فهرست مطالب

نشریه مهندسی عمران
سال پنجاه و دوم شماره 2 (اردیبهشت 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/02/16
  • تعداد عناوین: 14
|
  • غلامرضا قدرتی امیری*، رامین مسکوچی، امیرحسین چراغی، احسان درویشان، الهام رجبی صفحات 305-320

    در سال های اخیر سیستم سازه ای قاب ستون-پیوند (LCF) با قابلیت جلوگیری از تشکیل مفاصل پلاستیک در اعضای اصلی قابهای خمشی معرفی شده است. مطالعات انجام شده بر روی این سیستم بیشتر در معرض زمین لرزه های منفرد مورد بررسی بوده و هنوز پس لرزه ها جایگاه قابل توجهی در نحوه عملکرد این سیستم ندارند. هدف از این مقاله، بررسی تاثیر پدیده توالی لرزه‏ ای بر سیستم قاب ستون-پیوند و مقایسه نتایج حاصل از تحلیل این قاب‏ها با قاب‏های خمشی می باشد. در این راستا قاب خشی فولادی 3 طبقه از سازه های گروه SAC که منطبق با آیین نامه UBC 94 طراحی شده، در محیط نرم افزاری OpenSees مدلسازی و مورد تحلیل قرار گرفته شده است. در گام نخست با استفاده از تحلیل دینامیکی غیرخطی، رفتار این سازه ها تحت پس لرزه بررسی شده و در گام دوم به منظور دستیابی به رفتار واقع گرایانه تری از سازه های مذکور در معرض پس لرزه ها، رفتار سازه ها برای سطوح عملکردی خدمات رسانی بی وقفه، ایمنی جانی و سطح فروریزش سازه از طریق تحلیل دینامیکی فزاینده بررسی شده است. نتایج حاکی از آن است که پدیده توالی لرزه ای منجر به افزایش تغییرمکان جانبی نسبی طبقه در هر دو نوع از سیستم های سازه ای می شود. با این حال سیستم LCF عملکرد بهتری در برابر پدیده توالی لرزه ای از خود نشان می دهد.

    کلیدواژگان: پدیده توالی لرزه ‏ای، قاب ستون پیوند، تحلیل دینامیکی فزاینده، منحنی شکنندگی، سطح عملکرد
  • سعید غفارپور جهرمی*، ساره بحرینی صفحات 321-334

    کاربرد دیوارهای حایل در حفاظت جاده ها، بنادر، تونل ها، کوله پل ها، مرز سواحل و رودخانه ها بسیار زیاد است. پایداری این دیوارها در برابر فشار خاک و سایر نیروهای خارجی یکی از موضوعات مهم مورد بررسی توسط مهندسان در طراحی این دیوارهای می باشد. طراحی دیوار حایل نیازمند بررسی همه جانبه دیوار در شرایط استاتیکی و دینامیکی است بطوریکه در تحلیل دینامیکی، مقدار و موقعیت نیروهای وارده بسیار پیچیده شده که می تواند باعث دوران، جابجایی و در نهایت ناپایداری دیوار شود. در این مقاله به روش عددی و با استفاده از نرم افزار اجزای محدود ABAQUS/CAE عملکرد لرزه ای دیوار حایل وزنی تحت بارگذاری هارمونیک سینوسی و تحت فرکانس اساسی و تشدید مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق متغیرهای مختلف شامل مشخصات ساختگاه، نوع خاکریز، هندسه دیوار، شتاب و فرکانس ارتعاش مورد کنکاش و بررسی قرار گرفته اند. نتایج این پژوهش نشان می دهند که با افزایش شتاب بارگذاری، شتاب وارد بر دیوار بصورت خطی افزایش می یابد اما تاثیر مشخصی بر تنش قایم ندارد که می توان چنین استنباط کرد حداکثر تنش قایم دیوار مستقل از شتاب بارگذاری در شرایط تشدید می باشد. همچنین نتایج نشان می دهند با افزایش ارتفاع دیوار و تراکم خاکریز، تنش قایم و شتاب وارد بر دیوار کاهش می یابد که می تواند در طراحی اقتصادی مورد توجه مهندسان قرار گیرد.

    کلیدواژگان: دیوار حائل وزنی، تنش قائم، شتاب جذب شده، بار هارمونیک، فرکانس اساسی
  • قاسم پاچیده، مجید قلهکی*، امین مشتاق صفحات 335-350

    بتن پودری واکنش پذیر از مواد ترکیبی سیمانی تشکیل شده است که علاوه بر استفاده در صنعت، از مزایای اقتصادی و زیست محیطی مطلوبی نیز برخوردار است. در این مقاله به بررسی عملکرد بتن پودری واکنش پذیر حاوی فنر فلزی بازیافتی و مقایسه آن با بتن پودری واکنش پذیر حاوی الیاف فولادی تحت شرایط اسیدی پرداخته شد. بدین منظور جهت انجام آزمایشات مقاومت فشاری و کششی طبق استانداردASTM C39 ، نمونه ها در قالب های استوانه ای فلزی استاندارد به ابعاد 10*20 سانتی متر در دمای معمولی (حدود 25 درجه سانتی گراد) با مقدار استفاده 3/0 و 6/0 درصد حجمی بتن از الیاف فولادی و فنر فلزی بازیافتی ساخته شدند. نمونه ها در محیط حاوی 0%، 5% و 10% سولفات منیزیم در مدت 28 روز عمل آوری شدند. نتایج نشان داد که افزودن فنر فلزی بازیافتی و الیاف فولادی به بتن پودری واکنش پذیر باعث افزایش 50 تا 60 درصدی مقاومت فشاری و کششی شده است. همچنین نمونه های حاوی فنر فلزی بازیافتی در برابر محیط های اسیدی تحمل و مقاومت بیشتری نسبت به نمونه های حاوی الیاف فولادی دارند. در مجموع با توجه به اینکه اختلاف افزایش مقاومت نمونه ها چندان زیاد نبوده، لذا استفاده از فنر فلزی بازیافتی در بتن پودری واکنش پذیر به لحاظ فنی و اقتصادی توجیه پذیر می باشد.

