فهرست مطالب

نشریه مهندسی عمران فردوسی
سال سی و سوم شماره 1 (بهار 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/06/12
  • تعداد عناوین: 6
|
  • سبحان مرادی، حامد شهسواری، عاطفه ارفع، کاظم اسماعیلی* صفحات 1-16

    مطابق پیشینه پژوهش انجام شده، افزایش سرعت نزدیک شونده به عنوان مهم ترین عامل کاهنده ظرفیت تخلیه در سرریزهای کلید پیانویی گزارش شده است. در پژوهش حاضر؛ ابتدا با اعمال هد آبی متغیر به بررسی تغییرات ضریب دبی در سرریز کلید پیانویی استاندارد (تیپ A) پرداخته شد، آنگاه با ارایه طرح نوینی از فرم زیگزاگی در پروفیل تاج جانبی، پارامترهای هیدرولیک جریان در بالادست سرریز به وسیله سرعت سنج ADV اندازه گیری و با انجام تحلیل ابعادی به روش باکینگهام مورد تجزیه وتحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد، با زیگزاگی شدن پروفیل تاج جانبی سرریزهای کلید پیانویی، بیشینه ضریب دبی در نسبت  H/P کمتر اما با مقدار عددی بیشتری رخ می دهد، به طوری که متوسط مقدار ضریب دبی با افزایش 10 درصدی همراه است. با افزایش 22 و 16 درصدی به ترتیب برای سرعت های عرضی و روبه بالا جریان در محدوده تراز ارتفاع تاج، سبب تقویت جریان های ثانویه در بالادست سرریز می شود. ازاین رو با مشارکت طول موثر بیشتری از تاج جانبی، موجب افزایش انحراف و مکش جریان به طرف کلیدهای خروجی نسبت به تاج استاندارد، می شود. لذا؛ با افزایش اتلاف انرژی (افزایش افت تراز آب در محدوده B)، کاهش 11 درصدی در مقادیر مولفه سرعت نزدیک شونده در کلیدهای ورودی رخ داده است. همچنین، مقادیر شدت آشفتگی Tv با زیگزاگی شدن پروفیل تاج جانبی، به طور متوسط 15 درصد بیشتر از فرم استاندارد سرریز کلید پیانویی به دست آمده است. درنهایت گفتنی است که فرم تاج پیشنهادی، سبب افزایش حد استغراق موضعی شده و راندمان انتقال دبی تخلیه در کلیدهای خروجی سرریزهای کلید پیانویی تیپ A را بهبود بخشیده است.

    کلیدواژگان: ارتقاء عملکرد، تاج زیگزاگی، سرعت جریان
  • احسان یارمحمدی، احمد رجبی*، محمد ایزدبخش صفحات 17-30

    در نواحی ساحلی، عبور خطوط لوله مستغرق نفت و گاز بسیار رایج است و وقوع آبشستگی در اطراف لوله پایداری آنها را تهدید می کند. در این مطالعه یک مدل فرا ابتکاری برای پیش بینی عمق آبشستگی در اطراف لوله های افقی مستغرق توسعه داده می شود. مدل عددی با ترکیب مدل سیستم استنباط فازی عصبی تطبیقی (انفیس) و الگوریتم ژنتیک تولید می شود. علاوه بر این در مطالعه حاضر برای ارزیابی دقت مدل های عددی از شبیه سازی های مونت کارلو استفاده شد. در مقابل برای اعتبار سنجی نتایج مدل های مذکور از روش اعتبار سنجی متقابل با 6=k بهره گرفته شد. سپس 6 مدل عددی مختلف توسعه داده می شود. سرانجام با تجزیه وتحلیل نتایج مدل های عددی، مدل برتر معرفی شد. مدل برتر عمق آبشستگی را با دقت قابل قبولی شبیه سازی کرد. این مدل مقادیر آبشستگی را با استفاده از کلیه پارامترهای ورودی شبیه سازی کرد. به عنوان مثال برای مدل برتر مقادیر ضریب همبستگی و شاخص پراکندگی به ترتیب مساوی با 974/0 و 090/0 محاسبه شد. علاوه بر این، فاصله بین لوله و بستر رسوبی قبل از آبشستگی به قطر لوله (e/D) به عنوان موثرترین پارامتر ورودی شناسایی شد

