فهرست مطالب

نشریه مهندسی عمران مدرس
سال بیست و یکم شماره 6 (بهمن و اسفند 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/10/07
  • تعداد عناوین: 15
|
  • امین خزائی، منصور قلعه نوی*، مهرالله رخشانی مهر صفحات 7-23

    برای این که بتوان اعضای سازه بتن مسلح را به درستی تحلیل و به صورت بهینه طراحی نمود، لازم است تا ارزیابی مناسبی از رفتار آن ها تحت اثر بارگذاری های مختلف داشت. کارایی، دقت و سرعت روش های تحلیل سازه در گرو به کارگیری مدل های رفتاری مناسب و کارا می باشد. به دلیل ضعف بتن در کشش، در سازه های بتن مسلح تحت اثر بارگذاری نه چندان بزرگ هم، بتن دچار ترک خوردگی می شود. بنابراین شناخت ساز و کارهای انتقال تنش در سطوح ترک خورده، برای ارزیابی پاسخ سازه های بتن مسلح حایز اهمیت می باشد. در این تحقیق به منظور شناسایی رفتار سطوح ترک خورده تحت اثر برش، برنامه آزمایشگاهی ترتیب داده شده است. با استفاده از نمونه های آزمایشگاهی ساخته شده از بتن فوق توانمند، مقدار برش انتقال یافته از طریق میلگرد طولی (عملکرد شاخه ای) اندازه گیری شده است. در ادامه سعی شده است تا براساس نتایج حاصل از آزمایش ها انجام شده و با استفاده از مطالعات سایر محققین مدلی مناسب برای ساز و کار انتقال برش به وسیله میلگرد عبوری در سطوح ترک خورده در بتن فوق توانمند ارایه شود. نتایج نشان از دقت مناسب روابط پیشنهادی برای تخمین نمودار برش-جابجایی شاخه ای در نمونه های دارای شیار قایم و مایل دارد.

    کلیدواژگان: عملکرد شاخه ای، سختی بستر میلگرد، بتن فوق توانمند، میلگرد فولادی
  • مهشید گودرزی*، مجید فضلی صفحات 25-39

    وجود موانع در مسیر جریان سبب تغییراتی در هیدرولیک و پارامترهای هیدرودینامیکی جریان می گردد. از جمله این پارامترهای هیدرودینامیکی جریان، می توان به انرژی جنبشی آشفتگی و شدت آشفتگی جریان اشاره نمود. از آنجا که آشفتگی مرتبط با استهلاک انرژی جریان می باشد، لذا بررسی این پدیده همواره حایز اهمیت بوده است. احداث موانع در مسیر سیال، به خصوص هنگامی که این موانع در محل عبور رودخانه ساخته می شوند، یکی از مهم ترین مسایل مهندسی رودخانه است. از نتایج مطالعه ی رفتار سیال پیرامون موانع متخلخل، می توان در طراحی آبشکن های متخلخل توری سنگی، همچنین ساخت موانع متخلخل توری سنگی در مسیر جریان، جهت استهلاک انرژی جریان و... استفاده کرد. در این پژوهش به بررسی آزمایشگاهی ساختار جریان پیرامون آبشکن های متخلخل در کناره کانال و موانع متخلخل در وسط کانال مستقیم با بستر ثابت پرداخته شده است. در اندازه گیری سرعت های سه بعدی از دستگاه سرعت سنج نقطه ای ADV استفاده شده است. نتایج نشان داد، مولفه های سه بعدی سرعت در آبشکن ها و موانع با افزایش درصد تخلخل، کاهش می یابد. همچنین جدایش جریان ، جریان های بازگشتی، جریان انحرافی و همچنین، جریان پایین رونده، در حالتی که مانع در وسط کانال قرار دارد نسبت به حالتی که آبشکن در کناره ی دیواره کانال قرار دارد شدیدتر است. همچنین تاثیر درصد تخلخل در موانع نسبت به آبشکن ها خیلی بیشتر و واضح تر است. و شدت آشفتگی و وسعت محدوده دارای بیشینه شدت آشفتگی در موانع وسط کانال نسبت به آبشکن های کناره دیواره شدیدتر است. در نهایت،روند کاهش شدت آشفتگی در تخلخل های بیشتر، کندتر است.

    کلیدواژگان: آبشکن توری سنگی، موانع توری سنگی، الگوی جریان، درصد تخلخل، سرغت سنج ADV، شدت آشفتگی، انرژی جنبشی آشفتگی
  • مهران پورقلی*، محسن محمدزاده گیلارلو، مهین قنادی صفحات 41-53

    در روش های زیرفضای تصادفی مهترین عامل تاثیرگذار بر مشخصات دینامیکی مستخرج، ابعاد ماتریس هانکل بوده که شامل تعداد سطرها و ستون های آن است. استفاده از ابعاد کوچک ماتریس احتمال عدم شناسایی قطب های پایدار را داشته و انتخاب ابعاد بسیار بزرگ علاوه برآنکه احتمال بوجود آمدن قطب های مجازی و بایاس را افزایش داده، باعث افزایش هزینه محاسباتی نیز می گردد. از اینرو در این تحقیق قصد براین است که تعداد سطر های بلوکی و ستونهای مطلوب ماتریس هانکل در روش زیرفضای تصادفی متعادل طوری محاسبه شود که ضمن پوشش قطب های موجود، هزینه محاسباتی حداقلی نیز داشته باشد. برای این منظور از معیار عدد شرطی ماتریس هانکل و اندیکاتور انرژی استفاده خواهد شد. مراحل کار بدین طریق است که با استفاده از اندیکاتور انرژی، حداکثر مرتبه موثر سیستم برای سطرهای بلوکی مختلف ماتریس هانکل استخراج گردیده و سپس نمودار ماکزیمم عدد شرطی برای آن ها رسم می شود. تعداد سطرهای بلوکی مطلوب ماتریس هانکل از همگرایی معیار عدد شرطی با توجه به تعریف این معیار استخراج می شود. به منظور صحت سنجی روش پیشنهادی، از نتایج آزمایش ارتعاش محیطی پل روگذر شهر نمین که توسط محققین این مقاله انجام گرفته، استفاده شده است. نتایج این تحقیق نشان دهنده این است که از بعد 352،  نمودار عدد شرطی نسبت به تغییر سطرها بلوکی حساسیت خود را از دست داده که بعنوان بعد مطلوب انتخاب شده است. همچنین در بعد بهینه با استفاده از تغییرات انحنای نمودار اندیکاتور انرژی مرتبه  66 بعنوان مرز بد-شرطیدگی ماتریس سیستم، محاسبه گردیده که پیدایش مودهای بایاس و محاسباتی در نمودار پایداری، موید مرتبه محاسبه شده است.

    کلیدواژگان: شناسائی سیستم، ماتریس هانکل، بعد سیستم مطلوب، نمودار پایداری، عدد شرطی
  • سید سهیل مجیدزمانی*، حامد موحد صفحات 55-73

    رفتار غیرخطی یکی از نشانه های تغییرات در مشخصات عملکرد سازه ها می باشد و شناسایی رفتار غیرخطی می تواند در تشخیص خرابی سیستم های سازه ای مورد استفاده قرار گیرد. در این تحقیق روشی جهت شناسایی رفتار خطی و غیرخطی در قاب های خمشی فولادی، با استفاده از تابع پاسخ فرکانسی و تبدیل هیلبرت تابع پاسخ فرکانسی استخراج شده از سازه ها طی بارگذاری لرز ه ای، ارایه شده است. رفتار غیرخطی، با تشکیل مفاصل پلاستیک در ستون ها و به عنوان نوعی آسیب ایجاد شده در سازه، لحاظ می گردد. در این روش با بکارگیری خصوصیات تابع پاسخ فرکانسی و تبدیل هیلبرت تابع پاسخ فرکانسی مشخصه هایی جهت تشخیص و کمی سازی تشکیل مفاصل پلاستیک ارایه شده اند. با استفاده از پاسخ خطی و غیرخطی سه سازه قاب خمشی فولادی چهار، هشت و دوازده طبقه، تحت بارگذاری پانزده عدد رکورد انتخابی از زمین لرزه های شناخته شده، با خصوصیات متفاوت در تاریخچه زمانی و دامنه فرکانسی، مشخصه ها استخراج و مورد بررسی قرار گرفته اند. بر اساس نتایج حاصله، مشخصه های ارایه شده، در تشخیص تشکیل مفاصل پلاستیک در قاب های خمشی فولادی، برای سه مرحله پایش سلامت سازه شامل شناسایی "وجود"، "جانمایی" و "شدت" آسیب، دارای دقت و حساسیت مناسب می باشند.