    کلیدواژگان: بتن پودری واکنش پذیر، سولفات منیزیم، فنر فلزی بازیافتی، الیاف فولادی، ترک
  • نعیمه حسینی توانا، محمدتقی همزبان قراملکی* صفحات 351-370

    آزمون LCPC یکی از آزمایش های مرسوم جهت تعیین میزان سایندگی دانه های سنگی و محیط های خاکی است. با توجه به عدم توسعه آزمایشی استاندارد برای تعیین سایندگی خاک ها، استفاده از این آزمون برای تعیین سایندگی محیط های خاکی، گسترش زیادی در سال‎های اخیر یافته است. در مطالعه حاضر، اثر ترکیب های رسی با مقادیر مختلف ذرات درشت دانه بر سایندگی خاک ها، با استفاده از آزمایش LCPC مورد بررسی قرار گرفت. برای انجام آزمایش ها از ترکیب‎های مختلفی از نمونه های سیلیس خرد شده و کانی رسی تالک استفاده گردید. با اندازه گیری و ثبت توان مصرفی موتور الکتریکی دستگاه، در هر لحظه از اجرای آزمون LCPC، انرژی مصرف شده در هر آزمایش نیز محاسبه شد. در طول آزمایش ها، رطوبت و تنش های مختلفی اعمال شدند. نتایج نشان دادند که با افزایش رطوبت، ضریب سایندگی LCPC ابتدا کاهش یافته و با گذر از محدوده رطوبتی خاص، افزایش می یابد. در شرایطی که نمونه ساینده مورد آزمایش، کاملا رسی (تالک) است؛ ضریب سایندگی تقریبا صفر به‎دست آمد. مشخص گردید، محدوده درصدهای رطوبت میان حدود خمیری و روانی، منطبق با کمترین میزان سایندگی اند. همچنین با تغییر تنش های اعمالی، مشاهده شد که با افزایش مقدار رس در ترکیب، روند افزایش خطی ضریب سایندگی، با افزایش تنش موثر کاهش یافته و در نهایت از بین می رود. نتایج به دست آمده، نشان دادند که جزء رسی مورد استفاده، به تنهایی سایندگی چندانی ندارد. ولی ترکیب آن با ذرات درشت دانه، به‎ویژه در حضور رطوبت، می تواند تاثیر قابل توجهی بر رفتار ساینده نمونه و به‎ویژه تغییرات آن تحت رطوبت‎ها و سطوح تنش‎های مختلف داشته باشد.

    کلیدواژگان: خراشندگی، حفاری مکانیزه، آزمایش LCPC، رس، خواص خمیری
  • حامد ارزانی*، الهام خوش باور راد صفحات 371-382

    روش عددی پوشش، یک روش برپایه افراز واحد می باشد که با استفاده از درجات متناسبی از توابع غنی سازی در نقاط دارای خطای بالا باعث افزایش دقت می-گردد. در این روش توابع درونیاب غنی ساز به نقاطی که فاقد دقت کافی اند ، اضافه می گردند. کارآمدی روش پوشش تا بحال برای بسیاری از مسایل مهندسی به اثبات رسیده است. ناپیوستگی جابجایی در مرز ترک توسط توابع هویساید مدل می گردد و همچنین توابعی برای مدل کردن ضریب شدت تنش نوک ترک به توابع درون یاب پوشش اضافه می گردد. در این مقاله توانمندی روش پیشنهادی با ارزیابی پارامترهای شکست برای مثالهای متنوعی از ترکهای ثابت مورد بررسی قرار گرفته است. صحت یابی و توانمندی روش با سه مثال عددی شامل ترک مرکزی، ترک لبه و ترک مایل مرکزی با زوایای مختلف مورد بررسی قرار است. مقایسه جواب های حاصل از روش پیشنهادی با جواب دقیق و روش های دیگر محققان در حوزه مسایل الاستیسیته خطی، حکایت از کارایی و دقت قابل قبول روش پیشنهادی دارد.

    کلیدواژگان: تظریف، اجزا، درونیاب، ترک، هویساید
  • مجتبی مغربی*، علیرضا جلالی یزدی، جعفر بلوری بزاز صفحات 383-396

    در پروژه های ساختمانی بلند-مرتبه، فراهم بودن منابع از جمله نیروی انسانی و مصالح مورد نیاز، دقیقا پیش از آغاز فعالیت های ساختمانی، عاملی بحرانی است که مستقیما بر پیشرفت پروژه تاثیر گذار خواهد بود. تیم مدیریت پروژه، به منظور جلوگیری از تاخیرات ناشی از عدم وجود منابع انسانی و مصالح ساختمانی، همواره در پی یافتن راهی برای تسهیل فرآیند تامین مصالح و نیروهای انسانی در طی فرآیند ساخت و ساز می باشد. این امر به ویژه در ساختمان های بلند مرتبه که شامل تعداد بسیار زیادی از فعالیت های تکراری و همزمان هستند و حمل و نقل می بایست در ارتفاع نیز صورت پذیرد اهمیت بیشتری پیدا می کند. در حین ساخت و ساز ساختمان های بلند مرتبه حمل و نقل عمودی فقط توسط ماشین آلاتی خاص از جمله تاور کرین ها و بالابر ها امکان پذیر است. در پژوهش های گذشته مشاهده شده است که شبیه سازی حمل و نقل عمودی باعث شناخت دقیق تر عملکرد لیفت ها شده است. در این پژوهش یک مدل ریاضی برای بهینه سازی برنامه روزانه عملکرد بالابرها در ساختمان های بلند مرتبه ی توسعه داده خواهد شد و مدل بدست آمده در بهینه کردن حمل و نقل عمودی یک برج 34 طبقه در شهر مشهد مقدس تست خواهد شد.