    کلیدواژگان: شبیه سازی، مدل فرا ابتکاری، شبیه سازی مونت کارلو، روش اعتبار سنجی متقابل
  • محمدرسول کفاش، عباس کرم الدین*، محمد مقیمان صفحات 31-48

    وقوع آتش سوزی در اثر زمین لرزه یک مسئله مهم برای ساختمان ها در مناطق با لرزه خیزی متوسط تا زیاد است. در این مقاله به منظور ارایه بینش از اثرات آتش سوزی پس از زلزله در سازه های فولادی با استفاده از شبیه سازی اجزای محدود، رفتار قاب های مهاربندی همگرای ویژه فولادی در معرض این بارگذاری موردبررسی قرار می گیرد. شبیه سازی سازه تحت بار زلزله با استفاده از تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی انجام شده و با قرار دادن وضعیت سازه پس از زلزله به عنوان شرایط اولیه، تحلیل حرارتی‐مکانیکی با اعمال منحنی دما‐زمان بر روی اجزای در معرض آتش انجام شده است. نتایج تحلیل ها نشان داد که زمان مقاومت سازه در برابر حریق صرف نظر از مشخصه رکورد زلزله و سناریوهای آتش سوزی برای قاب های مهاربندی ویژه بسیار کوتاه بوده و اثرات ناشی زلزله قبلی بر روی آن ناچیز بوده است.

    کلیدواژگان: آتش‌سوزی پس از زلزله، تحلیل‌های متوالی، مقاومت آتش، قاب‌های مهاربندی، رفتار کلی
  • داریوش معظمی، علی صحاف*، ابوالفضل محمدزاده مقدم صفحات 49-66

    امروزه از یکسو بهبود خواص مخلوط های آسفالتی یک ضرورت است و از سوی دیگر انباشت سرباره کوره آهن گدازی و بطری های پلاستیکی مشکلات زیست محیطی جدی ایجاد نموده است. در این مطالعه اثر این دو ماده ضایعاتی روی بهبود عملکرد خزشی مخلوط آسفالت سنگ دانه ای(Stone Mastic Asphalt-SMA) مورد بررسی قرار گرفت؛ به منظور بررسی اثر نمونه هایی با 3، 5 و 7 درصد پلاستیک ضایعاتی (Polyethylene terephthalate -PET) در دو شکل ذرات و الیاف آماده گردید. نتایج آزمایش خزش نشان داد که کرنش ماندگار نهایی برای نمونه های اصلاح شده با 5 درصد الیاف PET کمترین مقدار و برای نمونه های اصلاح شده با 7 و 3 درصد الیاف PET در ردیف های بعدی قرار دارند؛ به علاوه اضافه کردن PET به شکل الیاف موثرتر است. با افزایش تنش و دما، اختلاف عملکرد خزشی بین نمونه های اصلاح شده و اصلاح نشده بارزتر بود. نمونه های حاوی سرباره اسلگ با 5 درصد الیاف PET (S-5P-F) به اندازه 70 درصد خرابی کمتری را تجربه نمودند.

    کلیدواژگان: عملکرد خزش، مخلوط¬های آسفالتی اصلاح¬شده، بطری¬های پلاستیکی، مواد ضایعاتی، سرباره
  • سجاد نیکویی، بهروز حسنی* صفحات 67-84

    در اکثر روش های بهینه سازی سازه ای در تحلیل سازه و محاسبه حساسیت از روش اجزای محدود مرسوم استفاده شده است. به دلیل تغییر هندسه در هر مرحله از بهینه سازی، برای دست یابی به مدل محاسباتی نیاز به تولید شبکه اجزای محدود جدیدی است که سبب افزایش هزینه محاسباتی و اتلاف وقت می شود. برای مرتفع نمودن مشکلات این چنینی، روش تحلیل ایزو ژیومتریک بر مبنای توابع پایه نربز که ترکیبی از روش طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) و اجزای محدود است، در اینجا استفاده می شود. در بهینه سازی شکل سازه ها از روش مجانب های پویا (MMA) که روشی گرادیان محور است، استفاده شده است. در بهره گیری ازاین روش نیاز به تحلیل حساسیت طرح نسبت به متغیرهای طراحی است. به همین منظور، با توجه به ویژگی های توابع نربز روش تحلیل حساسیت کاملا تحلیلی فرمول بندی و اجرا شده است. برای نشان دادن عملکرد روش پیشنهادی، مثال های عددی گوناگونی حل شده است.