    کلیدواژگان: قاب خمشی فولادی، رفتار غیرخطی، مفصل پلاستیک، مشخصه، تشخیص آسیب، تابع پاسخ فرکانسی، تبدیل هیلبرت
  • بهنام عبدی، سید صابر ناصرعلوی* صفحات 75-86

    مقیاس خشم رانندگی (DAS) یکی از معتبرترین و کاربردی ترین ابزارها برای سنجش میزان خشم رانندگان است. از همین رو، این مطالعه قصد دارد تا با استفاده از ابزارهای آماری مناسب روایی و پایایی این مقیاس را در بین رانندگان ایرانی مورد ارزیابی قرار دهد. برای سنجش اعتبار این ابزار، از دو روش تحلیل عاملی اکتشافی و تحلیل عاملی تاییدی استفاده شد. نتایج تحلیل عاملی اکتشافی ساختار 6 عاملی را برای این مقیاس مناسب دانست. پس از آن، ساختار 6 عاملی بدست آمده از مرحله تحلیل عاملی اکتشافی در دو مدل متمایز با در نظر گرفتن وجود و عدم وجود همبستگی بین خرده مقیاس ها و همچنین مدل تک عاملی پرسشنامه به کمک تحلیل عاملی تاییدی مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج این روش نشان داد که ساختار تک عاملی این ابزار در مقایسه با دو ساختار دیگر مناسب نیست و علاوه بر آن بهترین مقادیر مربوط به ساختار 6 عاملی بدون در نظر گرفتن همبستگی بین مولفه ها می باشد. بر اساس نتایج آزمون ANOVA نیز، به طور کلی از نظر جنسیت و سن در بین شرکت کنندگان ایرانی تفاوت های معناداری در خشم رانندگی وجود دارد، که در این بین جوانان و مردان نمرات نسبتا بیشتری را کسب می کنند. علاوه بر این، نتایج تحلیل همبستگی نشان داد که روابط معناداری بین خرده مقیاس های DAS با دو مقیاس افسردگی-اضطراب-استرس (DASS) و پرخاشگری باس پری (BPAQ) وجود دارد. همچنین، بین تعداد تصادفات قابل توجه با انسداد ترافیک، نمرات کلی DASS و BPAQ ارتباط معناداری وجود دارد. از طرف دیگر، روابط بین تعداد تصادفات جزیی نیز با خرده مقیاس رانندگی آهسته و نمره کلی BPAQ از نظر آماری معنادار بود. سرانجام، این مطالعه نشان داد که پرسشنامه DAS معیار معتبر و قابل اعتمادی برای ارزیابی خشم رانندگان ایرانی است.

    کلیدواژگان: خشم رانندگی، پرخاشگری، تصادفات، تحلیل عاملی، خشونت
  • چنور عبدی چوپلو*، محمد واقفی، یاسر صفرپور صفحات 88-98

    در این تحقیق از مدل عددی  SSIIMبرای بررسی الگوی جریان، کانتورهایی سرعت، قدرت جریان و پارامترهای آشفتگی در اطراف پایه  پل عمودی با حضور صفحات مستغرق با طول هم پوشانی مختلف، و قرارگیری صفحات مستغرق از پایه ی پل و از یکدیگر در شش فاصله مختلف، در قوس 180 درجه تند استفاده گردید و مقایسه نتایج تحلیل عددی و آزمایشگاهی انجام شد. تطابق داده های عددی و آزمایشگاهی بیانگر عملکرد مناسب مدل عددی SSIIM  در مدل سازی الگوی جریان در مسئله مورد بررسی می باشد. نتایج تحقیق نشان داد که محدوده ی قدرت جریان ثانویه، در تمامی مدل های با حضور صفحات مستغرق از 5/10 تا 12 درصد اندازه گیری شد. در حالتی که صفحات مستغرق هم پوشانی با هم نداشتند و استقرار صفحات مستغرق در فاصله ی 5/2 برابر قطر پایه از پایه و فاصله معادل 2 برابر قطر پایه از همدیگر و در بالادست پایه بوده کمترین مقدار و در حالت هم پوشانی 100 درصد صفحات، در آرایش استقرار صفحات مستغرق در فاصله 5 برابر قطر پایه از آن و فاصله 2 برابر قطر پایه از همدیگر و در بالادست پایه بیشترین مقدار خود را داشته است. همچنین تغییرات تنش برشی بعد از ایجاد آبشستگی موضعی محاسبه شد. تنش برشی ماکزیمم از ابتدای قوس تا نزدیکی خروجی قوس به سمت جداره داخلی قوس متمایل بود و در محدوده خروجی قوس تنش برشی ماکزیمم به سمت میانه قوس و سپس نیمه ی دوم قوس منتقل گردید.

    کلیدواژگان: پایه ی پل، صفحات مستغرق، الگوی جریان، قوس 180 درجه تند، مدل عددی SSIIM
  • عالیه لبیب*، محمدحسین باقری پور صفحات 97-111

    در دهه های اخیر، مطالعات زیادی بر روی انواع ژیوسنتتیک ها و عملکرد آن ها انجام شده است. در این تحقیق به بررسی رفتار اندرکنش خاک با ژیوسنتتیک گریدانکر (به عنوان ژیوسنتتیک سه بعدی) ، تاثیر پارامتر های مختلف و مقایسه عملکرد آن با ژیوگرید (به عنوان ژیوسنتتیک دو بعدی) پرداخته شده است. باتوجه به پارامترهای درنظرگرفته شده به عنوان متغیر برای هرنوع سیستم مسلح کننده (مانند ابعاد چشمه و مقاومت کششی برای ژیوگرید، زاویه اتصال انکر و فاصله انکر  برای گریدانکر) 50 آزمایش بیرون کشش برروی نمونه ها انجام شده است.نتایج نشان داد که استفاده از گریدانکر  برای افزایش نیروی بیرون کشش بستر نسبت به ژیوگرید تاثیر قابل توجهی دارد. تاثیر پارامترهای تنش نرمال، زاویه نصب انکر و فاصله انکر ها از یکدیگر برعملکرد گریدانکر بررسی شده است و مقادیر بهینه ای پیشنهادشده است. به طورکلی استفاده از ژیوسنتتیک سه بعدی در تنش های نرمال و جابجایی پایین عملکرد بهتری دارد.

    کلیدواژگان: ژئوسنتتیک، ژئوگرید، گریدانکر، آزمایش بیرون کشش، تسلیح
  • امیرحسین صادقی، محمد دلنواز*، کریم قاسمی پناه، مریم حسینی علی آبادی صفحات 113-124

    در سال های اخیر فرایند انعقاد الکتریکی به دلیل کارایی بالا و انطباق بیشتر با محیط زیست مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. این فرایند با توجه به هزینه های مربوط  به تصفیه و اثرات جانبی آن بر محیط زیست دارای پتانسیل بالایی در تصفیه فاضلاب های صنعتی و نفتی می باشد. هدف از این مطالعه ارزیابی تصفیه فاضلاب بوجود آمده در صنعت پالایشگاهی نفت خام، مشخصا سود مستعمل مورد استفاده در حذف گاز H2S و مرکاپتان ها از برج تقطیر در یکی از پالایشگاه های جنوب کشور با COD معادل mg/L 80000 با استفاده از الکترودهای آهن و آلومینیوم به عنوان آند و گرافیت به عنوان کاتد در فرایند انعقاد الکتریکی می باشد. پارامترهای اصلی فرایند شامل آرایش الکترود (تک قطبی موازی، تک قطبی سری و دوقطبی سری)، جنس الکترود آند (آهن و آلومینیوم)، استفاده از الکترود آند سوراخدار، اثر pH اولیه (بازه 7 تا 11)، اثر مدت زمان الکترولیز (0 تا 120 دقیقه)، دانسیته جریان (6/15تا 125/28 میلی آمپر بر سانتی متر مربع) بود. تاثیر دانسیته جریان، مدت زمان الکترولیز و pH اولیه با استفاده از روش طراحی آزمایش به روش پاسخ سطح (RSM) و طراحی مربعات مرکزی (CCD) با سه پارامتر اصلی و 5 سطح مختلف برای هر پارامتر بررسی و تاثیر سایر عوامل به صورت تک متغیره بررسی گردید. نتایج نشان داد در روش تک متغیره، آرایش تک قطبی موازی و استفاده از الکترود آلومینیوم به عنوان آند حالت بهینه انجام فرایند بود. در طراحی آزمایش صورت گرفته آنالیز مدل درجه دو (Quadratic) با مقدار 96/0=R2 بهترین همبستگی را بین مدل ها داشت. طبق آنالیز مدل و نتایج آزمایشگاهی، زمان ماند 116 دقیقه، دانسیته جریان 25 میلی آمپر بر سانتی متر مربع و  pH اولیه معادل 8 شرایط بهینه فرایند بود که در این شرایط میران کارایی حذف COD برابر %1/85 در شرایط آزمایشگاهی و به میزان %9/88 بر اساس مدل RSM تعیین شد.

