فهرست مطالب

مهندسی عمران - سال پنجاه و یکم شماره 6 (بهمن و اسفند 1398)

نشریه مهندسی عمران
سال پنجاه و یکم شماره 6 (بهمن و اسفند 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/11/23
  • تعداد عناوین: 12
|
  • صفا پیمان*، پویا حیدری دیگه سرا صفحه 1

    در این تحقیق مطالعات عددی مکانیک شکست مربوط به رشد ترک یک ماده بتنی لایه ای تابعی مقاوم در برابر بارگذاری ضربه گلوله شامل بتن معمولی، مسلح الیافی و سنگدانه های سفت به وسیله مدلسازی آزمایش خمش سه نقطه ای در حضور ترک اولیه ارایه شده است. از مدل ناحیه چسبنده دو خطی برای بتن معمولی و بتن با سنگدانه های سفت و سه خطی برای بتن مسلح الیافی به منظور رفتار شکست در ناحیه فرآیند استفاده شده و روش محاسباتی المان محدود توسعه یافته (XFEM) برای آنالیز عددی به کار گرفته شده است. نتایج حاصل از مدلسازی عددی آزمایش خمش سه نقطه ای به وسیله منحنی بار-بازشدگی نوک ترک (P-CMOD) مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. نمونه لایه ای تابعی در مقایسه با نمونه های همگن بتن معمولی، مسلح الیافی و سنگدانه های سفت مورد بررسی قرار گرفته و نتایج نشان داد که نمونه مسلح الیافی همگن رفتار شکست به مراتب بهتری از نمونه های دیگر دارد و نمونه لایه ای تابعی نیز به دلیل دارا بودن لایه مسلح الیافی در لایه انتهایی در مقایسه با نمونه های بتن معمولی و بتن با سنگدانه های سفت دچار شکست ناگهانی نمی شود. همچنین اثرات هر یک از لایه ها و تغییر ضخامت آن ها مورد ارزیابی قرار گرفته و مشاهده گردید که لایه مسلح الیافی با توجه به انرژی شکست زیاد ناشی از پل بندی الیاف ها نسبت به سایر لایه ها، تاثیر مفیدی بر رفتار شکست نمونه دارد و با اتخاذ موقعیت و ضخامت مناسب برای این لایه می توان ضمن تامین کارایی مناسب در رفتار شکست، هزینه مصالح را نیز به میزان قابل توجهی کاهش داد.

    کلیدواژگان: مکانیک شکست، ماده بتنی لایه ای تابعی، مدل آزمایش خمش سه نقطه ای، مدل ناحیه چسبنده، منحنی بار-بازشدگی نوک ترک
  • میثم نوری*، فرزین سلماسی، چواد پارسا صفحه 2

    در مطالعه حاضر تاثیر فیلتر واقع در پایین دست سازه های آبی بر کاهش مقادیر زیر فشار و گرادیان خروجی مورد بررسی قرار گرفت. تاثیر پارامتر های موثر فیلتر از جمله طول و فاصله از پایین دست سازه و هم چنین بار آبی بالادست مورد بررسی واقع شد. نتایج نشان داد همواره با طرح فیلتر با نسبت به میزان 057/0، مقدار زیرفشار به میزان60 درصد در پایین دست و به میزان 10درصد در بالادست کاهش خواهد یافت و تاثیر فیلتر بر کاهش مقادیر زیرفشار در قسمت های انتهایی کف سازه قابل توجه می باشد. با افزایش طول فیلتر همواره گرادیان خروجی کاهش پیدا می کند و با فاصله گرفتن از پایین دست سازه، میزان تاثیر فیلتر بر کاهش گرادیان افزایش پیدا می کند. تاثیر طول فیلتر بر کاهش گرادیان همانند زیرفشار، با طرح فیلتر با نسبت برابر با 057/0، مناسب (65 درصد کاهش) و قابل ملاحظه می باشد که با افزایش طول، گرادیان با شیب کم تری کاهش پیدا می کند. در آخر، از مدل رگرسیونی و مدل های هوش مصنوعی شامل : شبکه توابع پایه شعاعی ()، شبکه چند لایه پیشخور () و ماشین بردار پشتیبان () برای برآورد زیرفشار و گرادیان خروجی با وجود فیلتر استفاده شد. با مقایسه این مدل ها با استفاده از معیار های ، و ، مدل رگرسیونی به عنوان مناسب ترین مدل و به عنوان ضعیف ترین مدل در برآورد زیرفشار و گرادیان معرفی شد.

    کلیدواژگان: فیلتر، گرادیان هیدرولیکی، توزیع زیرفشار، روش المان محدود، روش های هوش مصنوعی
  • میلاد شهیدی، فرهنگ فرخی*، فرهاد عاصمی صفحه 3