    کلیدواژگان: ساختمان بلند مرتبه، بالابر، لیفت، بهینه سازی، برنامه ریزی عدد صحیح
  • عیسی شوش پاشا*، قاسم خبازی، علی حسن زاده صفحات 397-406

    دشمع ها، اعضا سازه ای نسبتا بلندی هستند که برای انتقال بارهای سازه از میان لایه های خاک با ظرفیت باربری کم (و یا نشست زیاد) به خاک های سخت و محکم با ظرفیت باربری زیاد در ژرفای بیشتر و یا روی بستر سنگی به کار می روند. در طراحی پی‎ها، تعیین ظرفیت باربری شمع‎ها به عنوان مساله‎ای مبهم و دارای عدم اطمینان شناخته شده است. در این مقاله با انجام آزمایش‎ بارگذاری استاتیکی فشاری، ظرفیت باربری شمع‎های فلزی لوله‎ای در خاک ماسه‏ای مورد بررسی قرار می گیرد. جهت نصب شمع‎های مورد آزمایش در خاک، روش جک‎زنی به کار گرفته شد به طوری که از جک‎ هیدرولیکی در ابتدا برای راندن شمع‎ها به داخل خاک و سپس برای اعمال بار فشاری در آزمایش‎ بارگذاری استاتیکی استفاده گردید. پس از ثبت نتایج، مقادیر ظرفیت باربری شمع ها در محل با مقادیر حاصل از روش های تحلیلی مقایسه شدند. در ادامه، برای بررسی رفتار اصطکاکی شمع‎ها با استفاده از داده‎های آزمایش کشش، سهم ظرفیت اصطکاکی شمع‎ها در ظرفیت باربری نهایی تخمین زده شد. نتایج نشان داد که به علت نحوه نصب شمع ها توسط روش جک زنی و نیز تاثیر پلاگ خاک بر روی ظرفیت باربری، مقادیر ظرفیت باربری شمع‎ها در محل به طور متوسط بیشتر از مقادیر تحلیلی آنها می‎باشند. همچنین، نتایج به دست آمده بیانگر سهم قابل توجه مقاومت اصطکاکی در ظرفیت باربری نهایی شمع ها می‎‎باشد.

    کلیدواژگان: آزمایش بارگذاری، جک‎زنی، ظرفیت باربری، شمع لوله‎ای، ماسه
  • فریدون خسروی، احمد شکوه فر* صفحات 407-426

    سیستم دیوار باربر بتنی یکی از سیستم های سازه ای مناسب برای ساختمان های میان مرتبه به شمار می رود که با توجه به تعدد دیوارها در پلان و کاهش سهم نیروی جانبی آن ها، این سیستم علاوه بر مقاوم بودن در برابر زلزله، از نظر حجم مصالح مصرفی نیز اقتصادی است و می توان آن را با سرعت، دقت و کیفیت بالایی اجرا کرد. در این تحقیق اثر خرابی پیش رونده ناشی از حذف ناگهانی و تدریجی المان های باربر بحرانی بر روی سیستم دیوار باربر بتنی مورد بررسی قرار گرفته و عملکرد آن با سیستم قاب خمشی بتنی مقایسه شده است. حذف ناگهانی المان های باربر ناشی از اثر ضربه، انفجار یا برخورد وسایل نقلیه و حذف تدریجی ناشی از افت خواص مکانیکی مصالح و انبساط المان های باربر در معرض آتش سوزی در نظر گرفته شده است. پتانسیل خرابی پیش رونده ناشی از حذف المان های باربر بر روی اعضای باربر مجاور و پایداری کلی ساختمان ها، در موقعیت های مختلفی از طبقات و پلان، توسط تحلیل های حرارتی، دینامیکی غیرخطی و استاتیکی غیرخطی (Pushdown Analysis) در سیستم های سازه ای مورد مطالعه، ارزیابی شده است. مقایسه بین نتایج تحلیل های Pushdown انجام شده در هر دو سیستم ، نشان دهنده پایداری و مقاومت بسیار بالاتر، سختی بیشتر و شکل پذیری کمتر سیستم دیوار باربربتنی نسبت به سیستم قاب خمشی بتنی در برابر خرابی پیش رونده است.

    کلیدواژگان: خرابی پیش رونده، بارهای حرارتی، سیستم دال و دیوار، تحلیل Pushdown، حذف ستون
  • احمدرضا ربانی*، سید راهب حسینی بیزکی، علیرضا ریاحی بختیاری، میترا چراغی صفحات 427-436

    مناطق ساحلی دریای خزر در سال های اخیر تحت تاثیر آلودگی های زیادی قرار گرفته اند. این مناطق با توجه به وجود منابع هیدروکربنی در حوضه دریای خزر و همچنین عوامل انسانی در معرض مشکلات زیست محیطی است. بررسی غلظت آلکان های نرمال در ایستگاه های مورد مطالعه نشان می دهد میزان آلودگی هیدروکربنی موجود در نمونه های مورد مطالعه در این تحقیق، در مقایسه با مطالعات انجام شده در سال های قبل در همین ایستگاه ها افزایش قابل توجهی از خود نشان می دهد. کمترین میزان غلظت آلکان های نرمال در ایستگاه نشتارود با مقدار 3/24 میکروگرم بر گرم نمونه خشک تا بیشترین مقدار در ایستگاه نوشهر با مقدار 7/690 میکروگرم بر گرم نمونه خشک متغیر است و اغلب ایستگاه دارای غلظت متوسط هستند. افزایش میزان آلودگی ها در طی سال های اخیر در نتیجه افزایش فعالیت های نفتی مربوط به اکتشاف، تولید و بهره برداری از منابع نفتی و نیز عوامل انسانی می باشد. همچنین وجود جنگل های هیرکانی در سواحل جنوبی دریای خزر و افزایش تصرف در جنگل ها در سال های اخیر نیز از علل انتقال آلودگی به دریای خزر افزایش غلظت آلودگی ها در منطقه است. جهت تعیین منشا آلکان های نرمال در منطقه از شاخص های منشایابی شامل اندیس CPI، LMW/HMW، Pristane/Phytane، n-C17/Pristane و n-C18/Phytane استفاده گردید و نتایج حاصله نشان دهنده ورودی های پتروژنیک و بیوژنیک در ایستگاه های نمونه برداری است که آلودگی های پتروژنیک به طور غالب در منطقه دیده می شوند