    کلیدواژگان: تصفیه الکتروشیمیایی، انعقاد الکتریکی، پساب نفتی، طراحی آزمایش، سود مستعمل
  • حمید مرتضایی، علیرضا آذریون*، علیرضا باقریه باقریه صفحات 125-138

    علم کنترل لرزه ای سازه ها، همواره به دنبال کاهش آآثار مخرب نیروهای لرزه ای است. با این وجود، تسلیم خاک تحت اثر بارهای تشدید یافته ناشی از نیروهای زلزله، می تواند موجب اثرات غیرقابل جبرانی در سازه شود و سازه متحمل بارها و نیروهایی شود که برای آن طراحی نشده است. این پدیده نامطلوب در نهایت منجر به از میان رفتن کلیه اهداف عملکردی سازه -که در مرحله ی طراحی دنبال شده است- می گردد. در این مقاله با مدل سازی سه بعدی اجزای محدود از سازه بتنی بلند مرتبه ی مجهز به میراگر جرمی فعال و با بررسی جنبه های کمتر توجه شده ای مانند بلندشدگی شالوده و آآثار اندرکنش غیرخطی خاک و سازه، تلاش شده است که مطالعه جامعی پیرامون سوالات موجود در زمینه کنترل لرزه ای سازه های مجهز به میراگر جرمی فعال با توجه به آآثار غیرخطی شدن رفتار خاک، انجام شود. برای این منظور تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی روی مدل سازه، تحت 22 جفت رکورد زلزله های حوزه دور (FEMA P695 ضمیمه A) انجام شده است. برای مدل سازی رفتار هیسترزیس بتن از مدل ایبارا استفاده شده است. مدل سازی خاک توسط روش پیشنهادی ATC 40  وFEMA 440  انجام شده است. برای بهینه یابی و ارزیابی پارامترهای میراگر جرمی فعال (شامل نسبت تنظیم، نسبت جرم و نسبت میرایی) از روش طیف میراگر جرمی، با بررسی تغییرات پاسخ های سازه، استفاده شده است. برای محاسبه نیروی کنترل میراگر جرمی فعال از تیوری فازی استفاده شده است. نتایج بیانگر این مطلب است که با ورود سازه به حوزه رفتار غیرخطی و اندرکنش آن با رفتار غیرخطی خاک، بازدهی میراگر جرمی فعال در کنترل بلندشدگی شالوده کاهش می یابد اما در کنترل جابه جایی جانبی و جابه جایی نسبی درون طبقه ای، دارای بازدهی قابل قبول و مناسبی است. با ارزیابی نتایج تحلیل سه بعدی یک سیستم غیرخطی خاک- سازه مجهز به میراگر جرمی فعال مشخص شد که برای مجموعه رکورد های در نظر گرفته شده و با توجه به ویژگی های لحاظ شده برای الگوریتم فازی در این مقاله از میراگر جرمی فعال می توان در کنترل جابه جایی جانبی سازه و تغییرمکان نسبی درون طبقه ای به شکل ن مطلوبی استفاده نمود و کاهشی حدودا 15 درصدی در این مقاله مشاهده می شود. همچنین مشخص شد میراگر جرمی فعال در کنترل میزان بلندشدگی شالوده سازه مستقر بر خاک های سخت تاثیر چندانی را ندارد اما با نرمتر شدن خاک میراگر جرمی فعال می تواند سبب کاهشی حدود 3 درصد را به صورت میانگین ایجاد نماید.

    کلیدواژگان: کنترل لرزه ای فعال سازه ها، رفتار غیرخطی خاک، بلندشدگی شالوده، مدل ایبارا، زلزله حوزه دور، سازه سه بعدی
  • ارسلان گرانمایه، پیمان همامی*، سید حسین حسینی لواسانی صفحات 139-141

    در دهه های اخیر علم پایش سلامت سازه نقش اساسی در پیش گیری از خرابی و افزایش طول عمر سازه ها ایفا کرده است. استفاده از ابزار هایی برای انجام رفتارسنجی مطلوبست که دقت کافی را همراه با هزینه ی کم تحقق بخشند. برای پردازش داده های بدست آمده از رفتارسنجی به روش هایی نیاز است که قادر باشند سطوح مختلف آسیب را از اطلاعات موجود شناسایی و به درستی عیب یابی کنند.رفتارسنجی اپتیکی و عملیات فتوگرامتری بردکوتاه بدلیل هزینه کم و دقت مناسب، اخیرا مورد توجه قرار گرفته اند در این مقاله تلاش شده است تا کاربرد روش مذکور در ترکیب با روش تحلیل استقرایی (با ابزارهای مقایسه و یادگیری ماشین) برای رفتارسنجی و عیب یابی ماکت آزمایشگاهی سازه ی یک پل معلق که دارای رفتار نسبتا پیچیده ای است مورد ارزیابی قرار گیرد. به این منظور، سازه ی پل مورد نظر تحت سه تراز بارگذاری استاتیکی در سه حالت سالم و آسیب دیده در عرشه و کابل ها مورد رفتارسنجی قرار گرفت. آسیب ها کاملا آگاهانه در مدل آزمایشگاهی ایجاد شدند و از اطلاعات حاصل، پایگاه داده ای از رفتار پل در حالات گوناگون ایجاد شد. به منظور امکان سنجی استفاده از روش های مختلف در پردازش داده ها و عیب یابی، ابتدا داده های موجود در پایگاه، در روش خطی ساده (مقایسه مستقیم) و آموزش در الگوریتم های روش های یادگیری ماشین، مورد استفاده قرار گرفتند. پس از آن، مجددا آسیب های آگاهانه ای در سازه ی آزمایشگاهی  ایجاد شد تا امکان آزمون کارآیی و دقت روش های مختلف فراهم شود. در انتها، دقت، صحت و پایداری روش های پردازش داده ماشین بردار پشتیبان و شبکه عصبی مصنوعی با یکدیگر مقایسه شدند.نتایج نشان داد که با توجیه به باندل اجسمنت رفتارسنجی دو بعدی اپتیکی فتوگرامتری بردکوتاه، می توان به دقت تضمین شده ی  mm0021/0 دست یافت. در سطح نخست پردازش داده ها یعنی تشخیص وجود آسیب یا عدم وجود آن موفقیت شبکه های عصبی بطور کامل و با دقت 100% همراه بود و در سطح دوم یعنی تشخیص منطقه ی آسیب دیده، شبکه عصبی با تابع انتقال تانژانت هایپربولیک 93% موفقیت داشت و ماشین بردارپشتیبان با موفقیت 68% همراه بود.

    کلیدواژگان: پایش سلامت سازه ای، پل معلق، فتوگرامتری برد کوتاه هوشمند، تشخیص خرابی، یادگیری ماشین، ماشین بردار پشتیبان، شبکه ی عصبی مصنوعی
  • علی محمد روستا*، مهرداد درج صفحات 143-156

    در این مقاله، یک پیکربندی ابتکاری برای مهاربندی قاب های فولادی با بکارگیری استهلاک کننده های انرژی ارایه شده است. قاب مهاربندی دو سطحی پیشنهادی شامل میراگرهای اتصال پیچی شکاف دار (SBC) با عملکرد اصطکاکی و سیستم تیر پیوند برشی افقی (H-SPS) یا قاب مهاربندی واگرا (EBF) است که تحت عنوان قاب مهاربندی واگرا با لغزش کنترل شونده (CS+EBF) نامیده شد. سیستم SBC با حرکت اصطکاکی انتهای مهاربند در سوراخ لوبیایی و سیستم H-SPS با تسلیم برشی می توانند به ترتیب در سطوح پایین و متوسط تا شدید زلزله استهلاک انرژی کنند و مانع از کمانش عضو مهاربندی یا به تعویق انداختن آن شوند. فیوز SBC به عنوان فیوز کمکی در این سیستم دو سطحی در نظر گرفته شده است تا در زلزله های خفیف مانع از وارد عمل شدن فیوز اصلی شود. همچنین فیوز SBC  بر خلاف فیوزهای تسلیمی بعد از زلزله نیاز به تعوبض ندارد و با اعمال پیش تنیدگی مجدد درپیچ های اتصال ترمیم می شود که این ویژگی سبب متمایز شدن سیستم دوسطحی پیشنهادی با سایر سیستم های مشابه شده است. جهت بررسی رفتار این سیستم، مطالعات عددی با نرم افزار کاربردیABAQUS  انجام شده است. مدل ها با مقیاس 1 به 2 و با المان های محیط پیوسته سه بعدی (Solid) جهت دستیابی به نتایج دقیق، مدل سازی شده اند. نتایج بدست آمده در این بررسی حاکی از این است که سیستم دو سطحی قابلیت اتلاف انرژی بیشتری نسبت به سیستم های تک سطحی مشابه داشته و همچنین نشان می دهد که با افزایش ضخامت جان تیر پیوند برشی، استهلاک انرژی و مقاومت نهایی قاب مهاربندی افزایش یافته است. اتلاف انرژی پیکربندی پیشنهادی نسبت به سیستم های تک سطحیSCBF  و EBF به ترتیب 88 درصد و 33 درصد بیشتر شده است و سهم اتلاف انرژی فیوز اول (SBC) و فیوز دوم (H-SPS) به ترتیب برابر با 33 درصد و 30 درصد از کل انرژی استهلاک شده توسط قاب مهاربندی CS+EBF2 می باشد.