    انتشار آلاینده های نفتی در خاک باعث ایجاد تغییر در ساخت و بافت و ارتباط بین ذرات خاک می شود. این امر تاثیرات مخربی بر روی ویژگی های فیزیکی و مکانیکی خاک ها می گذارد. در سال های اخیر، بازیابی خواص مهندسی تنزل یافته این خاک ها به منظور استفاده در پروژه های عمرانی یکی از چالش های پژوهشگران و مهندسان بوده است. در این مقاله، تاثیر افزودن دو نوع نانوذرات رس در بهسازی خواص مکانیکی خاک ماسه رس دار آلوده به گازوییل بررسی شده است. بدین منظور، پس از تعیین خصوصیات پایه ای نمونه های خاک طبیعی، خاک آلوده به 6 و 8 درصد گازوییل، خاک آلوده تثبیت شده با نانو رس مونت موریلونیت در مقادیر (5/0، 1، 2 و 3 درصد) و ارگانورس در مقادیر (3/0، 5/0، 7/0 و 1 درصد)، آزمایش های تراکم استاندارد و آزمایش مقاومت فشاری محدودنشده در طی دو دوره عمل آوری 7 و 28 روزه بر روی آن ها انجام شد. همچنین برای ارزیابی ریزساختار نمونه های خاک طبیعی، خاک آلوده و خاک آلوده اختلاط یافته با نانو مواد از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده شد. نتایج آزمایش ها نشان داد که در اثر آلودگی خاک به 6 و 8 درصد گازوییل، دانسیته خشک حداکثر، مقدار آب بهینه و مقاومت فشاری محدودنشده کاهش می یابد. در ادامه با تثبیت خاک آلوده با استفاده از نانوذرات رس مشخص شد که افزودن 2 درصد نانورس مونت‎موریلونیت به خاک آلوده به 6 و 8 درصد گازوییل سبب دستیابی به بیشترین میزان افزایش در مقاومت فشاری به ترتیب برابر با 07/58 و 45/56 می گردد...

    کلیدواژگان: مقاومت تک محوری خاک، تراکم استاندارد، میکروسکوپ الکترونی روبشی، ماسه رس دار آلوده به گازوئیل، نانوذرات
  • علی اکبر شیرزادی جاوید*، پرویز قدوسی، محمد جابری زاده، بهنام بزرگمهر صفحه 4

    زمان گیرش و تغلیظ پذیری مخلوط های بتن خود تراکم دو پارامتر بسیار مهم می باشند که در ساعات اولیه بتن ریزی حایز اهمیت هستند. برای تعیین این دو پارامتر روش هایی وجود دارد که دارای مزایا و معایب از جمله دقت پایین و یا هزینه بالای آزمایش می باشند. هدف از این تحقیق ارایه یک روش ارزان و در عین حال با دقت مناسب برای تعیین زمان گیرش و تغلیظ پذیری مخلوط های بتنی می باشد که این روش به نام روش صفحه معرفی شده است. روش مذکور شامل اندازه گیری تغییرات وزن یک صفحه زبر، در بازه زمانی انجام آزمایش می باشد که درون مصالح برپایه سیمان قرار می گیرد. جهت اعتبارسنجی روش صفحه، چندین نوع مخلوط بتن خودتراکم حاوی افزودنی های سرباره و دوده سیلیس در آزمایشگاه ساخته شده و نتایج زمان گیرش دستگاه صفحه با نتایج بدست آمده از روش استاندارد مقاومت در برابر نفوذ مقایسه شده است. علاوه بر انجام آزمایش صفحه، در این تحقیق سعی شد با اندازه گیری تغییرات دمای مخلوط ها، تاثیر پدیده های متفاوتی که در حالت تازه رخ می دهند، تشریح گردد. با توجه به آزمایش های انجام شده، نتایج تغلیظ پذیری دستگاه صفحه با دستگاه ریومتر مقایسه شد. اختلاف نتایج برای مخلوط های مورد آزمایش، از حداقل %71/3 تا حداکثر %74/10 نسبت به نتایج ریومتر بدست آمد. همچنین اختلاف زمان گیرش بدست آمده از روش صفحه نسبت به روش مقاومت در برابر نفوذ حداکثر برابر 9% بود. این نتایج نشان از دقت قابل قبول این روش در تعیین زمان گیرش و تغلیظ پذیری دارد و جهت تعیین این پارامترها پیشنهاد می شود.

    کلیدواژگان: دستگاه صفحه، بتن خودتراکم، تنش جاری، زمان گیرش، تغلیظ پذیری
  • محمد عالم باقری* صفحه 5

    مقاله حاضر به بررسی امکان استفاده از آزمایش های ارتعاش محیطی برای شناسایی سیستم های سازه ای مخازن هوایی آب می پردازد. این مخازن برای ذخیره و بهره برداری از آب در بسیاری از نقاط کشور مورد استفاده قرار می گیرند. باتوجه به حجم آب ذخیره شده توسط این مخازن که در فاصله از سطح زمین نگهداری می شود مشخصات دینامیکی و عملکرد لرزه ای این سازه ها از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. برای رسیدن به این هدف، مخزن هوایی آب مستقر در محوطه دانشگاه تربیت مدرس برای انجام آزمایش های ارتعاش محیطی انتخاب گردید. این مخزن با استفاده از حسگر سرعت سنج حساس لرزه ای (میکروترومر) ابزاربندی شده و سیگنال سرعت محیطی آن در مدت زمان 30 دقیقه در سه راستای متعامد ثبت گردید. مقدار دامنه سرعت جانبی ثبت شده برای تانکر آب تا 30 میلی متر بر ثانیه می رسد. با استفاده از الگوریتم جستار قله (برداشت پیک) مقدار فرکانس اول مخزن 9/1 هرتز تعیین شد. هرچند به علت عدم تقارن کامل سازه و همچنین جهت گیری سنسور، فرکانس های شناسایی شده در دو راستای متعامد تا 5% با هم اختلاف دارند. سپس با توجه به داده های موجود اقدام به مدلسازی عددی مخزن هوایی آب در نرم افزار SAP2000 با استفاده از تحلیل ماتریسی و اعتبارسنجی عددی آن گردید. در مدلسازی اولیه مقدار فرکانس های طبیعی تعیین شده از نرم افزار در تطابق مناسبی با فرکانس های شناسایی شده از آزمایش های میدانی می باشند که نشان از اعتبارسنجی مدلسازی مخزن در نرم افزار دارد.

