فهرست مطالب

نشریه مهندسی عمران
سال پنجاه و سوم شماره 10 (دی 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/08/15
  • تعداد عناوین: 25
|
  • مهرداد احسانی، حامد ناصری، روح الله سعیدی نژاد، محمدعلی اعتباری قصبه، فریدون مقدس نژاد* صفحه 1

    در این مطالعه، چهار دسته بتن شامل خاکستر بادی، خاکستر بادی و سرباره، بتن معمولی و بتن حاوی سرباره مورد بررسی قرار گرفته است و با استفاده از دو روش یادگیری ماشین معرفی شده (الگوریتم ژنتیک و رقابت لیگ فوتبال) و چهار روش رگرسیونی، مقاومت فشاری بتن های مذکور پیش بینی شده است. با استفاده از شاخص های آماری دقت هر مدل برآورد شده و با دقت ترین مدل برای هر دسته بتن معرفی شده است و از آن برای حل مساله بهینه سازی استفاده شد. روش یادگیری ماشین مبتنی بر رقابت لیگ فوتبال برای هر چهار دسته بتن بجز بتن معمولی از دقت بالاتری برخوردار بود و برای بتن معمولی روش یادگیری ماشین مبتنی بر الگوریتم ژنتیک به عنوان بهترین مدل معرفی گردید. هدف از مساله بهینه سازی کمینه کردن هزینه هر دسته بتن با در نظر گرفتن مقاومت بتن 40 مگاپاسکالی بوده است. بتن حاوی خاکستر بادی، خاکستربادی و سرباره و همچنین بتن حاوی سرباره نسبت به بتن معمولی به ترتیب 2/35، 9/29 و 1/23 درصد نسبت به بتن معمولی هزینه ساخت را کاهش می دهند. تولید سیمان یکی از عوامل آلودگی محیط زیست می باشد. بتن حاوی خاکستر بادی، خاکستربادی و سرباره، بتن حاوی سرباره و بتن معمولی به ترتیب 25/217، 47/150، 102 و 64/414 کیلوگرم بر مترمکعب سیمان در طرح مخلوط بهینه مورد استفاده قرار گرفتند. که بتن شامل سرباره، کمترین مقدار مصرف سیمان برای بتنی با مقاومت 40 مگاپاسکال را در بین 4 دسته بتن دارد و حدود 4/75 درصد نسبت به بتن معمولی مصرف سیمان را کاهش داده است.

    کلیدواژگان: پیش بینی مقاومت فشاری بتن، بهینه سازی طرح مخلوط، یادگیری ماشین، رگرسیون، الگوریتم های فراابتکاری
  • سید نصرالله موسوی، داود فرسادی زاده*، فرزین سلماسی، علی حسین زاده دلیر صفحه 2

    در این تحقیق، خصوصیات جریان و پارامترهای فشار در پرش هیدرولیکی در یک فلوم آزمایشگاهی بررسی شده است. نتایج حاصل برای اعداد فرود اولیه مختلف (Fr1) در پاییندست سرریز اوجی در کف حوضچه آرامش نوع دو USBR با حوضچه های نوع یک USBR مقایسه شده است. ابعاد سرریز اوجی شکل و حوضچه آرامش، بر اساس معیارهای USBR طراحی شده اند. داده های فشار نقاط در کف حوضچه با استفاده از مبدل های فشار با بسامد 20 هرتز ثبت شده اند. پارامترهای آزمایشگاهی شامل عمق و سرعت جریان در موقعیت های ابتدا و انتهای پرش آزاد (Y1، Y2، V1، و V2)، و پرش مستغرق (Y3، Yt، V3، و Vt) اندازه گیری شدند. در تحقیق حاضر، پارامترهای بی بعد راندمان استهلاک انرژی (εt)، ارتفاع نظیر فشار متوسط (Ψ*X)، انحراف معیار نوسانات فشار (Φ*X)، ضریب حداکثر نوسان فشارهای مثبت (CP+)، ضریب حداکثر نوسان فشارهای منفی (CP‒)، ضریب کل نوسانات فشار (CP) و ضریب چولگی (Ad) بررسی شدند. مقادیر پارامترهای فشار تابع Fr1، موقعیت نقطه (Γ*X) و درجه استغراق (S) هستند. نتایج نشان داد که با کاهش مقادیر Fr1، پارامتر εt کاهش می یابد. پارامتر Φ*X max در حوضچه نوع دو USBR در مقایسه با حوضچه های نوع یک در پرش آزاد، در حدود 30 درصد کاهش می یابد. کاهش مقادیر Φ*X max در پرش مستغرق با S=1.4در مقایسه با پرش آزاد، در حدود 29 درصد است. مقادیر ضرایب CP+max و |CP‒|maxدر پرش مستغرق با S=1.4 در مقایسه با پرش آزاد، به طور متوسط به ترتیب برابر با 15 و 17 درصد کاهش می یابند.

    کلیدواژگان: انحراف معیار نوسانات فشار، حوضچه آرامش USBR، درجه استغراق، سرریز اوجی، ضرایب فشار
  • سید رضا سلیم بهرامی، مجید قلهکی* صفحه 3

    لازم است جهت طراحی بهینه قاب های خمشی بتن آرمه با دیوار برشی فولادی به ارایه معیارهای طراحی لرزه ای سیستم های سازه ای به طور مناسب پرداخته شود. محققین برای اندازه گیری و کمینه سازی خسارت های تجمعی به سازه ها از نیازهای انرژی به عنوان ابزاری مهم و کارآمد استفاده نموده که این نیازهای انرژی به شدت و زمان تداوم زلزله وابسته است. لذا در این پژوهش تلاش می شود تا با بررسی ویژگی های پاسخ انرژی حاصل از تحلیل سیستم های یک درجه آزادی معادل در برابر شتاب نگاشت های نزدیک گسل پالس گونه به تخمین انواع بیشینه انرژی و رابطه آن با سیستم چند درجه آزادی برای سه سازه بتن آرمه با دیوار برشی فولادی کوتاه، میان و بلندمرتبه تحت ضرایب شکل پذیری 1، 2، 3، 4 و 5 با مد ل سازی در نرم افزار OpenSees پرداخته شود. از طرفی کلیه مدل ها به صورت یک سازه یک درجه آزادی مد ل سازی شده اند. با توجه به اینکه در سال های اخیر دیوارهای برشی فولادی در قاب های بتن آرمه مورد استقبال مهندسان قرارگرفته و درزمینه ی نیاز انرژی با رویکرد تقاضای شکل پذیری در سازه های بتنی همراه با دیوار برشی فولادی کار تحقیقاتی مبسوطی صورت نگرفته است، لذا اهمیت مطالعه در این زمینه بیش ازپیش تبیین می نماید. نتایج بررسی تغییرات نسبت انرژی چرخه ای به کل انرژی تلف شده در سازه ها نشان می دهد که در سیستم چند درجه آزادی مستقل از دوره تناوب بوده به قسمی که اثر مودهای بالاتر چندان بر آن قابل توجه نیست. همچنین با افزایش ضریب شکل پذیری این نسبت برای سیستم چند درجه آزادی به نتایج سیستم یک درجه آزادی نزدیک تر شده و به تعبیری افزایش ضریب شکل پذیری منجر به کاهش اثرات مودهای بالاتر می گردد.

    کلیدواژگان: انرژی، دیوار برشی فولادی، سازه بتن آرمه، مودهای بالاتر، سازه یک درجه آزادی
  • غلامحسین حامدی* صفحه 4

    گسترش شبکه حمل‏ و‏ نقل سبب شده است تا نیاز بیشتری به آنالیز هزینه چرخه عمر و افزایش طول عمر مخلوط های آسفالتی احساس شود. به منظور بهبود خصوصیات عملکردی مخلوط‏ های آسفالتی روش‏ های متعددی وجود دارد که یکی از آنها اصلاح قیر با استفاده از مواد اصلاح ‏کننده است. در سال های اخیر با ابداع و گسترش تولید انواع نانومواد توجه خاصی به استفاده از این مواد برای بهبود خواص ریولوژیکی قیر معطوف شده است. بر این اساس، در این پژوهش به بررسی تاثیر نانو اکسید مس بر رفتار ریولوژیکی قیر و خصوصیات مکانیکی مخلوط آسفالت پرداخته شده است. ازاینرو، از آزمایش ریومتر برش دینامیکی برای تعیین مشخصات قیرهای پایه و اصلاح شده در دماهای میانی و بالا و همچنین آزمایش های خستگی به روش کشش غیرمستقیم و خزش دینامیکی به منظور بررسی عملکرد مخلوط های آسفالتی در مقابل ترک خوردگی خستگی و شیارشدگی استفاده شده است. نتایج آزمایش های ریولوژیکی قیر نشان می دهد که استفاده از نانواکسید مس در 1 و 2 درصد وزن قیر باعث بهبود پارامتر شیارشدگی به ترتیب در قیرهای پیرنشده و پیرشده بین 343-49 و 250-57 درصد و همچنین بهبود پارامتر خستگی در قیرهای پیرشده ی بلندمدت از 40-11 درصد شده است. نتایج آزمایش های خستگی نشان می دهد عمر نمونه های حاوی 1 و 2 درصد از این افزودنی در دمای 5 و 20 درجه سانتی گراد به ترتیب 16-9 و 31-6 درصد بهبود یابد. همچنین، نتایج پتانسیل شیارشدگی نشان می دهد استفاده از 1 و 2 درصد نانواکسیدمس باعث کاهش تغییرشگل ماندگار به ترتیب 35-13 و 37-18 درصد شده است.

    کلیدواژگان: مخلوط آسفالت گرم، نانواکسید مس، شیارشدگی، ترک خوردگی خستگی، رئومتر برش دینامیکی
  • مهدیه صباغیان، علی خیرالدین* صفحه 5

    به منظور حفظ و نگه داری سازه ها و نیز افزایش عمر مفید آن ها، مقاوم سازی سازه های آسیب دیده متدوال گردیده است. دال های بتنی به عنوان عضو سازه ای کلیدی، نقشی تاثیر گذار در توزیع بار و رفتار سازه داشته و از سوی دیگر عدم برطرف سازی آسیب های وارد بر دال های بتنی میتواند خسارات جبران ناپذیری را به همراه داشته باشد. در این پژوهش آزمایشگاهی مقاوم سازی دال های بتن مسلح یک طرفه با کمک ورق های پیش ساخته از جنس کامپوزیت سیمانی توانمند الیافی در ناحیه کششی دال انجام شده است. سپس سطوح جانبی آن برای افزایش ظرفیت برشی با ورق های پلیمری مسلح شده به الیاف کربن مقاوم سازی شده است. این مطالعه به طور خلاصه در سه گام انجام شده است. در گام اول طرح اختلاط و مشخصات مکانیکی مصالح کامپوزیت سیمانی توانمند الیافی بررسی گردید. در گام دوم ظرفیت خمشی ورق های پیش ساخته کامپوزیت سیمانی توانمند الیافی به طور جداگانه قبل از اتصال به دال تعیین گردید. در گام نهایی دال های بتن مسلح مقاوم سازی شده بصورت خمشی و برشی، تحت آزمایش بررسی رفتار برشی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که مقاوم سازی برشی وجوه جانبی دال باعث بهبود ظرفیت خمشی، الگوی شکست، سختی و جذب انرژی به واسطه آزمایش بررسی رفتار برشی نمونه ها شده است. همچنین برای دال های یک طرفه مقاوم سازی شده با ورق پیش ساخته کامپوزیت سیمانی توانمند الیافی، در صورتیکه بار متمرکز به دال اعمال شود به طوری که نسبت دهانه برش به ارتفاع موثراز 5/2 کمتر باشد، حتی اگر در سطوح جانبی برای افزایش ظرفیت برشی مقطع مقاوم سازی شده باشد، مد شکست دال بطور حتم برشی خواهد بود.