    کلیدواژگان: اتصال پیچی اصطکاکی، سیستم دو سطحی، تیر پیوند برشی افقی، جاری شدگی برشی، استهلاک انرژی
  • نبی الله احمدی*، سینا صفر قلی تبارمرزونی صفحات 157-168

    علت بسیاری از خرابی های ناشی از زلزله در نهشته های سست تا نیمه متراکم اشباع، روانگرایی است. بیشتر پژوهش ها در زمینه بررسی پتانسیل روانگرایی بر روی ماسه (تمیز) متمرکز بوده و پژوهش بر روی ماسه لای دار و لای محدود می باشد. از این رو، تمامی زوایای آن به درستی شناخته نشده است، همچنین پژوهش های پیشین نشان داده است که تاکنون اثر CSR بر روی میزان لای بحرانی در بررسی پتانسیل روانگرایی ماسه حاوی 40 درصد ریزدانه و فراتر مورد بررسی قرار نگرفته است، بنابراین در این پژوهش با استفاده از آزمایش سه محوری تناوبی، تاثیر نسبت تنش سیکلی (CSR) و درصد ریزدانه غیر خمیری در فشار همه جانبه ثابت بر پتانسیل روانگرایی ماسه لای دار مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین در این مقاله تاثیر فشار وارده بر اسکلت خاک در مرحله اشباع سازی، بر نتایج روانگرایی بررسی شده است. خاک مورد استفاده در این پژوهش ماسه 161 و لای غیر پلاستیک فیروزکوه با 3 ترکیب ماسه تمیز، ماسه با 30 درصد لای و ماسه با 60 درصد لای است.  تمامی آزمایش ها در فشار همه جانبه ثابت 100 کیلوپاسکال و دانسیته نسبی پس از تحکیم حدود 32 درصد و طبق استاندارد ASTM.D-5311 انجام پذیرفته است. بر اساس نتایج حاصل شده با افزایش لای در ماسه به میزان %30، کاهش مقاومت روانگرایی رخ داده و سپس با افزایش بیشتر لای، افزایش مقاومت مشاهده می شود. با افزایش ریزدانه تا 30 درصد، رفتار ماسه حاکم بوده و در مقدار ریزدانه های بیشتر از 30 درصد، رفتار خاک ریزدانه و لای حاکم شده است. همین طور نتایج نمایانگر آن است که با تغییرات نسبت تنش سیکلی، میزان درصد ریزدانه هایی که به ترتیب بیشترین فشار آب حفره ای را ایجاد می کنند تغییر خواهند کرد. در همین راستا معادله منحنی روانگرایی محدوده ای از خاک های ماسه تا ماسه لای دار ارایه شده است. از سویی دیگر، تاثیر فشار وارده بر اسکلت خاک در مرحله اشباع سازی () نمونه ها، بر روی نتایج روانگرایی و کرنش های حاصل از آن، در ماسه با 60 درصد لای، ماسه با 30 درصد لای و تا حد کمتری بر روی ماسه مشهود به نظر می رسد.

    کلیدواژگان: پتانسیل روانگرایی، ماسه لای دار، نسبت تنش سیکلی، ریزدانه غیر پلاستیک، تست سه محوری تناوبی
  • کمیل مومنی*، سید امیرعلی صحاوی، کامیاب نقدی صفحات 169-179

    امروزه بتن به عنوان پرمصرف ترین و رایج ترین مصالح ساختمانی، در توسعه زیرساختهای عمرانی و اقتصادی به کار می رود. بتن از سیمان پرتلند معمولی حاصل می شود و با توجه به میزان مصرف بالای بتن و نیاز روزافزون به تولید سیمان، تحقیقات نشان می دهد که در آینده میزان تقاضای بتن سیمانی افزایش خواهد یافت و از سوی دیگر تولید سیمان مستلزم مصرف منابع طبیعی از قبیل برق و سوخت فسیلی و همچنین رهاسازی حدود 7 درصد از گاز CO2 به محیط است  و فرآیند تولید آن بعد از فولاد و آلومینیوم بیشترین مصرف انرژی را دارد، به همین دلیل ارایه محصولات جایگزین جهت حرکت در مسیر توسعه پایدار، اصلی ضروری به شمار می آید. در استراتژی های میان مدت و بلند مدت کاهش گرمایش جهانی ناشی از صنعت سیمان، توسعه تکنولوژی های به صرفه به لحاظ مصرف انرژی و کاهش دهنده انتشار  CO2و توسعه آنها در بازار بسیار کلیدی خواهد بود. قابلیت های سیمان ژیوپلیمری در زمینه ذخیره سازی انرژی و کاهش انتشار  CO2در مقایسه با سیمان پرتلند بسیار قابل توجه می باشد بگونه ای که این تکنولوژی ضمن اینکه عملکردهای قابل مقایسه ای را با مواد سیمانی تجاری فراهم می آورد می تواند انتشار CO2 ناشی از صنعت سیمان را به اندازه80% کاهش دهد.

    کلیدواژگان: سرباره، خاکستر بادی
  • مجید نادی، پویا زکیان صفحات 205-214

    بررسی سلامت و شناسایی آسیب در سازه‌های حیاتی مورد توجه بسیاری از پژوهشگران در دهه‌های اخیر قرار گرفته است، زیرا آسیب چنین سازه‌هایی موجب خسارات و تلفات جبران‌ناپذیری می‌شود. در این مقاله شناسایی آسیب حفره‌ای در سازه پیوسته دوبعدی با استفاده از روش سلول محدود و الگوریتم بهینه‌یابی اجتماع ذرات به‌ عنوان یک مسئله ارزیابی غیرمخرب مورد بررسی و تحلیل قرار می‌گیرد. روش سلول محدود، که از روش‌های مناسب عددی برای حل معادلات حاکم بر سازه‌های دارای هندسه پیچیده و یا ناپیوستگی است، با استفاده از مفهوم روش دامنه مجازی از قابلیت شبکه‌بندی یکنواخت ساده بهره می‌جوید. این ویژگی‌ موجب می‌شود که در مسایلی همچون شناسایی آسیب سازه‌ها نیاز به پالایش شبکه نباشد. این پژوهش، برای نخستین بار، روش سلول محدود را برای شناسایی آسیب سازه‌ها با الگوریتم بهینه‌یابی اجتماع ذرات به‌کار می‌گیرد. روش بهینه‌‌یابی اجتماع ذرات نیز، که از نوع روش ‌بهینه‌یابی غیرگرادیانی محسوب می‌شود، با کمینه‌سازی تابع خطا به کاوش مختصات آسیب موجود در فضای جستجو می‌پردازد. برای بررسی عملکرد روش پیشنهادی، نمونه‌های عددی فراهم‌ شده که نمایانگر توانایی روش سلول محدود در شناسایی آسیب سازه‌های پیوسته دوبعدی است.

    کلیدواژگان: شناسایی آسیب، روش سلول محدود، روش بهینه یابی اجتماع ذرات، سا زه های پیوسته، مسئله وارون
  • سید هادی دهقان منشادی صفحات 215-225

    امروزه، مسایل وارون پراکندگی در حوزه ی مکانیک جامدات طیف وسیعی از کاربردها را به خود اختصاص داده است که در میان آن ها می توان به مسایل لرزه شناسی و تست های غیرمخرب اشاره کرد. در این مقاله روش نمونه برداری خطی به عنوان روشی کیفی به منظور شناسایی آسیب در محیط الاستیک دو بعدی مورد استفاده قرار می گیرد. اگر چه از این روش به منظور حل مسایل وارون در حوزه های الکترومغناطیس، اکوستیک و الاستودینامیک در محیط های نامحدود استفاده شده است، اما تا کنون هیچ تلاشی مبنی بر توسعه ی این روش جهت شناسایی آسیب در محیط های الاستیک محدود با استفاده از داده های ثبت شده در حوزه ی فرکانس انجام نشده است. روش نمونه برداری خطی، تکنیکی به منظور حل مسایل پراکندگی وارون با استفاده از پاسخ موج پراکنده شده می باشد. اساس کار در این روش جستجو در بین نقاطی است که با عنوان نقاط نمونه شناخته می شوند. برای هر یک از این نقاط نمونه معادله ای خطی حل می شود. به عبارت دیگر هدف اصلی یافتن میدان جابجایی از نقاط نمونه ای است به گونه ای که بر میدان جابجایی تفاضلی ناشی از وجود ناهمگنی داخل قلمرو، منطبق باشد. در این پژوهش روش نمونه برداری خطی در حوزه ی فرکانس به همراه روش اجزای محدود طیفی جهت شناسایی آسیب مورد بررسی قرار می گیرد. در انتها سعی شده است تا با حل مثال های متنوع کارایی روش نمونه برداری خطی در حوزه فرکانس مورد ارزیابی قرار گیرد. نتایج حاصله از حل این مثال ها، نشان می دهد روش نمونه برداری خطی در حوزه فرکانس به عنوان یک راهکار کارامد جهت شناسایی پراکنده سازها (آسیب) محسوب می شود.