    کلیدواژگان: شناسایی سیستم، مخزن هوایی آب، تست ارتعاش محیطی، روش برداشت پیک، کالیبراسیون مدل
  • محمد خرمی، سعید ابریشمی*، یاسر مقصودی صفحه 6

    یکی از پدیده های مخرب زمین شناختی، فرونشست زمین است که می تواند خسارت های مالی جبران ناپذیری به دنبال داشته باشد. برداشت بی رویه از آب های زیرزمینی یکی از عوامل اصلی ایجاد این پدیده است که در حال حاضر در بسیاری از نقاط ایران از جمله مناطق شرق کشور که از خشک سالی رنج می برند، در حال وقوع است. دشت مشهد نیز از جمله مناطقی است که براساس پژوهش های گذشته، نرخ فرونشست بسیار بالایی دارد که در سال های اخیر، گستره ی آن، بخش هایی از شهر را نیز متاثر ساخته ولی تاکنون به علت پیچیدگی فرآیند تعیین فرونشست، به صورت دقیق اندازه گیری و مطالعه نشده است. روش های مختلفی برای اندازه گیری نرخ فرونشست وجود دارد و در این مقاله، نرخ فرونشست در شهر مشهد با روش تداخل سنجی راداری پراکنشگر دایمی، در فاصله زمانی سال 2014 تا 2017 میلادی با استفاده از ترکیب 69 تصویر راداری مدارهای بالاگذر و پایین گذر ماهواره ی Sentinel-1A، مطالعه و تعیین شده است. نتایج تحلیل صورت گرفته در این پژوهش، نرخ فرونشست بسیار بالا در نواحی شمال غرب و شمال شهر مشهد با بیشینه ای در حدود 14 سانتی متر در سال را نشان می دهد. همچنین به منظور تفسیر نتایج فرونشست از داده های پیزومتری و اطلاعات ژیوتکنیکی استفاده شده است.

    کلیدواژگان: فرونشست، تداخل سنجی راداری، پراکنشگرهای دائمی، برداشت آب زیرزمینی، داده های پیزومتری
  • فریدون مقدس نژاد*، محمد ارباب پور بیدگلی، کورش نادری، سیده زهرا میرتبار صفحه 7

    با توجه به نقش اساسی فیلر بر مشخصات مخلوط آسفالتی، این پژوهش به بررسی اثر فیلر بر حساسیت رطوبتی مخلوط های آسفالتی، تحت چرخه های متوالی ذوب و یخبندان می پردازد. علاوه بر این، اثر تغییر نوع فیلرهای سنگی بر مقاومت در برابر رطوبت مخلوط های آسفالتی به خصوص جایگزینی آن با مصالح بازیافتی بتنی، با رویکرد توسعه پایدار ارزیابی می شود. در تحقیق پیش رو، در ابتدا انجام آزمایش های مقاومت کشش غیر مستقیم و مدول برجهندگی با 1، 3، 6 و 10 چرخه ذوب و یخبندان انجام می شود و سپس انرژی شکست در آزمایش کشش غیر مستقیم محاسبه می شود. از طرف دیگر، مولفه های انرژی آزاد سطحی ماستیک حاوی انواع فیلرهای مدنظر به کمک روش اندازه گیری زاویه تماس محاسبه می شود. نتایج همه آزمایش های حساسیت رطوبتی نشان می دهد، جایگزینی تمام فیلر مصالح سنگی با سیمان پرتلند منجر به بهترین عملکرد در مقایسه با فیلر شاهد، فیلر سنگ آهک و فیلر بتن بازیافتی است. از طرفی روند تغییرات خصوصیات مکانیکی برای سایر فیلرهای جایگزین، وابسته به تعداد چرخه های ذوب و یخبندان است. نتایج حاکی از بهبود 15 درصدی نسبت مقاومت کششی مخلوط های آسفالتی حاوی فیلر بتن بازیافتی در مقایسه با فیلر سنگ آهک پس از نخستین چرخه ذوب و یخبندان است. اگرچه نتایج انرژی آزاد سطحی با نتایج خصوصیات مکانیکی نخستین چرخه ذوب و یخبندان هعخوانی دارد، ولی نمی تواند بیانگر رفتار بلند مدت مخلوط آسفالتی در چندین چرخه ذوب و یخبندان متوالی باشد.