    کلیدواژگان: آلودگی زیست محیطی، دریای خزر، رسوبات سطحی، پتروژنیک، بیوژنیک
  • فرزاد حاتمی*، نیما پاسلار صفحات 437-454

    دیوار برشی فولادی به عنوان یک سیستم باربر جانبی کارامد در طی چند دهه گذشته دیوار برشی فولادی همواره مورد توجه طراحان و محققان قرار گرفته است. شرایط گوناگون ورق و المان های مرزی هریک به نحوی بر رفتار دیوار برشی فولادی تاثیر گذار هستند. در این مقاله رفتار این سیستم در شرایطی که ورق میانی دارای بازشو مرکزی با قطر متفاوت، ورق میانی از جنس فولاد متفاوت و افزایش سختی در المان های مرزی صورت پذیرفته است، مورد بررسی قرار گرفته است. در این مطالعه با استفاده از روش اجزای محدود سه هدف دنبال شد. الف) بررسی تاثیر بازشو دایره ای بر رفتار دیوار برشی فولادی و ارایه رابطه بین نسبت قطر سوراخ به ارتفاع و مقاومت نهایی دیوار ب) تاثیر افزایش سختی المان های تیر و ستون بر رفتار دیوار برشی فولادی و ارایه رابطه بین تاثیر افزایش هریک بر مقاومت نهایی دیوار ج) تاثیر جنس ورق میانی با فولادهای متفاوت بر رفتار دیوار برشی فولادی. بدین منظور با استفاده از نرم افزار اجزای محدود مدل های عددی متعددی طراحی شد که در ابعاد بازشو، سختی المان های مرزی و نوع ورق میانی تفاوت داشتند. نتایج تمامی مدلها پیرامون مقاومت نهایی، شکل پذیری، سختی و جذب انرژی استخراج و با یکدیگر مورد مقایسه قرار گرفت. همچنین روابطی بین تاثیر افزایش قطر بازشو و افزایش سختی المانهای مرزی بر مقاومت نهایی دیوار برشی فولادی ارایه شد.

    کلیدواژگان: دیوار برشی فولادی، المان های مرزی، شکل پذیری، جذب انرژی، ورق میانی
  • رضا مرشد*، علی شاهی صفحات 455-468

    یکی از مهمترین کاربردهای کامپوزیت های الیافی، تقویت خمشی تیرهای بتن مسلح با چسباندن این مصالح به وجه کششی تیر می باشد. بیشترین اشکال در این روش تقویت مربوط به جداشدگی زودهنگام ورق از سطح بتن است که موجب گسیختگی زودرس، قبل از حصول ظرفیت نهایی محاسباتی تیر می شود. رایج ترین روش آماده سازی سطح بتن جهت اتصال مناسب ورق های کامپوزیت الیافی، روش نصب سطحی(EBR) نام دارد که علاوه بر ایجاد آلودگی زیست محیطی، مشکل جداشدگی زودرس ورق تقویتی از سطح بتن را نیز به طور کامل برطرف نمی کند. در این مقاله به بررسی امکان جایگزینی روش پیشنهادی سوراخ زنی با نصب پیچ به جای آماده سازی به روش نصب سطحی در تقویت خمشی تیرهای بتنی با ورقه های کامپوزیتی پرداخته شده است. در این تحقیق 10 عدد نمونه تیر به ابعاد 150×300×1700 میلی متر مورد آزمایش خمش 4 نقطه ای قرار گرفت. نمونه های مذکور با تغییر تعداد لایه ها و روش نصب ورق ها و در سه نمونه با تقویت توام خمشی و برشی مورد آزمایش قرار گرفتند. با استفاده از روش پیشنهادی مشکل جداشدگی در تمامی نمونه ها به طور کامل برطرف گردید. بیشترین افزایش مقاومت خمشی مربوط به نمونه ای بود که روی آن علاوه بر تقویت خمشی، تقویت برشی با روش نصب نزدیک به سطح میلگرد کامپوزیتی اجرا شده بود. اثر حذف چسب در ناحیه میانی ورقهای تقویت نیز مورد بررسی قرار گرفت. نصب بدون چسب ورق ها در قسمت میانی ، علاوه بر به تاخیر انداختن گسیختگی ورق ها، موجب افزایش شکل پذیری شد.

    کلیدواژگان: ورق های کامپوزیت الیافی، تقویت خمشی، روش سوراخ زنی، روش نصب سطحی، جداشدگی
  • علی عسگری*، علی اکبر گلشنی صفحات 469-494