    کلیدواژگان: دال بتن مسلح یک طرفه، مقاوم سازی برشی، مقاوم سازی خمشی، کامپوزیت سیمانی توانمند الیافی، HPFRCC
  • سید محمود مصباح*، زهرا پاکدامن، ماهان ملاجعفری، امیر گلرو صفحه 6

    با کاهش هزینه های جمعآوری داده، سیستمهای حمل و نقل از سیستمهای نیازمندبه داده، به سیستمهای نیازمندبه تحلیل داده ها تبدیل شده اند. از آنجایی که دقت این داده ها متناسب با منابع جمع آوری آن متفاوت است، شناسایی داده با دقت بالاتر با ترکیبی از چند منبع، چالش اصلی کار با داده هایی از این دست میباشد. روش همجوشی داده ها میتواند با بهم پیوند دادن داده های حاصل از منابع مختلف دقت داده ها را در راستای هدف مورد مطالعه افزایش دهد. هدف اصلی از این مقاله، بدست آوردن دقیقترین زمان سفر ممکن است.از جمله روش‏های همجوشی داده می‏توان به فیلتر کالمن، استنتاج بیز، شبکه‏های مصنوعی و تیوری دمپستر-شیفر اشاره کرد که در این تحقیق از استنتاج بیز استفاده شده و نتایج آن بررسی می شود. بر اساس این روش پیشنهاد شد که با ترکیب منابع مختلف داده که پوشش های زمانی و مکانی متفاوتی دارند،دقیقترین زمان سفر با پوشش زمانی و مکانی حداکثر از طریق همجوشی داده بدست آید. مطالعه موردی تونل نیایش در شمال تهران انتخاب شد که در آن تجهیزات گسترده سیستمهای حمل و نقل هوشمند نصب شدهاست. پس از تعیین دقت هر یک از منابع با استفاده از داده های خودروی شناور، زمان سفر همجوشی شده در یک روز که داده های همه منابع در آن موجود بود محاسبه گردید. در این تحقیق، با در نظر گرفتن امکان دسترسی همزمان به چند منبع داده در یک یا چند کمان مشترک، منابع داده های زمان سفر گوگل، داده های زمان سفر از حسگر های بلوتوث و شناساگرهای حلقه در همجوشی مورد استفاده قرار گرفت. زمان سفر بدست آمده دقت هزینه های زمان سفر دربرنامه ریزی حمل و نقل، اطلاعات تابلوهای پیام متغیر و نرم افزارهای مسیریاب را افزایش می دهد.

    کلیدواژگان: همجوشی داده ها، زمان سفر گوگل، استنتاج بیز، زمان سفر، سیستم های حمل و نقل هوشمند
  • جهانپور منفرد، منصور پرویزی*، مسعود رابطی مقدم، محمد صدقی اصل صفحه 7

    در مطالعه حاضر با استفاده از روش آزمایشگاهی به بررسی شرایط زهکشی جریان ماندگار در حالت تغذیه سطحی پرداخته شد. از دو نمونه خاک ماسه ریز و درشت رودخانه ای برای مطالعه ی نحوه تغییرات در تراز آب زیرزمینی استفاده شد. نمونه در یک فلوم بزرگ به طول 4/5 متر ساخته شد که تحت بارش یکنواخت سطحی قرار داشت و از طرفین به زهکش های قایم منتهی می گردید. پارامترهای نرخ بارش، دانه بندی مصالح و تراز آب درون زهکش ها به عنوان متغیر در این مطالعه بررسی شد. نتایج نشان داد که با افزایش ارتفاع آب درون زهکش ها تراز آب در درون نمونه ماسه ای ریز و درشت افزایش یافت ولی تاثیر این تغییرات بر روی ارتفاع آب در دو نوع ماسه متفاوت بود. بازه تغییرات حداکثر ارتفاع آب در ماسه درشت با افزایش ارتفاع آب درون زهکش ها از 0 به 40 سانتی متر به ترتیب برابر با 9/56 سانتی متر و 5/72 سانتی متر است که افزایش 6/15 سانتی متری را موجب شده است. این در حالی است که در ماسه ریز این تغییرات بسیار ناچیز است و برابر با 2/87 سانتی متر در شرایط زهکش آزاد و برابر با 2/89 در شرایط ارتفاع آب 40 سانتی متری درون زهکش ها است. نتایج آزمایشگاهی به دست آمده با رابطه تحلیلی دوپویی-فرشهایمر مقایسه گردید که براساس آن، این رابطه در خاک ماسه ریز قادر به پیش بینی دقیق تراز آب درون خاک است، اما در ماسه درشت این رابطه قادر به پیش بینی دقیق تراز آب درون خاک نمی باشد و ارتفاع آب در این خاک را نسبت به مقادیر آزمایشگاهی کمتر برآورد می کند.

    کلیدواژگان: مدل آزمایشگاهی، تغذیه سطحی، زهکش های قائم، تراز آب زیرزمینی، رابطه دوپویی-فرشهایمر
  • فیروز محمدی*، یوسف حسن زاده، کیومرث روشنگر صفحه 8

    در این تحقیق، روابط ضریب دبی سرریزهای لبه تیز کنگره ای U شکل در پلان (تک سیکل) بصورت آزمایشگاهی و عددی بررسی شده است. همچنین از 3 گروه سرریز به ارتفاع های 10، 5/12 و 15 سانتی متر و در هر ارتفاع، طول قوس های متفاوت به مقادیر 82/40، 45 و 10/48 سانتی-متر آزمایش شده است. هدف اصلی تحقیق حاضر، تعیین دبی عبوری از روی سرریز با ارایه روابطی برای ضریب دبی به صورت آزمایشگاهی می-باشد. برای استخراج رابطه از آنالیز ابعادی به روش پی باکینگهام استفاده گردید. ضریب دبی به صورت بی بعد تابعی از نسبت طول قوس به عرض سرریز و نسبت هد روی سرریز به ارتفاع سرریز به دست آمد. شبیه سازی سه بعدی سرریزها به صورت عددی و با معادلات حاکم بر روش حجم محدود با استفاده از نرم افزار FLOW-3D انجام گردید، سپس با نتایج آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج تحقیق حاضر نشان می دهد که رابطه پیشنهادی قابلیت پیش بینی مقادیر دبی را با دقت بسیار بالا و خطا 79/4 درصد در بازه نسبت هد به ارتفاع سرریز 1/0 تا 2/1 را دارا می-باشد. با افزایش طول قوس سرریزها، تداخل جریان افزایش و راندمان دبی کاهش می یابد، با اینکه با افزایش یافتن طول قوس سرریزها طول تاج افزایش می یابد راندمان آبگذری سرریز روند کاهشی می گیرد، حداکثر کاهش راندمان آبگذری در این حالت 01/7 درصد می باشد. با ثابت بودن طول قوس و افزایش در ارتفاع سرریزها مشاهده گردید که راندمان آبگذری به طور محسوس کاهش می یابد که حداکثر حجم جریان عبوری از روی سرریز 82/4 درصد کاهش را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: افزایش ارتفاع، راندمان آبگذری، سرریزهای کنگره ای، ضریب دبی، طول قوس
  • مهدی براتی، محسن فلاح زواره*، امیررضا ممدوحی صفحه 9

    افزایش شیوه های فعال در سفرهای تحصیلی از مهم ترین راهبردهای بهبود سلامت کودکان است. اگرچه مسیر پیاده روی و ویژگی های آن نقش مهمی در افزایش پیاده روی دارند، اما بیشتر تحقیقات گذشته بر همسایگی محل زندگی متمرکز بوده است. به علاوه، اغلب تحقیقات، علاقه کودکان را در تحلیل ها در نظر نگرفته اند. هدف از این تحقیق، بررسی ارتباط میان ویژگی های اجتماعی و اقتصادی خانوار، متغیرهای محیط مصنوع در مسیر خانه تا مدرسه، کمبود آزادی عمل، نگرانی والدین و علاقه کودکان، با انتخاب شیوه پیاده روی در سفر به مدرسه است. داده ها از طریق توزیع 340 پرسشنامه در بین کودکان 7 تا 12 ساله در 3 مدرسه ابتدایی در محله ای در منطقه 15 شهر تهران و قابلیت پیاده-روی مسیر خانه تا مدرسه نیز از طریق پیمایش میدانی تک تک مسیرهای خانه تا مدرسه و براساس ابزار "عابران مقدم ترند" جمع آوری گردید. مدل رگرسیون لجستیک سلسله مراتبی نشان دهنده ارتباط منفی متغیر تعداد موتورسیکلت خانوار با پیاده روی کودک به مدرسه بود. از میان متغیرهای محیط مصنوع، متغیر فاصله دارای رابطه منفی و متغیرهای درصد کاربری های غیرمسکونی و درصد پیاده روهای مطلوب دارای رابطه مثبت با پیاده روی کودک به مدرسه بود. نگرانی والدین نیز ارتباط منفی با پیاده روی به مدرسه نشان داد. ارتباط معنی داری میان علاقه کودک با پیاده روی به مدرسه به دست نیامد. از کاربست های مهم تحقیق می توان به راهبردهایی به منظور طراحی برنامه پیاده روی به مدرسه در سطح محله اشاره نمود. ضمن آنکه نتایج موید ضرورت سیاست گذاری های چندگانه و بلند مدت و همچنین تغییرات محیط مصنوع از طریق جانمایی مدارس و توجه به تنوع کاربریها در مطالعات و برنامه ریزی های شهری است.

    کلیدواژگان: قابلیت پیاده روی، محیط مصنوع، سفر تحصیلی، حمل و نقل فعال، دانش آموزان
  • علی اصغر صادقی*، مرتضی جلیلی قاضی زاده صفحه 10

    در تحلیل هزینه-فایده و اولویتبندی راهکارهای بهبود ایمنی نیاز به تخمین هزینه های اجتماعی تصادفات میباشد. یکی از موارد هزینه تصادفات هزینه اوقات تلف شده کاربران در اثر تاخیر بوجود آمده ناشی از تصادف می باشد. در اغلب مطالعات از این عامل صرفنظر شده است و روش مدونی برای محاسبه آن در نظر گرفته نشده است. در این تحقیق یک روش تحلیلی برای محاسبه هزینه تاخیر ناشی از تصادف ارایه و عوامل تاثیرگذار بر آن ارایه شده است. یکی دیگر از اهداف این مقاله تحقیق و مقایسه هزینه تاخیر وارده به کاربران راه در انواع تصادفات به تفکیک نوع وسایل نقلیه و انواع راه ها از لحاظ عملکردی می-باشد. در یک مطالعه موردی در انواع راه های برونشهری استان خراسان رضوی مشخص شد که تصادف وسایل نقلیه در بزرگراه ها و خصوصا تصادفات وسایل نقلیه سنگین در آنها بیشترین زمان تلف شده را برای کاربران رسیده به محل تصادف ایجاد می کند. میزان زمان تلف شده کل در هر تصادف فوتی یا جرحی در آزادراه- بزرگراه، راه اصلی و راه فرعی برابر 65/2039، 39/700 و 90/95 نفر- ساعت محاسبه شده است. همچنین سهم زمان تلف شده از کل تصادفات برون-شهری برای راه های آزادراه- بزرگراه، راه اصلی و راه فرعی به ترتیب برابر 69/43، 92/54 و 39/1 درصد می باشد. میزان زمان تلف شده در هر تصادف برونشهری از نوع جرحی یا فوتی بطور متوسط 869 نفر- ساعت و هزینه آن در سال 1395 برابر با 3/27 میلیون ریال محاسبه شده است که حدود 6/0 درصد از کل هزینه تصادفات برون شهری میباشد.