    کلیدواژگان: مخلوطهای آسفالتی، حساسیت رطوبتی، فیلر بتن بازیافتی، انرژی آزاد سطحی، چرخه های ذوب و یخبندان
  • سیامک امیری، مهدی مظاهری*، جمال محمد ولی سامانی صفحه 8

    از سه دهه گذشته تاکنون رویکردها و روش های زیادی بر مبنای حل مسئله معکوس جهت بازیابی تابع شدت منابع آلاینده خصوصا در محیط آب های زیرزمینی مورد بررسی قرار گرفته است، اما تعداد پژوهش ها در رودخانه ها بسیار محدود است؛ بنابراین ارایه روشی که بتواند هم زمان علاوه بر دقت در شناسایی تابع شدت منابع آلاینده در رودخانه، شرایط و حالات پیچیده جریان و بستر را در نظر بگیرد و محدودیت ها را نیز کاهش دهد، می تواند موثر باشد. در پژوهش حاضر حل معکوس معادله جابه جایی - پراکندگی جهت بازیابی تابع شدت منابع آلاینده به حل یک دستگاه معادلات خطی فرامعین از نوع مسئله بدخیم منجر می شود. در این پژوهش با استفاده از یک مدل عددی مبتنی بر رویکرد ریاضی ماتریس معکوس بر پایه روش تنظیم تیخونف و نتایج حاصل از اصل برهم نهی به بازیابی تابع شدت منابع آلاینده و زمان دقیق رهاسازی آلاینده از منبع پرداخته شده است. مدل مذکور به بازیابی توابع شدت زمانی منابع چندگانه آلاینده در حالت پیچیده پرداخته است. همچنین مدل ارایه شده با استفاده از داده های واقعی رودخانه اوهایو واقع در إیالات متحده آمریکا در حالت دو بعدی تحت شرایط واقعی جریان صحت سنجی شد. در نهایت نیز چارچوب کلی و عملی جهت کاربرد در شرایط واقعی ارایه شد. نتایج محاسبات نشان داد که مدل معکوس مذکور به خوبی قادر است با کمترین اطلاعات پایین دست و سطح خطای بالا در برداشت داده های میدانی، توابع شدت منابع آلاینده را در هر نقطه از رودخانه بازسازی کند.

    کلیدواژگان: مدل معکوس، روش تنظیم تیخونف، اصل برهم نهی، معادله جابه جایی - پراکندگی، دستگاه معادلات خطی فرامعین بدخیم
  • کورش ندیمی شهرکی، محمد رئیسی* صفحه 9

    دورپیچ نمودن ستون بتن آرمه توسط ورق های FRP باعث افزایش مقاومت فشاری بتن می شود. منحنی تنش-کرنش بتن محصور شده توسط FRP با منحنی تنش-کرنش بتن معمولی متفاوت است؛ لذا از روابطی که آیین نامه ها جهت طراحی و آنالیز ستون بتن آرمه ی معمولی (تقویت نشده) ارایه نموده اند و مبتنی بر منحنی تنش-کرنش بتن معمولی است، نمی توان برای آنالیز و طراحی ستون تقویت شده توسط FRP استفاده نمود. در این تحقیق در ابتدا با استفاده از منحنی تنش-کرنش بتن محصور شده که توسط محققین و آیین نامه ی ACI ارایه شده است، الگوریتمی برای تعیین ظرفیت محوری و خمشی ستون تقویت شده طراحی شد و با برنامه نویسی در محیط Visual C# پیاده سازی گردید. صحت این کار با مقایسه ی نتایج بدست آمده از برنامه نویسی با نتایج آزمایشگاهی بررسی و تایید گردید. در ادامه ی این تحقیق، برنامه نویسی طوری توسعه داده شد که بتوان از آن جهت بهینه سازی طراحی استفاده نمود. بدین صورت که با مشخص کردن ابعاد مقطع و میزان آرماتور موجود همراه با بار محوری و لنگر خمشی وارد بر ستون و همچنین معرفی مشخصات ورق های FRP در دسترس به همراه قیمت آن ها، برنامه نویسی انجام شده می تواند مشخص کند که کدام نوع FRP در صورت استفاده، ضمن تامین ظرفیت خمشی و محوری مورد نیاز دارای حداقل قیمت نیز می باشد.

    کلیدواژگان: بتن محصور شده، ورق های FRP، منحنی تنش-کرنش، بهینه سازی، منحنی M-P
  • پیمان شیخی، سید حمید لاجوردی* صفحه 10

    یکی از کاربردهای مهم ژیوسینتتیکها در شیروانی های خاکی از قبیل محل دفن زباله و حوضچه های آب و فاضلاب استفاده آنها به عنوان پوشش و عایق می باشد. ارزیابی صحیح اندرکنش سطح مشترک ژیوسینتتیکها در سطوح شیروانی های خاکی از قبیل محل دفن زباله یک مسئله مهم جهت جلوگیری از وقوع لغزش و ناپایداری شیروانی ها می باشد. آزمایش سطح شیبدار یک روش مناسب جهت ارزیابی اندرکنش سطح مشترک ژیوسینتتیکهایی که در حالت مایل و شیبدار روی هم قرار گرفته و تحت تنش قایم کم هستند می باشد. استاندارد اروپایی EN ISO 12957-2روشی تحت عنوان "جابجایی استاندارد" برای تخمین زاویه اصطکاک سطح مشترک ژیوسینتتیکها ارایه کرده است. در این مقاله دستگاه آزمایش سطح شیبدار که برای اولین بار در ایران بطور کامل طراحی و ساخته شده همراه با تشریح مشخصات فنی دستگاه و آماده سازی نمونه معرفی میگردد. این دستگاه توانایی انجام آزمایش جهت بررسی اندرکنش سطح مشترک خاک-خاک، خاک-ژیوسینتتیک و ژیوسینتتیک-ژیوسینتتیک تحت تنش قایم کم را دارا می باشد. آزمایشهایی بر روی انواع ژیوممبرین و ژیوتکستایل جهت بررسی اندرکنش سطح مشترک آنها انجام می شود. با تغییر نوع ژیوسینتتیکها مشاهده گردید که زاویه اصطکاک سطح مشترک آنها ثابت نمی باشد و بستگی به نوع ژیوممبرین و بافته یا نبافته بودن ژیوتکستایل، زاویه اصطکاک سطح مشترک آنها نیز تغییر می یابد. حالتی که ژیوممبرین از نوع پلی اتیلن سخت می باشد زاویه اصطکاک سطح مشترک ژیوممبرین- ژیوتکستایل کمترین مقدار و در حالتی که پلی وینیل کلراید استفاده شود بیشترین مقدار را دارا می باشد.

