. در این مقاله با مدلسازی فیزیکی بارگذاری فشاری پی های گسترده شمعی در آزمایشگاه و نیز با کمک تحلیل عددی اجزاء محدود به ارزیابی رفتار این پی ها در ماسه پرداخته است. شمع های مورد آزمایش و پی گسترده بصورت بتنی درجا اجرا شدند. مدل های فیزیکی مورد استفاده شامل شمع منفرد، شمع منفرد در بین شمع های دیگر، پی گسترده و پی گسترده شمعی بودند. همچنی اثر مقیاس مدل فیزیکی بر روی نتایج مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که با قرارگیری شمع در بین شمع های دیگر، ظرفیت باربری آن ها افزایش می یابد. همچنین با افزایش تعداد شمع ها در زیر پی گسترده مقدار نشست پی به طور قابل ملاحظه ای کاهش یافته است. با کمک مدلسازی عددی و نیز بکارگیری نظریه حالت بحرانی می توان با دقت قابل قبولی از نتایج مدلسازی فیزیکی با ابعاد آزمایشگاهی در مقیاس واقعی نیز بهره جست.

    کلیدواژگان: پی های گسترده شمعی، شمع های بتنی درجا، ماسه، اثر مقیاس، تحلیل عددی اجزاء محدود
  • الهام ملکی پور، عنایت امامی*، محمدرضا مشرفی فر، رسول اجل لوییان صفحه 9

    بدون تردید مدل سازی جریان سیال در مطالعات سازه های زیرزمینی نقش بزرگی را ایفا می کند. در بسیاری از موارد در توده سنگ ها سیستم اصلی انتقال جریان سیال، شبکه شکستگی ها است. با توجه به اینکه اندازه گیری برجای تمامی خواص هندسی ناپیوستگی ها به ویژه تداوم که نقش اساسی در چگونگی جریان سیال در توده سنگ دارد، به روش دستی فرآیندی وقت گیر و غیرممکن است، استفاده از مدل سازی های تصادفی شکستگی های توده سنگ پیشنهاد می شود. عدم اطمینان در خصوص تخمین ویژگی های هندسی ناپیوستگی ها موجب شده است که از تحلیل های آماری برای تعریف دقیق تر ویژگی های هندسی استفاده شود. با توجه به طبیعت آماری ذاتی ویژگی های هندسی ناپیوستگی ها می توان به مدل دقیق تری با استفاده از توسعه مدل هندسی تصادفی سه بعدی درزه ها دست یافت. مهم ترین مرحله در مدل سازی توده سنگ تعریف دقیقی از شبکه ناپیوستگی هاست. این امر سبب فراهم آوردن نقطه شروع بهتر برای مدل سازی های عددی تحلیل های مکانیکی و هیدرولیکی خواهد شد. بدین منظور در مقاله ابتدا درزه های ورودی تونل گردنه رخ با استفاده از کد نوشته شده در نرم افزار Mathemtica ، با نام 3D-DFN مدل سازی گردید. پس از اعتبارسنجی مقادیر برداشت شده و مدل سازی شده مشاهده شد که درصد انطباق بالای 85 درصد است. این امر سبب شد تا از خروجی های مدل ساخته شده با اطمینان در مدل سازی هیدرولیکی تونل استفاده شود. این مقاله با هدف مدل سازی دوبعدی هیدرولیکی در محیط نرم افزاری UDEC صورت پذیرفته است. سیال مدل شده به صورت تک فازی در نظر گرفته شده و ناپیوستگی ها نیز به صورت دو بعدی مدل شده اند. مدل سازی هیدرولیکی با فراخوانی درزه ها از خروجی مقطع دو بعدی تهیه شده از برنامه 3D-DFN انجام شده است. مقایسه نرخ به دست آمده جریان خروجی در مقطع طولی با نرخ جریان واقعی مطابقت بسیار خوبی را نشان می دهد. همچنین آنالیز حساسیت جریان سیال با توجه به مقادیر ماکزیمم و مینیمم پارامترهای بازشدگی، تداوم و عدد فیشر بررسی شده است.

    کلیدواژگان: UDEC، مدل سازیجریان سیال، کد 3D-DFN، تونل گردنه رخ
  • حسین منتصری*، مسعود قدسیان، سید علی اکبر صالحی نیشابوری صفحه 10

    طراحی آبگیرها به عنوان یکی از سازه های انحراف جریان، همواره مورد علاقه مهندسین هیدرولیک بوده است. نکته حایز اهمیت در طراحی آبگیرها، انحراف بیشترین جریان همراه با کمترین رسوبات می باشد. جانمایی آبگیر در قوس خارجی رودخانه ها یکی از روش های کاهش رسوب ورودی به آبگیرهاست اما به هرحال به خاطر الگوی خاص جریان در آبگیرها و بخصوص در مواقع سیلاب مقداری رسوب وارد آبگیر خواهد شد. صفحات مستغرق از جمله سازه هایی هستند که می توانند در دهانه آبگیرها بکار گرفته می شوند تا با ایجاد جریان ثانویه، رسوبات را از جلوی دهانه آبگیر دور نمایند. صفحات مستغرق تاکنون بیشتر به منظور تثبیت قوس خارجی رودخانه ها و کنترل رسوب در آبگیری از مسیرهای مستقیم استفاده گردیده اند و مشخصات طراحی این صفحات بر اساس کاربردهای فوق بدست آمده است. در این تحقیق با استفاده از روش تزریق رسوب روی بستر صلب، به تعیین مشخصات طراحی صفحات مستغرق با آرایش 2 ردیفه در کنترل رسوب ورودی به آبگیر جانبی واقع در موقعیت 115 درجه از یک قوس 180 درجه و جانمایی آنها پرداخته شده است. نتایج نشان می دهد بهترین ارتفاع برای صفحات مستغرق، 33/0 عمق جریان می باشد. زاویه مناسب صفحات نسبت به شعاع قوس در هر نقطه 20 درجه می باشد. مقدارمناسب برای فاصله اولین ردیف صفحات از دیواره خارجی قوس 2 برابر ارتفاع صفحات و مقدار مناسب برای فاصله عرضی صفحات، 5/1 برابر ارتفاع صفحات بدست آمد. با زیگزاک کردن آرایش دو ردیفه، پیوستگی طولی بین صفحات از بین می رود و مقدار رسوب ورودی به آبگیر افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: آبگیر جانبی، صفحات مستغرق، قوسo180، کنترل رسوب، تزریق رسوب
  • سجاد ادهمی، احمد جمشیدی*، احمد خدادادی دربان صفحه 11

    تصفیه و پاکسازی خاک های آلوده به مواد هیدروکربنی به دلیل ارتباط با چرخه غذایی امری مهم است. روش های متنوعی برای حذف این نوع از آلاینده ها مورد استفاده قرار گرفته است که هریک دارای نقاط قوت و ضعف متعددی هستند. از جمله این روش ها، روش الکتروکینتیک است که در سال های اخیر به دلیل سادگی، هزینه پایین، عدم تولید پسماند ثانویه و توانایی حذف چند نوع آلاینده از خاک مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش به منظور حذف آلاینده آلی فنانترن از خاک رسی از روش الکتروکینتیک در دو بازه زمانی هفت و ده روزه بهره گرفته شده است و تاثیر مدت زمان فرآیند در حذف فنانترن از خاک در مقیاس آزمایشگاهی بررسی شده است. غلظت فنانترن در خاک در فرآیند هفت روزه از1000 mg/Kg به 600 mg/Kg کاهش یافته است و با افزایش مدت زمان فرآیند به ده روز غلظت آلاینده به 580  mg/Kg رسیده، که برابر با  2 درصد افزایش است. در ادامه به منظور بهبود فرآیند از تلفیق الکتروکینتیک با تکنیک فنتون، که یک تکنیک اکسیدکننده است، استفاده شده است. تلفیق فنتون و الکتروکینتیک در مدت پنج روز غلظت آلاینده را در خاک به 50 درصد یعنی 500 mg/Kg کاهش داده است و در مدت زمان ده روز این مقدار به کمتر از 46 درصد یعنی 460 mg/Kg رسیده است.