    کلیدواژگان: مسائل وارون، الاستودینامیک، شناسایی آسیب، روش نمونه برداری خطی، روش کیفی
|
  • Amin Khazaee, Mansour Ghalehnovi*, Mehrollah Rakhshanimehr Pages 7-23

    In a reinforced concrete member, especially in a beam, mechanisms of shear transfer are as follows:1. The force created in shear bars after diagonal cracks, 2. The shear capacity of the concrete in a part of the compressive region of the concrete with no crack, 3. The forces from the aggregates interlock at both sides of the crack, 4. The force due to the dowel action of the flexural bars that connect both sides of the crack and create resistance against shear deformation of the crack. Dowel action can be defined as follows: the ability of the longitudinal bars to transfer the force perpendicular to their axis. The distance between the longitudinal axis of the non-deformed parts at both sides of the crack is considered as the deformation of the dowel bar.To be able to analyze and design the reinforced concrete structure members correctly, their behavior must be evaluated under different loadings. The efficiency, accuracy, and speed of the structure analysis techniques depend on using suitable behavior models. In reinforced concrete structures, the concrete will be cracked under normal loadings due to its weakness in tension. Therefore, it is important to know the mechanisms of stress transfer in the cracked surfaces to evaluate the response of the reinforced concrete structures. In recent years, an extensive experimental and analytical study on the effect of longitudinal bars in shear transferring (dowel action) has done. Almost all the models presented the theory of Beam on Elastic Foundation (BEF) as the best way to simulate the behavior of the dowel action. In this model, the subgrade stiffness of concrete is the most important parameter. BEF model is a linear model because the dowel bar and its surrounding concrete are modeled by a uniaxial element on a row of springs. The advantage of the linear models is that they gather all features of the concrete and the interaction of the concrete-bar in a bearing stiffness coefficient. For this reason, a suitable formulation is required for it to model the beam behavior from the elastic stage to the failure. In the elastic state, the bearing stiffness can be presented as a constant like BEF traditional models. However, in the nonlinear state, the stiffness must be a function of displacement to model the failure due to the load. In the present research, an experimental program is followed on the beam-type specimens to identify the behavior of the cracked surfaces under the effect of the shear. Using the test specimens made of ultra-high performance concrete, the shear transferred through a longitudinal bar (dowel action) is measured. The shear response of the dowel bar, the subgrade stiffness, and the displacements are measured. Furthermore, suitable formulations are proposed for the UHPC subgrade stiffness.  Based on the results of the tests and using the studies of other researchers, a suitable model is presented for the shear mechanism through the bar in the cracked surfaces of ultra-high performance concrete. The results show the suitable precision of the proposed relations to estimate the dowel displacement-shear curve in the specimens with vertical and inclined cracks.

    Keywords: Dowel action, Bearing stiffness, Ultra high performance concrete, steel bar
  • Mahshid Goudarzi*, Majid Fazli Pages 25-39

    Hydrodynamically, there is a complex confrontation among the porous obstacles along the flow path and the fluid is significantly important Existence of obstacles in the flow path causes changes in hydraulics and hydrodynamic parameters of the flow. Among the hydrodynamic parameters that change due to the presence of obstacles in the flow path, we can mention the intensity of flow turbulence. Since turbulence is related to the energy dissipation of flow, it has always been important to study this phenomenon.one of the most important issues of river engineering is The construction of obstacles in the fluid path, especially when these obstacles are built at the river crossing. The results of studying the behavior of fluid around porous obstacles can be used in the design of gabion groins, as well as the construction of gabion obstacles in the flow path, to dissipate flow energy .In this study, the flow structure around porous groins on the side of the canal and porous obstacles in the middle of a straight channel with a fixed bed has been investigated in a laboratory. The ADV  was used to measure three-dimensional velocities and reynolds stresses around the gabion obstacles with different porosity on the side and middle of the channel The obstacles on the side of the canal act as groins and the obstacles in the middle of the canal act as obstacle consuming the energy of the stream. The velocity was measured at 1265 points for groins and it was measured at 1525  points for obstacles located in the middle of the channel .The results showed that the three-dimensional velocity components  decrease with increasing porosity in groins and obstacles. Also, the separation of flow, return flow, ..., is more severe when the obstacles is in the middle of the channel than when the groin is on the side of the channel wall.Also, the effect of porosity percentage on obstacles is much greater and clearer than on groins.And the intensity of turbulence and the extent of the area have the maximum intensity of turbulence in the obstacles in the middle of the canal is more severe than the groins in the side wall. The maximum amount of kinetic energy for obstacles is somewhat larger than for similar groins. However, the maximum turbulence intensity for the obstacles with porosity percentages of 0, 20, 40 and 60 is about 2.95, 2.4, 1.9 and 1.6 times the maximum turbulence intensity in the same groin, which is relatively large. Therefore, it can be understood that the presence of a obstacles in the middle of the channel, although it does not cause much change in flow energy, but the presence of obstacles in the middle causes the current energy dissipation up to about 2 times the current energy dissipation behind the groin.and, the process of reducing the intensity of turbulence is slower at higher porosities. Finally, The width of the zone with more turbulence intensity in the cross section for the obstacles with porosity of 0, 20, 40 and 60% is about 2.3, 2.1, 2 and 1.9 times the range in the same groin, respectively. Which in itself indicates a greater depreciation of the flow behind the obstacle.

    Keywords: gabion groin, gabion obstacle, flow pattern, porosity percentage, veloci, ADV velocimeter, Intensity of turbulence, Kinetic energy of turbulence
  • Mehran Pourgholi*, Mohsen Mohammadzadeh Gilarlue, Mahin Ghanadi Pages 41-53

    In stochastic subspace methods, the most important factor influencing the dynamic specifications is the dimensions of the Hankel matrix include the number of rows and columns. Using small matrix dimensions is unlikely to identify existing poles, and selecting very large dimensions not only increases the likelihood of virtual and bias poles but also increases computational costs. In this study, it is intended that the optimal dimensions of the Hankel matrix in the balanced stochastic subspace method be calculated in such a way that in addition to covering the existing poles, it also has a minimum computational cost. For this purpose, the condition number of the Hankel Matrix and Energy Indicator is used in two steps. The steps are as follows: First, calculate the optimal order of each cycle, and then use the optimal order to draw the condition number of the system matrix for different dimensions and calculate the desired dimension from its convergence. To verify the accuracy of the proposed method, the ambient vibration test of the Namin Entrance Bridge has been used. This bridge is located at the entrance of Namin city, 25 km from the center of Ardabil province, Iran, which includes two spans of 27.10m with a concrete deck. The deck of the bridge is located on beams with I sections, which are 2.5m away from each other, and the whole set of beams and deck is located on a system of foundations and piles with a diameter of 120cm. This bridge being the only entrance to the city and is exposed to various traffic loads, it was necessary to monitor the dynamic characteristics of the bridge as modal frequencies and damping ratios to evaluate the performance and ensure the health of the bridge structure. According to the numerical analysis and the length of the data (12000), the minimum order and the maximum number of cycles are 22 and 55, respectively. By diverging the curvature of the energy indicator graph, the optimal order is determined in the initial 5-12% of the singular values of cycles. For example, the maximum order of the 6th cycles was obtained, 28-62. Also, from the convergence of the maximum condition number of cycles from the 8th   cycle, the optimal dimension was selected 352. In a general summary, it can be said that the use of the energy indicator concept in finding the effective order of the stability diagram has a significant effect on reducing the uncertainty of the extracted results. So that from the three identified stable poles, two poles have been extracted in the effective-order area. Also, using the concept of conditional number to find the optimal dimension of the system was effective, so that by drawing a stability diagram for the 15th cycle, it was found that the identified modal characteristics were not significantly different from the results of the optimal cycle (8th). Finally, the extracted modal properties have an acceptable agreement with the numerical model and frequency domain decomposition method (FDD). The modal frequencies of both methods (FDDand B-SSI) have a good correlation but the damping ratios were very different. In frequency domain methods the damping ratios being very sensitive to the quality of data collection, one can expect that the results of the subspace method are closer to reality.