    کلیدواژگان: تصادف برون شهری، ایمنی ترافیک، هزینه تصادف، تاخیر، زمان تلف شده در تصادف
  • علیرضا باقری*، محمدمهدی رستگار صفحه 11

    در این پژوهش، تاثیر تخلخل ناشی از کف روی پارامتر های نفوذ بتن های کفی شامل جذب آب و نفوذ یون کلرید، بررسی شده است. پارامتر های نفوذ مخلوط های بتن کفی با نسبت آب به سیمان 5/0 و میزان کف 20، 35 و 50 درصد، تعیین و با مخلوط پایه فاقد کف در نسبت آب به سیمان برابر مقایسه شده است. همچنین پارامتر های نفوذ بتن کفی سازه ای با نسبت آب به سیمان 4/0 و حجم کف 20 درصد تعیین و با بتن معمولی با مقاومت برابر مقایسه شده است. نتایج، بیانگر آن است که با افزایش تخلخل کفی، جذب آب و ضریب جذب مویینه کاهش یافته ولیکن ضریب انتشار یون کلرید افزایش می یابد. تناقض مشاهده شده، ناشی از نحوه محاسبه نتایج در آزمایش های جذب است که به صورت حجم آب جذب شده به ازای حجم کل بتن می باشد. با محاسبه حجم آب به ازای حجم خمیر سیمان که فاز نفوذ پذیر است، مشخص گردید که مقدار جذب آب با ادغام کف افزایش می یابد که مشابه با روند نتایج نفوذ یون کلرید است. افزودن 20، 35 و 50 درصد حجم کف به مخلوط پایه، باعث افزایش جذب آب فاز خمیر سیمان به ترتیب برابر 12، 27 و 50 درصد و افزایش ضریب انتشار یون کلرید به ترتیب برابر 18، 55 و 155 درصد گردید. بررسی ساختار منافذ کفی نشان داد که با افزایش حجم کف، قطر منافذ افزایش و بخشی از آنها با هم ادغام می شوند. درعین حال، بتن کفی سازه ای، عملکردی مشابه مخلوط پایه داشت و همچنین نسبت به بتن معمولی با مقاومت برابر، نفوذپذیری کمتری از خود نشان داد.

    کلیدواژگان: بتن کفی، جذب آب، جذب موئینه، تخلخل، ضریب انتشار یون کلرید
  • محمدحسین دالوند، محمدکاظم شربتدار*، احمد دالوند صفحه 12

    با توجه به میزان مصرف بالای ملات و بتن به ویژه در سازه ها و نیاز روز افزون به تولید سیمان، توجه به اثرات مخرب زیست محیطی این ماده ضروری به نظر می رسد. یکی از راه کارها، تولید مصالح سازگار با محیط زیست و با کاهش اثرات مخرب مرتبط با تولید سیمان پرتلند، همچون ملات و بتن های ژیوپلیمری سرباره ای می باشد. هدف این مقاله بررسی آزمایشگاهی با رویکرد آماری خصوصیات مکانیکی و مقاومتی ملات های سیمانی و ژیوپلیمری الیافی است چهار طرح اختلاط شامل سه طرح اختلاط ژیوپلیمری به ترتیب با 0، 5/0 و 1 درصد میکرو الیاف فولادی و یک طرح اختلاط ملات معمولی به منظور مقایسه با ملات ژیوپلیمری در نظر گرفته شد. مجموعا 320 نمونه ساخته شد که از هر طرح اختلاط 20 نمونه مکعبی، 20 نمونه استوانه ای، 20 نمونه تیر کوچک، 20 نمونه دیسک کوچک ساخته شد. نتایج آزمایش ها نشان داد با افزایش درصد میکرو الیاف فولادی تا 1 درصد در نمونه های ژیوپلیمری، مقاومت فشاری، کششی و مدول گسیختگی به ترتیب تا 39/6، 86/60 و 40/63% افزایش یافتند و همچنین تعداد ضربات مقاومت انهدام حدود 25 برابر بیشتر شد. در تمامی آزمایش های مقاومت فشاری، کششی، خمشی، و ضربه ای، نمونه های ژیوپلیمری بدون الیاف مقاومت بهتری نسبت به نمونه های ملات معمولی سیمانی داشتند. در تمامی نمونه های ژیوپلیمری با افزایش درصد الیاف، انحراف از معیار و ضریب تغییرات و در نتیجه پراکندگی داده ها افزایش یافت.

    کلیدواژگان: بتن ژئوپلیمری، خصوصیات مکانیکی، مقاومت ضربه ای، خصوصیات آماری، میکروالیاف فولادی
  • احمدرضا محبوبی*، نازنین محبوبی مطلق، علی نورزاد صفحه 13

    خاک های دانه ای، پاسخ های ماکروسکوپیک پیچیده ای تحت بارگذاری های لرزه ای دارند. با توجه به کاربردهای فراوان نتایج حاصل از آزمایش سه محوری دینامیکی، نیاز به مدل سازی عددی این آزمایش برای سهولت در پیش بینی رفتار خاک ها و کاهش هزینه های انجام آزمون های آزمایشگاهی احساس می شود. هدف از انجام این پژوهش، ارزیابی توانایی روش اجزای منفصل در مطالعه رفتار دینامیکی ماسه به کمک شبیه سازی تعدادی آزمایش سه محوری دینامیکی زهکشی شده تنش کنترل در شرایط سه بعدی می باشد. همچنین تاثیر پارامترهایی نظیر تعداد سیکل های بارگذاری، تراکم نسبی خاک، نسبت تنش تناوبی اعمال شده، شکل ذرات و نحوه بارگذاری بر ویژگی های دینامیکی خاک دانه ای (مدول برشی و نسبت میرایی) نیز در این مطالعه مد نظر قرار گرفته است. نتایج نشان می شود که شبیه سازی عددی به روش اجزای منفصل می تواند تغییرات ویژگی های دینامیکی خاک نسبت به متغیرهای در نظر گرفته شده را با دقت قابل قبولی ارایه کند. مقایسه نتایج تجربی موجود در متون فنی و مدل سازی های عددی انجام شده در این پژوهش نشان می دهد که در نسبت تنش تناوبی و تخلخل یکسان، نرخ کاهش مدول برشی و افزایش نسبت میرایی با کرنش برشی برای نمونه ها با ذرات غیرکروی بیشتر از ذرات کروی است. نسبت تنش تناوبی اعمالی تاثیر قابل توجهی بر مدول برشی، نسبت میرایی و متوسط تعداد تماس ها در نمونه ها ندارد. متوسط تعداد تماس ها در نمونه با ذرات کروی و غیرکروی (در نسبت تخلخل 3/0) در انتهای آزمایش به ترتیب 7/7 و 4/6 به دست آمده است. در شرایط یکسان، نمونه با ذرات غیر کروی دچار تغییرشکل بیشتری شده است.

    کلیدواژگان: خاک های دانه ای، آزمایش های سیکلی، ویژگی های دینامیکی، شکل ذرات، شبیه سازی به روش اجزای منفصل
  • محمود حسنلوراد*، علیرضا اردکانی، کورش زرگر صفحه 14

    رسوبات کربناته جزء خاک های مسئله دار در مهندسی ژیوتکنیک هستند. این خاک ها هم از لحاظ منشا تولید و هم از لحاظ رفتار مهندسی، متفاوت از خاک های کوارتزی می باشند. در این مقاله پارامترهای مقاومتی ماسه کربناته بندرعباس و ماسه کوارتزی فیروزکوه تحت آزمایش های سه محوری معمولی و برش ساده استاتیکی بررسی می شود. آزمایش ها در شرایط یکسان دانه بندی، دانسیته نسبی و سطح تنش انجام گرفت. پارامترهایی مانند ویژگی های فیزیکی، رفتار برشی، مسیر تنش، مدول الاستیسیته، مدول برشی و زاویه اصطکاک داخلی حداکثر مقایسه می شوند. نتایج آزمایش ها نشان داد که ماسه کربناته در شرایط یکسان، مقاومت برشی بیشتری نسبت به ماسه کوارتزی دارد. مقادیر زاویه اصطکاک داخلی حداکثر ماسه کربناته به علت قفل و بست ذاتی دانه های آن در هر دو آزمایش سه محوری و برش ساده، بیشتر از ماسه کوارتزی است. زاویه اتساع برای هر دو آزمایش با افزایش تنش، روند کاهشی دارد. در ماسه کربناته به دلیل خاصیت خردشدگی و شکننده بودن دانه ها میزان افت اتساع بیشتر از ماسه کوارتزی است. همچنین در نمونه های سست نسبت به نمونه های متراکم به علت این که قفل و بست دانه ها کمتر است و دانه ها از گیرداری کمتری برخوردار می باشند، میزان افت اتساع بیشتر از حالت متراکم است. به علت تفاوت در مسیر تنش دو آزمایش، مقادیر نتایج حاصل از آزمایش سمحوری به طور متوسط 10 الی 15 درصد بیشتر از آزمایش برش ساده است

    کلیدواژگان: مقاومت برشی، مسیرتنش، ماسه کربناته، آزمایش سه محوری، آزمایش برش ساده
  • اکبر واثقی*، بابک منصوری، صدف رویین تن صفحه 15

    اخیرا در کشورهای پیشرفته انواع سیستم های سازه ای مرکزگرا با استفاده از پایه های پیش ساخته و روش ساخت پرسرعت ABC با هدف کاهش زمان ساخت، افزایش ایمنی، کاهش خسارت لرزه ای، کاهش هزینه های تعمیر و بازسازی و کاهش زمان بازیابی سیستم به حالت اولیه توسعه داده شده اند. عملکرد لرزه ای این نوع سیستم مبتنی بر حرکت گهواره ای برگشت پذیر پایه پل می باشد. در این سیستم علاوه بر قطعات پیش ساخته از کابلهای پیش تنیده جهت برگرداندن سیستم به حالت اولیه و تجهیزات مستهلک کننده انرژی برای جذب انرژی لرزه ای استفاده می گردد. استفاده از این سیستم خسارت ناشی از زلزله و جابجایی پسماند را بشدت کاهش می دهد. همچنین بدلیل استفاده از قطعات پیش ساخته ، سرعت ساخت پل نیز بطور قابل ملاحظه ای افزایش می یابد. در این مقاله عملکرد لرزه ای یک نوع سیستم مرگزگرا با سیستم متداول سازه ای برای سه پل موجود در کشور با یکدیگر مقایسه می شوند. برای این منظور، ابتدا مدل تحلیلی برای شبیه سازی رفتار غیرخطی ناشی از حرکت گهواره ای در سیستم مرکزگرا توسعه داده شده و با نتایج آزمایشگاهی صحت سنجی می شود. سپس پایه های بتنی سه پل موجود در کشور به صورت سیستم متداول و سیستم مرکزگرا مدلسازی و تحلیل شده و عملکرد لرزه ای این دو سیستم با یکدیگر مقایسه می شوند. نتایج این مطالعه نشان می دهد که در سیستم مرکزگرا با وجود افزایش بیشینه تغییرمکان نسبت به سیستم متداول، تغییرمکان پسماند بشدت کاهش می یابد. کاهش قابل توجه تغییرمکان پسماند باعث کاهش خسارات لرزه ای می شود و امکان بهره برداری از پل را بلافاصله پس از زلزله فراهم می کند.