    کلیدواژگان: الکتروکینتیک، فنتون، فنانترن، پاکسازی خاک
  • امیربهادر مرادی خو*، علیرضا اسپرهم صفحه 12

    در سال های اخیر ژیوپلیمر به عنوان یک عامل سیمانی جدید و دوستدار محیط زیست، به عنوان جایگزینی برای سیمان پرتلند مطرح شده است که می تواند منجر به کاهش مشکلات زیست محیطی ناشی از تولید سیمان پرتلند شود. مقاومت فشاری به عنوان یکی از مشخصه های مهم بتن، متاثر از پارامتر های مختلفی است. در بتن ژیوپلیمری نیز با توجه به مواد تشکیل دهنده، پارامتر های مختلفی می تواند مقاومت فشاری را تحت تاثیر قرار دهد. در این پژوهش آزمایشگاهی، برخی از پارامتر های تاثیرگذار بر مقاومت فشاری بتن ژیوپلیمری بر پایه متاکایولن شامل: نوع محلول فعال کننده قلیایی (سدیم و پتاسیم)، غلظت محلول هیدروکسید سدیم، نسبت وزنی محلول فعال کننده قلیایی به منبع آلومیناسیلیکاتی، نسبت وزنی محلول سیلیکات سدیم به هیدروکسید سدیم، دمای عمل آوری و میزان آب، مورد مطالعه قرار گرفت. در همین راستا نمونه های بتن ژیوپلیمری ساخته و عمل آوری شدند. سپس آزمون مقاومت فشاری از نمونه ها گرفته شد. نتایج نشان داد استفاده از محلول فعال کننده پتاسیمی منجر به دستیابی به مقاومت فشاری 28 روزه بیشتر و محلول فعال کننده سدیمی سبب دستیابی به مقاومت زودرس بیشتر، می شود. افزایش غلظت محلول هیدروکسید سدیم تا 14 مول، سبب افزایش مقاومت فشاری شد اما با افزایش بیشتر غلظت به 16 مول، تغییر قابل ملاحظه ای در مقاومت فشاری دیده نشد. افزایش میزان آب موجود در بتن ژیوپلیمری سبب افزایش نسبت آب به مواد خشک و کاهش چشمگیر مقاومت فشاری شد. میزان بهینه نسبت وزنی محلول فعال کننده قلیایی به منبع آلومیناسیلیکاتی 9/0 سنجش شد و با افزایش این نسبت مقاومت فشاری نمونه ها کاهش یافت. افزایش نسبت وزنی محلول سیلیکات سدیم به هیدروکسید سدیم از 1 به 5/1 سبب دستیابی به بیشترین مقاومت فشاری شد. با افزایش این نسبت تا 3، مقاومت فشاری به طور قابل ملاحظه ای کاهش یافت. همچنین افزایش دمای عمل آوری تا 80 درجه سانتی گراد، سبب افزایش نسبی مقاومت فشاری 28 روزه  و افزایش قابل ملاحظه مقاومت 3 و 7 روزه بتن ژیوپلیمری شد اما با افزایش بیشتر دما تا 90 درجه سانتی گراد، مقاومت فشاری کاهش یافت

    کلیدواژگان: بتن ژئوپلیمری، متاکائولن، مقاومت فشاری، محلول فعال کننده قلیایی، سدیم، پتاسیم
  • مجتبی عامری*، ستار چناری، محمد تاجی صفحه 13

    استفاده از الیاف مختلف جهت تسلیح بتن از جمله تلاش هایی است که توسط محققین به منظور بهبود رفتار مقاومتی بتن و افزایش عمر سرویس دهی سازه های بتنی صورت گرفته است. در این راستا تلاش شده است تا با استفاده از انواع مختلف الیاف و یا ترکیب آن ها، رفتار بتن با رده های مقاومتی مختلف از جمله بتن توانمند را در مقابل بارهای ضربه ای و دینامیکی بهبود ببخشند. بر این اساس تحقیق حاضر تاثیر مقادیر مختلف الیاف فولادی دو سر قلاب موجدار بر مشخصه های مکانیکی بتن توانمند شامل مقاومت فشاری، مقاومت کششی و مقاومت در برابر ضربه را مورد بررسی قرار می دهد. علاوه بر آن تاثیر طول الیاف بر رفتار بتن نیز مورد توجه قرار گرفته است. بدین منظور در طرح اختلاط بتن از سه درصد حجمی 5/0، 1 و 5/1 الیاف فولادی در دو طول متفاوت 30 و 50 میلی متر استفاده گردید. پس از مشخص شدن طرح اختلاط بتن، نمونه های استوانه ای در سنین 7 و 28 روز عمل آوری شدند و سپس تحت آزمایش های تعیین مقاومت فشاری، مقاومت کششی و مقاومت ضربه ای قرار گرفتند. نتایج به دست آمده نشان می دهد که استفاده از الیاف سبب افزایش قابل ملاحظه مقاومت فشاری و کششی بتن شده، به طوریکه در بهترین حالت با استفاده از 5/1 درصد الیاف فولادی با طول 50 میلی متر این دو مشخصه به ترتیب 25 و 40 درصد نسبت به بتن بدون الیاف افزایش نشان می دهد. همچنین استفاده از الیاف فولادی به ویژه الیاف با طول بلندتر تعداد ضربات تا اولین ترک و ضربات تا شکست نهایی در تست مقاومت ضربه را به میزان قابل توجهی افزایش داد بطوریکه تعداد ضربات از ایجاد اولین ترک تا شکست نهایی در درصدهای بالای الیاف تا 80 درصد افزایش پیدا کرد. از دیگر نتایج این تحقیق مشخص شد افزودن الیاف، افزایش شکل پذیری بتن توانمند را نسبت به بتن غیر مسلح در پی دارد و الگوی شکست بتن در آزمایش های مختلف را به نحو مطلوبی تغییر می دهد.