    کلیدواژگان: ژئوسینتتیک، مطالعه آزمایشگاهی، دستگاه سطح شیبدار، اندرکنش سطح مشترک، ژئوممبرین-ژئوتکستایل
  • محمد ارباب پور بیدگلی، امیر گلرو*، علی غلمانی رشیدآباد، امیرابوالفضل صورتگر، محمد اعظم خسروی صفحه 11

    پیاده سازی یک سیستم مدیریت روسازی کارآمد مشروط به برداشت مطلوب اطلاعات از وضعیت روسازی هر شبکه راهی است. برداشت اطلاعات به وسیله سامانه های مکانیزه باوجود دقت و سرعت برداشت داده کافی، مورد استقبال است. دراین راستا سامانه های متنوعی ارایه شده-اند که هزینه های راه اندازی و کاربری بالایی دارند. لذا توسعه دستگاه های نوین مجهز به ابزار دقیق مقرون به صرفه مستقل از ارتعاشات خودرو با وجود ارایه روند ارزیابی ساده و محاسبات دقیق ناهمواری روسازی نیاز است. دراین پژوهش، سامانه هوشمند پایش سلامت روسازی به عنوان سامانه اندازه گیری نیمرخ طولی و ناهمواری راه بر پایه نوع پاسخ وسیله نقلیه با حالت بهره گیری ترکیبی از حسگرهای شتاب سنج، فاصله سنج طولی و ردیاب مسیر توسعه داده می شود. با برداشت پاسخ ارتعاشی وسیله نقلیه و سامانه ناشی از ناهمواری سطح روسازی، اقدام به پیرایش داده ها و فرآیندهای فیلتراسیون سیگنال ها به وسیله روش های پردازش سیگنال دیجیتال می شوند. معادلات دینامیکی حاکم بر رفتار سامانه با عملکرد یک درجه آزادی و پارامترهای دینامیکی سامانه بر اساس رویکرد بهینه سازی از طریق الگوریتم های بهینه سازی ژنتیک و ازدحام ذرات استخراج می شوند. سپس نیمرخ طولی راه استخراج شده از روی پاسخ های ارتعاشی، با اتکا به الگوریتم رابطه سرعت و فرکانس برداشت اطلاعات، به نیمرخ طولی راه به ازای سرعت ثابت و معین تبدیل می شود. در انتها پس از محاسبه شاخص بین المللی ناهمواری از روی نیمرخ طولی مسیر مورد مطالعه به وسیله نرم افزار پروول، صحت نتایج سامانه پایش سلامت با محاسبه روش دستی درصد خطای میانگین و میانگین مجذور مربعات خطای نرمال شده بین خروجی سامانه و دستگاه نیمرخ یاب سطح روسازی به ترتیب با مقادیر 72/19 و 68/9 درصد ارزیابی می شود.

    کلیدواژگان: سیستم مدیریت روسازی، نیمرخ طولی راه، شاخص بین المللی ناهمواری، پردازش سیگنال دیجیتال، حسگر شتاب سنج
  • محمد عالم باقری*، امین یزدی صفحه 12

    امروزه استفاده از ورق ها در بسیاری از سازه های ساحلی و فراساحلی جایگاه مطلوبی پیدا نموده و به دلیل مزایای عملکردی و اقتصادی که این اعضا نسبت به سایر مقاطع فولادی دارا می باشد، از اقبال زیادی برخوردار شده اند. بنابراین نیاز به شناخت عملکرد ورق ها برای بهبود و ارتقاء عملکرد سازه ها احساس می شود. در این مطالعه، هدف بررسی اثر اندرکنش ترکیب بارهای خمشی، محوری و برشی در ورقهای طویل فولادی روی بار کمانش و شکل آن و اثرپذیری آن ها از آسیب های فیزیکی می باشد. در پژ وهش حاضر به کمک روش اجزاء محدود به بررسی ورق فولادی طویل پرداخته شده و اثر اندرکنش بارها در دو شرط مرزی مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته است. در ادامه ورق فولادی سوراخ کاری شده با آرایش ثابت و با قطرهای مختلف مورد بررسی قرار می گیرد. ارزیابی ها بر اساس اندرکنش هر یک از سه بار برشی، خمشی و محوری صورت گرفته که هدف از این ارزیابی یافتن نقاط ضعف و قوت ورق ها تحت ترکیبی از بارهای سه گانه است. در این بررسی مشخص شد که حساسیت ورق فولادی به سوراخ کاری در بار محوری بیشتر از دو بارگذاری دیگر است و کمترین تاثیر از سوراخ کاری را بار خمشی از خود نشان می دهد . همچنین مشخص شد که سوراخ کاری با نسبت قطر به عرض ورق برابر %6 ظرفیت باربری ورق تحت ترکیب بارهای مختلف را کمتر از 3% کاهش می دهد.