    کلیدواژگان: پل، زلزله، سیستم مرکزگرا، سازه تاب آور، جابجایی پسماند
  • محمود نادری*، رزا رهبری صفحه 16

    در این مقاله نتایج بررسی تاثیر استفاده از پوشش های محافظ اعمال شده بر ورق های CFRP تقویت کننده ی بتن تحت شرایط حاد محیطی از جمله سیکل های تر و خشک شدگی، یخ و ذوب یخ و تغییرات دما ارایه شده است. معمولا شرایط محیطی حاد موجب کاهش عملکرد ورق های CFRP، به دلیل افزایش نفوذپذیری و کاهش دوام آن می گردد. نمونه های به کار گرفته شده در این بررسی ها، شامل نمونه های مکعبی 15 سانتی متری بتن تقویت شده با ورق های CFRP در دو حالت با و بدون پوشش محافظ و نیز نمونه های مکعبی و منشوری ساخته شده از ملات (پوشش های محافظ) می باشند. آزمایش های انجام شده شامل آزمایش نفوذپذیری با به کارگیری روش "محفظه استوانه ای"، آزمایش جذب آب مویینه ملات و تعیین مقاومت فشاری ملات، قبل و بعد از قرار گرفتن نمونه ها تحت شرایط حاد می باشد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که انتخاب مناسب پوشش محافظ تاثیر قابل ملاحظه ای بر دوام نمونه های تقویت شده با CFRP و کاهش نفوذپذیری آن ها تحت هر یک از شرایط حاد محیطی داشته است. بطوریکه استفاده از این پوشش ها در نمونه های بتنی تقویت شده با ورق CFRP، تحت شرایط تر وخشک شدگی، یخ و ذوب یخ و تغییرات دما ، موجب کاهش نفوذپذیری به میزان 28%، 34% و 36% شده است.

    کلیدواژگان: پوشش محافظ ورق های CFRP، نفوذپذیری، جذب موئینه، محفظه استوانه ای، شرایط حاد محیطی
  • آتنا خواجه ایم مقدم، بهرام ثقفیان*، محسن نجارچی، مجید دلاور صفحه 17

    در حال حاضر رشد جمعیت در جهان منجر به نیاز فزاینده به مصارف آب در زمینه های کشاورزی، صنعتی و شهری شده است و لزوم برنامه ریزی برای استفاده بهینه و پایدار از منابع آب محدود در دسترس، لازم و ضروری بنظر می رسد. در این مقاله تامین نیازهای آبی همراه با کنترل تغییرات سطح متوسط آب های زیرزمینی خصوصا در اراضی کشاورزی توامان با حداکثرسازی سود اقتصادی این بخش، بصورت اهداف تحقیق در مدل سازی منابع آب دشت کرج به صورت شبیه سازی عددی و بهینه سازی غیر خطی چند هدفه تعریف شدند. در مدل فوق الذکر، استفاده ترکیبی از تکنیک های بهینه سازی و شبیه سازی بعنوان روشی مفید و قدرتمند در تعیین استراتژی های مدیریتی بهره برداری بهینه از منابع آب در دسترس، بکار گرفته شد. نتایج بدست آمده نشان می دهد پس از انجام بهینه سازی، میزان آب تخصیصی به بخش کشاورزی به میزان نه درصد کاهش یافته و این میزان صرفه جویی در مصرف آب، تنها یک درصد افزایش هزینه های کشت را به دنبال داشته است. این میزان کاهش آب مصرفی منجر به پایداری محیط زیست و تقویت آبخوان به میزان 03/3 میلیون متر مکعب آب در سال می شود و این امر در حالی محقق شد که ضمن حفظ منافع و سود اقتصادی کشاورزان، تامین آب مورد نیاز شرب و صنعت در منطقه، بطور کامل انجام پذیرفته است.

    کلیدواژگان: آبخوان، شبیه سازی، بهینه سازی، کشاورزی، بهره برداری
  • سجاد پیرمحمد*، سعید صبحی، افشار یوسفی عباسعلیلو صفحه 18

    بازیافت آسفالت یا به عبارت دیگر استفاده مجدد از روسازی ساخته شده، یکی از تکنولوژی های جدید در حوزه راه سازی است که در حال حاضر مقبولیت بیشتری نسبت به روش های دیگر بهسازی روسازی دارد. این تکنولوژی علاوه بر حفظ بهتر محیط زیست، کاهش هزینه قابل ملاحظه ای را به دنبال دارد. اما یکی از نگرانی های عمده استفاده بیشتر از آن، ایجاد ویژگی های ناخواسته در مخلوط آسفالتی از قبیل پیرشدگی قیر و کاهش مقاومت در برابر ترک خوردگی مخلوط های آسفالتی است. از راه حل های بهبود این مشکل، استفاده از افزودنی های گرم و اصلاح کننده های جوانساز است. ازاین رو، در این پژوهش به منظور ارزیابی تاثیر استفاده از آسفالت بازیافتی در مقاومت شکست مخلوط های آسفالتی گرم، از تراشه های آسفالتی بازیافتی با دو مقدار مختلف 25 و 50 درصد، یک نوع جوانساز به عنوان عامل بازیافت و ساسوبیت به عنوان افزودنی گرم استفاده شده است. برای بررسی مقاومت شکست این مخلوط های آسفالتی از آزمایش خمش نیم دایره ای در دو دمای °C 15- و °C 25 تحت مود بارگذاری ɪ استفاده شد و پارامترهای شکست شامل حداکثر بار شکست، انرژی شکست، شاخص انعطاف پذیری، نشانه مقاومت در برابر ترک خوردگی و چقرمگی شکست محاسبه شدند. نتایج به دست آمده نشان داد که اضافه کردن تراشه های آسفالتی به مخلوط های آسفالتی در دماهای مختلف تاثیر منفی بر پارامترهای شکست داشته و باعث کاهش آن ها شد. درحالی که نمونه های آسفالتی حاوی جوانساز نسبت به نمونه های بدون جوانساز حالت الاستیک تر داشته و بنابراین، جوانساز مقادیر پارامترهای شکست مخلوط های آسفالتی را بهبود بخشیده است.

    کلیدواژگان: آزمایش خمش نیم دایره ای، آسفالت گرم، تراشه آسفالت بازیافتی، جوانساز، مقاومت در برابر ترک خوردگی
  • حانیه سلطانی، فرشته امامی*، پاشا جوادی صفحه 19

    رفتار لرزه ای پلهای مورب به عنوان ستون اصلی شبکه های حمل و نقل مدرن، به خوبی بررسی نشده است. این پلها تخریبات گسترده ای را به دلیل بلندشدگی شاهتیرها تحت اثرات پیچشی حاصل از ترکیب پاسخهای لرزه ای طولی و عرضی تجربه کرده که با کوبش دهانه های مجاور به کوله ها تشدید میگردد. با توجه به استقرار اکثر پلها بر فونداسیونی از نوع شمعهای طویل درجاریز واقع در حفره از پیش حفاری شده و وابستگی رفتار غیرالاستیک روسازه در طول زمین لرزه به مقاومت خاک نگهدارنده، هدف مطالعه حاضر ارزیابی حساسیت پاسخ روگذرهای بتن مسلح مورب به تغییرات برخی از پارامترهای سازه ای به کمک مدلهای شامل غیرخطی شدگی خاکریز-کوله و خاک- شمع تحت حرکات نزدیک گسل با پالسهای قوی سرعت و مقایسه نتایج با پایه گیردار میباشد. مجموعه ای از آنالیزهای تاریخچه زمانی غیرخطی با سه مولفه از هفت رکورد پالس گونه برروی پلی دودهانه با تورب 33 درجه انجام و اثرات زاویه تورب، مدلسازی شرایط انتهایی و مقاومت خاک بر تقاضاها ارزیابی شد. برای بررسی تاثیر مقاومت خاک، خصوصیات خاک رسی از محدوده نرم تا سخت و خاک ماسه ای از سست تا متراکم تغییر یافت. اکثر تقاضا ها مستقل از نوع و مقاومت خاک، به افزایش زاویه تورب کوله به عنوان عامل افزایش سختی سازه، حساس بوده و روندی افزایشی را با افزایش آن طی مینمایند. از طرفی تقاضای چرخشی عرشه به نحو چشمگیری تحت تاثیر تغییرات زاویه تورب است درحالی که درنظرگیری انعطاف پذیری فونداسیون به کمک طیف وسیعی از فنرهای غیرخطی خصوصا با اعمال روش مستقیم، عمدتا باعث بهبود پاسخهای لرزه ای نسبت به پایه صلب گردید.

    کلیدواژگان: پل مورب، زاویه تورب، اندرکنش خاک و سازه، زلزله های حوزه ی نزدیک، پایه صلب
  • روزبه موذن زاده*، سعید نجارزاده، سید حسین حسینی، خلیل اژدری صفحه 20

    ناپایداری شیب های خاکی در کانال های رو باز همواره مورد توجه مهندسین هیدرولیک قرار داشته است. در این تحقیق کاربرد آهک و نانو آهک در کنترل گسیختگی شیب جانبی کانال خاکی به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد، پوشش 20% آهک و 5% نانو آهک زاویه اصطکاک داخلی را به ترتیب 4/24% و 5/35% افزایش داد و چسبندگی در حدود 3/3 کیلو پاسکال به دست آمد. در حالت تغذیه کانال، برای زاوایای 5/26، 33، 45 و 53 درجه به ازای حداقل تراز آب زیرزمینی به ترتیب گسیختگی در تراز آب 560، 460، 460 و 410 میلیمتر در داخل کانال اتفاق افتاد. در حالت تخلیه، شیب 5/26 درجه پایدار بود و برای دو شیب 33 درجه و 45 درجه به ازای تراز 510 میلیمتر ناپایدار شدند. دو شیب 45 درجه با پوشش 10% آهک و شیب 53 درجه با پوشش 20% آهک، به ازای تراز حداکثر 660 میلیمتر پایدار بودند. تغییرات پتانسیل در قسمت پشت شیب در برابر درصد آهک، روندی منحنی شکل داشت. به ازای یک تراز سطح آب ثابت، پوشش شیب جانبی با آهک و نانو آهک، دبی نشت را کاهش داد. همچنین کاربرد آهک و نانو آهک شکل ناحیه گسیختگی شیب را تغییر و استفاده از نانو آهک نیز اندازه و تعداد ترک ها را کاهش داد. در حالت تغذیه و بدون پوشش آهک، سطح گسیختگی منحنی شکل و با پوشش آهک، ترک هایی در سطح شیب مشاهده شد.