    کلیدواژگان: بتن توانمند، الیاف فولادی، مقاومت ضربه ای، مقاومت کششی، مقاومت فشاری
  • حسین منتصری*، مسعود قدسیان، سید علی اکبر صالحی نیشابوری صفحه 14

    استفاده از سرریزهای کنگره ای به دلیل کاهش قابل توجه هزینه ها و مشکلات اجرایی در مقایسه با سایر سرریزها مورد توجه طراحان اینگونه سازه ها می باشد این امر به علت افزایش طول موثر سرریز در عرض محدودی از کانال خروجی سرریز صورت می گیرد. یکی از مهمترین چالش های پیشروی این سرریزها، تامین پایداری این سازه ها می باشد که با توجه به اینکه این سرریزها در معرض جریان سیلابهای متعددی قرار می گیرند لذا پایین دست این سازه ها همواره در معرض آبشستگی و فرسایش قرار دارد. بنابراین یکی از پارامترهای اساسی در طراحی فونداسیون سازه سرریز جهت تامین پایداری آن، برآورد دقیق ابعاد حفره آبشستگی می باشد. به همین منظور در این تحقیق آبشستگی پایین دست سرریز کنگره بدون کف بند مورد مطالعه قرار گرفته است تا تخمین مناسبی برای ابعاد کف بند احتمالی بدست آید. در همین راستا علاوه بر مقادیر حداکثر عمق آبشستگی، مقادیر طول و عرض حفره آبشستگی ناشی از آزمایش های مختلف مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق آزمایش های آبشستگی با سرریزهای کنگره ای با 6 زوایه مختلف کنگره 15، 5/22، 30، 45، 5/67 درجه و خطی (مدل شاهد) در 7 حالت نسبت هدآب به ارتفاع سرریز 1/0 تا 7/0 انجام گرفته است. در این آزمایش ها تاثیر هد آب روی سرریز، عدد فرود جریان و زاویه کنگره سرریز بر میزان عمق آبشستگی، ابعاد آبشستگی و نیز پشته رسوبی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. بر مبنای نتایجی که از آزمایش ها بدست آمده می توان دریافت که به ازای مقادیر مختلف پارامترهای هد آب روی سرریز و زوایای کنگره، مکانیزم آبشستگی حول سرریز متفاوت بوده و بر میزان عمق آبشستگی و سایر ابعاد حفره تاثیر بسزایی دارد. بطوریکه با افزایش7 برابری هد آب روی سرریز بطور متوسط عمق آبشستگی 12 برابر و طول حفره 10 برابر افزایش داشته و افزایش 6 برابری زاویه کنگره نیز منجر به کاهش 70 درصدی عمق آبشستگی می شود. همچنین با کمی تامل در مقادیر ابعاد نهایی حفره آبشستگی مشاهده گردید که مقادیر طول و حجم حفره نهایی آبشستگی ناشی از آزمایش های مختلف، با نسبتی از عمق آبشستگی تغییر می کنند.

    کلیدواژگان: آبشستگی پائین دست، سرریز کنگره ای مثلثی، ابعاد حفره، بدون کف بند
  • سروناز معتمد، سید حسام مدنی* صفحه 15

    این مطالعه به بررسی تاثیر الیاف فولادی، الیاف شیشه و هیبرید آنها بر خواص کامپوزیت های سیمانی می پردازد. خواص مکانیکی موردبررسی شامل مقاومت فشاری و مقاومت خمشی بوده و میزان جذب انرژی نمونه ها با معیار چقرمگی خمشی تعیین شده است. در مخلوط های موردمطالعه سیمان پرتلند و آلومینات کلسیم به عنوان عامل چسباننده در ساختار استفاده شده اند. به منظور بررسی تاثیرالیاف ازنمونه های حاوی 2 درصد الیاف فولادی (درصدی از حجم کل مخلوط)، 2 درصد الیاف شیشه (درصدی از حجم کل مخلوط) وهیبرید این دو الیاف (2% الیاف فولادی و 2% الیاف شیشه) بهره گرفته شده است. استفاده از الیاف فولادی و همچنین الیاف شیشه در مخلوط های سیمانی باعث افزایش مقاومت خمشی می شود، لیکن هیبرید آن با الیاف شیشه مقاومت خمشی بیشتر از مخلوط های حاوی الیاف فولادی را به ارمغان می آورد. همچنین مخلوط های هیبریدی میزان جمع شدگی را به میزان 20 تا 30 درصد نسبت به مخلوط شاهد در یک دوره 270 روزه کاهش داده است. در کنترل خواص دوام که  با استفاده از نفوذپذیری یون کلراید موردسنجش قرار داده شد، مخلوط های اصلاح شده با الیاف های فولادی و شیشه و همچنین هیبرید این الیاف دارای نفوذ پذیری یون کلراید بالاتر در مقایسه با سایر مخلوط ها بوده اند. الیاف شیشه به دلیل افزایش انسجام ساختاری میان خمیر و الیاف فولادی و مسدود نمودن تخلخل های پیرامون الیاف فولادی سبب کاهش در میزان نفوذ یون کلراید شده است اما با این وجود میزان نفوذ یون کلراید بالایی را داشته اند.

    کلیدواژگان: سیمان آلومینات کلسیم، سیمان پرتلند، الیاف فولادی، الیاف شیشه، خواص مکانیکی، جمع شدگی، دوام
  • جاوید چاخرلو، بهمن شروانی تبار* صفحه 16

    در چند دهه اخیر تحقیقات گسترده ای برای به دست آوردن بتن هایی با مقاومت های بالا انجام شده است. بتن پودری واکنشی نوعی بتن فوق توانمند با ویژگی های فیزیکی و مکانیکی برتر است. کشور ایران دارای اراضی کویری و معادن بسیاری می باشد که به لحاظ ذخایر معدنی جزو 10 کشور نخست جهان و اولین کشور خاورمیانه می باشد. قسمت اعظم ترکیب بتن پودری واکنشی از ماسه تشکیل شده است. در این پژوهش هدف تولید بتن پودری واکنشی با مشخصات مکانیکی مطلوب از ماسه معمولی معدن سرام تبریز گذرنده از الک نمره 36/2 میلی متر به عنوان جایگزین ماسه سیلیسی تهیه شده از معدن ماسه سیلیسی صنعتی قوم تپه (که به طور طبیعی دانه هایش کوچکتر از 600 میکرو متر می باشد) در نزدیکی شهر تبریز می باشد. در این تحقیق بعد از بررسی مشخصات مکانیکی ماسه های مصرفی، شش طرح اختلاط حاوی صفر، 25، 50، 75 و 100 درصد ماسه معمولی تهیه شد. در آخر مجددا با جایگزینی کامل ماسه معمولی از به کار بردن پودر کوارتز استفاده شده در این طرح نیز صرف نظر کرده و مقدار ماسه معمولی در این مخلوط از روش خطا و آزمون استفاده گردید. طرح آخر در واقع یک نوع ملات ماسه سیمان خاصی می باشد که دارای میکروسیلیس و فوق روان کننده بوده و موجب کاهش هزینه تولید و در عین حال دارای مقاومت کافی برای استفاده در کارهای عملی می باشد.  قبل از بتن ریزی قالبها آزمایش میز جریان برای کارایی و روانی بتن انجام گرفته است. نمونه های بتنی ساخته شده در آزمایشگاه بتن دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، پس از بیست و چهار ساعت از قالب ها باز گردید و در داخل آب با دمای 23 الی 25 درجه سلسیوس قرار گرفت. مقاومت فشاری، جذب آب حین عمل آوری در عمرهای 7، 28 و90 روزه مورد آزمایش قرار گرفته است. نتایج نشانگر این است که با افزایش درصد جایگزنی ماسه معمولی به جای ماسه سیلیسی مقاومت فشاری روند صعودی داشته و با افزایش آن مقاومت فشاری افزایش می یابد، به طوریکه در نمونه های 7روزه بیش ترین مقاومت فشاری برای بتنی با 100 درصد ماسه معمولی جایگزین بدست آمده و در نمونه های 28 روزه و 90 روزه، درصد های جایگزینی 75 درصد و 50 درصد به ترتیب دارای بیشترین مقاومت فشاری می باشد، همچنین حذف پودر کوارتز مصرفی از طرح اختلاط با کاهش مقاومت فشاری همراه بوده است، که می توان از این کاهش مقاومت به جهت اقتصادی نمودن طرح و روانی مطلوب تر صرف نظر کرد. نتایج حاصل از آزمایش تجربی انجام شده بیانگر این است که ماسه معمولی می تواند به عنوان جایگزین ماسه سیلیسی در ساخت بتن پودری واکنشی مورد استفاده قرار گیرد. لازم به ذکر است که در هر منطقه ای با توجه به مصالح ساختمانی موجود، این آزمایش ها می بایست تکرار گردند. نتایج بدست آمده از این پژوهش مربوط به معادن ماسه سیلیسی و ماسه معمولی فوق الذکر می باشد.

