فهرست مطالب

نشریه مهندسی عمران
سال پنجاه و چهارم شماره 4 (تیر 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/03/02
  • تعداد عناوین: 20
|
  • احسان توسلی، امید رضائی فر*، علی خیرالدین صفحه 1

    عملکرد سازه های بتن آرمه در برابر بار زلزله یکی از مهم ترین عوامل در طراحی این گونه سازه ها می باشد. یکی از مسایل تعیین کننده ی عملکرد سازه های بتنی در مقابل بار زلزله، رفتار اتصال و شکل پذیری مناسب آن است. در حقیقت شرط رسیدن به شکل پذیری کافی در تیرها و ستون ها آن است که اتصال از مقاومت و شکل پذیری کافی در تحمل بارهای نهایی تیر و ستون برخوردار باشد. در بسیاری از سازه های بتن آرمه که در معرض زلزله های شدید قرارگرفته اند، شکست برشی اتصال مشاهده شده است. این امر ممکن است به دلیل این باشد که سازه های بتن مسلح در منطقه ی اتصال تیر-ستون خود ازلحاظ تقویت های عرضی دچار ضعف باشند. در مقاله حاضر روش استفاده از بولت های پرمقاومت خارجی تحت اثر بارهای محوری و چرخه ای رفت و برگشتی در نرم افزار اجزای محدود ABAQUS مورد بررسی قرار گرفته است. متغیرهای مورد بررسی آرایش و میزان پس تنیدگی بولت ها می باشد. نتایج بدست آمده از بکارگیری بولت های خارجی جهت تقویت اتصالات تیر-ستون بتن آرمه نشان دهنده افزایش محصورشدگی و در نتیجه بهبود عملکرد در محل چشمه اتصال است. استفاده از روش پیشنهادی علاوه بر اینکه از گسیختگی برشی در محل چشمه اتصال جلوگیری می کند، افزایش ظرفیت برشی در حدود 44 درصد را درنمونه های دارای پس تنیدگی ایجاد می کند و همچنین موجب افزایش جذب انرژی در حدود 50 درصد در نمونه های تقویتی می شود.

    کلیدواژگان: اتصال تیر-ستون، بولت پرمقاومت، پس تنیدگی، روش اجزا محدود، بهسازی
  • مهنا صفرخانی، محمود نادری* صفحه 2

    نفوذپذیری را می توان از عوامل مهم و تاثیرگذار بر دوام بتن دانست. در این مطالعه، از نانوذرات گرافن اکساید (GONPs) به منظور کاهش حجم نفوذ آب در بتن استفاده شده است. GONPs محصول لایه برداری شیمیایی گرافیت بوده و شامل طیف وسیعی از گروه های عاملی اکسیژن فعال می-باشند. در این پژوهش به منظور مطالعه ی خواص انتقال بتن غیراشباع تقویت شده با GONPs از رویکرد تحلیل چند مقیاسی استفاده شده است. در مقیاس نانو، پارامترهای انتقال در کلسیم سیلیکات هیدراته ی تقویت شده با GONPs از طریق شبیه سازی دینامیک مولکولی (MD) تعیین می شوند. در مقیاس میکرو مدل سازی سیمان هیدراته انجام گرفته و مشخصه های نفوذپذیری آن مشخص می شود. در آخر و در مقیاس مزو، یک مدل سه فازی از بتن شامل سنگدانه، خمیر سخت شده ی سیمان و ناحیه ی انتقال بین دو سطح (ITZ) مدل سازی شده تا شبیه سازی جریان اشباع نشده تحت اثرات توام مکش مویینه، فشار هیدرواستاتیک خارجی و گرانش انجام گیرد. به منظور صحت سنجی و تایید قابلیت اطمینان مدل چند مقیاسی، نتایج عددی با داده های آزمایشگاهی انجام گرفته در این مطالعه جهت پیش بینی خواص انتقال آب در بتن اشباع نشده مقایسه شدند. مقایسه ی نتایج آزمایشگاهی و عددی نشان داد که روش پیشنهادی می تواند پیش بینی قابل قبولی از پارامترهای نفوذپذیری در بتن را ارایه دهد. نتایج مدل-سازی عددی نیز نشان داد که اختلاط درصد بسیار کمی از GONPsها می تواند به طور موثری از ورود مولکول های آب به بتن جلوگیری کند. درواقع با افزودن GONPs خواص انتقال بتن ارتقاء یافته که متعاقبا دوام آن نیز بهبود می یابد.

    کلیدواژگان: گرافن اکساید، تحلیل چندمقیاسی، بتن، دوام، نفوذپذیری
  • وحید صابری*، حمید صابری، مسعود سلیمی کیا، عباسعلی صادقی صفحه 3

    در این تحقیق، رفتار اتصالات تیر با مقطع کاهش یافته (RBS) تقویت شده با استفاده از سخت کننده های افقی و قایم تحت بارگذاری چرخه ای مورد بررسی قرار گرفته و تاثیر سخت کننده ها بر بهبود رفتار چرخه ای اتصالات مطالعه گردیده است. از نرم افزار اجزا محدودی ABAQUS جهت صحت سنجی و شبیه سازی رفتار اتصال RBS استفاده شده است. مطالعه ی پارامتری با تغییر جنس و نحوه ی آرایش سخت کننده ها در محل اتصال انجام شد. نتایج تحلیل های اجزا محدودی انجام شده نشان داد که در حالت استفاده از ترکیب دو سخت کننده ی افقی و دو سخت کننده ی قایم، مقاومت اولیه و نهایی اتصال در مقایسه با اتصال بدون سخت کننده به ترتیب 2/6 و 1/26 درصد افزایش یافته است. در حالت استفاده از سخت کننده های افقی و قایم با پیکربندی مستطیلی، با طول برابر با 75 درصد طول ناحیه ی کاهش مقطع و ارتفاع برابر با 75 درصد ارتفاع تیر، مقاومت اولیه و نهایی اتصال در مقایسه با حالت بدون تقویت به ترتیب حدود 6 و 20 درصد افزایش یافته است. با مقایسه استفاده از فولاد های ST37 و ST52 در سخت کننده ها، مشاهده گردید که هر دو حالت دارای تاثیر یکسانی در افزایش مقاومت اتصال بوده اند و می توان از تاثیر جنس فولاد سخت کننده ها در افزایش مقاومت اتصال صرف نظر کرد.