    در فرآیند شکست هیدرولیکی معمولا فراسنج های مختلف مانند گرانروی، جرم مخصوص سیال و سختی محیط اثرات مشابه و یکسانی بر چگونگی رشد ندارند و ممکن است یک یا چند تا از فراسنج ها اهمیت بیشتری داشته باشند؛ در نتیجه منجر به یک یا چند رژیم خاص خواهد شد. رژیم ها بر اساس روند هدر رفت انرژی نام گذاری می شوند که مهمترین آن ها عبارتند از: اول: رژیم سختی که بیشترین انرژی تزریق سیال از طریق شکافتن سنگ به دلیل سختی اتلاف می شود دوم: رژیم گرانروی که بیشترین اتلاف توان ورودی سیال ناشی از حرکت سیال لزج در ترک است. در این نوشتار به بررسی رشد ترک هیدرولیکی دو بعدی، در حالت کرنش صفحه ای در یک محیط سنگی شکننده (کشسان) پرداخته می شود. سیال بصورت غیرقابل تراکم و نیوتنی فرض می شود و همچنین رشد ترک در قالب مکانیک شکست خطی کشسان بررسی می شود. هدف از این پژوهش، دستیابی به اثرات انواع فراسنج ها ازقبیل سختی، گرانروی، جرم مخصوص سیال (نوع رژیم) و همچنین اثربخشی اندرکنش بین برخی از فراسنج ها به طور خاص اثرات توام گرانروی و جرم مخصوص سیال برای یک ترک دو بعدی در رژیم سختی است. برای ارزیابی اندرکنش بین فراسنج های اشاره شده یک روش اصلاح شده -روش اغتشاش- ارایه و به کار گرفته می شود. این روش قابلیت تحلیل مسایل مشابه با دیگر هندسه و رژیم را دارد. به طور کلی نتایج با مستندات موجود مقایسه شده است که روند منطقی در آنها را تصدیق می کند.

    کلیدواژگان: شکست هیدرولیکی، چقرمگی، مقیاس سختی، اندرکنش ماند و گرانروی، روش اغتشاش اصلاح شده
  • مرتضی زنگانه*، عبدالمطلب رستگار صفحات 495-512

    برآورد ضریب زبری در طراحی کانال های خاکی از اهمیت زیادی برخوردارمی باشد. این مساله حتی در مدل سازی عددی پدیده انتقال رسوب دارای اهمیت به سزایی می باشد. به همین منظور، تاکنون روش های تجربی زیادی برای تخمین زبری در کانال ها ارایه شده است که غالبا دارای خطای زیادی در تخمین پارامتر مورد نظر می باشند. بنابراین، در این مقاله با استفاده از روش های ابزار محاسبات نرم مبتنی بر شبکه های عصبی مصنوعی و سیستم استنباط فازی عصبی به ارایه مدل هایی جهت تخمین میزان ضریب زبری در کانال های خاکی پرداخته می شود. پس از شبیه سازی و توسعه این مدل ها نتایج نشان می دهد که دقت روش های مذکور بالاتر از روابط تجربی متداول برای محاسبه این ضریب می باشد. همچنین، آنالیز حساسیت خطای تخمین در برابر حذف پارامترهای مختلف موثر بدست آمده از روش آنالیز ابعادی باکینگهام بر ضریب مذکور نشان می دهد پارامترهای دیگری مانند عدد رینولدز برشی و پارامتر عمق بی بعد آب در کانال نیز در میزان ضریب زبری بستر کانال های خاکی موثر است که در روابط تجربی ارایه شده این ضریب نادیده گرفته می شد. همچنین نتیجه گرفته شد که مدل های توسعه داده شده می توانند به عنوان گزینه ای مناسب جهت تخمین زبری کانال ها خاکی باشند. این مساله با توجه به دامنه وسیع مکانیزم انتقال رسوب بیشتر اهمیت پیدا می کند.

    کلیدواژگان: برآورد، ضریب زبری بستر، کانال های خاکی، شبکه های عصبی مصنوعی، سیستم استنباط فازی- عصبی
  • ایمان بدیع دامغانی، کامبیز نرماشیری* صفحات 513-528

    اخیرا، استفاده از ستون های فولادی پرشده با بتن (CFST) به دلیل مزایای متعددی که دارند، رواج فراوانی پیدا کرده است. برخی از ستون های CFST ممکن است که متحمل آسیب های ناشی از عوامل مختلف بوده و از این رو، نیازمند تقویت باشند. یکی از روش هایی که میتوان برای بهبود عملکرد ستونهای آسیب دیده استفاده نمود، مقاوم سازی با پلیمرهای مسلح شده به فیبر(FRP) میباشد. مطالعه حاضر به صورت عددی و آزمایشگاهی، اثر مقاوم سازی ستون های فولادی دارای نقص پر شده با ملات گروت را مورد بررسی قرار می دهد. مدل سازی عددی به صورت سه بعدی با استفاده از نرم افزار ABAQUS و مطالعه آزمایشگاهی توسط دستگاه فشار یکنواخت انجام گرفت. نقص های ایجاد شده به صورت افقی و عمودی در مرکز ستون به وجود آمد. نمونه ها شامل یک نمونه ستون کنترل و چهار نمونه دارای نقص های افقی و عمودی بود که دو عدد از آنها با چهار لایه پلیمر مسلح شده به فیبر کربن (CFRP) مقاوم سازی شده بودند. نتایج مشخص نمود، نقص افقی ایجاد شده در ستون CFST باعث بیشترین کاهش ظرفیت باربری نسبت به نمونه کنترل (46%-) شد. مقاوم سازی نمونه ها با چهار لایه الیاف کربنی (دو لایه عرضی و دو لایه طولی) به صورت مناسب باعث افزایش ظرفیت تحمل بار، در حدود 27% افزایش نسبت به نمونه دارای نقص، شد. استفاده از الیاف کربنی به صورت دور پیچ کامل، کمک شایانی به افزایش مقاومت محصور شدگی و کنترل گسیختگی های موضعی اعضا نمود.