    کلیدواژگان: بتن پودری واکنش پذیر، مقاومت فشاری، روانی، عمل آوری، ماسه
|
  • Milad Shamsafar, Mohammad Oliaei* Page 1

    Piles are a common type of foundation, and in the context of offshore energy supply, they are used widely as foundations for wind farms or as anchors for floating facilities for oil and gas production. In both these applications, the pile response under lateral loading is critical, although the latter application is more capacity sensitive whereas the former is deformation sensitive. All piles are under small or large lateral loads and the behavior of the piles under the lateral load must be controlled, but for most of the time. The lateral load can cause a spacing between the pile and the surrounding soil in the upper layers. If such a situation happens, it cannot be assured for the vertical load bearing capacity in the upper layers. Usually, the effect of lateral loads on the design and construction of the pile is ignored due to its small size versus vertical load, but in some cases, the analysis of the pile is necessary under lateral loads and should be considered using the appropriate methods. The piles used in the base of bridges, wind turbines, piers, etc. are subjected to relatively large lateral loads, and in the pile design of these structures, the lateral effect is dominated. One of the ways to increase the lateral load bearing capacity is to use the technique of fin piles, which is a relatively new method. Fin piles are one type of piles that have four or more metal sheets that are welded at different angles to the pile environment. The behavior of fin piles is difficult to explain using simple pile–soil theories or two dimensional numerical analyses because of the complicated geometry of the piles. Due to the progress of numerical methods and the use of three-dimensional software, numerical modeling of the pile and soil environment is possible more precisely. A fundamental study of soil response of piles subjected to static lateral loads in sand is conducted using the non-linear finite element approach. The effects of pile properties, i.e., length and diameter, and the effect of fins i.e., fin length and fin width on the pile response of a pile subjected to lateral loads are also investigated. In this research, the behavior of singular fin piles under lateral loading in sandy soil is modeled using 3D finite element software (ABAQUS) The ABAQUS program is a robust engineering simulation program that, based on finite element method. Abaqus is capable of solving various problems from simple to complex nonlinear problems. With a large library of materials and elements, the program is capable of modeling materials such as metals, rubber, polymer, composites, concrete, soil and rock. In addition to solving structural problems, the ABAQUS program is able to solve complex heat transfer problems, thermal-electrical analysis, and soil mechanics problems. In this research, the performance of finned piles with respect to ordinary piles has been compared. The results show that the use of fins causes an appreciable increase in the bearing capacity of the piles compared to ordinary piles without fins.

    Keywords: Fin pileLateral loadFinite elementNumerical analysisAbaqus
  • Parviz Ghoddousi, AliAkbar Shirzadi Javid*, MohammadAli Etebari Ghasbeh Page 2

    Change in the concrete temperature causes the expansion of the concrete to become tensile stress. The risk of concrete cracking decreases with decreasing coefficient of thermal expansion (CTE) under temperature changes. In this research, in order to investigate the effect of mineral admixtures on the coefficient of thermal expansion, concrete and cement paste samples containing silica fume, metakaolin and slag with a constant ratio of water to cement materials and the amount of cement materials have been made, and compressive strength, total porosity, Pore size distribution and coefficient of thermal expansion of the samples have been examined. The results indicated that CTE of reference concrete had a descending trend up to 60 days, and diminished by 12%, after which it remained constant. On the other hand, in the slag-containing concrete, after 60 days, the descending trend started and declined by 10% up to 120 days. For the concrete containing silica and metakaolin, at the very early ages, it had 14% less CTE as compared to reference concrete, while with the ageing of the sample, its CTE dropped by around 8%. Across all concretes, reduction of CTE was associated with lowered total porosity. Utilize the experimental data, a model for predicting the coefficient of thermal expansion of concrete at different ages is presented using concrete thermal expansion coefficient at 7-day age. In the following, the relationship between CTE and compressive strength, total porosity and the average diameter of pores has been investigated, which has the highest correlation between the coefficient of thermal expansion and the diameter of pores.

    Keywords: Coefficient of thermal expansion, Concrete, Cement paste, Mineral admixtures
  • Shahabodin Shafiei, Mohsen Najarchi*, Saeid Shabanlou Page 3

    Generally, labyrinth weirs pass more water compared to their equivalent rectangular weirs. Thus, these types of weirs are popular amongst hydraulic and environmental engineers. In this paper, for the first time, a novel artificial intelligence (AI) technique called "outlier robust extreme learning machine (ORELM)" is used to estimate the discharge coefficient of labyrinth weirs. The ORELM method has been proposed in order to overcome the difficulties of the classical ELM in predicting datasets with outliers. In this method, the concept of “sparsity characteristic of outliers” is used. Also, in this study, to verify the results of the numerical models the experimental measurements conducted by Kumar et al. (2011) and Seamons (2014) are employed. The experimental model established by Kumar et al. (2011) is composed of a rectangular channel with a length of 12m, a width of 0.28m and a depth of 0.41m. The weir is made of steel sheets and placed at an 11m distance from rectangular channel inlet. Also, Seamons (2014) experimental model has been set up in a rectangular channel with the length, width and height of 14.6m, 1.2m and 0.9m, respectively. First, the number of the hidden layer neurons initials from 5 and continues to 45 and the most optimal number the hidden layer neurons are taken into account equal to 5. In this study, the Monte Carlo simulations are used for examining the abilities of the numerical models. The main idea of this method is based on solving problems which might be actual in nature using random decision-making. The Monte-Carlo methods are usually implemented for simulating physical and mathematical systems which are not solvable by means of other methods. In this paper, the K-fold cross validation method is employed for validating the results of the numerical models. To this end, the observational data are divided into five equal sets and each time one set of these data is used for testing the numerical model and the rest for training it. This procedure is repeated five times and each test is used exactly once to train and once to test. This method increases the flexibility of the numerical model when dealing with the observational data, and it can be said that the numerical model has the ability to model a greater range of laboratory data. For instance, the maxim value of R2 is obtained for the K=4 case (R2=0.954), while for the K=5 case the values of RMSE and MARE are estimated 0.034 and 4.408, respectively. After that, different activation functions are evaluated in order to detect the most accurate one for the numerical model. Subsequently, six different ORELM models are developed using the parameters affecting the discharge coefficient of labyrinth weirs. Also, the superior model and the most effective input parameters are identified through a sensitivity analysis. For example, the values of R2, RMSRE and NSC for the superior model are calculated 0.943, 5.224 and 0.940, respectively. Furthermore, the ratio of the head above the weir to the weir height (HT/P) and the ratio of the width of a single cycle to the weir height (w/P) are introduced as the most important input parameters. Also, the results of the ORELM superior model are compared with the artificial intelligence models including the extreme learning machine, artificial neural network and the support vector machine and it is concluded that ORELM has a better performance. Then, an uncertainty analysis is conducted for the ORELM, ELM, ANN and SVM models and it is proved that ORELM has an overestimated performance.