    کلیدواژگان: آهک و نانو آهک، تغذیه و تخلیه، دبی نشت، شیب جانبی کانال خاکی، گسیختگی
  • عبدالله قاسمپور فرمی، محمدرضا کاویانپور*، شروین فقیهی راد صفحه 21

    سرریز پلکانی از جمله سازه های تخلیه کننده سیلاب ورودی به سد می باشد که جریان عبوری از آن با استهلاک انرژی نیز همراه می باشد. این سازه متشکل از پله هایی است که از نزدیکی تاج سرریز شروع و تا پاشنه ادامه یافته و در ثابت ماندن عمق آب و سرعت جریان در طول سرریز، برقراری استهلاک طولی انرژی و تاثیرگذاری بر مشخصات جریان و پایاب سرریز بسیار موثر می باشند. در سرریزهای پلکانی، جریان به سه نوع ریزشی، انتقالی و رویه ای قابل تفکیک است. تاکنون بر اساس روابط تحلیلی و آزمایشگاهی، مطالعات اندکی جهت بررسی شرایط و طبیعت پیچیده جریان ریزشی انجام شده و مطالعات آزمایشگاهی مبتنی بر مدل سازی فیزیکی نیز محدود می باشد. بنابراین روابط محدودی نیز در زمینه جریان ریزشی در این سرریزها ارایه شده است. در تحقیق حاضر آزمایش هایی بر روی سه مدل هیدرولیکی سرریز پلکانی بزرگ مقیاس سدهای سیاه بیشه بالا، سیاه بیشه پایین و سد ژاوه در شش شیب متفاوت انجام گرفت و به ازای 24 دبی جریان، اندازه گیری عمق آب، سرعت جریان و فشار استاتیکی بر روی 40 مقطع مختلف در طول سرریز انجام شد. تجزیه و تحلیل پارامترهای موثر بر استهلاک انرژی بر اساس این اطلاعات انجام و تاثیر شرایط هیدرولیکی و هندسی سرریز بر محدوده وقوع جریان ریزشی مورد ارزیابی قرار گرفت و رابطه ای برای محاسبه استهلاک نسبی انرژی در شرایط جریان ریزشی پیشنهاد شد. نتایج تحقیق نشان داد که مهم ترین پارامتر تاثیرگذار در پیش بینی استهلاک انرژی، پارامتر بی بعد عمق بحرانی به ارتفاع سرریز می باشد که افزایش آن باعث کاهش استهلاک انرژی نسبی در رژیم ریزشی می شود.

    کلیدواژگان: سرریز پلکانی، جریان ریزشی، مدل هیدرولیکی، استهلاک انرژی، هندسه سرریز
  • سید حسین هاشمی*، علی قدیری، تورج نصرآبادی صفحه 22

    رواناب های شهری به عنوان یکی از مهم ترین منابع انتشار فلزات سنگین به محیط های پذیرنده، مخاطرات بالقوه محیط زیستی و بهداشتی در پی دارند. هدف از انجام این پژوهش ارزیابی محتوای ده فلز سنگین در رواناب حوضه سرخه حصار تهران بود. نمونه برداری از رواناب خروجی حوضه طی سه رخداد سیلابی در سال های 98-1397 انجام و در مجموع 30 نمونه برداشت و غلظت فلزات سنگین آرسنیک، آهن، سرب، روی، کادمیم، کروم، مس، منگنز، مولیبدن و نیکل در آن ها به وسیله دستگاه ICP-MS اندازه گیری شد. عناصر آهن، منگنز، روی، سرب، مس، کروم، نیکل، آرسنیک، مولیبدن و کادمیم به ترتیب بیش ترین فراوانی را در کل نمونه ها داشتند. نوسان بالای غلظت ها در طول هر رخداد بارشی نشان داد بیش ترین غلظت ها مربوط به زمان عبور پیک اولیه و کم ترین غلظت ها مربوط به نمونه های پس از عبور پیک اولیه می باشد. نتایج آزمون همبستگی اسپیرمن همبستگی قوی بین اغلب فلزات به ویژه آهن، منگنز، روی، سرب، نیکل، کادمیم و مس را نشان داد که بیانگر منابع انتشار مشترک و رفتار ژنوشیمیایی مشابه این عناصر در رواناب بود. هم چنین میانگین مقادیر شاخص آلودگی، شاخص ارزیابی فلزات سنگین و شاخص آلودگی فلزات سنگین به ترتیب 7/24، 1/30 و 2/130 بود که نشان داد از نظر این شاخص ها بیش تر نمونه ها در سطح بسیار آلوده و آلوده قرار داشتند که دلیل آن غلظت بالای سه عنصر آهن، منگنز و سرب در مقایسه با حدود مجاز استاندارد بود.

    کلیدواژگان: فلزات سنگین، رواناب شهری، رخداد سیلابی، شاخص آلودگی، تهران
  • حورا بیکدلی بیکدلی، مرتضی جیریایی شراهی*، بیت الله بدرلو، علی گلابجی فرد صفحه 23

    در این مقاله، روشی سازگار با محیط زیست و مقرون به صرفه برای بهسازی خاکهای رسی نرم ارایه میشود. در این روش تراشه های آسفالت به عنوان جایگزینی برای مصالح دانه ای طبیعی و لاستیکهای فرسوده بعنوان محصور کننده جایگزینی برای ژیوتکستایل استفاده میشود. مزیت این روش این است که از مواد و مصالح بازیافتی در بهسازی خاکها استفاده میشود. در مدلسازی آزمایشگاهی، سلول واحد شامل ستون سنگی منفرد با تراشه های آسفالت بوده و محصور کردن آن به وسیله تایرهای فرسوده از طریق قرار دادن این تایرها بر روی یکدیگر و پر کردن فضای مرکزی آنها با مصالح دانه ای در نظر گرفته شده است. تراشه های آسفالت به صورت وزنی با مقادیر صفر، 25، 50، 75 و 100 درصد با سنگدانه های طبیعی ستون جایگزین شده است. آزمایش های ظرفیت باربری بر روی نمونه های محصور شده و محصور نشده ستون سنگی بر روی ترکیبات مختلف مصالح دانه ای انجام شده است. نتایج آزمایش های ظرفیت باربری نشان داد که محصور کردن ستون سنگی با تایرهای فرسوده ظرفیت باربری را 27 تا 87 درصد افزایش داده است. همچنین با افزایش درصد تراشه بازیافتی آسفالت ظرفیت باربری ستون سنگی تغییر می یابد بصورتی که با افزایش درصد آسفالت از صفر تا 25 درصد ظرفیت باربری به میزان کم افزایش و پس از آن، با افزایش درصد آسفالت تا 100 درصد ظرفیت باربری به مقدار کم کاهش یافته است. میزان تغییر ظرفیت باربری در اثر استفاده از تراشه های آسفالت حداکثر 27 درصد مشاهده شد.

    کلیدواژگان: ستون سنگی، ظرفیت باربری، تراشه آسفالت، تایر فرسوده، محیط زیست
  • محمدرضا اصفهانی*، محمد امیری صفحه 24

    ظرفیت باربری و شکلپذیری دو خصوصیت مهم اتصال دال تخت - ستون در مناطق لرزه خیز است. برای تقویت اتصال در برابر برش منگنه ای راهکارهای مختلفی شامل استفاده از سرستون، پهنه، بتن با مقاومت بالا و میلگردگذاریهای برشی مورد استفاده قرار گرفته است. در این پژوهش آزمایشگاهی اثر استفاده از مواد مرکب سیمانی مهندسی شده (ECC) با خصوصیاتی نظیرتوانایی گسترش انبوه ترکها در اثر بارگذاری، سخت شوندگی کرنشی، مقاومت در برابر نیروی برشی، مقاومت در برابر لایه لایه شدن، قابلیت تغییر شکل زیاد، برای بهبود رفتار مقاومت برشی منگنه ای دال های تخت تحت لنگر نامتعادل بررسی شد. 7 نمونه آزمایشگاهی دال تخت بتن مسلح با ابعاد 100×1000×1000 میلی متر تحت بار با خروج از مرکزیت 150 میلی متر مورد بررسی قرار گرفت. دال ها از دو لایه بتن معمولی و ECC در ضخامت آن ها ساخته شدند. پارامترهای متغیر شامل اثر لنگر نامتعادل، بهبود سطح تماس دو ماده و ضخامت ECC بودند. مشاهده شد که بهبود سطح تماس بتن معمولی و ECC سبب افزایش ظرفیت برشی می شود. همچنین جایگزینی بتن دال با ECC سبب افزایش ظرفیت برش منگنه ای و مقاومت پس پانچینگ دال بدون افت زیاد و ناگهانی در بار می گردد. تغییر مکانیزم شکست از یک شکست ترد و ناگهانی به سمت شکست شکل پذیر با جذب انرژی بالا در هنگام استفاده از ضخامت های بیشتر لایه ECC مشاهده شد

    کلیدواژگان: مواد مرکب سیمانی مهندسی شده، دال تخت، انتقال لنگر، اتصال دال - ستون، برش پانچ
  • محبوبه ابوطالبی، افشین مشکوه الدینی*، جعفر کیوانی قمصری صفحه 25

    این مقاله در برگیرنده یک نگرش محاسباتی بر کارایی تحلیلی روش پوش آور مودال در پیش بینی پارامترهای پاسخ غیرخطی سازه بلند مرتبه قاب محیطی خمشی فولادی دارای پیکربندی المان های زیپر بزرگ مقیاس است. دقت نتایج این روش از طریق مقایسه با پاسخ های معیار حاصل از دو مجموعه تحلیل های غیرخطی تاریخچه زمانی، مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین میزان اثرات مودهای بالاتر در پارامترهای پاسخ سازه ای نیز با در نظرگیری ساختارهای بارگذاری ترتیب یافته از سه حالت محاسباتی مشارکت 1 ،3 و 5 مود اول انتقالی سنجیده می شود. در این پژوهش، معیارسازی تغییرمکان هدف در تحلیل های پوش آور بر اساس نتایج حاصل از آنالیزهای دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی تحت دو گروه رکوردهای حوزه نزدیک و حوزه دور صورت گرفته است. دامنه تغییرات پارامترهای پاسخ سه سازه بلند مرتبه قاب محیطی خمشی فولادی 30 طبقه با پیکربندی همسان اسکلت مقاوم، بر اساس انجام یک سری تحلیل های غیرخطی استاتیکی مودال پوش آور و نیز دینامیکی تاریخچه زمانی، ارزیابی شده است. آورده های محاسباتی حاصل از تحلیل های مودال پوش آور با نتایج حاصل از تحلیل های تاریخچه زمانی غیرخطی به عنوان مقادیر دقیق، مقایسه شده و درصد خطای استاندارد برآورد شده است. ارزیابی نتایج این مطالعه نشان دهنده قابلیت محاسباتی به نسبت مطلوب روش پوش آور مودال در پیش بینی مشخصات رفتار سازه های بلند مرتبه، با ساختار اسکلت مقاوم متقارن و منظم در پلان و ارتفاع است. ملاحظه شد که تعبیه المان های زیپر بزرگ مقیاس در پیکره قاب محیطی خمشی، سبب کاهش نسبی پارامترهای پاسخ لرزه ای غیرخطی و نیز افزایش قابلیت پایداری دینامیکی اسکلت مقاوم سازه بلند مرتبه می شود.