    کلیدواژگان: نقص، ستون فولادی، پر شده با ملات، CFRP، CFST
|
  • Gholamreza Ghodrati Amiri *, Ramin Moscowchi, AmirHossein Cheraghi, Ehsan Darvishan, Elham Rajabi Pages 305-320

    Recent studies show that aftershocks can intensify structural damage and even lead to collapse of the structures. Among the structural systems, moment frames show desirable ductility, but in such systems damage spreads in many structural elements. Accordingly, it is possible for these systems to experience more severe damage during an earthquake. Recently, Linked-Column Frame (LCF) is introduced to limit structural damage in moment frames which can prevent formation of plastic hinges in major structural members. However, only a limited number of investigations are carried out on this systems and there is a lack of study that investigates post-mainshock performance of this system. The aim of this study is to investigate the influence of mainshock-afteshshock (MS-AS) sequence on LCF system and compare the results with conventional moment frames. For this reason, SAC 3-story building, which is designed according to UBC-94, is modeled and analyzed in OpenSEES software package. In the first step, behavior of these structures is investigated using nonlinear dynamic analysis. In the next step, incremental dynamic analysis is employed for different performance levels including IO, LS, and CP states to gain a better insight about the behavior of these structure in MS-AS sequences. Results show that MS-AS sequences can lead to increase in drift response of the frames with both systems. However, LCF shows a superior performance during seismic sequences.

    Keywords: Mainshock-afteshshock sequence, linked-column frame, Incremental dynamic analysis, Fragility curve, Performance level
  • Saeed Ghaffarpour Jahromi *, Sareh Bahreini Pages 321-334

    The design of the retaining wall requires a complete examination of the wall in static and dynamic conditions. The movement and movement of the wall can be very effective on the analysis and design of the wall. In this paper, numerically and using the ABAQUS / CAE finite element software, seismic performance of the suspended wall under harmonic loading and under resonant frequency conditions for various factors has been investigated. In this research, various variables including substrate profile, type of embankment, geometry and wall dimensions, acceleration and vibration frequency have been investigated. The results of this study indicate that with increasing wall height and denting density, vertical stress and mean of maximum absorbed acceleration decreases, which can be considered in the economic design of the wall. The design of the retaining wall requires a complete examination of the wall in static and dynamic conditions. The movement and movement of the wall can be very effective on the analysis and design of the wall. In this paper, numerically and using the ABAQUS finite element software, seismic performance of the suspended wall under harmonic loading and under resonant frequency conditions for various factors has been investigated. In this research, various variables including substrate profile, type of embankment, geometry and wall dimensions, acceleration and vibration frequency have been investigated. The results of this study indicate that with increasing wall height and denting density, vertical stress and mean of maximum absorbed acceleration decreases, which can be considered in the economic design of the wall.

    Keywords: Retaining wall, Maximum Active Pressure, Acceleration, Harmonic load, Basic frequency
  • Ghasem Pachideh, Majid Gholhaki *, Amin Moshtagh Pages 335-350

    Reactive Powder Concrete (RPC) is a developing composite cementitious material that will allow the concrete industry to optimize material use, generate economic benefits and build structures that are robust, durable and environmentally friendly. This paper deals with the performance of reactive powder concrete (RPC) containing recycled metal spring and its comparison with that of including steel fibers exposed to the acidic environments. To this end, a number of specimens were built in 10×20 cm metal cylindrical formworks in ambient temperature (around 25°c) containing 0.3 and 0.6% of steel fibers and recycled metal spring in concrete volume, respectively so as to conduct the tensile and compressive strength tests in compliance with ASTM C39. Subsequently, the specimens were cured in an environment with magnesium sulfate content of 0, 5 and 10% within 28 days. Based on the results, addition of recycled metal spring and steel fibers to the RPC, managed to improve the compressive and tensile strengths by 50 to 60%. Moreover, the specimens containing recycled spring better withstood against the acidic environments in comparison with the specimens including steel fibres. In general, it was found that due to the negligible difference between the strength of the specimens, application of metal recycled spring in reactive powder concrete is technically and economically justifiable.

    Keywords: Reactive Powder Concrete (RPC), Magnesium Sulfate, Metal Recycled Spring, Steel Fibres, Crack
  • Naeemeh Hosseini Tavana, MohammadTaghi Hamzaban * Pages 351-370

    LCPC test is one of the most common methods to assess the abrasivity of rock particles and soil samples. Regarding the lack of a standard testing procedure to determine the abrasivity of soils, the test has become very popular in recent decades. The effect of clay on soil abrasivity was investigated with LCPC tests. Different mixtures of crushed silica grains and clay particles were used in the testing program. Moreover, measuring the consumed power of the electric motor of the testing device, the consumed energy of each LCPC test was calculated. Different moisture contents and stress levels were also applied in the tests. The results showed that the LCPC abrasivity coefficient decreases with increasing moisture content. However, after a certain water content level, abrasivity shows an increasing trend with moisture. abrasivity is nearly zero in pure clay samples. The results showed that minimum abrasivity values are obtained when the moisture content is in the range between plastic limit and liquid limit. Applied stress on the soil samples, increases the soil abrasivity. However, increasing the clay content of the tested samples decreases the rate of LAC increasing trends with the applied stress levels. In the pure clay samples, no correlation was obtained between the applied stress levels and LAC values. The results showed that the clay part alone does not have a sensible abrasivity. However, its mixtures with coarse grains have a considerable effect on the abrasive behavior of tested samples especially when the applied water contents and stress levels change.

    Keywords: Abrasivity, Mechanized Excavation, LCPC test, Clay, Plasticity
  • Hamed Arzani *, Elham Khoshbavar Rad Pages 371-382

    In this paper, we focus on an enriched finite element procedure for discontinuity problems based on the use of interpolation cover functions. The numerical cover method is based on method of partition of unity that increases precision by using different levels of enrichment functions. We consider the 3-node triangular displacement-based elements for discontinuity analyses. The standard finite element shape functions are used with interpolation cover functions over patches of elements to increase the convergence of the finite element scheme. This method has been used very successfully to model cracks because the finite element mesh can be created independent from the crack geometry, and in particular the domain does not have to be remeshed as the crack propagation. This method enriched the usual finite element spaces with additional degrees of freedom, which incorporate the near tip asymptotic solutions and allow the displacements to be discontinuous across the crack face. It consists on the enrichment by a step function along the crack line to take into consideration the discontinuity field and on some functions to represent the asymptotic displacement in a vicinity of the crack tip The computational tests are performed on 3 example and the results are validated by some numerical computations and comparisons with the XFEM and exact solution. Reasonably coarse meshes might be used, and if the results obtained with the traditional finite elements are not acceptable, covers are applied to obtain improved solution results; hence, the approach has considerable potential for discontinuity problems independent of the crack geometry.