    Keywords: Labyrinth weir, Discharge coefficient, Machine learning, Uncertainty analysis
  • Seyedreza Hasheminejad*, Atefeh Moghbeli, Saideh Habibi, MohammadJavad Khanjani Page 4

    Drop vortex is utilized to convey sewage across elevation change in steep catchments. This structure is generally used when the elevation difference is more than 5 m. Since the air and water flow are extensively combined in these structures and the sewage flow might contain detergent and foam producing materials, foam could produce in some parts of drop vortex. This phenomenon could affect vortex airflow and reduce drop vortex hydraulic performance. In this investigation, the effects of Foam Producing Flow (FPF) on vortex air discharge were studied by a scaled model and statistical Design of Experiment (DoE) methodology. Effects of Concentration Number, detergent type, and Froude Number on the dependent variable, air discharge to water discharge ratio, were studied by 33 full-factorial design and 63 runs. Analysis of the results revealed that all design factors had meaningful effects on vortex air discharge and it decreases by the increase of Concentration and Froude Number. Moreover, it was illuminated that foam formation could boost air discharge by 82% and in some conditions could reduce it more than 64%.

    Keywords: foam producing flow (FPF)air dischargedrop vortexdesign of experiments (DoE)experimental model
  • Naser Karimi, Hossein Hazrati*, Esmaeil Fatehifar Page 5

    In this study, petrochemical complex wastewater was investigated by submerged membrane bioreactor (MBR). Initial sludge was prepared from returned sludge of petrochemical complex wastewater treatment plant. Applied membrane is of micro-filtration type made of polyvinylidene fluoride with effective surface of 0.004 m2, porosity of 73% and nominal pore diameter of 0.1 μm. Particle size distribution (PSD), soluble microbial products (SMP), and extracellular polymeric substance (EPS) for sludge were measured. In addition Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), and EPS analysis were performed for determining the properties of the formed cake. Also was measured critical pressure for membrane in the MBR. The critical pressure value was 0.2 kPa. Therefore, the operating pressure was selected 0.12 kPa. This research was conducted in two phases. In the first phase, the pilot worked for 35 days. The results showed that despite the membrane fouling in initial days, the permission of the membrane still had a good efficiency, and after each 7 days, the membrane was cleaned physically and chemically, which showed a recovery of permeate more than 90%. The COD removal efficiency was achieved more than 85% in MLSS=3000±300 mg / L and HRT=14-16 hours. In addition, the TSS and turbidity in the output were below 1 mg/L and 12 NTU, respectively. In the second phase, for reducing fouling, the granule activated carbon was added in the sludge. In the reactor containing activated carbon (R2), membrane fouling was carried out with lower rate and also flux drop was lower about 22% compared to reactor without activated carbon. This phenomenon was due to increasing sludge particle size, SMP reduction.

    Keywords: submerged membrane bioreactor, Petrochemical Wastewater, fouling reduction, granule activated carbon
  • Nima Rohani*, Hamidreza Sheibani Page 6

    One of the natural hazards is the flood occurrence. This natural phenomenon can lead to more risks on the riversides, especially at the downstream of dams and floodgates and near the bridges. Rivers that pass through forest areas on their route can carry a lot of wooden pieces. One of the issues that increases the flood damages, especially in mountainous and forest areas, is the entry of trees and wood chunks and trees branches into the rivers and their movement to the downstream of flow. Generally, these floating tree branches and wooden pieces are called driftwood. Rivers are fast in mountain slopes and can carry more driftwood. This will carry more material and objects floating along the river flow and causes the timber or driftwood accumulation in the bridge spans and river flow obstruction, thereby reducing the capacity of flood flow. Reducing the capacity of intersecting structures provides the conditions for entering the flood into the marginal waters of the river and causing a rise in water flow and secondary damages. Due to the potential risks, it is very difficult to study such a mechanism in nature, so it is necessary to examine these conditions by experimental studies and these condition and hydraulic flow changes are measured with high precision. Parameters such as the rate of uplift flow, the probability of obstruction by the driftwood, the type and dimensions of the trapped driftwood, etc., are among these. The present study, with laboratory modeling, examines the process of river flow obstruction due to the movement of floating driftwood in Mountain Rivers. A bridge was built with protective railings in a rectangular channel for study. Each of the experiments was carried out with different conditions, including the size and the number of driftwood, and the presence or absence of branches in several times. Experiments was carried out with two different modes of existence and lack of bridge pier in three levels of water flow. Also, the type of flow of experiments was modeled in two sub-critical and one super-critical state, 3 different slopes and 9 different discharges. Each of the tests is repeated ten times with similar conditions. According to the definition given in this study, an obstruction occurs when at least one of logs or driftwoods stops for at least 30 seconds at the bridge section. The results of the tests showed that the effect of branches on the flow level increase is more than twice that of driftwoods without branches, and that with increasing initial height of the stream and passing from the surface below the bridge deck, the growth rate of the water level decreases compared to the initial height. Also, the correlation of the effect of changes in the number of driftwood with branches is greater than the same value in driftwood without branches and is closer to number one. Another important result in this paper is that the effect of the initial height of the flow on the increasing the flow level is less than the driftwood branches. This is the result of a comparison of the gradient of Changes in water flow height in two states.

    Keywords: Drift Wood, Flow Hydraulic, River Obstruction, Bridge, Backflow
  • Hesam Fathali, Seyed Hossein Mohajeri*, Foad Kilanehei, Meysam Fazeli Page 7

    One of the most challenging hydraulic topics is the study mountainous river flow in natural condition where the relative submergence (the ratio of water depth to the bed roughness length characteristics) is low and Reynolds number is too high. Most of the rivers that cross the mountainous areas have coarse aggregates of sand aggregates. In natural flow conditions, usually depth of water is not high and as a result existence of roughness affects the flow field and velocity profile specially roughness sublayer. Investigation of flow field in this types of rivers and understanding the important parameters of turbulent flow helps to better exploit these types of rivers. In shallow currents, the relative submergence is often less than 20. However, there is an uncertainty regarding this range. Present study, which will be continued by Mohajeri et al. (2015), has investigated the numerical simulation of this type of flow. For this purpose, the gravel bed was modeled physically by importing a digital model into the Flow-3D software. One of the innovations of this research was the importing of a rough bed in a physical manner while in similar researches, the roughness equivalent coefficient was imported as an effective roughness parameter and the bed was not physically modeled. In present study, the study of parts of the flow in numerical simulation order that in laboratory study Due to laboratory limitations was not investigated, was considered. Actually, the main purpose in present study is investigation of turbulent flow characteristics in a low relative submergence in near sandy stone. One of the other points of this research is the investigation of low relative submergence, while most studies had done on high relative submergence. It should be noted, for simulating the k-ԑ RNG that is two equations model and having Medium computing cost, has been used in Flow-3D Software. After validation it was found that Flow-3D was able to simulate these types of flows. After validation and at the end of modeling, it was found that existence of sand stones in these conditions, it affects severely on flow field, turbulent intensity and shear stress. Quantitative investigation of region under sandy sandstone shows that roughness sublayer region not only changes in location, but also vary according to the parameter being studied. Such an observation makes the region's precise and comprehensive definition very difficult and complicated. also existence of  changes  in longitudinal velocity and medium turbulent kinetic energy (T.K.E) is  the  cause  of  formation of  longitudinal strings of variations in velocity and kinetic energy across the channel .According to  the type of turbulent  modeling in this study which was k-ԑ RNG, existence this strings Attributed  to  Swirling together and Arranged sequences near sandy sandstone because these model  Based on isotropic turbulence assumption and  it  hasn’t  ability to investigating and modeling the secondary currents. Finally with investigation of shear velocity contours in bed channel, it was found that maximum shear velocity occurred near maximum elevation sandstone. Also, maximum drag force occurred in this region. Finally, due to small flow fields in near of walls and colliding Flow currents to these walls, the mean of shear velocity and friction increases.