    کلیدواژگان: روش ایزوژئومتریک، بهینه‌سازی شکل، نربز، حساسیت کاملا تحلیلی
  • محمود نادری، علی صابری ورزنه* صفحات 85-100

    بهبود چسبندگی بین ملات تعمیری و بستر قدیم بستگی به عواملی ازجمله کاهش جمع شدگی، عمل آوری مناسب و استفاده از پلیمرهای اصلاح کننده دارد. لذا در این مقاله، مقاومت چسبندگی بین لایه تعمیری و بستر بتنی مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای تعیین مقاومت چسبندگی از روش های "انتقال اصطکاک" و "کشش مستقیم" استفاده شده که به ترتیب مقاومت چسبندگی برشی و کششی را تعیین می نمایند. ملات های استفاده شده حاوی 10، 15 و 20 درصد پلیمر از نوع استایرن بوتادین رابر، نسبت به وزن سیمان هستند که نتایج با ملات ساده مقایسه شده است. سه نوع عمل آوری به کار گرفته شد و جمع شدگی ملات ها نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بیانگر تاثیر زیاد پلیمر بر چسبندگی و جمع شدگی ملات ها است. همچنین ضریب همبستگی بالا بین روش های "انتقال اصطکاک" و "کشش مستقیم" مشاهده شد.

    کلیدواژگان: چسبندگی، ملات تعمیری، جمع‌شدگی، پلیمر اصلاح کننده، کشش مستقیم
|
  • sobhan moradi, hamed shahsavary, atefe arfa, kazem esmaili* Pages 1-16

    According to the literature, increased velocity approaching has been reported as the most important factor in decreasing discharge capacity in piano key weirs. In the present study, first, by applying variable water head, changes in the discharge coefficient of standard piano key weir (type A) were investigated, then by presenting a new design of zigzag form in lateral crest profile, hydraulic flow parameters upstream of weir by ADV velocimeter The measurements were performed and analyzed by Buckingham method. The results showed that by zigzagging the lateral crest profile of the piano key weirs, the maximum discharge coefficient occurs at a lower ratio but with a higher numerical value, as the average discharge coefficient increasing by 10%. Increases by 22 and 16 percent, respectively, for transverse and upward velocities of flow in the crest elevation range, reinforcing secondary upstream currents. Hence, by incorporating a more effective length of the lateral crest, it increases the deflection and suction current to the outlet keys than the standard crest. Therefore, with the increase in energy loss (increase in water level drop in range (B)), an 11% decrease in the values ​​of the approaching component velocity occurred at the inlet keys. Also, the intensity values ​​of turbulence with zigzagging of the lateral crest profile were, on average, 15% higher than the standard piano key weir form. Finally, the proposed crest form increases the local submergence limit and improves the discharge transfer efficiency of the A-type key piano weir outlet keys.

    Keywords: Local submergence, Performance enhancement, Flow rate, Zigzag crest
  • ehsan yarmohamadi, ahmad rajabi*, MohammadAli Izadbakhsh Pages 17-30

    In coastal areas, passing oil and gas submarine pipelines is quite common and scouring around them threatens the stability of the submarine pipes. In this study, a meta-heuristic model is developed in order to predict the scour pattern in vicinity of the submarine pipelines. The model is produced using combination of adaptive Neuro-fuzzy inference system (ANFIS) and genetic algorithm (GA). Additionally, in this article, Monte Carlo simulations (MCs) were utilized to evaluate the accuracy of numerical models. On the other hand, in order to validate the numerical results, the k-fold cross-validation (k=6) was used. Next, six different numerical models were developed. Finally, by analyzing the numerical results, the superior model was introduced. The superior model simulated the scour depth with reasonable accuracy. The model simulated the scour depth by employing all input parameters. For example, correlation coefficient and scatter index for superior model were respectively calculated 0.974 and 0.090. In addition, distance between pipe and bed before scouring to pipe diameter (e/D) was identified as the most effective input parameter.