    کلیدواژگان: ورق های فولادی، کمانش کلی و موضعی، کمانش برشی، اندرکنش بارها، سوراخکاری
|
  • Safa Peyman *, Pouya Heydari Digesara Page 1

    This paper conducted research on numerical studies of fracture mechanics related to crack propagation of functionally graded concrete resistant to projectile impact consisting of plain, fiber reinforced and tough aggregate concrete layers, which are presented by modeling a three point bending test in presence of initial notch. To consider fracture behavior in process zone, a bilinear softening model for plain and tough aggregate concrete and a trilinear softening model obtained from traction-separation relationship of cohesive zone model is used. extented finite element method is utilized for numerical analysis. result of numerical modeling of three point bending test have been investigated and compared using loading versus crack mouth opening displacement (P-CMOD) curves. Functionally graded model has been studied in comparison with homogeneous plain, fiber reinforced and tough aggregate concrete models, and the results showed that homogeneous fiber reinforced concrete model has a better fracture behavior than others models. The functionally graded model has not been subjected to sudden failure in comparison with plain and tough aggregate concrete models due to the fiber reinforced in end layer. Also, effect of each layer and their thickness change in the functionally graded model are evaluated and it was observed that fiber reinforced layer due to high fracture energy created by fiber bridging has a beneficial effect on the fracture behavior related to other layers. In this way, by considering proper position and thickness for this layer, in addition to providing appropriate performance in the fracture behavior, cost of materials also be significantly reduced.

    Keywords: Fracture mechanics, functionally graded concrete, three point bending test model, cohesive zone model, P-CMOD curves
  • Farzin Salmasi, Javad Parsa Page 2

    In present study, the impact of filter which located in downstream of hydraulic structures in reduction uplift pressure and hydraulic gradient was investigated. Impact filter effectively parameters such as length and distance from downstream structures and also upstream head was evaluated. The results of this study showed by design of filter with equal 0.057, 60% of downstream uplift pressure and 10% of upstream uplift pressure will be reduced and the effect of filter in uplift reduction in downstream of floor are impressive. By increasing the filter length, exit gradient always decreasing and with increasing distance of downstream (x), the effect of filter in reduction exit gradient increases. Design of Filter with equal 0.057 have good impact on exit gradient reduction (65%), witch by increasing length, gradient reduction will be reduced. Finally was used from regression and artificial intelligence models such as RBF, MLP and SVM for prediction of uplift and exit gradient in structure with filter. With comparing of this models in base of RMSE, MAE and, was introduced regression model as suitable model and SVM as poor model in prediction of uplift and gradient.

    Keywords: Filter, hydraulic gradient, uplift pressure, finite element method, artificial intelligence methods
  • Milad Shahidi, Farhang Farrokhi *, Farhad Asemi Page 3

    The release of oil pollutants in the soil causes changes in the structure, texture and the relationship between the soil particles. This has destructive effects on the physical and mechanical properties of soils. In recent years, improvement of degraded engineering properties of these soils for their use in construction projects has been a challenge for researchers and engineers. In this paper, the effect of adding two types of clay nano-particles on the improvement of mechanical properties of Clayey Sand contaminated with gas-oil has been investigated. For this purpose, after determining the basic properties of natural soil, soil with 6% and 8% gas-oil, contaminated soil stabilized with nano-clay in values of (0.5, 1, 2 and 3%) and organo-clay in values of (0.3, 0.5, 0.7 and 1%), standard compaction and unconfined compressive strength tests during the two curing periods (7 and 28 days) were performed on them. Scanning electron microscopy (SEM) was also used to evaluate the microstructure of natural soil samples. Also, the microstructure of natural soil, contaminated soil and contaminated soil stabilized with nano-particles was studied with the help of scanning electron microscopy (SEM). The results of the tests showed that maximum dry density, optimum water content, and unconfined compressive strength have decreased in the soil with gas-oil.....

    Keywords: Unconfined compressive strength of soil, Standard compaction, Scanning electron microscope, contaminated clayey-sand with gasoil, nano particles
  • Ali Akbar Shirzadi Javid *, Parviz Ghoddousi, Mohammad Jaberizadeh, Behnam Bozorgmehr Page 4

    Setting time and thixotropy of self-consolidating concrete (SCC) mixtures are two important parameters that affect the early age properties. In order to determine these parameters, there are traditional methods that have advantages and disadvantages such as low accuracy or high cost of testing. The aim of this study is introducing an acceptable method (called plate test) of determining setting time and thixotropy of SCC mixtures. The proposed method is including a rough plate immersed in fresh mixture from one side and attached to the accurate scale from another side. In this study the thixotropy of different self-consolidating concrete mixtures (SCC) containing silica fume and slag were tested. Results of the thixotropy obtained from the plate test were compared with the results obtained from penetration resistance and rheometer respectively. Results showed that the mixture containing slag produced the less temperature comparing with the mixture containing silica fume. It was also shown that the amount of thixotropy obtained from the plate test had a difference of 4% up to 10% in comparison with the rheometer and the results of the setting time had also shown a maximum difference of 9% compared with the results of penetration resistance test. The results proved that the plate test has an acceptable accuracy and can be recommended.