    Keywords: Gravel bed, Open-channel, Turbulent flow, Numerical simulation, Shallow flow
  • Mehdi Sharafkhah*, Issa SHOOSHPASHA Page 8

    Raft foundations usually have a high bearing capacity in sand, but the amount of settlement limit the allowable bearing pressure. Nowadays, the employment of piled rafts foundations as a solution for decrease of settlement is common. In such cases, the raft usually carries a high portion of structural loading, and the piles are as the settlement reducer elements. The number of piles and their configuration are determined that settlement of the foundation decreases to an allowable value. In these situations, the configuration of piles is determined in optional manner and strategically. In a piled raft foundation, pile-soil-raft interaction is complicated. Although several numerical studies have been carried out to analyze the behaviors of piled raft foundations, very few experimental studies are reported in the literature. This paper concentrates on study of behavior of piled raft in sand by physical modeling and finite element analysis method. The piles and raft models were made of cast-cast-in-place concrete. The physical models consisted of single pile, single pile in group, unpiled raft and piled raft foundation. The size effects of the models were investigated. The results showed that with installation of the single pile in the group, the pile bearing capacity and stiffness increase. Due to increase of the number of piles beneath the raft, the bearing capacity of raft increase and its settlement decrease, significantly. With the use of finite element method and the critical state theory, one can predicate behavior of test model in the full scale dimensions.

    Keywords: Piled Raft Foundations, Cast-in-place Concrete Piles, Sand, Scale Effect, Finite Element Analysis
  • Elham Malekipoor, Enayat Emami*, Mohamadreza Moshrefyfar, Rassoul Ajalloeian Page 9

    Undoubtedly, fluid flow modeling plays an important role in underground structures studies. In many cases, the main system for fluid flow in rock mass is the fractures network. Because of that the measurement of the geometric properties of the discontinuities is a time-consuming process and for some properties like persistence is impossible, the use of stochastic modeling for rock mass is suggested. Uncertainty about the geometric properties of discontinuities has led to use of statistical analysis for more accurately define geometric features. Because of intrinsic statistical nature of the geometric features of discontinuities, a more precise model can be obtained from the development of stochastic three-dimensional geometric models of discontinuities. The most important step in rock mass modeling is the exact definition of the discontinuity network. This makes it possible to provide a better starting point for numerical modeling in mechanical and hydraulic analysis. The Gardaneh-Rokh tunnel with a length of 1300 meters and a maximum volume of 200 meters is located in Chaharmahal Bakhtiary province. The purpose of this study was to investigate the water leakage from joints and fractures in the tunnel and the effect of surface water in the amount of water leakage into the tunnel using analytical and numerical methods. This modeling has been done to increase the understanding of the hydraulic behavior of the massive discontinuity system. In this study, the fractures connected to each other as the main paths of water flow into the tunnel and the control of the hydraulic behavior of the mass are assumed, and the roughness of the joints is neglected To this paper, joint sets in Gagrdaneh Rokh tunnel was modeled using the 3D-DFN code written in the Mathemtica software, after validation of the surveyed and modeled values, it was observed that the percentage of conformance is above 85%. This has led to the use of model outputs with confidence in the hydraulic modeling of the tunnel. This paper is designed with the aim of two-dimensional hydraulic modeling in the UDEC software environment. The modeling fluid is considered as monophasic, and discontinuities are modeled as two-dimensional. Hydraulic modeling is done by calling the joints from the 3D-DFN program output. Comparison of the obtained results shows good matching between the flow rate in the model with the actual flow rate. The resulting total flow rate is estimated to be 362 liters per minute, which is actually set at 375 liters per minute, which is a good match. Also, the sensitivity analysis of fluid flow has been investigated with respect to the maximum and minimum values of apertures, continuity (trace length) and Fisher numbers. With an opening of 5 mm, the water rate to the tunnel will reach 530 liters per minute. This rate is reduced to 172 liters per minute at  opening of 1.2mm. The flow rate arrives in continuity  of 27 meters to 523 liters per minute, in a trace length of 22 meters to 488 liters per minute and in trace length of 10 meters to 354 liters per minute. The flow rate in Fisher's number is reduced to 410 liters per minute and in Fisher's number 25 to 290 liters per minute.

    Keywords: UDEC, Fluid flow modeling, 3D-DFN Code, Gardaneh rokh tunnel
  • H. Fathali, S.H.Mohajeri*, F.kilanehei, M. Fazeli Page 10

    Design of intakes as one of the flow diversion structures, always had been interested to hydraulics engineering. The important problem in design of intakes, is diversion of maximum discharge with minimum amount of sediment. Outer bank of the river bend is one of the best positions for lateral diversion. Since floodwater carries a large amount of sediment, the sediment enters to lateral intake situated even in outer bank of the bend. In these cases, submerged vanes can be useful as a sediment control method. Submerged vanes are frequently used devices that have several applications such as protection against bank erosion, exclusion of sediment from water intake structures. However there is not much information on the vanes application for sediment control to water intake located in a channel bends. In this research, an experimental study on the effective parameters of a 2 rows layout of vanes on sediment control at lateral intake in a U shape channel bend has been carried out. The intake was installed in position 115 degree of bend with 45 degree diversion angle according to previous research suggestion. The experiments were conducted in two phases. In the first phase, the sediment control experiments, was carried out with injection of sediment on rigid bed. The position of injection was upstream of bend and sediment injection rate was approximately equal to sediment transport capacity of straight channel upstream of the bend. In the second phase, in order to analyzing the results of first phase experiment and considering the effect of array vanes parameters on the flow field, the flow field measured by 3D Acoustic Doppler Velocimeter (Vectrino). At first, the effect of Frude Number and diversion discharge rate on mechanism of sediment entry to the intake was considered and the Fr=0.32 was selected as hydraulic conditions in the main experiments. In this Frude Number, the mechanism of sediment entry was consist of continues entrance from down stream edge of intake and periodic entrance from upstream of the intake. Then, the effects of design parameters of the 2 rows layout of vanes on the amount of sediment entry to lateral intake were considered for different discharge rate. The design parameters of array vanes consist of vane angle of attack with main flow (), distance from intake to vanes (b), vane spacing in streamwise and transverse direction (s and n, respectively), location of vanes with respect to upstream and downstream intake edges and position of first vanes upstream of the intake. The optimum value of design vanes parameters was obtained H=0.33y (y is water depth and H is vanes height), =20°, s=14H, n=1.5H, b=2H. Also zigzag arrangement of vanes cause reduction of strength of secondary vortex induced by vanes and therefore reduces the efficiency of vanes array. The results show that in arrangement of vanes array, one vane must be exist exactly before upstream edge of the intake an one vane must be exist exactly after down stream edge of the intake. The position of first vanes upstream of the intake was selected at section 70°, according to analyzing of flow field in bend. Finally, the optimum number of vanes upstream of bend was determined.