    کلیدواژگان: اتصال تیر با مقطع کاهش یافته (RBS)، بارگذاری چرخه ای، سخت کننده افقی، سخت کننده قائم، نرم افزار ABAQUS
  • سعید یوسفوند، امین محب خواه* صفحه 4

    دیوارهای بنایی محصور در داخل کلاف های پیرامونی همواره به عنوان یک سیستم باربر جانبی مناسب در مناطق لرزهخیز مورد استفاده قرار می گیرند. اعضای کلاف بندی در این قبیل دیوارها غالبا" به منظور تامین انسجام و افزایش شکل پذیری مجموعه ی دیوارها در ساختمان های بنایی بکار برده می شوند. با توجه به پیچیدگی های ذاتی رفتار سازه ای مصالح بنایی و اندرکنش بین کلاف و دیوار، مدل سازی و تحلیل دیوارهای بنایی کلاف دار یکی از مسایل پرچالش در تحلیل ساختمان ها تحت بارهای جانبی است. در بین روش های تحلیل ساختمان های بنایی، روش های مدل سازی ماکرو با توجه به دقت و کارآیی مناسبی که دارند، همواره مورد توجه محققین بوده اند. هدف از انجام این پژوهش، اصلاح و صحت سنجی یک روش مدل ماکروی مناسب مبتنی بر روش دستک معادل (مدل میانقاب کریسافولی) جهت تحلیل چرخه ای غیرخطی دیوارهای بنایی کلاف دار است. برای این منظور، ابتدا با قیاس رفتار دیوارهای کلاف دار با قاب های میان پر و شناسایی نقاط تشابه و تمایز آنها و با استفاده از روابط مطرح شده توسط محققین در ادبیات فنی، مشخصات و پارامترهای این مدل برای دیوارهای بنایی کلاف دار (با و بدون بازشو) و همچنین دیوارهای دارای کلاف های میانی اصلاح و پیشنهاد می گردد. سپس بر اساس پاسخ آزمایشگاهی چندین نمونه دیوار بنایی و یک مورد ساختمان بنایی کلاف دار، دقت روش مدل سازی دستک معادل در برآورد سختی و ظرفیت نمونه ها مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد که پیش بینی پاسخ کلی دیوارهای بنایی کلافدار با دقت مناسبی به وسیله ی روش مدل سازی اصلاح شده در این پژوهش، امکان پذیر است.

    کلیدواژگان: دیوار بنایی کلاف دار، مدل سازی عددی، مدل ماکرو، دستک معادل، تحلیل استاتیکی غیرخطی
  • سعید شاملو، سید میثم ایمانی* صفحه 5

    یکی از مسایل مهم در موضوع ظرفیت باربری توده سنگ ها، نحوه بکارگیری معیار خرابی است. در روش های مبتنی بر مرز بالای تحلیل حدی، معیار خرابی غیرخطی هوک و براون که یکی از کاربردی ترین معیار موجود برای مسایل عملی است، به صورت یک یا چند خط معادل در نظر گرفته می شود. در این تحقیق با استفاده از تحلیل حدی مرز بالا، به بررسی تاثیر نحوه خطی سازی معیار غیرخطی هوک و براون بر ظرفیت باربری پی های سنگی با درنظر گرفتن اثر عمق مدفون پرداخته شده است. با توجه به متفاوت بودن سطح تنش در نقاط مختلف بستر سنگی، تکنیک معادلسازی چندخطی برای این معیار غیرخطی استفاده شده است تا بیشترین مشابهت با معیار غیرخطی هوک و براون ایجاد شود. عمق مدفون پی نیز برخلاف سایر تحقیقات گذشته، با سربار معادل جایگزین نشده و به صورت واقعی خود در نظر گرفته شده است که در نتیجه، امکان توسعه خطوط گسیختگی زیر پی در آن وجود دارد. مطابق نتایج به دست آمده، استفاده از تکنیک معادل سازی چندخطی به جای معادل سازی یک خطی، باعث بهبود قابل توجهی در مقادیر ظرفیت باربری خواهد شد. همچنین قرارگیری پی در عمق مدفون، باعث افزایش ظرفیت باربری نهایی می شود که این مسئله به دلیل توسعه خطوط گسیختگی در توده سنگ واقع در ترازهای بالاتر از کف پی است و در روش هایی که عمق مدفون با سربار معادل جایگزین می شود، این افزایش ظرفیت باربری ناشی از عمق مدفون به درستی به دست نمی آید.

    کلیدواژگان: خطی سازی، ظرفیت باربری، تحلیل حدی، هوک و براون، عمق مدفون
  • عباس بابازاده*، سجاد حسینی صفحه 6

    پیش بینی درست اثرات کاربری های شهری بر شاخص های سیستم حمل و نقل نقشی اصلی در سیاست گذاری و مدیریت ترافیکی شهری دارد. در این مقاله، با استفاده از روش مدلسازی 4-مرحله ای حمل و نقل، اثرات احداث مجتمع فرامنطقه ای تهران مال بر شاخص های کلی سیستم حمل و نقل شهری تهران و نیز محل احداث آن یعنی منطقه 22 بررسی می شوند. برای پیش بینی جذب سفر این مجتمع، مدل های جذب سفر کاربری های فرامنطقه ای، با استفاده از اطلاعات شمارش حجم و پرسشگری، پرداخت می شوند. سپس دو سناریو برای افق سال 1400 شهر تهران در نظر گرفته می شود. در سناریوی اول، وضعیت سیستم حمل و نقل شهری تهران قبل از احداث این مجتمع، و در سناریوی دوم، وضعیت سیستم پس از احداث آن شبیه سازی می شود. این شبیه سازی ها در محیط نرم افزار emme انجام شده، و برای هر دو سناریو شاخص های سیستم حمل و نقل تهران، شامل شاخص های شبکه معابر، تقاضای خودروی شخصی و حمل ونقل همگانی، میزان نشر گازهای آلاینده هوا و مصرف سوخت محاسبه می شوند. مقایسه نتایج این دو سناریو نشان می دهد که در صورت احداث تهران مال، تقاضای سفر با حمل و نقل همگانی حدود 44/0 درصد در کل شهر تهران، و 09/11 درصد در منطقه 22 افزایش پیدا خواهد کرد. همچنین، سرعت متوسط در کل شبکه 02/1 درصد افزایش یافته و مصرف بنزین و تولید آلاینده CO به ترتیب 00/1 درصد و 64/0 درصد کاهش می یابند. این نتایج نشان می دهند که احداث یک مجتمع جاذب فرامنطقه ای در منطقه ای با ظرفیت ترافیکی غیر اشباع توانسته است با جذب بخشی از تقاضای سفر از سایر نواحی، باعث بهبود شاخص های سیستم حمل و نقل شهری شود.