    Keywords: Self-Compacting Concrete, rheology, Thixotropy, Plate Test Method, Resistance to Penetration
  • Mohammad Alembagheri * Page 5

    The present research aims to investigate the feasibility of using ambient vibration tests for system identification of elevated water tank. To this end, the elevated water tank located in TMU campus is utilized. The tank is instrumented with a sensitive velocimeter sensor and the ambient velocity of the tank is recorded for 30 minutes in three perpendicular axes. The amplitude of the velocity signal reaches to about 30 mm/s. using the peak picking method, the fundamental frequency of the tank is determined about 1.9 Hz. Although, considering the non-perfect symmetry of the tank and the misaligned orientation of the sensor the obtained values in two lateral directions differ 5%. Then, the numerical model of the tank is prepared in software and calibrated. In the primary modeling, the values of natural frequencies of the tank are in good agreement with the results of the ambient vibration data. It shows the calibration of the numerical model which can be used in the assessment of the seismic behavior of the elevated water tank.

    Keywords: System identification, elevated water tank, ambient vibration test, peak picking method, model calibration
  • Mohammad Khorrami, Saeed Abrishami *, Yasser Maghsoudi Page 6

    A number of regions around the world have suffered severe subsidence due to groundwater withdrawal. Mashhad as one of the largest municipalities in Iran has suffered subsidence due to deep groundwater overextraction. Land subsidence in this area can be destructive for urban infrastructures and can create serious environmental issues and structural damages. So, the aim of this research is to precisely determine the uninterrupted vertical subsidence in Mashhad by Permanent Scatterer InSAR technique and also to assess the previous reports on the study area. We complement previous works using more accurate data and procedure in an urban area. Furthermore, we considered geotechnical properties which was not focused in the previous studies. For this purpose, 69 descending and ascending C-band radar images, provided by relatively high-resolution Sentinel-1A satellite, were used to estimate the deformation-trend of the interest area. The method was applied to the images spanning October, 2014, and February, 2017 investigating land subsidence. The assessment procedure demonstrated a high-rate of subsidence in northwest of Mashhad with the significant deformation of 140 mm/year. The outputs were validated using in-situ measurements data and hydraulic head variations respecting piezometric data from groundwater wells. Subsequently, the geotechnical properties of the chosen area were considered to interpret the results. It was illustrated that the land subsidence in the case study is brutally continuous and there is no decrease on the deformation rate.

    Keywords: Subsidence, InSAR, PS, Groundwater withdrawal, Piezometric data
  • Fereydoon Moghaddasnezhad *, Mohammad Arbabpour Bidgoli, Koorosh Naderi, Seyedeh Zahra Mirtabar Page 7

    Based on the important effects of filler on performance-related properties of asphalt mixtures, this study investigates the influence of filler type on moisture susceptibility of asphalt mixtures under multiple freeze-thaw cycles. Furthermore, the effect of changing the type of mineral fillers, especially replacing fillers with recycled concrete materials on moisture resistance of asphalt mixture, with sustainable development approach, is evaluated. In this study, first, the indirect tensile strength and the resilient modulus tests are conducted following 1, 3, 6, and 10 cycles of freeze-thaw and then the fracture energy is calculated through the results of indirect tensile test. Next, the surface free energy components of mastics with different types of filler are calculated using the static contact angle measurement method. The results of performance-based moisture susceptibility tests show that replacing natural filler with Portland cement can result in the best performance compared to control mixture, limestone filler, and RCA filler. However, the evolution of mechanical properties of control filler, limestone filler, and RCA filler depends on the number of freeze/thaw cycles. At higher conditioning cycles, TSR values demonstrate a different behavior such that the TSR values of the asphalt mixture containing RCA filler increase up to 15% on average compared to the asphalt mixture containing limestone filler after the first cycle. Although the results of mechanical properties in initial freeze-thaw cycles are similar to surface free energy results. However, these results cannot predict the behavior of asphalt mixtures at higher freeze-thaw cycles.

    Keywords: Asphalt Mixture, Moisture Susceptibility, Recycled Concrete Filler, surface free energy, Freeze-Thaw Cycles
  • Siamak Amiri, Jamal Mohammad Vali Samani Page 8

    Over the past three decades, many approaches and methods have been investigated based on the inverse problem solving to recover the temporal release rate of pollutant sources, especially in groundwater. But, number of studies is limited about the rivers; therefore, developing a method which can determine temporal release rate of pollutant sources in the river precisely and at the same time be able to consider the conditions of the flow and bed is promising. In the present study, the inverse solution of the advection-dispersion equation for recovering the temporal release rate of pollutant sources leads to the solution of a linear overdetermined system of equations type of ill-posed problem. Therefore, in this research a numerical model based on the inverse matrix approach based on the Tikhonov regularization method and the results of the superposition principle has been applied to the recovery of the temporal release rate of pollutant sources and the exact time of release of the pollutant from the source. The model has been designed to retrieve the complexity time of multiple pollutant sources in a complex state. Also, the model has been verified using real two-dimensional data of Ohio River located in the United States. Finally, a general and practical framework has been introduced to apply in real condition. Eventually, the computational results were showed that, the inverse model can recover the temporal release rate of pollutant sources using the lowest field and downstream data containing high error rate at each point of the river.