    Keywords: Submerged Vanes, Sediment Control, Sediment Injection, River Bends, and Lateral Intake.
  • Sajad Adhmai, Ahmad Jamshidi*, Ahmad Khodadadi Page 11

    Polycyclic aromatic hydrocarbons are hydrocarbons that composed of two or more benzene rings. These compounds are produced by incomplete burning or pyrolysis of organic matter. Phenanthrene is a type of aromatic hydrocarbon composed of three benzene rings, whose known effects can be attributed to its stimulating effect and skin sensitivity. The remediation of contaminated soil with hydrocarbon pollutants is crucial issue due to the soil connection with the food cycle. There are several methods for contaminated soil remediation. Electrokinetic (EK) is considered as one of the innovative technique that capable to remove both heavy metals and hydrocarbon contaminant from the soil matrix. The oxidation and reduction agents are added to change the chemical and microbiological properties of the soil that improve the extraction of pollutants or reduce their toxicity through the oxidation-reduction reactions. Oxidation agents can include air or oxygen, or chemical oxidants (such as hydrogen peroxide, sodium or potassium permanganate, ozone, chlorine, or oxygenated compounds). On the other hand, , , Calcium Polysulfide, and Sodium Ditonite are used as reducing agents. Fenton is one of the subsets of oxidation-reduction methods that has been considered by researchers for the last few years to remove pollutants from the soil. In the present study, the capability of EK combined with the Fenton was investigated to remove phenanthrene from contaminated soil. The effect of soil remediation time was studied for the EK only and EK combined with Fenton. The applied soil w::as char::acterized through the XRF and XRD. Based on the XRF, ,  ,  are the most prevalent component. Noteworthy is the presence of 6% hematite in the soil composition tested. Iron as a catalyst in the Fenton process plays an important role, which should be in contact with hydrogen peroxide to complete this process. Because of the proper percentage of hematite in the soil, it is not necessary to add iron from the outside of the system to complete the Fenton process. Based on the obtained results, the intensity of the electric current in all experiments rises rapidly at 1 to 20 hours of each test, reaching its peak of about 810 mA, then decreases and becomes almost constant. The reason for the rapid increase in the intensity of electric current in the early hours of the experiment, which was also observed in other researches, is the presence of metal salts and ions in the pore-water of the soil, which causes high electrical conductivity in the soil. With the increasing of the time, due to the electrical migration of these ions to the electrolyte reservoirs and the precipitation of a non-conducting layer on the surface of the electrodes, the intensity of the current decreases after 20 hours. In all experiments, the electroosmosis flow was from the anode to the cathode is due to the positive zeta potential of the soil. In experiments 3 and 4, using the Fenton technique, the rate of electroosmosis flow decreased due to the precipitation of the catalyst particles in the soil. Despite the reduction of the electroosmosis flow rate (test 3 and 4), the percentage of phenanthrene removal from soil has increased, which is due to the decomposition of pollutants into simple compounds during the Fenton technique. Overall, results revealed that, when the EK without any enhancement was applied in the seven days the phenanthrene concentration was decreased from 1000 to 600 mg/Kg. However, with the increasing time to 10 days, the phenanthrene concentration was decreased to 580 mg/Kg. When the EK combined with Fenton was conducted, the phenanthrene concentration was reduced to 500 mg/Kg after 5 days. However, with the increasing time to 10 days, the phenathrene removal was increased to 540 mg/Kg. Moreover, the energy consumed in experiment 3, where 50% of the pollutant was removed from the soil environment, was the lowest. Also, experiment 4 has eliminated 54% of the phenanthrene in the soil, had the most energy during the process.

    Keywords: Electrokinetic, Fenton, Phenanthrene, Soil remediation
  • AmirBahador Moradikhou*, Alireza Esparham Page 12

    Concrete due to its special feature, is the most widely consumed material in the world, after water. But the production process of ordinary Portland cement as a main component of conventional concretes, has major disadvantages such as high amount of carbon dioxide emission and high energy consumption. Therefore, it seems necessary to find an alternative to ordinary Portland cement. In recent years, geopolymer has been introduced as a novel cementing agent and green alternative to the Portland cement which can eliminate the extensive negative of ordinary Portland cement production process. According to the needed engineering characteristics perspective in civil engineering, the geopolymer concretes have better chemical and mechanical properties than the ordinary ones such as high compressive, flexural and tensile strength, rapid hardening, resistance against high heat and firing, low penetration, resistance against salts and acids attacks and low creep. Compressive strength is considered as one of the important characteristics of concrete. In geopolymer concretes, according to the ingredients, several factors have been identified as important parameters affecting the compressive strength like: the type of aluminosilicate source, the molar composition of the oxides present in the aluminosilicate source, the curing regime, the water content, the weight ratio of alkaline activator solution to aluminosilicate source, alkaline activator solution parameters and etc. Hence, in this experimental research, several factors affecting the compressive strength of metakaolin-based geopolymer concrete including: the type of alkaline activator solution, the weight ratio of water to solid material participated in geopolymerization, sodium hydroxide concentration, the weight ratio of alkaline activator solution to aluminosilicate source and sodium silicate to sodium hydroxide weight ratio, were studied. In this regard, geopolymer concrete specimens were made and cured in 80 °C for 24 hours. After curing, specimens were placed in the ambient condition and compressive strength test, were performed. The obtained results indicated that using potassium hydroxide and potassium silicate as an alkaline activator solution, result in higher 28-day compressive strength of geopolymer concrete compare to sodium-based alkaline activator solution. On the other hand, using sodium hydroxide and sodium silicate as an alkaline activator solution, result in higher 3- and 7-day compressive strengths and also, faster hardening compare to potassium-based alkaline activator solution. Furthermore, increasing the weight ratio of water to solid material result in significant decreasing geopolymer concrete compressive strength. Also, 7-and 28-day compressive strength of geopolymer concrete is increases with increase in concentration of sodium hydroxide up to 14 M, but for 16 M, there is no remarkable changes in compressive strength. Besides, increasing sodium hydroxide concentration, causes faster hardening of geopolymer concrete. It is also absorbed that increasing the alkaline activator solution to metakaolin weight ratio result in decreasing geopolymer concrete compressive strength. Moreover, Increasing the weight ratio of sodium silicate to sodium hydroxide up to 1.5 (the optimum ratio), leads to achieve the highest 7-and 28-day compressive strengths of geopolymer concrete, but 7-and 28-day compressive strengths of geopolymer concrete is decreases noticeably, with further increase in weight ratio of sodium silicate to sodium hydroxide ratio up to 3. Compressive strength of geopolymer concrete is increases with increase in curing temperature up to 80 °C, but further increase up to 90 °C, result in decreasing geopolymer concrete compressive strength.

    Keywords: geopolymer concrete, metakaolin, compressive strength, alkaline activator solution, sodium, potassium
  • Mojtaba Ameri*, Sattar Chenari, Mohammad Taji Page 13

    Various fibers have been used by researchers to reinforce concrete and extend the service life of structures, also researchers are using different fibers to improve behavior of different concretes, especially high-strength concrete, against impact and dynamic loads. This study investigate the effect of different contents and lengths of steel fiber on the mechanical properties of high-strength concrete. In this study, wavy hooked-ended fibers of two length (30, 50 mm) with three volume fraction 0.5%, 1% and 1.5% were added to concrete mixes and 150×300 mm cylindrical specimens were made, then different tests were performed for determination of compressive strength, splitting tensile strength and impact resistance at 7 and 28 days, in accordance with standards and procedure proposed. The results indicated that the addition of different contents and lengths of steel fiber caused significant change in the mechanical properties of high-strength concrete. In the best case, using 1.5% of 50 mm long steel fibers, increased compressive strength and splitting tensile strength by 25% and 40%, respectively, compared to non-fibrous high-strength concrete. A remarkable improvement was observed in impact resistance of the fibrous concretes, as compared with the reference materials. By incorporating steel fibers into the mixtures, specially longer fibers, a conclusive increase in the number of blows required for first and final cracking (as compared to reference values) was observed, as well as the number of blows from the first cracks to the final failure in the high percentage of the fiber increased up to  80%. Moreover, it can be concluded that, by adding fiber, the failure crack pattern was changed from a single crack to a group of narrow crack, which demonstrate the beneficial effect of fiber reinforced concrete when subjected to impact loading.