    کلیدواژگان: کاربری های فرامنطقه ای، مدل جذب سفر، نشر آلاینده های گازی، توسعه پایدار، تخصیص ترافیک
  • سامان یغمائی سابق*، سئودا نسجیان صفحه 7

    هدف این مقاله ارزیابی شکنندگی لرزه ای و ظرفیت باقیمانده ی قاب های بتنی مسلح با دیوارهای پر کننده بنایی تحت توالی زلزله اصلی و پس لرزه در حوزه دور و نزدیک است. در تحلیل دینامیکی افزایشی استاندارد (IDA)، فقط اثر زلزله اصلی در تحلیل ها در نظر گرفته می شود، در حالی که در این مقاله از روش تحلیل دینامیکی افزایشی دوبل (D-IDA)، برای در نظر گرفتن اثرات پس لرزه استفاده شده است. اساس روش تحلیل دینامیکی افزایشی دوبل ترکیب زلزله ی اصلی در شدت های مختلف با مجموعه ای از پس لرزه ها است که در دامنه ی ماکزیمم شتاب زمین مقیاس شده اند. در این مطالعه 20 رکورد نزدیک و20 رکورد دور انتخاب شده است. در هر تحلیل از یک رکورد برای زلزله اصلی و پس لرزه استفاده شده است. منحنی های شکنندگی قاب سالم و آسیب دیده با استفاده از مدلسازی فایبر در نرم افزار اپنسیس، برای زلزله های حوزه نزدیک و دور تهیه شده است. همچنین با استفاده از نتایج بدست آمده از تحلیل دینامیکی افزایشی منحنی ظرفیت قاب ها تعریف و پاسخ قاب با دیوار پر کننده و تنها در شدت های مختلف زلزله اصلی مقایسه شده است. با توجه به نتایج بدست آمده برای قاب با دیوار پرکننده مشاهده می شود، شکنندگی لرزه ای قاب بتن مسلح تحت اثر زلزله اصلی و پس لرزه به شدت کاهش می یابد. با مشاهده منحنی های شکنندگی می توان گفت زمانی که درقاب تنها فروپاشی100 درصد اتفاق می افتد، احتمال فروپاشی قاب با دیوار پر کننده در همان شدت PGA (ماکزیمم شتاب زمین) برای زلزله دور و نزدیک، کاهش چمشگیری پیدا می کند که بیانگر نقش موثر دیوارهای پر کننده در افزایش مقاومت جانبی است.

    کلیدواژگان: تحلیل دینامیکی افزایشی، منحنی شکنندگی، زلزله های حوزه دور، زلزله های حوزه نزدیک، قاب با دیوار پر کننده بنایی
  • امین حسن نژاد، مهدی مهدوی عادلی، نوید سیاه پلو، سید عبدالنبی رضوی*، عباس نظری صفحه 8

    عدم اجرای صحیح جزییات اتصال و در نتیجه تغییر در صلبیت اتصال مورد انتظار می تواند سبب شود که توزیع واقعی نیروهای اعضا و درنتیجه رفتار سازه، تفاوت های قابل ملاحظه ای با مفروضات طراحی داشته باشد. ازاین رو تعیین درجه ی صلبیت واقعی اتصال یکی از دغدغه های بزرگ مهندسین طراح به شمار می رود. از طرفی قاب های مهاربندی شده زیپر یکی از انواع سیستم های مهاربندی جدید در سازه های فولادی می باشند که انتظار می رود در صورت طراحی درست پیکربندی زیپر، مشکلات و نقاط ضعف سیستم مهاربندی شورون را برطرف نموده و جایگزین مناسبی برای این نوع سیستم مهاربندی باشد. به کار بردن المان قایم در قاب با بادبند شورون و تبدیل آن به قاب زیپر، باعث بالا رفتن مقاومت، شکل پذیری و افزایش جذب انرژی می شود. در این تحقیق رفتار لرزه ای قاب های مهاربندی شده زیپر برای درصد گیرداری مختلف اتصال تیر به ستون تحت اثر 7 زلزله ی دور و 7 زلزله ی نزدیک به گسل موردبررسی قرار گرفته است. بدین منظور 2 تیپ قاب فولادی 4 و 8 طبقه با درصد گیرداری های 100، 75، 25 و صفر درصد در تحت آنالیز دینامیکی افزاینده قرار گرفته اند. نتیجتا منحنی های شکنندگی در 4 سطح عملکردی مختلف ترسیم و با یکدیگر مقایسه می شوند. نتایج حاصل از تحلیل IDA و منحنی های شکنندگی به دست آمده، نشان می دهد تغییر در درصد گیرداری تحت اثر زلزله های نزدیک گسل نسبت به زلزله های دور از گسل محسوس تر است، به طوری که با کاهش درصد گیرداری و مفصلی کردن اتصالات، درصد فروریزش سازه کاهش پیدا می کند. همچنین این احتمال به ارتفاع قاب نیز وابسته است.

    کلیدواژگان: صلبیت اتصال، تحلیل دینامیکی افزاینده، مهاربندی زیپر، منحنی شکنندگی، سطوح عملکرد
  • شهاب حسن پور*، فرهاد حدادی صفحه 9

    هدف پژوهش حاضر، شناسایی و اولویت بندی عوامل موثر بر ایمنی راه برون شهری دوخطه محور اهر- تبریز توسط سه مدل شبکه عصبی، تاپسیس و رگرسیون لجستیک است. نتایج حاصل از مدل شبکه عصبی نشان داد که این مدل با درستی پیش بینی 86 درصد متغیر های زیرساختی به ترتیب وجود قوس های افقی و قایم، درصد خودروهای سنگین، وضعیت روسازی، وضعیت زهکشی راه، حجم ترافیک عبوری و وضعیت دوربین کنترل سرعت را اولویت بندی می کند. درحالی که بر اساس روش تاپسیس، اولویت متغیر های زیرساختی موثر بر ایمنی مسیر به ترتیب شامل وضعیت زهکشی، وضعیت روسازی، وضعیت دوربین کنترل سرعت، وجود قوس های افقی و قایم، وضعیت علایم مورد استفاده در راه، درصد خودروهای سنگین، وضعیت روشنایی راه، حجم خودرو و وضعیت آرام سازی ترافیک می باشد. همچنین، نتایج تحلیل رگرسیون لجستیک نشان داد که این مدل با درستی 82/74 درصد توانایی اولویت بندی عوامل زیرساختی شامل متغیرهای وضعیت روسازی، وضعیت دوربین کنترل سرعت، وضعیت روشنایی راه، حجم ترافیک عبوری، و وضعیت علایم مورد استفاده در راه دارد که این متغیرها به ترتیب اثرگذاری بیشتری بر اساس شانس بیشتر در مدل نسبت به دیگر متغیرهای زیرساختی در احتمال وقوع شدت تصادفات دارند. مقایسه عملکردی رویکردهای واکنش گرا و پیشگیرانه با استفاده از آزمون های اسپیرمن و تی-تست نیز نشان داد که بین دو مدل شبکه عصبی و رگرسیون لجستیک همبستگی در عملکرد وجود دارد و دو مدل در رویکرد واگنش گرا تقاوت معناداری وجود ندارد. درحالی که بین این مدل ها و مدل تاپسیس تفاوت معناداری وجود دارد.