    Keywords: System identification, Hankel matrix, Desired System dimensional, Stability Chart, Condition Number
  • Seyed Sohail Majid Zamani*, Hamed Movahed Pages 55-73

    Occurrence of the nonlinear behavior can be a sign of changes in structural parameters and the presence of damage in systems. This paper presents a method for detecting and quantifying of nonlinearity, as an indication of damage, using the indicators that are extracted from the frequency response functions (FRFs) and Hilbert transform of FRFs, for steel moment frame structural systems. Using time history analysis under selected harmonic ground motions, the results of FRFs for the studied 4-story system are illustrated and discussed.Nonlinear behavior is a result of formation plastic hinges under earthquake loading. FRFs and Hilbert transform of FRFs are extracted from both the linear and nonlinear behavior of 4, 8, and 12-stories steel moment frames under fifteen different earthquake records with different characteristics in their time histories. Some near and far field well-known earthquakes records have been selected for the present study as the ground motions input in time history analysis. Different levels of nonlinearity are determined based on the maximum rotation of hinges in column members of structures equal to 2θy, 4θy and 6θy, in which θy is yield limit rotation. The indicators of the studied systems are calculated and evaluated for linear and different levels of nonlinearity based on the mathematical power of changes for FRFs and Hilbert transform of FRFs. The presented indicators are extracted based on the frequency response functions (FRFs) and Hilbert transform of FRFs for the responses of absolute acceleration and relative displacement of stories. The indicators are calculated at the location of acceleration sensors (accelerometer) in four levels of the structural systems, while the formation of plastic hinges in the columns of the structures will occur only at the level of the distance between the adjacent sensors.It is shown that the proposed method and calculated indicators have enough accuracy and sensitivity in detecting the “existence”, “location” and “extent” of damage.

    Keywords: Steel moment frame, nonlinearity, plastic hinge, indicator, damage detection, Frequency Response Function (FRF), Hilbert transform
  • Behnam Abdi, Saber Naseralavi* Pages 75-86

    The Driving Anger Scale (DAS) is one of the most reliable and practical tools for measuring driverschr anger. Therefore, this study intends to evaluate the validity and reliability of this scale among Iranian drivers using appropriate statistical tools. To assess the validity of this tool, two methods of exploratory factor analysis (EFA) and confirmatory factor analysis (CFA) were used. The results of EFA showed the 6-factor structure is suitable for this scale. Then, the 6-factor structure obtained from the EFA, was compared as three type of models. The results of this method showed that the one-factor structure of this tool is not suitable in comparison with the other two structures, especially the bi-factor one. According to the results of ANOVA test, in terms of gender and age, there are significant differences in driving anger among Iranian participants, which young and men get relatively higher scores. In addition, the results of correlation analysis indicated that there are significant relationships between DAS subscales with Depression-Anxiety-Stress Scale (DASS) and Buss-Perry Aggression (BPAQ) scores. Also, there are significant relationship between the number of major accidents with traffic jams, overall DASS and BPAQ scores. On the other hand, the relationships between the number of minor accidents with the slow driving subscale and the overall BPAQ score were statistically significant. Finally, this study showed that the DAS questionnaire is a valid and reliable criterion for assessing the anger of Iranian drivers.

    Keywords: Driving anger, Aggression, Accidents, Factor analysis, Violence
  • Chonoor Abdichooplou*, Mohammad Vaghefi, Yaser Safarpoor Pages 88-98

    In this research, the SSIIM numerical model is investigated to investigate the flow pattern, velocity meters, current strength and turbulence parameters around the pier of the vertical bridge with submerged vanes. The parameters of different overlap length, and the distance of the submerged vanes upstream from the pier of the bridge and from each other in sharp 180-degree bend in the steep-ratio hydraulic radius 2 with a height of 90 cm and a width of 100 cm and a length of straight direction upstream and downstream of the bend respectively 6.5 m and 5 m, were analyzed. SSIIM software was used to investigate the flow field around the around the cylindrical bridge pier and upstream submerged vanes. The K-ε turbulence model was also used to solve the Navier-Stokes equations. In order to validate, the results of the simulated model were compared with the available experimental data in the case of submerged vanes located upstream of the bridge pier. The match between the numerical and experimental data indicated the proper performance of the SSIIM numerical model in modeling the flow pattern in the problem under study. The results showed that the range of secondary flow power was measured in all models with the presence of upstream submerged vanes from 10.5 to 12%. In the case where the submerged vanes did not overlap with each other and the placement of the submerged vanes at a distance of 2.5 times the pier diameter from the pier and a distance equal to 2 times the pier diameter from each other and above the pier is the lowest value and in the overlapping state 100 Percentage of vanes, in the arrangement of submerged vanes at a distance of 5 times the pier diameter and 2 times the pier diameter of each other and above the pier has its highest value. Shear stress changes after local scouring were also calculated. The maximum shear stress from the beginning of the bend to near the bend exit was inclined towards the inner bank of the bend and in the bend output range the maximum shear stress was transferred to the middle of the bend and then the second half of the bend. The results also showed that the tangential velocity was increased as the immersion range of the submerged vanes and the pier approached, so that the maximum tangential velocity occurred in the passage through the pier. As the height from the initial bed increases, the maximum positive tangential velocities increase. The results also showed that at the level near the bed, the radial flow is towards the inner bank. The greatest difference in radial velocities, as opposed to tangential velocities, is observed near the bed. The highest changes in the maximum landing number are related to models with submerged vanes at a distance of 7.5 times the pier diameter, which by changing the distance between the vanes from 1 to 1.5 times the pier diameter from each other, an increase of 12.5% And by changing the distance of the submerged vanes to 2 times the pier diameter from each other, it decreases by 11%.

    Keywords: Bridge pier, Submerged vanes, Flow pattern, 180-degree bend, SSIIM numerical model
  • Aliyeh Labib*, MohammadHossein Bgheripour Pages 97-111

    Construction on problematic soils, such as soft soils, is usually associated with numerous difficulties. Soil improvement is one of the available solution to encounter the problem in which the geotechnical conditions and the soilchr material properties are essentially improved. Reinforcement of soil is usually carried with aim increasing soilchrshear strength and reducing the erosion and/or settlement, permeability control and etc... . Geosynthetics are made of the polymer materials which are used as reinforcement in geotechnical projects. Geosynthetics, depending on their application, have different types, which can be referred to as geotextile, geogrid, geonet, geomesh, geomembrane, geocell, geocomposite. Considering the mechanical and hydraulic properties of the geosynthetics, they are used in various fields. The suitable design and use of these materials leads usually to significant increase in the factor of safety, performance improvement, and cost reduction in projects when compared with other classical solution. In recent decades, extensive studies have been conducted on the types of Geosynthetics and their function. On the 3D geosynthetics, however, deep studies are of few. In this study, the soil interaction with gridanchor as 3D geosynthetic (G-A) and the effect of various parameters (transverse distance of anchors from each other, joint angle of anchor to the geogrid relative to the horizon, aperture size and normal steress) for gridanchor has been investigated. Also, their performance has been compared with geogrids as 2D geosynthetics (G). In geogrids, the aperture size of geogrid, tensile strength of the samples and normal steress are considered as variables. The Pull out test is considered as the basic experiment to approach the goals of the current studies. According to the variables considered for each type of reinforcement systems, 50 pullout tests have been performed on the samples. Of these, 13 tests were performed as observational tests to ensure the accuracy of the test results. The soil used in this study is poorly graded sand (SP). Gridanchor is a type of geosynthetics that was first used by Mosallanezhad et al. In 2008. The results outcome of tests indicate that the use of Gridanchor and compared with geogrid has a significant effect on increasing the reinforced substratechr pullout load. The effect of normal stress parameters, anchor installation angle and anchor distance from each other on the performance of the gridanchor has been investigated and optimal values have been proposed. If using geogrid in high normal stress, it is better to use geogrid with higher tensile strength. So that if a grid anchor is used in high stresses, it is better that the distance of the anchors from each other is greater than their distance in low stresses. Generally, the use of three-dimensional geosynthetics performs better at normal stresses and low displacement.