    کلیدواژگان: تحلیل غیرخطی، آنالیز پوش آور مودال، مودهای بالاتر، سازه بلند مرتبه، رکورد حوزه نزدیک
|
  • Mehrdad Ehsani, Hamed Naseri, Ruhollah Saeedi Nezhad, Mohammadali Etebari Ghasbeh, Fereidoon Moghadas Nejad * Page 1

    In this study, four concrete types, including ordinary Portland cement concrete, fly ash concrete, slag concrete, and slag-fly ash concrete, are taken into account in order to estimate their compressive strength by two novel machine learning methods (genetic algorithm and soccer league competition algorithm), and four types of regressions (linear, 2nd order polynomial, exponential, and logarithmic). Subsequently, the precision of prediction models are compared based on performance indicators, and the most accurate models are applied in the optimization problem modeling. Drawing on results, the most precise model to estimate the compressive strength of ordinary Portland cement concrete is the genetic algorithm, and the soccer league competition is the most accurate model to estimate the strength of other concrete types. Afterward, a model is developed so as to design mixture proportions of 40MPa concretes. Fly ash concrete, slag-fly ash concrete, and slag concrete reduce the unit cost by 35.2%, 29.9%, and 23.1%, respectively, compared with ordinary Portland cement concrete. Fly ash concrete, slag-fly ash concrete, slag concrete, and ordinary Portland cement concrete require 217.25 kg, 150.47 kg, 102 kg, and 414.64 kg cement to be manufactured. Furthermore, the slag concrete can reduce the amount of cement in the mixture proportion by 75.4%, and it is the most eco-friendly concrete.

    Keywords: Compressive strength prediction, Mixture design optimization, Machine learning, Regression, Metaheuristic algorithms
  • Seyed Nasrollah Mousavi, Farsadizadeh Davood *, Farzin Salmasi, Ali Hosseinzadeh Dalir Page 2

    In this study, flow characteristics and pressure parameters of hydraulic jumps has been investigated in a laboratory flume. The results for different incident Froude numbers (Fr1), at the downstream of an Ogee spillway on the typified USBR II stilling basin bed were compared with the USBR type I basins. Dimensions of the Ogee spillway and stilling basin were designed according to the USBR criteria. The pressure data of the points on the basin bed were recorded using pressure transmitters with 20 Hz frequency. Experimental parameters including flow depth and velocity at the start and end points of free jumps (Y1, Y2, V1 and V2), and submerged jumps (Y3, Yt, V3 and Vt) were measured. In the present study, dimensionless parameters of energy dissipation efficiency (εt), mean pressure head (Ψ*X), standard deviation of pressure fluctuations (Φ*X), maximum positive pressure fluctuation coefficient (CP+), maximum negative pressure fluctuation coefficient (CP‒), total pressure fluctuation coefficient (CP) and skewness coefficient (Ad) were investigated. Pressure parameters are dependent on Fr1, the point position (Γ*X), and the submergence degree (S). The results showed that by reducing the values of Fr1, parameter εt decreases. The parameter Φ*X max in the USBR type II basin decreases around 30% compared to the type I basins in free jumps. The reduction of Φ*X max values in the submerged jump with S=1.4 is about 29% than free jumps. The values of CP+max and |CP‒|max coefficients in the submerged jump with S=1.4 in comparison with free jumps decreases about 15% and 17%, respectively.

    Keywords: Ogee spillway, pressure coefficients, standard deviation of pressure fluctuations, submergence degree, USBR stilling basin
  • Seyed Reza Salimbahrami, Majid Gholhaki * Page 3

    It is necessary to provide seismic design criteria for structural systems in order to optimally design bending reinforced concrete frames with steel shear wall. Researchers have used energy requirements as one of the most important and efficient tools to measure and minimize cumulative damage to structures, which depend strongly on the time and duration of the earthquake. Therefore, this study attempts to investigate the energy response properties of an equivalent single degree of freedom versus near pulse species acceleration accelerometers to estimate the maximum energy types and its relation to a multi degree of freedom for three reinforced concrete structures with steel shear walls, low-rise, mid-rise and high-rise under ductile coefficients of 1, 2, 3, 4 and 5. The results of the study of the changes in the ratio of cyclic energy to total energy wasted in the structures show that in the multi-degree system the period is independent of the periodicity to the extent that the effect of higher modes is negligible. Also, by increasing the ductility coefficient, this ratio for the multi-degree system is closer to the results of the one-degree system and, in a sense, increasing the ductility coefficient results in a decrease in the effects of higher modes.

    Keywords: Energy, steel shear wall, Reinforced Concrete Structure, Higher Modes, One Degree Freedom Structure
  • GholamHossein Hamedi * Page 4

    The growth of the transportation network has led to a special need to the life cycle cost analysis and increase the lifespan of asphalt mixtures. There are several ways to improve the performance of asphalt mixtures, one of which is bitumen modification using modifiers. In recent years, with the invention and expansion of the production of nanomaterials, special attention has been paid to the use of nanomaterials to improve the rheological properties of bitumen. Accordingly, this study evaluates the effect of copper nanooxide on the rheological behavior of bitumen and the mechanical properties of the asphalt mixture. Therefore, the dynamic shear rheometer is used to determine the specifications of bitumens at medium and high temperatures, as well as fatigue and dynamic creep tests to investigate the performance of asphalt mixtures against fatigue cracking and rutting. The results of bitumen rheological experiments show that the use of copper nanooxide at 1 and 2 percent by weight of bitumen improves the rutting parameter in unaged and short-term aged bitumen from 49-343 and 57-257 percent, respectively, and also improves the fatigue parameter in long-term aged bitumen from 11-40 percent. The results of fatigue tests show that the fatigue life of samples containing 1 and 2 percent of this additive at 5 and 20 °C will improve by 9-16 percent and 6-31 percent, respectively. Also, the results of the rutting potential show that the use of 1 and 2 percent of nanooxide has reduced the permanent deformation change of 13-35 and 18-18 percent, respectively.

    Keywords: Hot mix asphalt, Copper nano oxide, Rutting, Fatigue Cracking, Dynamic shear rheometer
  • Mahdieh Sabbaghian, Ali Kheyroddin * Page 5

    It has been used to preserve structures and extend their useful life, retrofit damaged structures. Concrete slabs, as a key structural member, play an important role in the load distribution and structural behavior, and lack of resolving the damage to concrete slabs can lead to irreparable damage. In this experimental study, the one way reinforced concrete slabs were strengthened with using high performance fiber-reinforced cementitious composite laminates in the slab's tensile side. Its lateral surfaces are then strengthened with carbon fiber reinforced polymer laminates to increase shear capacity. This study is summarized in three steps. In the first step, the mixing design and mechanical properties of fiber-reinforced cement composites were investigated. In the second step, the flexural capacity of fiber-reinforced cement composite laminates was determined separately before bonding to the slab. In the final step, shear and shear reinforced concrete slabs were tested for shear behavior investigation. The results showed that the strengthening of the lateral sides of the specimens was improved the flexural capacity, fracture pattern, stiffness, and energy absorption by examining the shear behavior of the specimens. Also for one-way slabs strengthened with fiber-reinforced cement composite laminates, if the concentrated load is applied to the slab so that the shear Span-to-effective height ratio is less than 2.5, even If it is strengthened at the lateral surfaces to increase the shear capacity of the cross-section, the failure pattern will certainly be shear.

    Keywords: One way RC slabs, shear strengthening, Flexural Strengthening, fiber-reinforced cementitious composite, HPFRCC
  • Mahmoud Mesbah *, Zahra Pakdaman, Mahan Mollajafari, Amir Golroo Page 6

    As data collection costs decrease, transportation systems have shifted from systems requiring data to systems requiring data analysis. Since the accuracy of these data varies with the sources of data collection, acquiring higher accuracy data from a combination of multiple sources is the main challenge of working with such data. Data fusion is a very efficient mechanism can interconnect data from different sources to increase the accuracy of data in line with the purpose of the study.The main goal of this article is to get the most accurate travel time possible from multiple sources.Among the data fusion methods are the Kalman filter, Bayesian inference, artificial neural networks and Dumpster-Scheffer theory,from which the Bayesian inference is used and its results are investigated.It is proposed that by combining different data sources with different temporal and spatial coverage, the most accurate travel time with maximum spatial and temporal coverage would be achieved.The Niayesh tunnel in Tehran was selected as a case study,where extensive equipment for intelligent transportation systems is installed. After determining the accuracy of each source with floating car data, the fused travel time of one day in which multiple sources data were available was calculated.In this study, considering the possibility of simultaneous access to multiple data sources at the same location,the following source, Google travel time data, Bluetooth travel time data and Inductive loop detectors were fused. The improved travel time can increase the accuracy of travel time costs in transportation planning, information on variable message signs and routing software.

    Keywords: Data Fusion, Google Travel Time, Bayesian inference, Travel Time, Intelligent Transportation Systems
  • Jahanpour Monfared, Mansour Parvizi *, Masoud Rabeti Moghadam, Mohammad Sedghi Asl Page 7

    In the present study, laboratory methods were used to investigate the drainage conditions of the steady-state with the surface recharging. In the study, fine and coarse sandy soil samples were used to study changes in groundwater level. The test specimen was poured into a large-scale flume, with 5.4 m long, which led to uniform vertical precipitation and vertical drainage on both sides. The parameters of precipitation rate, soil gradation and water level within the drains were investigated as variables in this study. The results showed that the maximum change in water height in coarse sand due to increasing water height in drains from 0 to 40 cm is equal to 56.9 cm and 72.5 cm, respectively, which caused an increase of 15.6 cm. However, in fine sand these changes are very small (2 cm) and equal to 87.2 cm in free drainage conditions and equal to 89.2 in water conditions of 40 cm inside the drains. The obtained laboratory results were compared with the Dupuit-Forchheimer analytical relationship, according to which this relationship is able to accurately predict the level of water in the fine sand, but in coarse sand, the relationship underestimates the water table height in the soil.

    Keywords: Experimental investigation, Irrigation, Vertical drainage, Water height, Dupuit-Forchheimer equation
  • Firouz Mohammadi *, Yousef Hassanzadeh, Kiyoumars Roushangar Page 8

    In this research, the relationships of the discharge coefficient of the sharp-crested U shape plan form labyrinth weirs (one cycle) have been investigated experimentally and numerically. Also, from 3 groups of weirs with heights of 10, 12.5, and 15 cm and at each height, the length of different arches to the values of 40.82, 45 and 48.10 cm have been tested. The main purpose of the present study is to determine the overflow discharge from the weir by providing relationships for the discharge coefficient experimentally. Dimensional analysis was used by 𝜋 Buckingham method to extract the relationship. Three-dimensional simulation of weirs was performed numerically with equations governing the finite volume method using FLOW-3D software, then compared with laboratory results. The results of the present study show that the proposed relationship can predict discharge values with very high accuracy and an error of 4.79% in the ratio of the head-to-height weir of 0.1 to 1.2. As the length of the weirs arch increases, the flow interference increases, and the discharge efficiency decreases. Although with increasing the length of the weirs, the length of the crest increases, the weirs efficiency decreases, the maximum throughput efficiency decreases in this case, It is at 7.01%. With constant arc length and increase in weirs height, it was observed that the throughput efficiency decreases significantly, which shows a maximum volume of flow through the weirs of 4.82%.