    کلیدواژگان: راه های دوخطه، ایمنی جاده ای، رویکرد پیشگیرانه، رویکرد واکنش گرا، روش های اولویت بندی
  • محمدرضا محمدی زاده*، علی سیفی نیا صفحه 10

    برای جامعه ی مدرن به منظور محافظت و امنیت شهروندان خود، طراحی ایمن سازه ها در برابر بارهای انفجار از اهمیت ویژه ای برخوردار است. از آنجا که اعتبارسنجی و بهینه سازی سازه های محافظ در برابر بارهای انفجار با استفاده از تست های تجربی در مقیاس واقعی، یک چالش به حساب می آید. لذا بایستی از ابزارهای عددی پیشرفته مانند روش المان محدود، حجم محدود و تفاضل محدود در این خصوص استفاده نمود. دراین مطالعه، هدف ارزیابی عملکرد یک ستون بتن مسلح با استفاده از روش آماری تحلیل انفجاری نموی که الهام گرفته از روش تحلیل دینامیکی نموی است، می باشد. به منظور رسیدن به این هدف یک ستون بتنی در نرم فزار AUTODYN در فواصل مختلف به صورت افزایشی در معرض بار انفجار نیم کره در سطح زمین به صورت شبیه سازی روش کوپل اویلری-لاگرانژی قرار می گیرد. سپس با انتخاب شاخص مناسب خرابی و حدود عملکرد چرخش تکیه گاهی اعضای فشاری بر اساس مبحث 21 از مجموعه مقررات ملی ایران و ASCE/SEI 59-11 نمودار های IEA ترسیم و خلاصه سازی می شوند. در پایان، منحنی شکنندگی و نمودارهای فشار-ضربه برای سازه ستون به منظور تعیین سطح عملکرد از تحلیلIEA بدست می آید. نتایج نشان میدهد احتمال فراگذشت از حالت حدی درج  میزان خرابی کم  برای مقیاس شدت برابر با یک  به طور تقریبی برابر 80%، برای حالت حدی (خرابی متوسط) حدود 60% و حالت خرابی زیاد %40 است.

    کلیدواژگان: تحلیل انفجاری نموی، تحلیل دینامیکی افزاینده، عملکرد، منحنی شکنندگی، نمودارهای IEA
  • محمدرضا ردایی*، محمدحسین ارمی صفحه 11

    طی دهه های اخیر، به دلیل استفاده روزافزون از خطوط لوله جهت انتقال انواع سیالات ، ضرورت تحلیل و ارزیابی این خطوط در محل عبور از گسل ها افزایش یافته است.در همین راستا،مطالعات عددی بسیاری در خصوص لوله های مدفون مواجه با گسل صورت پذیرفته است.در غالب پژوهش های پیشین، مشخصات انتخابی برای ایجاد مدل ها بر مبنای تجربیات پژوهشگران انتخاب گردیده است. به همین جهت طبیعتا نتایج عددی به دست آمده از نرم افزارها می تواند محافظه کارانه یا با خطا روبرو گردد. از طرفی آیین نامه ها و استانداردهای متداول طراحی خطوط لوله به عنوان مراجع اصلی، شرایط و ضوابط خاصی را در این خصوص الزام می دارند.لذا طی پژوهش حاضر،با استناد به روابط آیین نامه ای موجود در این زمینه،نسبت به بررسی اثر طول لوله انتخابی و مدل رفتاری خاک در دقت نتایج مدل نرم افزاری آباکوس اقدام گردیده است.در این راستا، ابتدا مدل لوله فولادی مدفون در سه قطر انتخابی و دارای دو طول متفاوت و سایر شرایط یکسان و سپس، تحت سایر شرایط یکسان و صرفا متفاوت از نظر نحوه مدل نمودن رفتار خاک در مواجهه با جابه جایی گسل امتدادلغزمورد مقایسه قرار گرفت. در نهایت نتایج به دست آمده از نرم افزار با روابط آیین نامه ای مقایسه گردید. بررسی نتایج به دست آمده بیانگر آن است که می بایست ازاین پس از طول مهارنشده لوله جهت مدلسازی بعد طولی لوله استفاده گردد. همچنین مدل رفتاری دراکر-پراگر اصلاح شده با توجه به تقریب نتایج با روابط آیین نامه به عنوان مدل مناسب جهت شبیه سازی رفتار خاک ماسه ای انتخاب گردید.

    کلیدواژگان: خطوط لوله فولادی مدفون، گسل امتدادلغز، طول موثر مهار نشده، مدل رفتاری دراکرپراگر اصلاح شده، مدلسازی عددی
  • احسان محمدی اصفهانی، رضا نادری* صفحه 12

    مطالعه عملکرد سیستم ریزشمع به عنوان یک روش موثر، اجرایی و مقرون به صرفه برای مقاوم سازی لرزه ای ساختگاه و فونداسیون و درنظرگرفتن ویژگی ها و اثرات متفاوت زلزله های حوزه دور و نزدیک بر سازه ها، ضرورت مطالعه عملکرد گروه ریزشمع تحت اثر زلزله های حوزه دور و نزدیک را توجیه می نماید. در این پژوهش با استفاده از نرم افزار Opensees، دو نوع خاک دانه ای سست (40% =Dr) و متراکم (80% =Dr) با رفتار الاستوپلاستیک و دو مدل تسلیح شامل گروه ریزشمع قایم و مایل با رفتار الاستیک و مصالح بتنی با توجه به سرعت موج برشی ساختگاه (Vs30) تحت اثر سه مجموعه زلزله دور و نزدیک قرار گرفت. پاسخ های گروه ریزشمع شامل تغییرمکان افقی، شتاب و نیروهای داخلی مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت و نتایج مهم برای بهره گیری از گروه ریزشمع به منظور مقاوم سازی لرزه ای در مناطق نزدیک به کانون لرزه زا و دور از آن ارایه گردید. نتایج نشان داد اثر رکوردهای نزدیک گسل موجب افزایش قابل ملاحظه تغییرمکان افقی به ویژه در ساختگاه دانه ای سست می گردد. افزایش تغییرمکان جانبی در اثر زلزله های نزدیک نسبت به زلزله های دور برای گروه ریزشمع قایم و مایل در ساختگاه دانه ای سست به ترتیب 125% و 124% و برای گروه ریزشمع قایم و مایل در ساختگاه دانه ای متراکم به ترتیب 15% و 13% می باشد. همچنین گروه ریزشمع مایل عملکردی تقریبا مشابه در کنترل شتاب و تغییرمکان های افقی و عملکرد بهتری در کنترل نیروهای داخلی نسبت به گروه ریزشمع قایم از خود نشان می دهد.