    Keywords: Enrichment, elements, Cover function, Crack, Heaviside
  • Mojtaba Maghrebi *, Alireza Jalali Yazdi, Jafar Bolouri Bazaz Pages 383-396

    The availability of resources such as workforce and materials at each level of a high-rise construction project just before the commencement of building tasks is a crucial issue that might have direct impacts on project progress. To avoid delays caused by lack of human resources and construction materials, a construction management team always tries to find a better way to facilitate supply chain process specifically for construction projects facing a significant number of simultaneous and repetitive tasks. The other challenge in a high-rise construction project is vertical transportation that requires detailed machinery e.g. cranes or lifts, and maximizing their utilities is another challenge. In this paper, we tried to automate vertical transportation planning process in high-rise construction projects by introducing a platform that handles the entire lifting process. This platform considers (i) tasks attributes (e.g. required resources, location and commencement time) from the project schedule, (ii) lifting system specifications (e.g. travel speed, weight, and volume capacity) and (iii) project geometrics (e.g. current height of the project). In details, the introduced platform provides an optimized daily-based delivery plan by developing a Mixed-Integer Programming (MIP) model that covers workforce and construction materials. In this paper, we also test the proposed platform with field data obtained from a 34-story construction project in Mashhad, Iran. The model could find a solution with 0.000% optimality gap in approximately one hour, which is an acceptable amount of computational cost for the problem.

    Keywords: High rise construction, lift, optimization, mixed integer programming, Graph Theory
  • Issa Shooshpasha *, Ghasem Khabbazi, Ali Hasanzadeh Pages 397-406

    ABSTRACT Piles are relatively long structural foundation members that are used to transmit loads from soil layers with low bearing capacity (or high settlement) to deep soil layers with high bearing capacity. In foundation design, determination of pile bearing capacity is considered as a complex issue. In this paper, the bearing capacity of steel pipe piles in sandy soil is studied using the results of static compressive load test. Piles were installed in soil using the jacking method. In this method, at first, a hydraulic jack was applied for installing piles and then, it was used for applying the compressive load required in the static load test. After recording data, the values of bearing capacity of the piles were compared with the values calculated from analytical methods. Then, the values of friction capacity of piles were evaluated using the results of tension test. The results showed that due to the effects of soil plug on the bearing capacity of piles and installing piles using the jacking method, the obtained values of bearing capacity of the piles are much than their analytical ones. Moreover, the results indicate the effect of frictional resistance on the ultimate bearing capacity of the piles.

    Keywords: Load test, jacking, Bearing Capacity, pipe pile, Sand
  • Ferydoon Khosravi, Ahmad Shokoohfar * Pages 407-426

    Progressive collapse can be caused by the failure and instability of a small part of the structure that gradually develops as a chain function and eventually leads to collapse of an important part of the structure. Progressive collapse may happen due to explosion, fire, earthquake, vehicle collision and errors in design and construction of building with any system type. Reinforced concrete (RC) load bearing wall system is one of the appropriate structural systems for average height buildings that Based on the number of walls in plan and reduction in lateral force contribution, this system in addition to its strength against earthquake, according to volume of construction materials is economic. It can be constructed with high speed, accuracy and quality. In this thesis, the effect of progressive collapse on RC load bearing wall system has been studied and its performance is compared to RC moment frame. For this purpose three-dimensional models of 10-story structures with the same plan in both systems, have been selected. The effects of geometric and material nonlinearity are considered and cross sections are modeled by fiber elements. To ensure the accuracy of modeling by fiber section method, the analysis results are validated by an experimental model of RC load bearing wall. .

    Keywords: Progressive Collapse, RC MOMENT FRAME, FIBER SECTION METHOD, PUSHDOWN ANALYSIS, COLUMN REMOVAL
  • Ahmad Reza Rabbani *, Seyed Raheb Hosseini Bizaki, Alireza Riyahi Bakhtiyari, Mitra Cheraghi Pages 427-436

    Coastal areas of Caspian Sea have been affected by pollution in recent years. These areas are exposed to environmental problems due to the presence of hydrocarbon resources in the Caspian Sea basin as well as human factors. Investigating the concentration of normal alkanes in the studied stations shows that the amount of hydrocarbons contaminated in the studied area, compared with previous year’s studies, shows a significant increase in concentration. The concentration of n-alkanes are among the 24.3 µg/g (the minimum concentration) in Nashtarood Station to 690.7 µg/g (the maximum concentration) in Noshahr Station and most of the stations have moderate concentration of n-alkanes. The increase of pollution in recent years as a result of increased oil activities related to the exploration, production and exploitation of oil resources and human factors. Also, the presence of Hyrcanian forests on the southern shores of the Caspian Sea and increasing seizure of forests in recent years have also led to increased contamination in the region due to pollution transmission to the Caspian Sea. In order to determine the origin of normal alkanes in the region, the indexes of CPI, LMW / HMW, Pristane / Phytane, n-C17 / Pristane and n-C18 / Phytane were used. The results show petrogenetic and biogenic inputs at sampling stations that petrogenetic contamination is prevalent in the region.

    Keywords: Environment Pollution, Caspian Sea, Surface Sediments, Petrogenic, Biogenic
  • Farzad Hatami *, Nima Paslar Pages 437-454

    The steel plate shear wall (SPSW) has always been of interest to designers and researchers as an efficient lateral loading system over the past few decades. In this study, three objectives were followed using the finite element method (FEM): a) investigating the effect of a circular opening on the behavior of steel shear walls and presenting the relationship between the ratio of the diameter of the hole to the height and the ultimate strength of the wall, b) the effect of increasing the stiffness of the beam and column elements on the behavior of steel shear walls and presenting the relationship between the effect of each increase on the ultimate strength of the wall, c) the effect of the infill plate made of different steel on the behavior of steel shear walls.The results of all models were extracted in terms of the ultimate strength, ductility, stiffness and energy absorption and compared with each other. Also, the relationships related to the effect of increasing the diameter and the stiffness of the boundary element on the ultimate strength of the steel shear wall were presented.