    Keywords: Geosynthetic, Geogrid, Gridanchor, Pullout test, Reinforcement
  • Amirhosein Sadeghi, Mohammad Delnavaz*, Karim Ghasemipanah, Maryam Hosseini Aliabadi Pages 113-124

    A vital stage in oil refining is elimination of hydrogen sulfide, which is done by means of sodium hydroxide solution in petrochemical industries, leaving a spent caustic soda (NaOH solution) as the product. In the process, hazardous gases react with sodium hydroxide and hydrogen sulfide solutions and Thiol compounds to form a rich brown to nearly black effluent demonstrating the fragrant toxic components such as methanethiol, enzene, toluene and phenol. Despite all these odorous noxious organosulfur compounds, spent caustic soda leads to environmental problems due to its alkalinity (pH>12), salinity (5-12 wt.%) and high sulfide content (1-4 wt.%). Spent NaOH was registered as industrial dangerous waste in resource conservation and recovery act law. Inefficient and inappropriate management in spent NaOH treatment and disposal causes stability challenges, reduction in energy resources and water security attenuation. Techniques for spent caustics treatment have been neutralization with acid, wet air oxidation, combination of neutralization and Fenton (i.e. electro-Fenton), biologic treatment and ignition each of which would face some limitations. In recent decades, electrocoagulation (EC) has engrossed much attention as an Environmental-friendly and effective process.  In addition, the EC process is a potential suitable way for treatment of wastewater with a view to costs and environment. Furthermore, EC offers further advantages as simple operation facilities, small occupying area, dispensability of chemical additives and short treatment time. EC often consists of anodes and DC cathodes a part of which are immersed in wastewater container. Shape, number and configuration of electrodes may be different but rectangular types are preferred. The widespread anodes are iron and aluminum based for their availability, reasonable cost and harmless media. In electrocoagulation, electrolysis takes place to dissolve metal anode (sacrificial electrode) in wastewater. Metal ion flow from sacrificial electrode as coagulant surrounds wastewater particles. After release of Al3+ and Fe2+, the ions react with hydroxide groups and metal hydroxides turn to insoluble agglomerates able to trap contaminants and increase particle size by complexation of electrostatic attraction. In addition, hydrogen gas produced in cathode, allows agglomerates to float on surface. The object of this study is electrochemical evaluation of COD removal from refinery wastewater, specifically refinery spent caustic, using iron and aluminium (anode) and graphite (cathode) electrodes. Therefore, the effect of key variables including electrode arrangement (bipolar-serie, monopolar-serie and monopolar-parallel), anode electrode material (iron and aluminium), using pierced anode electrode and cathode graphitem initial pH (7-11), electrolysis time (0 to 120 minute), current density (15.6 to 28.125 mA/cm2) was evaluated. The three parameters of current density, electrolysis time and initial pH has been modeled with design expert software with response surface method (RSM) and central composite design (CCD). Impact of other variables has been investigated with single parameter method. According to the results, the optimum conditions including, parallel mono-polar electrode arrangement, aluminium electrode has been achieved. In designing experiments in accordance with the model provided by the software, quadratic analysis design with R2=0.96 had a high accuracy in designing the experiment. According to the model analysis and laboratory work, optimum electrolysis time was 116 min, current density was 25 mA/cm2 and initial pH=8 reached COD removal percentage of 85.1% in vitro and 88.9% for model.

    Keywords: Electrochemical treatment, Electrocoagulation, Oil wastewater, Design of experiment, Spent caustic
  • Hamid Mortezaie, Alireza Azarioon*, AliReza Bagherieh Pages 125-138

    The science of seismic control of the structures always seeks to reduce and control the destructive effects of the forces which are produced during an earthquake event. However, the yield of the soil under intensified seismic loads can cause some irreversible effects on the structural elements and the structure may withstand the increased moments and the forces for which it is not formerly designed. This unfavorable phenomenon significantly affect the seismic response and performance of the structures, and will ultimately leads to disappearance of all functional goals that are sought to create in the structural design stage by the designer of the structure. In this research, by a relatively accurate three dimensional finite element modeling, from a high-rise concrete structure equipped with the active mass damper, and by examining the lesser-known aspects of the problem such as uplift of the foundation and the effects of nonlinear interaction of soil and structure, an attempt has been made to conduct a relatively comprehensive study on the questions of seismic control of structures equipped with active mass dampers due to the nonlinear effects of the underneath soil behavior. For this purpose, time history dynamic analysis was performed on the structural model under the effect of 22 horizontal records of distant basin earthquakes in x and y directions followed by the Appendix A of FEMA P695. The Ibarra model (a reviewed and modified model based on the Clough model) is used for modeling of the hysteresis behavior of concrete materials. The underneath soil is modelled by three springs approach presented in ATC 40 and FEMA 440 with equivalent stiffness based on soil modulus of elasticity and Poisson’s ratio of three categories (the main C category and upper and lower C and E categories ). To achieve the goal of optimization and evaluation of the active mass damper parameters (consist of tuning ratio, mass ratio and damping ratio), the mass damper spectra method with investigation of changes in structural responses has been used. The Fuzzy theory has been used to calculate the control force of an active mass damper. The results indicate that with respect to entrance of the structure to non-linear zone and its interaction with non-linear behavior of the soil, the efficiency of the active mass damper in uplift control of the foundation decreases, but a good efficiency is observed in the lateral displacement and inter story drift control. By evaluation of the three dimensional analysis results of a nonlinear soil structure system equipped with the active mass damper, the researchers observed that for the set of the recorded earthquake and based on the specifications considered for fuzzy algorithm, the active mass damper has a satisfactory effect in the control of displacements and drifts of the structure, in the amount of almost 15 percent. It was also identified that the active mass damper has a negligible effect on the foundation uplift in the structures which constructed on the hard soil. But when the soil becomes softer, a 3 percent mean decrease is observed in the uplift displacements in foundation.

    Keywords: active control, nonlinear SSI, uplift, Ibarra model, far-field earthquakes, three-dimensional structure
  • Arsalan Granmayeh, PEYMAN HOMAMI*, Seyed Hossein Hosseini Lavassani Pages 139-141

    In recent decades, the science of structural health monitoring has played a key role in preventing damage and extending the life of structures. To conduct behavioral assessment, it is desirable to use tools that achieve sufficient accuracy with low cost. The processing of behavioral data requires methods that are able to identify and correctly troubleshoot different levels of damage from existing information. Nowadays, sensors are used to measure the behavior of structures including deformations and displacements and even deflections, but these sensors have some weak points. For example, Risk of damage to the sensor, pointwise and one-dimensional measuring, their data is difficult to analyze and using multiple or high-tech sensors becomes expensive. Optical behavior measurement and close-range photogrammetric operations have recently received attention due to their low cost and good accuracy. This method has some advantages like Indirect contact with objects, high-speed image capture, easy access to convenient digital cameras, low viewing costs, and the ability to process composite and instant data with easy operation. In addition, the high flexibility of this method in measuring accuracy and design capability to achieve predetermined accuracy is an important feature of this tool. Analytical methods are based on rules or equations that provide a clear definition of the problem. These methods work well in the cases which the rules are accurately clear and defined but there are many practical cases for which the rules are not known or it is very difficult to discover that calculations cannot be performed using analytical methods. Neural network is a generalizable model, which is based on the experience of a set of training data and therefore free of explicit law. Neural networks have the ability to collect, store, analyze, and process large amounts of data from numerical analyzes or experiments. Therefore, they have the ability to predict and build diagnostic models to solve various engineering problems and tasks In this paper, an attempt has been made to use this method to measure and troubleshoot laboratory model of a scaled suspension bridge that has a relatively complex behavior. For this purpose, the structure was subjected to uniform static loading in three step levels with three states: healthy and damaged in the deck and cables. Damages were created quite intentionally in the laboratory model, and from the information obtained, a database of bridge behavior in various situations was created. In order to assess the feasibility of using different methods in data processing and troubleshooting, first the data in the database were used in a simple linear method (direct comparison) and training in algorithms of machine learning methods. After that, deliberate damage was done again in the laboratory structure to allow testing the efficiency and accuracy of different methods. Finally, the accuracy, precision, and stability of the data processing methods of the support vector machine and artificial neural network were compared. The results showed that by object bundle justification of two-dimensional optical behaver measurement with close-range photogrammetry, a guaranteed accuracy of 0.0021 mm could be achieved. Using intensity image processing seems helpful to ease the calculation. Using high number of nodes in hidden layer makes it more difficult and time-consuming to train the neural network. In the first level of processing, the detection of the presence or absence of damage was associated with the complete superiority of neural networks with 100% accuracy and in the second level, the detection of the affected area, depending on the type of processing, the neural network with hyperbolic tangent transfer function archived 93% accuracy and the support vector machine archived 68% of the accuracy.