    کلیدواژگان: گروه ریزشمع، زلزله های دور و نزدیک، اجزاء محدود، تحلیل تاریخچه زمانی، OpenSEES
  • آرش رساءایزدی، سید احسان ابریشمی* صفحه 13

    پیش بینی متغیرهای ترافیکی و اطلاع رسانی آن به مسافرین و گردانندگان شبکه حمل ونقل یکی از راه کارهای مدیریت تقاضای سفر است. با اطلاع رسانی وضعیت آینده ترافیک از طریق سیستم های حمل ونقل هوشمند، آمادگی بیشتری جهت اجتناب از وقوع تراکم ترافیک به وجود می آید. در این مطالعه به منظور پیش بینی وضعیت ترافیک ساعتی، شامل سه وضعیت روان، نیمه سنگین و سنگین، در جاده برون شهری کرج به چالوس در شمال ایران، سه مدل یادگیری ماشین، شامل ماشین بردار پشتیبان، جنگل تصادفی و حافظه طولانی کوتاه مدت به دو صورت کوتاه مدت و میان مدت آموزش داده شده اند. متغیرهای پیش بینی کننده در مدل های میان مدت اطلاعات تقویمی، آب وهوا و محدودیت های ترافیکی هستند درصورتی که در مدل های کوتاه مدت علاوه بر متغیرهای نامبرده، وضعیت ترافیک مشاهده شده در سه تا هشت ساعت گذشته نیز استفاده شده است و این مدل ها تنها قادر به پیش بینی وضعیت ترافیک یک و دو ساعت آینده هستند. نتایج نشان می دهد مدل حافظه طولانی کوتاه مدت با دقتی معادل با 11/90 درصد دقیق ترین مدل پیش بینی کننده وضعیت ترافیک با افق کوتاه مدت است. این مدل برای افق بلندمدت نیز متغیر وضعیت ترافیک را با 07/82 درصد دقت، دقیق تر از دو مدل دیگر پیش بینی کرده است و بیشترین مقادیر شاخص F (F1) برای پیش بینی سه وضعیت ترافیک سبک، نیمه سنگین و سنگین را به همراه داشته که به ترتیب برابر با 86/0، 93/0 و 81/0 به دست آمده اند. همچنین متغیرهای ساعت و تعطیلی همان روز و نوع تعطیلی و متغیرهای مشاهدات سه تا هشت ساعت پیش وضعیت ترافیک به ترتیب بیشترین تاثیر را بر افزایش دقت مدل های میان مدت و کوتاه مدت دارند.

    کلیدواژگان: پیش بینی وضعیت ترافیک، ماشین بردار پشتیبان، جنگل تصادفی، حافظه طولانی کوتاه مدت، سیستم های حمل ونقل هوشمند
  • شیما ترابی نژاد، محمد دلنواز* صفحه 14

    استفاده بیش از حد از کود های نیتروژن دار باعث حضور آلاینده های معدنی نظیر فسفات و نیترات در منابع آب های زیرزمینی می شود. با توجه به خطرات حضور این ترکیبات در آب، یافتن روشی مناسب جهت حذف همزمان این آنیون ها از منابع آبی بسیار حایز اهمیت است. هدف از این مطالعه، استفاده از فرایند انعقاد الکتریکی و بررسی اثر پارامتر های سختی، فاصله الکترود، نوع پوشش دهی الکترود با نانو ذرات و اثر ولتامتری چرخه ای به عنوان متغیر در شرایط غلظت اولیه 100 میلی گرم بر لیتر از دو آلاینده، دانسیته جریان 5/22 آمپر بر مترمربع، pH برابر 6 و زمان ماند 40 دقیقه بر حذف نیترات و فسفات بصورت همزمان است. بهترین بازده حذف فسفات و نیترات در فاصله 2 سانتی متری بین الکترود ها به ترتیب 8/93 و 78 درصد و در سختی 65 میلی گرم بر لیتر کربنات کلسیم به میزان 3/99 و 86 درصد بدست آمد. جهت بهبود فرایند انعقاد الکتریکی و کاهش سرعت غیرفعال شدن آند آلومینیومی، الکترودها با نانو ذرات ZnO به روش سل-ژل پوشش دهی شدند. صحت پوشش دهی الکترود با نانو ذرات ZnO توسط آنالیزهای SEM، EDX و XRD ارزیابی شد. برای بررسی اثر پوشش دهی نانوذرات از آزمایش ولتامتری چرخه ای استفاده گردید. نتایج حاکی از بهبود 44/202 درصدی شدت جریان الکتریکی در الکترود اصلاح شده بود.

    کلیدواژگان: انعقاد الکتریکی، نیترات و فسفات، سل-ژل، ولتامتری چرخه ای، ZnO
  • مهدی کوهستانی، محمدرضا اصفهانی* صفحه 15