    Keywords: Simulation, Meta-heuristic model, Monte Carlo simulation, K-Fold cross validation
  • Mohamadrasol Kafash, abbas karamodin*, Mohamad Moghiman Pages 31-48

    The occurrence of fire following earthquake is an important issue for buildings in moderate to high seismic areas. In this paper, in order to provide an insight into the effects of post-earthquake fire in steel structures, using finite element simulation, the behavior of the special steel concentrically braced frames exposed to this loading is examined. Simulation of the structure under earthquake load was performed using nonlinear time histories analysis. By placing the post-earthquake structure as the initial condition, mechanical thermal analysis was carried out by applying the temperature-time curve on exposed elements. The results of the analysis showed that the resistance time of the fire structure, regardless of the characteristics of the earthquake record and the fire scenarios for the special steel concentrically braced frames, was very short and the effects of the previous earthquake on it were negligible.

    Keywords: Post-Earthquake Fire, Sequential Analysis, Fire Resistance, Braced Frames, Overall Behavior
  • M .moazami, S. Sahaf*, A. moghadam Pages 49-66

    Nowadays on the one hand improving the performance of asphalt mixtures is a necessity and on the other hand disposal of steel slag and plastic containers causes serious environmental problems. Therefore, in this study the effect of two waste materials on enhancing creep performance of Stone Mastic Asphalt (SMA) mixture was investigated; In order to thoroughly investigate the impact of Polyethylene terephthalate (PET) modification, specimens with three percentages of PET (3,5 and 7) in two forms (PET particles and PET fibers) were prepared. It was found that cumulative permanent strain was the lowest for specimens modified with 5 percent PET followed by 7 and 3 percent, respectively; Furthermore, adding PET in the form of fiber is more effective. With increase in stress and temperature, differences between creep performance of modified and unmodified samples were more prone. Based on average damage ratios, slag samples with 5 percent PET fiber (S-5P-F) were 70 percent less damaging.

    Keywords: Creep performance, Modified asphalt mixture, Polyethylene terephthalate (PET), Slag, Waste materials., Polyethylene terephthalate, Waste materials
  • sajjad nikoei, Behroz hasani* Pages 67-84

    In most of the structural optimization approaches analysis and sensitivities are carried out by using the conventional finite element method. Due to the variations of the problem geometry within the shape optimization iterations, updating the computational model by several remeshings is required that is quite time consuming and computationally costly. As a remedy for this problem, the NURBS-based isogeometric analysis method is here adopted that combines the Computer Aided Design (CAD) and finite element techniques. In this study, in the shape optimization of the structures the Method of Moving Asymptotes (MMA), which is a gradient-based method, is employed and to calculate the required sensitivities a fully analytical approach is presented. To demonstrate the performance of the suggested approach, various numerical examples are solved.

    Keywords: Isogeometric Approach, Shape Optimization, NURBS, Fully Analytical Sensitivity
  • Mahmood Naderi, Ali Saberi* Pages 85-100

    The adhesion between the mortar and the substrate concrete depends on a number of factors including shrinkage, curing and use of modifying polymers. The methods of "Friction-transfer" and "Pull-off" are used to determine the mortar/concrete bond strength. The mortars used contained 10%, 15% and 20% styrene butadiene polymer, (related to cement weight). The results are compared with mortar with no added polymer. Three types of curing were employed. Mortars shrinkage was also investigated. The results tend to show the high impact of the polymer on the adhesion and shrinkage of the mortar. It was also seen that, a high correlation coefficient existed between the corresponding "Friction-transfer" and "Pull-off" results.

    Keywords: Bond Strength, Repair Mortar, Shrinkage, Modifying polymer, “Friction-Transfer”, “Pull-off”