    Keywords: Structural Health Monitoring, Suspension Bridge, Intelligent Close Range Photogrammetry, Machine Learning, Support Vector Machine, Artificial Neural Network
  • Ali Mohammad Rousta* Pages 143-156

    Structural vibration control has become a controversial topic among researchers today.In recent years passive dampers have been proposed as an effective and reliable method against these vibrations. In this paper, an innovative configuration for steel braced frames using energy dissipaters is presented. The proposed bracing system includes two-level slotted bolted connection (SBC) dampers with slipping performance and a horizontal shear panel system (H-SPS) or eccentrically braced frames (EBF) which is called CS+EBF.The proposed model consists of four structural parts, including horizontal shear link beam, beam, bracing and columns, which other structural components were designed based on the shear capacity of horizontal shear link beam. The brace provides the rigidity of the frame and remains elastic until the end of the loading, like columns and beam. The SBC fuse with frictional movement of the end of the brace in the slot hole and the H-SPS fuse with shear yield can dissipate energy at low, medium and severe earthquake levels, respectively, and prevent or delaying the bracing member from buckling. Past experience has shown that dampers designed for an earthquake energy level also start working in low level earthquakes than that level, which has hampered the ability of these dampers to dissipate energy in more severe earthquakes. Therefore, the SBC fuse is considered as an auxiliary fuse in this innovative two-level system to prevent the main fuse from operating in mild earthquakes. Also, the SBC fuse, unlike the yielding fuses after the earthquake, does not need to be replaced and is repaired by applying prestressed load to the connection screws, which distinguishes the proposed two-level system from other similar systems. The samples are modeled with 1/2 scale and solid elements to achieve accurate results. The proposed configuration and other similar samples, in addition to push over loading, were also subjected to cyclic SAC loading protocol to compare the behavior of the proposed sample and other samples properly. The results obtained in this study indicate that in the push over analysis, in addition to maintaining the strength and stiffness of the proposed sample (CS+EBF), the ductility of this sample compared to other similar single-level systems, SCBF and EBF has increased. In addition based on cyclic loading, it was found that two-level proposed system has more ductility and energy dissipation than similar single- level systems and also shows that with increasing shear thickness of shear panel beam, energy dissipation and final strength of braced frame increases. The energy dissipation of the proposed configuration is 88% and 33% higher than that of SCBF and EBF single-level systems, respectively, and the share of energy dissipation of the first fuse (SBC) and second fuse (H-SPS) is 33% and 30% of the total energy dissipated by the CS+EBF2 braced frame respectively.

    Keywords: frictional bolt connection, two-level system, horizontal shearing link beam, shear yielding, energy dissipation
  • Nabi-Allah Ahmadi*, Sina Safargholitabar Marzuni Pages 157-168

    Liquefaction is the cause of many earthquake-induced failures in loose to semi-dense saturated deposits. Most recently published works have been focused on the liquefaction potential of clean sands, but the studies on silt and silty sands particularly the effect of cyclic stress ratio (CSR) on the critical silt content in the evaluation of sand liquefaction potential with 40% fine grains and more, have received less attention. Hence, the present work attempts to determine the effects of CSR, backpressure, the percentage of non-plastic fine-grain contents, and the effect of pressure on the saturated soil using cyclic triaxial experiment at a constant confining pressure. Samples were prepared by mixing 161-Firoozkuh Sand with three different amounts of silt including 0, 30, and 60 wt%. The experiment continued by the “wet tamping method” in which samples were made with a diameter of 5 cm and a height of 10 cm. All samples were compacted under constant confining pressure of 100 kPa at a relative density of 32%, following the recommendation of ASTM.D-5311. According to the obtained results, with increasing the silt in the sand by 30%, a decrease in liquefaction resistance occurred, but with a further increase of silt to sandy soil with 60% silt, an increase in liquefaction resistance was observed. This indicates that systematic progress from pure sand to sand with 30% silt, led the fine particles of silt to fill the voids between coarser particles of sand. This resulted in reducing the soil drainage capacity during earthquake vibrations or cyclic loading. Therefore, the liquefaction potential increases in these conditions, but the sand-like behavior still prevails up to 30% fine-grained, and then a further increase beyond 30% changes the soil behavior and the soil adopts fine-grained behavior, which reduces the liquefaction potential. The effects of CSR on liquefaction behavior of all soil samples of this study have been evident that with changes in the CSR, the percentage of fine particles that cause the highest pore water pressure, respectively, change. In this regard, the equation of liquefaction curve is presented in the range of sandy to loamy sands. The results showed that by increasing the silt content up to 30%, a decrease in liquefaction resistance occurred, and then a further increase in the silt content caused an increase in the resistance. It was observed that by increasing fine grains up to 30%, the behavior of sand is predominant, however, when the content of fine grains exceeds 30%, the behavior of fine grains and silt is dominant. Collectively, the results show that changes in the value of CSR causes a regular change in the percentage of fine particles that cause the highest pore water pressure. On the other hand, the effect of backpressure on the soil skeleton in the saturation state (B-value) of the samples on the result of liquefaction potential and the resulting strains was insignificant in sand with 60% silt and somewhat more pronounced in sand with 30% silt.

    Keywords: Cyclic triaxial testing, Liquefaction potential, Silty sand, Cyclic Stress Ratio, Non-Plastic Fines Content
  • KOMEIL MOMENI*, Seyed AmirAli Sahavi Pages 169-179

    Today, concrete is used as the most widely used and common building materials in the development of civil and economic infrastructure. Concrete is made from ordinary Portland cement, and due to the high consumption of concrete and the growing need for cement production, research shows that in the future the demand for cement concrete will increase, and on the other hand cement production requires the consumption of natural resources such as electricity. And fossil fuels, as well as the release of about 7% of CO2 gas into the environment, and its production process consumes the most energy after steel and aluminum, so the provision of alternative products to move towards sustainable development is essential. In the medium and long term strategies to reduce global warming due to the cement industry, the development of energy-efficient technologies to reduce CO2 emissions and their development in the market will be very key. The capabilities of geopolymer cement in the field of energy storage and reduction of CO2 emissions are very significant compared to Portland cement, so that this technology, while providing comparable functions with commercial cementitious materials, can reduce CO2 emissions from the cement industry. Reduce by as much as 80%.

    Keywords: Slag, Fly ash
  • Majid Nadi, Pooya Zakian Pages 205-214

    There are many factors causing damages to a structure, including earthquakes, winds, environmental effects, etc. In order to repair a damaged structure, first its damage locations should be identified. Therefore, the damage identification of structures is considered as an important issue in civil engineering as well as mechanical engineering. Many methodologies have been devised for damage identification of structures, which are generally categorized to destructive and non-destructive cases. As a non-destructive damage identification approach, solving inverse problems for identifying the properties of a damaged structure is one of the popular methods which utilizes an optimization algorithm to minimize an error function in terms of measured strains or displacements. Since an iterative procedure with significant number of structural analyses should be carried out for the optimization process, an efficient numerical method should be employed to reduce the total computational cost. In this paper, the identification of hole in two-dimensional continuum structures is investigated with finite cell method and particle swarm optimization algorithm. The finite cell method is an efficient numerical method for solving the governing equations of continuum structures having geometrical complexity and/or discontinuities, which uses the concept of virtual domain method. The use of this concept makes the mesh generation easier such that the simple structured meshes can be utilized even for the curved boundaries of a structure, and hence mesh refinement is not necessary for the problems like damage detection. The finite cell method uses adaptive numerical integration for the cells including non-uniform material distribution. Accordingly, quadtree integration is utilized for the structural analysis using the finite cell method. Consequently, the computational time is significantly reduced. On the other hand, particle swarm optimization is a well-known meta-heuristic algorithm, and hence it does not require the gradient information of the problem. This population-based algorithm has been inspired by the social behaviour of animals such as fish schooling and birds flocking. The basis of this algorithm relies on the social influence and learning which enable individuals to preserve cognitive consistency. Thus, the exchange of ideas and interactions between individuals can lead them to solve optimization problems like damage detection. This study proposes the finite cell method and particle swarm optimization algorithm for damage detection of plate structures with single hole or multiple holes. As a non-gradient-based method, particle swarm optimization explores the search space to find the coordinates of the existing damage by minimizing an error function. This error function is evaluated by the strains or displacements calculated by the structural analysis utilizing the finite cell method. In order to evaluate the proposed methodology, numerical examples are provided to demonstrate the capability of finite cell method and particle swarm optimization algorithm in damage detection of two-dimensional structures. The first example considers the damage detection of a plate with a single hole, and it also considers the effects of mesh density. The second example employs a plate structure with three holes. The results demonstrate that the proposed methodology, with suitable computational efforts, can successfully be applied to damage detection of these structures.

    Keywords: Damage identification, Finite cell method, Particle swarm optimization algorithm, Continuum structures, Inverse problem
  • Hadi Dehghan Manshadi Pages 215-225

    In this paper, solution of inverse problems in a plane linear elastic bodies are investigated. For this purpose, sampling method in frequency domain is introduced for cavity/crack detection in a structural element such as plate. This method is categorized as a qualitative approach to image the geometrical features of unknown targets. This goal is followed by partitioning the investigated region into an arbitrary grid of sampling points, in which a linear equation is solved. The main idea of the linear sampling method is to search for a superposition of differential displacement fields which matches with a prescribed radiating solution of the homogeneous governing equation in Ω(D), for each sampling point. Although this method has been used in the context of inverse problems such as acoustics, and electromagnetism, there is no specific attempt to apply this method to identification of crack/cavities in a structural component. This study emphasizes the implementation of the sampling method in the frequency domain using spectral finite element method. A set of numerical simulations on two-dimensional problems is presented to highlight many effective features of the proposed qualitative identification method.

    Keywords: Qualitative inverse problems, linear sampling method, damage detection, elastodynamic, spectral finite element method