    Keywords: Fiber-Reinforced High-Strength Concrete, Steel Fiber, Compressive Strength, Spiliting Tensile Strength, Impact Strength
  • Hossein Montaseri *, Masoud Godsian, Seyed Ali Akbar Salehi Neyshabouri Page 14

    We studied downstream scour at the triangular labyrinth spillway. In this study, we used labyrinth spillway with 6 different angles (150, 300,450, 67.50, Linear) and seven ratios (H/P=0.1-0.7 ). In this experiments the effect of H/P, Froude number and cycle angle on scour depth and hole dimensions were investigated. The results indicated that H/P, Froude number and cycle angle had a significant effect on scour depth and hole dimensions. When H/P increased 7 times, scour depth increased 12 times and scour length 10 times. Furthermore, whit increasing cycle angle 6 times, scour depth decreased 70%. There is no reasonable relationship between hydraulically parameters and the maximum height of sediment mound. Finally, with analyzing data and the results of experiments, we presented some empirical formulas for estimating of scour-hole dimensions.

    Keywords: Scour, Downstream, weir, Labyrinth, Triangular, Without apron
  • Sarvenaz Moetamed, Hesam Madani* Page 15

    This study investigates the effect of steel fibers and its hybrid form with glass fiber on the properties of cement composites. The studied mechanical properties included compressive strength and flexural strength, and the energy absorption rate of the specimens was determined by the flexural toughness. In the mixtures, Portland cement and calcium aluminate have been used as bonding agents the mixes containing 2% steel fiber (% of total volume of the mixture), 2% AR Glass fiber, and hybrid of these fibers were made of glass fiber (2% steel fibers and 2% glass fiber), the length of these fibers was 25 mm. The compressive strength test was performed at the age of 1, 7, 28 and 90 days. Speciments made with calcium aluminate cement had higher compressive strength due to quick formation of microstructure compared to Portland cement mixtures, so that 90-day compressive strength of Portland cement mix was lower compared to the 1-day compressive strength of Calcium aluminate concrete. Incorporating 2% steel fibers also had a slightly enhancing effect on compressive strength. Flexural strength test was carried out at 28 and 90 days. The steel fibers create appropriate mechanical bond with the cementitious matrix, and the ultimate flexural strength was about 2 times higher than non-fibers specimen, due to the congrated geometry of the steel fibers. Substituting glass fiber also increased the ultimate flexural strength due to the high aspect ratio glass fibers and the well formed Interfacial transition zone (ITZ). The hybridization of the aforementioned fibers with steel fibers increases the bending strength due to the synergistic effect. The energy absorption content of the cementitious mix measured by flexural toughness index shows that this energy absorption content increases with the hybridization of the glass and steel fibers, so that the hybrid specimen made with Portland cement had a flexural toughness of 34.4 Nm. The glass fiber increased the toughness due to its excellent energy absorption. The steel fibers in the mixed increased the area under the flexural loading cureve and prevent the mixture from being destroyed by the first crack. In the shrinkage test results the control specimen with the two types of cements did not differ significantly, but the addition of 2% of the fibers (steel fiber and glass fiber) reduced shrinkage by their limiting effect on length change and propagation of micro cracks. When the percentage of glass fiber become higher, similar to the hybrid mix, the shrinkage was reduced further. This experiment was performed uo to 270 days and it was observed that the shrinkage of the hybrid specimen made with Calcium aluminate cement reduced by 65.5% compared to the plain concrete. In this study, the RCMT was carried out at 90 days. The results indicate that the penetration rate of the hybrid specimens and the glass fiber mixtures were lower than those of the steel fibers incorporated mixed. Also, in comparing two types of calcium aluminate cement and Portland cement, specimen made with calcium aluminate cement, the chloride ion penetration was lower than those made with Portland cement due to the improved Interfacial transition zone (ITZ) and less porosity of this type of cement.

    Keywords: Calcium Aluminate Cement, Portland cement, Steel Fibers, Glass Fibers, Mechanical Properties, Shrinkage, Durability
  • Javid Chakherlou, Bahman Shervani Tabar* Page 16

    Reactive Powder Concrete (RPC) is a ultra-powerful concrete with superior physical and mechanical properties, which was registered in France in 1994. This concrete uses high cement factor, fine powdered materials, low water to cement ratio, and the use of superplasticizer with high compressive strength and very low permeability, high durability and abrasion resistance. the high amount of cement and microsilica used in this concrete not only increases the cost of production, but also increases the heat of hydration. On the other hand, cement production can have harmful effects on the environment. In the production of reactive powder concrete, fine-grained powder materials such as silica sand, microsilica, and quartz powder are used as materials. This concrete has a high compressive strength compared to conventional concrete, which has attracted much attention in recent years. With this type of concrete, the weight of the structure can be significantly reduced, and its important features include high compressive strength, low permeability, durability and abrasion resistance and high ductility that can absorb more energy during an earthquake. Iran has a lot of desert lands and mines, which is one of the first 10 countries in the world and the first in the Middle East in terms of mineral deposits. The bulk of Reactive Powder Concete is formed from the sand. In this research, the purpose of producing reactive powder concrete with the desired mechanical properties of ordinary sand of the Ceram mine of Tabriz, passing through a sieve of 2.36 mm, was used as a substitute for silica sand from the Ghum Tapa mine (which naturally has a grain of less than 600 Micro-meter) is near the city of Tabriz. In this research, after examining the mechanical properties of the used sand, five mixing plans containing 0, 25, 50, 75 and 100% ordinary sand were prepared and Then, by replacing the ordinary sand of the Ceram mine of Tabriz instead of silica sand, The quartz powder used in this design was discarded and the amount of ordinary sand in this mixture was tested using the test method. This design is in fact a special cement sand mortar that has a microsilica and Superplasticizer that lowers production costs, while at the same time has enough resistance to use in practical applications. Prior to molding the molds, a flow table test was conducted to evaluate the concrete's workability and consistency. Concrete samples made at the Concrete Laboratory of the Azarbaijan Shahid Madani University and opened the molds after twenty-four hours and placed the samples in the water at a temperature of 23 to 25 degrees Celsius. Compressive strength, water absorption during curing in 7, 28 and 90 days life has been tested. The results indicate that by increasing the replacement percentage of ordinary sand, instead of silica sand, compressive strength is increasing. In 7-day samples, the highest compressive strength for concrete with 100% ordinary sand is obtained and in 28-day and 90-day samples with 75% and 50% replacement rates have the highest compressive strength, respectively. the compressive strength has increased and also the removal of quartz powder from the mixing design  has been accompanied by a decrease in compressive strength, it can be to dismiss this reduction of resistance in order to economize the plan and make it more desirable and The experimental results also show that ordinary sand can be used as a substitute for silica sand and quartz powder In the mixing design of the reactive powder concrete, that make a kind of self-compacting mortar it can be to used The results of the experimental study indicate that ordinary sand can be used as a substitute for silica sand in the production of reactive powder concrete. It should be noted that in each area, with local building materials, these tests should be repeated. The results of this study are related to the silica sand and the above-mentioned ordinary sand.

    Keywords: Reactive Powder Concrete, Compressive Strength, Consistency, Curing, Sand