    در سازه های بتن مسلح، یکی از عوامل کارآمد جهت جلوگیری و کاهش خرابی پیش رونده و افزایش ظرفیت باربری را می توان مکانیزم عمل غشایی فشاری دانست. در پژوهش پیش رو، جهت پیش بینی ظرفیت غشایی فشاری از یک مدل عددی برای تحلیل تیرهای بتن مسلح استفاده می شود. این مدل مبتنی بر تحلیل های مقطعی در امتداد تیر و برقراری شرایط تعادل و سازگاری در هر مقطع و در کل تیر است. مدل عددی برای تحلیل تیرهای بتن مسلح، با استفاده از نرم افزار برنامه نویسی فرترن کدنویسی شده است. به منظور بررسی عمل غشایی در تیرهای بتن مسلح لاغر مقید، چندین نمونه تیر با نسبت های طول دهانه به ارتفاع مقطع متفاوت در مطالعات پارامتری مورد تحلیل قرار می گیرند. تحلیل ها برای بررسی تاثیر پارامترهای مقاومت فشاری بتن، نسبت مسلح کننده، سختی محوری و سختی دورانی تکیه گاهی بر عملکرد غشایی در تیر بتن مسلح با لاغری های متفاوت صورت می پذیرد. نتایج نشان می دهد با افزایش لاغری میزان تاثیر عمل غشایی در تیرهای بتن مسلح کاهش می یابد. همچنین مشاهده می شود تاثیر افزایش هر چهار پارامتر بر ظرفیت نهایی باربری در تیرهای کوتاه بیشتر است. در بررسی اثر سختی های تکیه گاهی بر پاسخ ظرفیت نهایی تیر نیز ملاحظه شد تنها در مقدار سختی های پایین است که عمل غشایی نسبت به افزایش سختی واکنش بیشتری دارد. برای پاسخ نیروی محوری فشاری، نسبت لاغری و سختی محوری اثرگذاری بیشتر و نسبت مسلح کننده کمترین اثرگذاری را دارا است. برای بیشینه تغییر مکان تیر، سختی دورانی و نسبت لاغری دارای اثرگذاری بیشتر و نسبت مسلح کننده کمترین اثرگذاری را بر این پاسخ دارند.

    کلیدواژگان: عمل غشائی، تیر، لاغری، بتن مسلح، مدل عددی
  • عبدالرضا کریمی*، مسعود عامل سخی، رضا یوسفی، امیرعباس عموئی صفحه 16

    یکی از روش های رایج و کم هزینه جهت بهبود خصوصیات ژیوتکنیکی خاک ماسه ای، تثبیت آن به وسیله مواد افزودنی مانند سیمان است. با توجه به آلودگی های زیست محیطی حاصل از تولید و مصرف سیمان، استفاده از آن همچنان در پروژه های عمرانی از ارکان اصلی به حساب می آید. به همین دلیل این پژوهش به دنبال یافتن راه حلی برای کاهش مصرف سیمان است. به منظور بررسی تاثیر الیاف پلی پروپیلن بر مقاومت تک محوری خاک، مقادیر الیاف پلی پروپیلن، سیمان، زیولیت، نوع خاک ماسه ای و همچنین زمان عمل آوری مد نظر قرار گرفته و در مجموع تعداد 126 آزمایش مقاومت تک محوری انجام شده است. به منظور بهسازی این دو نوع خاک از مقادیر 4% وزنی سیمان، مقادیر 0، 25/0، 5/0، 75/0 و 1 درصد الیاف پلی پروپیلن با توزیع تصادفی و مقادیر 0، 10، 30 و 50 درصد جایگزینی زیولیت در زمان عمل آوری 7، 14 و 28 روز استفاده شده است. طبق نتایج آزمایش تراکم، با افزودن 5/0 درصد الیاف پلی پروپیلن به ماسه خوب دانه بندی و 1 درصد به ماسه بد دانه بندی، مقدار رطوبت بهینه، افزایش و پس از آن کاهش یافته است. از طرفی با افزایش درصد الیاف پلی پروپیلن، وزن مخصوص خشک هر دو نوع خاک، کاهش یافته است. همچنین طبق نتایج آزمایش مقاومت تک محوری، درصد بهینه جایگزینی زیولیت و الیاف پلی پروپیلن در طرح بهسازی ماسه خوب دانه بندی به ترتیب 30% و 5/0% و در ماسه بد دانه بندی به ترتیب 10% و 75/0% بدست آمده است. استفاده از مقادیر بهینه زیولیت و الیاف پلی پروپیلن در طرح جایگزینی سیمان، علاوه بر افزایش مقاومت تک محوری نمونه ها، باعث افزایش کرنش گسیختگی آن ها نیز شده است.

    کلیدواژگان: تثبیت خاک، الیاف پلی پروپیلن، سیمان پرتلند، زئولیت، مقاومت تک محوری
  • رضا پورحسینی*، محسن رنجی صفحه 17

    در موارد متعددی از شمع ها برای مقابله با نیروی کششی در پروژه های مهندسی مورد استفاده قرار می گیرد. در این مقاله، رفتار شمع کوتاه در زوایای بارگذاری کششی کج و در خاک ماسه ای با استفاده از نرم افزار Flac3D و تحلیل غیرخطی]با نسبت لاغری (λ=L/B) کوچکتر از 10[مورد بررسی قرار گرفت. معیار گسیختگی خاک از نوع موهر-کلمب انتخاب شد و تحلیل ها در محدوده تغییر شکل های بزرگ صورت پذیرفت. در این مطالعه شمع بتن مسلح با مقطع 2/1×2/1 متر و مدفون در خاک ماسه ای متراکم و به عمق 10 متر در نظر گرفته شد. با توجه به نتایج عددی، روابط داس و سیلی 1975 به چالش کشیده شد. منحنی بار - جابجایی با زوایای مختلف بارکششی ارایه گردید که بر این اساس با اضافه شدن مولفه افقی نیرو ظرفیت کششی شمع افزایش می یابد. بعنوان مثال در زاویه بار 60 درجه نسبت به خط افق ظرفیت کششی شمع 25 درصد بیشتر شده است. منحنی تغییرات خیز و جابجایی قایم - زاویه اعمال بار، براساس نتایج عددی مدل ها ارایه گردیده است. همچنین رابطه معناداری بین ضریب β که توسط اسماعیل و ال سند 1994 معرفی شده است و نسبت لاغری شمع (λ) با توجه به مطالعات آزمایشگاهی دیگران و نتایج عددی این پژوهش به دست آمد.

    کلیدواژگان: کشش کج، خاک ماسه ای، شمع کوتاه، مدلسازی عددی، بارجانبی
  • حامد فرهادی، کاظم اسماعیلی*، مانوسوس والیراکیس، عبدالرضا ظهیری صفحه 18