    Keywords: Arch length, Discharge Coefficient, Height increase, Labyrinth weirs, Overflow efficiency
  • Mehdi Barati, Mohsen Fallah Zavareh *, AmirReza Mamdoohi Page 9

    Increasing active school trips is a strategy for children’s health. Despite that the route features may associate with higher amounts of walking school trips, the majority of previous studies have focused on buffer-level characteristics of the built environment. Moreover, the role of children’s interest has not been widely examined in previous studies. The present study investigates the associations between the route-level features of the built environment, socio-economic, and cognitive characteristics on children’s walk to school. A total of 340 questionnaires were distributed among 7-12 year-old pupils across three primary schools in a neighbourhood in Tehran. For each route to school the environmental features were collected by means of the Pedestrians First (PF) instrument, which is a tool for measuring the walkability. Results revealed that the number of motorcycles, and the distance from home to school were negatively, and the non-residential land use and the proportion of favourable sidewalks were positively related to the children’s walk to school. Parental worry about children’s walking to school negatively associated with children’s walk to school. Analyses, however, found the children’s interest in walking non-significant in their walk to school. The results had important ramifications for planning the walk to school programs in the neighbourhood level. Furthermore, findings underlined the provision of multi-facet long-term policies such as land use changes and school allocation patterns across the neighbourhood, when preparing master and land use plans, to enhance walking school travels for health reasons.

    Keywords: Walkability, Built environment, School trips, Active transport, students
  • Aliasghar Sadeghi *, Morteza Jalili Qazizadeh Page 10

    In cost-benefit analysis and prioritization of safety countermeasure, it is necessary to estimate the social costs of accidents. One of the crash costs is the cost of users' time loss due to delays caused by accidents. In most studies, this factor has been ignored or considered only as a general estimate and no specific method has been considered for it. In this research, an analytical method has been proposed to calculate the cost of the delay caused by the accident and the factors affecting it have been investigated. Another objective of this paper is to investigate and compare the cost of time loss to road users in different types of accidents according to type of vehicles and roads. In a case study, total time loss of users in various accidents is calculated according the roads and vehicles types. The results show that accidents on arterial roads and especially heavy vehicle accidents, cause the most wasted time for users. Total time loss in each injury or fatal accident on the freeway-highway, main road and secondary road is 2039.65, 700.39 and 95.90, respectively. Also, it is found that the share of freeway-highway, main and secondary roads from the total time lost in rural accidents is 43.69, 54.92 and 1.39 percent, respectively. The average time lost in each rural accident is 869 people - hour and its cost in 2016 is equal to 27.3 million Rials, which is about 0.6% of the total cost of rural accidents.

    Keywords: Rural accident, traffic safety, crash cost, traffic delay, time loss of accident
  • Alireza Bagheri *, MohammadMahdi Rastegar Page 11

    Effect of foam porosity on absorption, capillary absorption and chloride ingress was studied. Performance of mixes with w/c ratio of 0.5 and foam contents of 20, 35 and 50% were determined and compared to those of a base mix with the same proportions but without foam incorporation. A structural grade foam concrete with w/c ratio of 0.4 and foam content of 20% was also considered together with a conventional concrete of equal strength level. The results show that foam incorporation results in decreased absorption and capillary absorption and increased chloride diffusion. The discrepancy is due to presentation of absorption results on total concrete volume basis. By considering these results on paste volume basis, which is the penetrable phase, absorption results show the same trend as the chloride diffusion results. Incorporation of 20, 35 and 50 percent foam into the base mix resulted in increases of 12, 27 and 50 percent in paste absorption and 18, 55 and 155 percent in chloride diffusion values respectively. Increased foam volume resulted in larger and more connected air voids. Despite the negative effect of foam incorporation on penetration characteristics, the structural grade foam concrete with its lower w/c ratio achieved similar levels of performance as the base mix and performed better than the conventional concrete of equal strength level.

    Keywords: Foamed concrete, Water Absorption, capillary absorption, POROSITY, CHLORIDE DIFFUSION COEFFICIENT
  • MohammadHossein Dalvand, MohammadKazem Sharbatdar *, Ahmad Dalvand Page 12

    Due to the high consumption of mortar and concrete, especially in structures and the increasing demand for cement production, considering the environmental degradation effects of this substance, it seems necessary. One of the solutions is to produce environmentally friendly materials and reduce the damaging effects of Portland cement production, Such as slag geopolymer mortar and concrete. The purpose of this paper is to experimentally investigate the statistical approach of the mechanical and resistive properties of cement mortar and geopolymer fibers mortar. Four mix design including three geopolymer mix design with 0, 0.5, and 1% steel micro-fibers and a conventional mortar mix design were considered. A total of 320 specimens were made, each consisting of 20 cubic specimens, 20 cylindrical specimens, 20 small beam specimens, and 20 small disc specimens. The results indicated that by increasing the percentage of steel microfibers up to 1% in geopolymer samples, the compressive strength, tensile strength and modulus of rupture increased by 6.39, 60.86, and 63.40%, respectively. The number of destruction resistance blows was also about 25 times higher. In all compressive, tensile, flexural, and impact strengths tests, the non-fiber geopolymer specimens had better behavior than conventional cement mortar specimens. In all geopolymer specimens with increasing fiber percentage, standard deviation and coefficient of variation increased as a result of data dispersion.

    Keywords: Mechanical characteristics, Statistical analysis, Geopolymer mortar, Micro steel fiber, Impact strength
  • Nazanin Mahbubi Motlagh, Ali Noorzad Page 13

    Granular soils have complex macroscopic response under seismic loading. Due to the many uses of the results of cyclic triaxial tests, the numerical modeling of these tests is needed to facilitate the prediction of soil behavior and reducing the cost of laboratory tests. The aim of the present research is to evaluate the ability of the discrete element method to investigate the dynamic behavior of sand by simulating a number of drained stress controlled cyclic triaxial tests under three-dimensional conditions. In addition, the effect of parameters such as number of loading cycles, soil relative density, cyclic stress ratio, particle shape and loading paths on the dynamic properties of soil (shear modulus and damping ratio) is also considered. The results indicate that numerical simulation by discrete element method can accurately represent the variations of soil dynamic properties with the considered variables. The comparison of experimental results from the literature and numerical models carried out in this study shows that the rate of decreasing in shear modulus and increasing in damping ratio of the samples with non-spherical particles with shear strain is higher in the given cyclic stress ratio and porosity. The cyclic stress ratio does not have significant effect on the shear modulus, damping ratio and coordinate number of samples. The coordinate number of the sample with spherical and non-spherical particles (e=0.3) is obtained 7.7 and 6.4, respectively, at the end of the simulation test. In the same condition, the samples with non - spherical particles have undergone more deformations.

    Keywords: Granular soils, cyclic tests, dynamic properties, particle shape, discrete element method simulations
  • Alireza Ardakani, Kourosh Zargar Page 14

    Carbonate sediments are among the problematic soils in geotechnical engineering. These soils are different from quartz soils both in terms of production origin and in engineering behavior. In this paper, for comparison of resistivity parameters, Bandar Abbas carbonate sand and Firoozkooh quartz sand under ordinary triaxial tests and simple static shear tests were used. Experiments were performed under the same conditions of grain size, relative density and stress. Parameters such as physical properties, shear behavior, stress path, modulus of elasticity, shear modulus and internal friction angle of maximum were compared. The results showed that Bandar Abbas carbonate sand had higher shear strength than quartz quartz sand under the same conditions of relative density and all-round stress. The maximum internal friction angle values of carbonate sand due to its intrinsic webbing in both triaxial and shear tests were higher than quartz sand. The dilation angle for both experiments increases with decreasing stress. In carbonate sands, due to the fragmentation and fragility of the grains, the degree of dilution is greater than quartz sand. Also, in loose samples than in dense samples, because of less locking and closing of the grains, the degree of dilatation is greater than the dense one. Due to differences in the values and slope of the stress path of the two experiments, the results of the triaxial test are on average 10 to 15% higher than the simple shear test.

    Keywords: Shear Strength, Path stress, Carbonate Sand, Triaxial Test, Simple Shear Test
  • Akbar Vasseghi *, Babak Mansouri, Sadaf Rointan Page 15

    Recently, in developed countries, a variety of self-centering structural systems have been developed using precast concrete bends and Accelerated Bridge Construction (ABC) method to reduce construction time, increase safety, reduce seismic damage, reduce repair and reconstruction costs, and increase seismic resiliency. In this system, bridge bents are constructed by precast elements tied together with post-tensioned tendons such that under the effect of lateral seismic forces, they are able to rock and self-center back to their original configuration. The use of this system greatly reduces the residual displacements and the seismic damage. Also, due to the use of prefabricated elements, the construction speed of the bridge is significantly increased. This paper compares the seismic performance of one type of the self-centering structural system with the conventional structural system for three typical highway bridges constructed in Iran. An analytical model for simulating nonlinear behavior due to the rocking motion in the self-centering system is first developed and verified by comparing the analytical response with the experimental results. Then, the concrete bends of the three typical bridges in Iran are modeled and analyzed once as a conventional system and once as a self-centering system, and the seismic performance of these two systems is compared with each other. The results of this study indicate that in spite of a modest increase in maximum lateral drifts, the residual drifts are substantially reduced when the conventional system is replaced by the self-centering system.

    Keywords: Bridge, Earthquake, Self-centering System, Resilient Structure, residual displacement
  • Mahmood Naderi *, Roza Rahbari Page 16

    In this paper, the results of the effect of exposure of CFRP strengthened and coated 150mm concrete cubes, to harsh environments are presented. The harsh environment included: wet and dry and freeze and thaw cycles as well as different temperature changes. It is anticipated that, the intended environmental conditions harm the performance of the CFRP sheet by reducing the compressive strength of concrete and at the same time, increase its permeability. The test specimens used in this investigation, include 150mm CFRP strengthened concrete cubes with and without protective coating layers. The methods employed were "Cylindrical chamber" permeability, mortar capillary water absorption and mortar compressive strength tests. The results obtained tend to indicate that the proper selection of protective coating had a significant impact on the performance of the CFRP coated concrete cubes that were under harsh environmental condition. Application of suitable coatings on to the CFRP layer caused respective reductions of about 28%, 34%, and 36%, on the permeability of specimens after being exposed to specified wet - dry, freeze - thaw and temperature change cycles.