    Keywords: Inverse Model, Tikhonov regularization method, superposition principle, advection-dispersion equation, ill-posed overdetermined linear system of equations
  • Kourosh Nadimi Shahraki, Mohammad Reisi * Page 9

    Wrapping reinforced concrete (RC) column with FRP sheets improve compressive strength of concrete. Since stress-strain curve of concrete confined with FRP is different from stress-strain curve of normal concrete, equations presented by codes to design and analysis of normal (unstrengthened) RC column and are based on stress-strain curve of normal concrete cannot be used for design and analysis of columns strengthen with FRP. In this research, first by using stress-strain curve of confined concrete presented by researchers and ACI code, an algorithm was designed to determine axial and flexural capacity of strengthened column and implemented in Visual C# environment. Verification of this work was investigated and confirmed by comparing it with experimental results. The programming was developed in a way that it could be used to optimize the design. Thus, by specifying required information including sectional dimensions, number and diameter of rebars, applied axial load and bending moment on column, and FRP sheet properties and price, the performed programming can determine which type of FRP, if used, while supplying the required flexural and axial capacity has also the minimum price.

    Keywords: Confined Concrete, FRP sheets, Stress-Strain curve, optimization, M-P curve
  • Payman Shaykhi, Seyed Hamid LAJEVARDI * Page 10

    One of the important applications of geosynthetics in the earth's slopes, such as landfills and waste disposal areas, is to use them as liner system. Proper assessment of the interaction of geosynthetics at slopes, such as landfill, is an important issue in preventing the slip and instability of the slopes. The inclined plane is a suitable method for assessing the interaction between the geosynthetics interacting in a sloping and tilted state under low normal stresses. The European Standard EN ISO 12957-2 provides a "standard displacement" for estimating the geocynthetic interface's friction angle. In this paper, inclined plane device, which for the first time in Iran was completely designed and constructed, describes the technical characteristics of the device and prepares the sample. This apparatus has the ability to perform experiments to investigate the interaction of soil-soil, soil-geosynthetics and geosynthetic-geosynthetic interfaces at low normal stress. Experiments are carried out on geomembrane and geotextile types to investigate the interaction of their surface. By changing the type of geosynthetics, it was observed that friction angle of geosynthetic interfaces is not constant and depends on the type of geomembrane and the woven or non-woven geotextile. The geomembrane-geotextile interface is the least amount of geomembrane with hard polyethylene, and the highest amount is used when polyvinyl chloride is used.

    Keywords: Geosynthetic, laboratory study, inclined plane device, interface interaction, geomembrane-geotextile
  • Mohammad Arbabpour Bidgoli, Amir Golroo *, Ali Ghelmani Rashidabad, Amir Abolfazl Suratgar, Mohammad Azam Khosravi Page 11

    The implementation of an efficient pavement management system is dependent on the acquiring desired information from the pavement condition. The automatic data collection were welcomed by mechanized systems due to adequate precision and speed. But the various systems were developed that had high construction and operation costs. Therefore, the development of cost-effective devices that is independent from the vehicle vibrations and equipped with instrumentation is necessary. In this study, the Health Monitoring System (HMS) is developed as a system of longitudinal profile measurement and road roughness evaluation based on response-type vehicle with applying the mode combined of accelerometers, distance meter, GSM. Upon harvesting the vibration response of the HMS and the vehicle, data preparation and signal filtration are performed through the Digital Signal Processing (DSP) techniques. So the dynamic equations governing the behavior of the HMS are derived based on one degree of freedom. The dynamic parameters of system are extracted based on optimization approach using GA and PSO algorithms. Afterwards, the extracted longitudinal profile based on the vibration responses is become to the longitudinal profile with the specific speed by the algorithm of the relationship between speed and frequency of harvested data. Then, the International Roughness Index (IRI) is calculated from the longitudinal profile of the studied pathway by ProVal software. Finally, the accuracy of the HMS results is validated by manual method with measuring the AEP and the NRMSD between the outputs of the system and the Road Surface Profiler (RSP) with values of 19.72% and 9.68% respectively.

    Keywords: Pavement Management System, Road Longitudinal Profile, International Roughness Index, Digital Signal Processing, Accelerometer
  • Mohammad Alembagheri *, Amin Yazdi Page 12

    Nowadays, there is a spread use of steel plates in various structures because of their well performance and economic advantages. Hence, investigating their behavior is necessary. In this study, the buckling behavior of long steel plates under combination of bending, shear and axial loadings is studied using the finite element method. The effects of fixed and pinned boundary conditions along the longitudinal edge are considered. Also the influence of adding some holes with varying diameters but with the fixed spatial place is investigated. The buckling behavior of the plate under various combinations of the loads in both non-pierced and pierced plates are compared. The loadings are applied along the plate’s edges such that, first, two loads are applied with various magnitudes, and then the third load is applied and its critical buckling load is computed. The obtained results show that the long plate under axial compressive loading has less sensitivity to the holes in comparison with the shear and bending loads. The holes with diameters equal or less than 0.06 of the plate’s width can hardly affect the critical buckling load.

    Keywords: Steel Plate, Local, Overall Buckling, Shear Buckling, Load Interaction, Pierced Steel Plate