    حرکت رسوب با اهمیت فراوانی که در مهندسی و علم هیدرولیک دارد فیزیک کاملا شناخته شده ای ندارد. نادیده گرفتن حرکت نوسانی و طبیعت ناپیوسته انتقال بار بستر، کاربرد روابطی که بر این اساس برای تخمین بار انتقال رسوب ارایه شده اند را دچار چالش کرده است. این پژوهش سعی دارد حرکت غیر معلق (حرکت بار بستر) یک ذره با وزن های متفاوت را در شرایط مختلف جریان با استفاده از تکنیک های رهگیری ذره، مورد کاوش قرار دهد و آن را در قالب توابع توزیع احتمالاتی توصیف کند. با مشخص شدن رفتار آماری در رابطه با عامل یا عوامل موثر انتقال در رژیم های مختلف انتقال رسوب، می توان اظهار نظر دقیق تری داشت. در این راستا با استفاده از تکنیک رهگیری ذره (PTV)، موقعیت ذره در هر سری آزمایش مشخص شد. در نهایت با محاسبه سرعت لحظه ای ذره توابع توزیع احتمالاتی مختلف بر داده ها برازش داده شد تا بهترین تابع با توجه به معیار سنجش آماری کولموگروف-اسمیرنوف انتخاب شود. نتایج نشان داد که انتقال ذره در اعداد رینولدز پایین جریان از تابع توزیع لوگ-نرمال و در اعداد رینولدز جریان بالا از تابع توزیع نرمال تبعیت می کند. با توجه به اهمیت کاربرد نتایج در مهندسی، به دلیل اینکه قالب پژوهش، قالب آماری و توصیف پدیده تصادفی بوده است می توان با در نظر گرفتن شرایط مختلف جریان (اعداد رینولدز) احتمال وقوع سرعت ذرات را با استفاده از توابع توزیع ارایه شده، تخمین زد. همچنین نتایج این پژوهش در شرایط هیدرولیکی مشابه از جمله پژوهش های اکو-هیدرولیک قابل استفاده می باشد.

    کلیدواژگان: انتقال رسوب، بار بستر، تابع توزیع احتمالاتی، ردیابی سرعت ذره، حرکت تصادفی ذرات
  • محمدرضا سیفی اسگ شهر*، سعید رفیعی صفحه 19

    در ساختمان های بتن آرمه بلندمرتبه استفاده از سیستم های جداساز می تواند منجر به افزایش پاسخ سازه شود که برای کنترل این مسئله افزایش سختی ساختمان با استفاده از سیستم های باربر جانبی مانند دیوار برشی پیشنهاد می شود. در مطالعه حاضر، به مقایسه پاسخ لرزه ای ساختمان های بتن آرمه دوگانه با پای ثابت و جداسازی شده با جداساز لاستیکی-سربی تحت رکوردهای حوزه نزدیک با استفاده از روش تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی مطابق با ضوابط ویرایش چهارم استاندارد 2800 و آیین نامه ASCE/SEI 7-16 پرداخته شده است. به این منظور ساختمان های بتن آرمه 10، 15 و 20 طبقه که دارای سیستم دوگانه قاب خمشی ویژه همراه با دیوار برشی ویژه بوده و نیز در پلان مشابه و منظم هستند، به عنوان مطالعه موردی انتخاب شده اند. سازه 20 طبقه به عنوان سازه بلند در این مطالعه در نظر گرفته شده است. نتایج نشان دهنده آن است که پاسخ ساختمان های جداسازی شده شامل میانگین، میانه و صدک های 16% و 84% دریفت و شتاب طبقات و همچنین میانگین و بیشینه برش پایه کاهش قابل ملاحظه ای نسبت به ساختمان با پای ثابت بر اساس هر دو آیین نامه داشته است. نتایج دلالت بر آن دارند که در سازه های جداسازی شده نسبت به سازه های با پای ثابت، بر اساس آیین نامه ASCE نسبت به استاندارد 2800، دریفت حداکثر در سازه ها 23% کاهش بیشتر و شتاب و برش پایه میانگین 11% کاهش بیشتری نشان داده است. نتایج بدست آمده در این تحقیق می تواند مبنای توسعه ضوابط استاندارد 2800 برای بررسی پاسخ لرزه ای ساختمان های بتن آرمه جداسازی شده واقع شده در ساختگاه نزدیک به گسل باشد.

    کلیدواژگان: ساختمان بتن آرمه دوگانه، زلزله حوزه نزدیک، جداساز لاستیکی-سربی، ویرایش چهارم استاندارد 2800، آیین نامه ASCE، SEI 7-16
  • فرزین سلماسی*، بهرام نورانی، رضا نوروزی صفحه 20

    در طراحی سازه های هیدرولیکی از دیوارهای آب بند برای کنترل نیروی بالابرنده و گرادیان هیدرولیکی خروجی استفاده می گردد. در این تحقیق نحوه قرارگیری دیوار آب بند دوگانه در زیر سازه های هیدرولیکی از لحاظ موقعیت، فاصله و همچنین عمق کارگذاری آن ها به روش عددی مورد بررسی قرار گرفت. حل معادلات حاکم به همراه شرایط مرزی، به روش المان های محدود (FEM) انجام گرفت. نتایج نشان داد که اگر دیوار آب بند پایین دست از دیوار آب بند بالادست عمیق تر باشد، باعث افزایش برآیند نیروی بالابرنده نسبت به حالت بدون دیوار آب بند خواهد شد. به ازای یک عرض ثابت برای سازه، با کاهش فاصله دو دیوار آب بند نسبت به هم، نیروی بالابرنده (U) کاهش پیدا می کند. هر چه عرض سازه کمتر و یا عمق پی نفوذپذیر بیشتر باشد، نیروی بالابرنده کمتر خواهد بود. با افزایش فاصله دو دیوار آب بند نسبت به هم و افزایش عمق دیوار آب بند انتهایی، گرادیان هیدرولیکی خروجی (GR) کاهش می یابد. مقدار GR هنگامی که دو دیوار آب بند در ابتدا و انتهای سازه قرار داشته باشند نسبت به حالتی که دیوار آب بند انتهایی در موقعیت 33/0 L=/B و 66/0 L=/B نسبت به دیوار آب بند ابتدایی باشد، کمتر خواهد شد. مقایسه نتایج حاصل از مدل عددی با نتایج ارایه شده در تحقیقات قبلی برای یک شرایط یکسان نشان داد که حداکثر خطا در مدل عددی جهت برآورد فشار آب منفذی در انتهای سازه (Pc) و گرادیان هیدرولیکی خروجی (GR) کمتر از 5% می باشد.

    کلیدواژگان: دیوار آب بند، نیروی بالابرنده، گرادیان هیدرولیکی خروجی، سازه هیدرولیکی، المان محدود
|
  • Ehsan Tavasoli, Omid Rezaifar *, Ali Kheyroddin Page 1

    Understanding the performance of reinforced concrete (RC) structures against earthquake load to design them is imperative. One of the fundamental issues determining the performance of concrete structures against earthquake load is investigating the joint behavior and its appropriate ductility. To attain adequate ductility in beams and columns, the joint must have sufficient strength and ductility to withstand the ultimate loads of beams and columns. In many RC structures that have been exposed to severe earthquakes, joint shear failure has been observed. Shear failure of the joint can be due to the weakness of oblique reinforcements in the beam-column joint area of RC structures. The use of high-strength external bolts under axial and cyclic loading in ABAQUS finite element software has been investigated in this paper. The arrangement and the amount of post-tension of the bolts are the parameters investigated in this study. The use of external bolts to retrofit the RC beam-column joints indicates an increase in confinement and consequently improves performance at the joint area. In addition to preventing shear failure in the joint fountain, the proposed method causes a capacity increase of about 44% in post-tension specimens. Also, it increases energy absorption by about 50% in retrofitting specimens.