    Keywords: Protective coating layer CFRP sheet, Permeability, capillary absorption, cylindrical chamber, harsh environmental conditions
  • Atena Khajeem Moghadam, Bahram Saghafian *, Mohsen Najarchi, Majid Delavar Page 17

    At the present time, population growth in the world has led to increasing need for water resources in agriculture, industry and urban, and it is necessary to planning for optimal and sustainable use of limited available water resources. In this paper, supply water demands with controlling changes in groundwater level, especially in agricultural lands with maximizing economic profits, has been defined as objectives of Numerical simulation and multi-objective nonlinear optimization modeling. In the model, combined use of optimization and simulation techniques has been used as a useful and powerful way to determine management strategies for optimal utilization of water resources. The optimization approach shows that the amount of water allocated to the agricultural sector decreased by nine percent, and this amount of savings in water consumption led to raised only one percent crop cost in the cultivation. Environmental sustainability and Aquifer saving improved in the amount of 3/03 million cubic meters per year, and this has been achieved while maintaining profits in addition to agricultural economy, supply of drinking water and industry in the region that has been fully provided

    Keywords: Groundwater, Simulation, optimization, Agriculture, Utilization
  • Sadjad Pirmohammad *, Saeid Sobhi, Afshar Yusefi Page 18

    Asphalt recycling or, in other words, reuse of pavement is one of the latest technologies in the field of road construction that is now more accepted than other pavement construction methods. In addition to better environmental protection, this technology results in significant cost savings. Still, one of the major concerns of its use is the creation of undesirable properties in asphalt mix, such as bitumen aging and reduced cracking resistance. The use of rejuvenation agent and WMA (warm mix asphalt) additive are of the solutions to improve the performance of asphalt mixers containing RAP (reclaimed asphalt pavement) materials. Hence, in this research, in order to evaluate the effect of using RAP on the fracture resistance of WMA mixtures, the RAP materials with two dosages of 25% and 50%, one type of rejuvenation agent and Sasobit, as a WMA additive, were employed. To study the fracture resistance of the mixtures at the temperatures of -15 C and 25 C under mode I loading, semi-circular bending test was selected, and different fracture parameters including critical fracture load, fracture energy, flexibility index, cracking resistance index and fracture toughness were calculated. The results exhibited that the addition of RAP material to the mixture had negative effect on the fracture parameters at different temperatures, and resulted in the reduction of these parameters. While, the mixtures containing rejuvenator showed more elastic behavior than those without rejuvenator. Therefore, the use of rejuvenator led to the improvement of the fracture parameters.

    Keywords: Semi-circular bending test, Warm mix asphalt (WMA), Reclaimed Asphalt Pavement (RAP), rejuvenator, Resistance to cracking
  • Hanieh Soltani, Fereshteh Emami *, Pasha Javadi Page 19

    Seismic behavior of skew bridges, backbone of modern transportation networks, has not been well studied. Such bridges have experienced intensive damages due to girder unseating under torsional effects of seismic responses coupling in longitudinal and transverse directions, which would be aggravated by pounding between adjacent spans and abutments. Since bridges are usually supported on Cast-In-Drilled-Hole extended pile shafts and the inelastic behavior of superstructure during an earthquake is profoundly dependent on supporting soil strength, the main purpose of research is evaluating the seismic responses of reinforced concrete skew overcrossings to variations in structural parameters by applying models including backfill-abutment and soil-pile nonlinearities under near-fault records with high velocity pulses and comparing the results with fixed-base model. Nonlinear time-history analyses were conducted using seven pulse-like records with three orthogonal components on a two-span skewed bridge. The effects of skew angle, base condition modeling approach and soil strength on demands was assessed and compared for flexible- and rigid-base conditions. Various analyses were conducted with respect to possible changes in soil properties from soft to stiff for clayey and loose to dense for sandy soils. Despite the changes in soil properties, most of the demands were sensitive to increase in skew angle as a factor of structural stiffness and will increase incrementally with this angle but deck rotation significantly affected by these variations. Considering foundation flexibility by a set of nonlinear springs can refine responses, particularly by Direct Method and will cause an improved effect on various demands rather than the fixed-base condition.

    Keywords: Skew Bridge, Skew angle, Soil-structure interaction, near-fault ground motions, Rigid base
  • Roozbeh Moazenzadeh *, Saeid Najjarzadeh, Sayyedhossein Hosseini, Khalil Azhdary Page 20

    Instability of earth slopes in open channels have been always considered by hydraulic engineering. In present study, application of lime and nano lime in control of failure in side slope of earth channel has been investigated experimentally. Results showed, lining of 20% lime and 5% nano lime, increased angle of internal friction 24.4% and 35.5%, respectively and cohesion reached a value of 3.3 kPa. In feeding, for slopes of 26.5, 33, 45 and 53 degree failure occured in water levels of 560 mm, 460 mm, 460 mm and 410 mm, respectively. For seepage situation, slope of 26.5 degree was stable and slopes of 33 and 45 became instable in water level of 510 mm. Slopes of 45 degree with 10% lime and 53 degree with 20% lime were stable in maximum level of 660 mm. Potential variation behind the slope showed curve procedure with lime percent. Lining of side slop with lime and nano lime decreased seepage discharge in same water level. Also, application of lime and nano lime changed shape of failure zone and using nano lime decreased cracks in size. In feeding, without and with lime lining, curved failure surface and crack observed on slope.

    Keywords: failure, Lime, nano lime, Feeding, drainage, Seepage discharge, Side slope earthen channel
  • Abdollah Ghasempour Feremi, MohammadReza Kavianpour *, Shervin Faghihirad Page 21

    Stepped spillways are used to discharge excessing floods entering the reservoirs, through which the energy is exposed to highly dissipation rates. It consists of a series of steps along the spillway to ensure a uniform flow along the spillway. Steps improve the rate of energy dissipation along the spillway, which consequently affect the flow characteristics and energy dissipaters at the downstream. The flow over stepped spillways is divided into three regimes of nappe, transition and skimming flows. So far, limited number of studies have been performed on the basis of analytical and empirical information to check the features and nature of nappe flow. Limitations on physical model studies is also important to mention. As a result, few relationships have been suggested to describe nappe flow characteristics over stepped spillways. In this study, experiments were performed on three large-scales hydraulic spillway models of SiahBishe upper and lower dams and Zhaveh dam, which cover six spillway slopes and 24 flow rates. Measurements of depth, velocity, and static pressure were made at 40 different cross sections along the chutes. Major effective geometrical and hydraulic parameters on energy dissipation in nappe flow regime over spillways were analyzed, based on measurements made in this study. A relationship was then suggested to calculate the rate of energy dissipation in nappe flow regime. This study showed that the ratio of critical depth to height of spillway is the most important parameter in predicting energy dissipation, the increase of which reduces the relative energy dissipation in nappe flow.

    Keywords: Stepped chute, nappe flow, hydraulic model, energy dissipation, spillway geometry
  • Seyed Hossein Hashemi *, Ali Ghadiri, Touraj Nasrabadi Page 22

    Urban runoff as one of the most important emission sources of heavy metal to the environment has potential environmental and health risks. This study aimed to evaluate the content of ten heavy metals in runoff of Sorkheh Hesar catchment, Tehran for this purpose, Runoff samples were taken from the outlet of Sorkheh Hesar catchment during three flood events in 2018- 19 and the total concentration of heavy metals was determined by ICP-MS. Fe, Mn, Zn, Pb, Cu, Cr, Ni, As, Mo and Cd had the highest abundance in all samples, respectively. The results of Spearman's rank correlation coefficient showed strong correlation between most metals, especially Fe, Mn, Zn, Pb, Ni, Cd and Cu, which indicating the same input sources and similar geochemical behavior. Also the mean values of Contamination Index, Heavy Metal Evaluation Index and Heavy Metal Pollution Index were 24.7, 30.1 and 130.2, respectively which indicated most of the samples were in contaminated and high contaminated level, due to high concentration of three elements including Fe, Mn and Pb in compare to standard permissible values.

    Keywords: Heavy Metals, Urban runoff, Flood event, Pollution index, Tehran
  • Hoora Bikdeli, Baitollah Badarloo, Ali Golabchifard Page 23

    Stone column is one of the cost effective techniques for improving soft soil layers. Since in the construction process of stone column, weak soil is replaced with stiffer material, appropriate method to bury the waste materials e.g. reclaimed asphalt pavement (RAP) and scrap tires, is to use as stone column materials. The aim of this study is the application of scrap tires for enclosing stone columns and RAP mixed with gravel for stone column, to provide an environmental friendly and cost-effective improvement method for weak layers. In order to investigate the behavior of such stone columns, experimental modeling of the unit cell consisting of a single stone column with reclaimed asphalt pavement as filler material and encasing it by scrap tires has been carried out. RAP contents of 0%, 25%, 50%, 75% and 100% are selected to investigate effects of different mixing ratios. Loading capacity tests were performed on encased and non-encased stone column specimens. Results of loading capacity tests show that encasing of stone columns with scrap tires improves the loading capacity significantly. On the other hand by increasing the RAP ratio from 0% to 100%, the stone column loading capacity changes. However the amount of change in the bearing capacity is not significant and therefore the use of stone column made of 100% or any percentage of RAP is reasonable.

    Keywords: Stone Column, Bearing Capacity, reclaimed asphalt pavement(RAP), scrap tire, ENVIRONMENT
  • Mohammad Amiri Page 24

    Load capacity and ductility are two main characteristics of the flat slab-column connection in high seismic areas. To date, different methods have been employed to strengthen the connection against shear punching, including column capital, drop panel, high strength concrete, and shear reinforcement. In the current experimental study, the effect of using Engineered Cementitious Composite (ECC) to upgrade the strength shear punching behavior of flat slabs under an unbalanced moment was investigated. ECC can provide the composite with features such as the ability to spread multiple cracks under load, strain hardening, shear force and scabbing strength, and high deformation. For this purpose, seven reinforced concrete flat slab specimens with a dimension of 1000mm*1000mm*100 mm under the load with the eccentricity of 150mm were examined. The slabs were made from two layers of normal concrete and ECC in their thickness. The variable parameters included the unbalanced moment effect, improved interaction of the two materials, and ECC thickness. It was observed that improving the contact surface of normal concrete and ECC increases the shear capacity. In addition, the replacement of slab concrete with ECC increases the punching capacity and post-punching strength of the slab without a large and sudden drop in load. The change in failure mechanism was observed from a sudden and abrupt failure to a formable failure with high-energy absorption when using more ECC layer thicknesses.

    Keywords: Engineered Cementitious Composite, Flat slab, Moment transfer, Slab-column connection, Shear punch
  • Mahboobeh Aboutalebi, Jafar Jafar Keyvani Page 25

    This paper presents a computational approach to the analytical performance of modal pushover method (MPA) in predicting nonlinear response parameters of tall buildings compriding hybrid framed tube with large scale zipper elements. The accuracy of the results based on MPA is evaluated by comparing the benchmark responses obtained through conducting two sets of nonlinear time history analyses (NLRHA). Also, the effect of higher modes on the structural response parameters is measured by considering three computational vectors of the ordered lateral loading prepared according to the participation of the basic mode as well as the first 3 and 5 transitional modes, separately. In this study, the determination of the target displacement in MPA was set based on the results of NLRHA under two groups of near and far field records. The variation range of response parameters of the three high-rise 30storey studied structures was evaluated based on conducting a series of MPA as well as NLRHA analyses. The computational outputs of the MPA are compared with the results of the NLRHA (as exact values) and the standard error percentage is estimated. Evaluation of the results represented in this study demonstrates the relatively desirable computational capability of the MPA method in predicting the behavior characteristics of tall building structures with symmetric and regular rigid skeleton at plan and height. Moreover, it was observed that the presence of large-scale zipper elements in resistant system can reduce the seismic response parameters and also relatively increases the overall dynamic stability of high-rise structural skeleton.

    Keywords: Nonlinear Analysis, Modal Pushover, Higher Modes, Tall Building, Near-field Record