    Keywords: Steel Plate Shear Wall, Boundary Elements, Ductility, Energy Absorption, Infill Plate
  • Reza Morshed *, Ali Shahi Pages 455-468

    One of the most important applications of FRP sheets is the flexural strengthening of concrete beams by bonding these materials to the beam's tensile surface. The most common problem in this strengthening method is the early debonding of the sheet from the surface of the concrete, which results in a early failure before the final strength of the beam is obtained. The most common method for preparing concrete surfaces for proper bonding of composite sheets is the Externally Bonded Reinforcement (EBR) method, which, in addition to environmental pollution, does not completely eliminate the problem of early debonding of FRP sheet. This paper examines the possibility of replacing the proposed drilling method with mounting screws instead of EBR method. In this research, 10 samples of beam with dimensions of 150 × 300 × 1700 mm were tested under 4-point bending. The samples were tested by changing the number of layers and the method of mounting the sheets and in three samples with Simultaneous flexural and shear strengthening. Using the proposed method, the debonding problem was completely eliminated in all samples. The greatest increase in flexural strength was related to the sample, which, simoltanously strengthened in shear with FRP bars by NSM method.The effect of removing the bond in the middle part of the frp sheats was also investigated. The installation without bond of the sheets in the middle part, in addition to delaying the rupture of the sheets, increased the ductility.

    Keywords: FRP sheets, Flexural Retrofitting, Drilling with Mounting Screws, EBR, Debonding
  • Ali Asgari *, AliAkbar Golshani Pages 469-494

    In the process of hydraulic fracture, various physical parameters such as; viscosity, inertia of fluid and toughness of rock do not influence the fracture propagation identically, and it is probable that one or more of the parameters be more pronounced. Therefore, it may persuade one special regime which is named base on dissipation of energy. In an impermeable rock, the two limiting regimes can be identified with the dominance of one or the other of the two energy dissipation mechanisms corresponding to extending the fracture in the rock and to flow of viscous fluid in the fracture, respectively. In the viscosity-dominated regime, dissipation in extending the fracture in the rock is negligible compared to the dissipation in the viscous fluid flow, and in the toughness-dominated regime, the opposite holds. It is supposed that the flow of incompressible fluid in the fracture is unidirectional and laminar. The contribution of this research is the evaluation of parameters effects on the propagation of hydraulic fracture an impermeable brittle rock. Here, the modified perturbation method suggested for evaluating fluid viscosity and inertia parameters interaction (FVII). The proposed method provides a good estimate of the solution in the wide range of the viscosity/inertia parameters because of the coexistence of both small parameters in the governing equations. The result shows, neglecting FVII is reasonable for very small fluid viscosity as well as small inertia. However, the influence of FVII become considerable for slightly higher values of these parameters.

    Keywords: hydraulic fracture, Interaction effect, Inertia, viscosity, Modified perturbation method
  • Morteza Zanganeh *, Abdolmotaleb Rastegar Pages 495-512

    Estimating the roughness of erodible open channels plays an important role in their hydraulic design. This parameter is important for the development of numerical models and hydraulic design of these erodible channels. For this reason, several empirical methods have been presented so far to estimate the roughness coefficient while the previous study shows that these methods are not sufficiently accurate. These methods usually are based on empirical activities which are too time-consuming and expensive. Therefore, in this paper, the so-called Artificial Neural Networks (ANNs) and Adaptive Network Based Fuzzy Inference System (ANFIS) methods as soft computing methods are used to estimate the roughness coefficient in erodible open channels. To achieve this firstly, it is attempted effective parameter on the coefficient are extracted based on empirical methods and a dimensional analysis. Then effectiveness of the parameters on the coefficient is investigated via a sensitivity analysis versus the error of estimation. Following to the development of the models, they are implemented to estimate the coefficient. Based on the method none-dimensional water depth, Sheilds number, shear Reynolds number and none dimensional falling velocity are determined as input parameters of soft-computing models. Final results show that the employed methods are more accurate than empirical methods to estimate the parameter and these methods can be used as an alternative method for the estimation of parameters. In addition, the effectiveness of some other parameters such as shear Reynolds number and none dimensional water depth over the event are extracted by the sensitivity analysis.

    Keywords: Estimation, Roughness, erodible open channel, ANNs, ANFIS
  • Iman Badih Damghani, Kambiz Narmashiri * Pages 513-528

    Recently, application of concrete filled steel tubes (CFST) columns has been widely trended due to their several advantages. Some of the CFST columns may been damaged due to different problems and need to be strengthened. One of the methods which can be applied to improve the efficiency of the damaged columns is the strengthening using fiber reinforced polymers (FRP). The present research investigates the effects of strengthening deficient CFST columns trough numerical and experimental studies. The numerical simulation has been adopted using ABAQUS software in 3D simulation method, and the experimental test has been done using steady pressure test machine. The defects created horizontally and vertically at the center of the columns. The specimens include one control and four deficient specimens which two of them were strengthened using four carbon fiber reinforced polymers (CFRP) layers. The results show that the horizontal deficiencies in CFST columns resulted the most reduction in load bearing capacity in comparison with Control (-46%). Strengthening using four CFRP layers (two-transverse and two-longitudinal) resulted in improving load bearing capacity appropriately (approximately %27 increment in comparison by the deficient column). The application of CFRP improved confinement strength and controled the local failures.

    Keywords: deficiency, steel column, mortar filled, CFST, CFRP