    Keywords: Beam-column joint, High strength bolt, Post-tension, Finite Element Method(FEM), Rehabilitation
  • Mahna Safarkhani, Mahmood Naderi * Page 2

    Durability is an important property that determines the long-term behavior of cement-based materials. In this study, graphene oxide nanoparticles (GONPs) are proposed to prevent the ingress of water in the concrete. GONPs are the product of chemical exfoliation of graphite and contain a range of reactive oxygen functional groups that enable it as a suitable candidate for reaction in cementitious materials through physical functionalization. The multiscale approach is adopted to study the unsaturated transport properties of GONPs-reinforced concrete. At the nanoscale, the most important parameters for unsaturated mass transport analysis of GONPs-reinforced cement paste are determined through the molecular dynamic (MD) simulation. At the microscale, a hydrated cement model is adopted and its permeability characteristics are calculated. At the mesoscale, a three-phase mesoscale model of concrete is presented, which considers particles, cement paste, and the interfacial transition zone (ITZ) as separate constituents to simulate the unsaturated flow under the mixed actions of capillary suction, external hydrostatic pressure, and gravity. The proposed approach is validated by comparing the numerical result with those of the available experimental data taken from this paper to verify the reliability and efficiency of multiscale model for predicting the unsaturated water transport properties. Experimental and numerical results indicate that the incorporation of a very low fraction of GONPs (0.1% by weight of cement) can effectively hinder the ingress of water molecules. It can be concluded that adding GONPs improve the transport properties of concrete which subsequently improves its durability.

    Keywords: Graphene oxide nanoparticles (GONPs), Unsaturated water transport, Multiscale approach, Durability
  • Vahid Saberi *, Hamid Saberi, Masoud Salimikia, Abbasali Sadeghi Page 3

    In this study, RBS connections behavior reinforced by horizontal and vertical stiffeners are assessed under cyclic loading and the effect of stiffeners is studied in order to improve the cyclic behavior of connections. The finite element ABAQUS software has been used to verify and simulate reduced beam section (RBS) connection behavior. Parametric study have been conducted by changing the stiffeners number, material and arrangement in connection area. The finite element analyses results showed that when using a combination of two horizontal and two vertical stiffeners, the initial and ultimate strength of the connection have been increased by 6.2% and 26.1%, respectively, compared to that of the connections without stiffeners. When using horizontal and vertical stiffeners in a rectangular arrangement with a length equals to 75% of the section reduction area length and its height equals to 75% beam height, the initial and ultimate strength of the connection has been increased by 6% and 20%, respectively in comparison the state without stiffeners. By comparing the use of ST37 and ST52 in stiffeners, it has been observed that both used steels have the same effect on the connection strength. Meanwhile, the effect of steel material of stiffeners could be ignored on improving the connection strength.

    Keywords: Reduced Beam Section (RBS) Connection, Cyclic loading, Horizontal Stiffener, Vertical Stiffener, ABAQUS Software
  • Saeid Yousefvand, Amin Mohebkhah * Page 4

    Confined masonry walls (CMWs) are generally used as a suitable type of lateral force resisting systems in earthquake prone regions. The RC confining members (tie-beams) in such walls are mainly used to provide integrity and increase the ductility of masonry buildings. Considering the inherent complexities of structural behavior of masonry materials and interaction between tie-beams and walls, modeling and analysis of CMWs is one of the challenging problems in the analysis of buildings under lateral loads. Among the building analysis methods, macro-modeling methods have always been considered by researchers due to their proper accuracy and efficiency. The purpose of this study is to modify and verify a suitable macro-model based on the equivalent strut model (Crisafulli infill model) for the cyclic analysis of CMWs. To this end, first, by comparing the behavior of CMWs with infilled frames and identifying their similarities and differences and using the relationships available in the literature, the specifications and parameters of this model are modified for CMWs (with and without opening) as well as CMWs with interior tie-beams. Then, based on the available experimental results of several CMWs and a 3D confined masonry building, the accuracy of the equivalent strut-based model in estimating the lateral stiffness and shear capacity of the specimens is discussed. The results show that it is possible to predict reasonably the overall response of CMWs by the modified equivalent strut model.

    Keywords: Confined masonry walls (CMWs), Numerical modeling, Macro model, Equivalent strut, Nonlinear Static analysis
  • Saeed Shamloo, Meysam Imani * Page 5

    One of the most important issues in calculation of the bearing capacity of rock masses is the method of application of rock mass failure criterion. The Hoek-Brown failure criterion is the most useful criterion in practical applications. For applying this criterion in upper bound method of limit analysis, one should linearize it using the single or multi tangential technique. In this paper, the method of linearization of the Hoek-Brown criterion is investigated for determining the bearing capacity of embedded footings on rock masses. Since different stress levels are existed in the rock mass body, the multi-tangential technique results in the best approximation of the nonlinear Hoek-Brown criterion. As a novelty for the current research, the embedment depth of the footing is considered directly in the upper bound formulations instead of replacing it by an equivalent surcharge. The obtained results show that considering the embedment depth of footings along with using the multi-tangential technique result in increasing the accuracy of the results. In the methods which consider the embedment depth as an equivalent surcharge, the extension of the failure lines through the rock mass above the footing base cannot be considered.

    Keywords: Linearization, Bearing Capacity, Limit analysis, Hoek-Brown, Embedment depth
  • Abbas Babazadeh *, Sajjad Hosseini Page 6

    The interaction between urban land uses and urban transportation system is one of the most important issues in traffic policy and urban management. In order to investigate how these land uses interact with the transportation system, the construction effects of “Tehran Mall” trans-regional complex on the general measures of Tehran transportation system and its District 22 are studied based on the 4-step modelling approach. In order to modeling the travel attraction of this complex, models of mixed trans-regional land uses are calibrated using volume counting and query information. Then, two scenarios are defined for Tehran in the year 1400. The first scenario is the status of the Tehran transportation system in absence of Tehran Mall and the second one its status in presence of Tehran Mall. After modeling both scenarios in EMME software, a comparison between the two scenarios is performed based on the general measure of the transportation system, which include transportation network measures, auto and public travel demand, air pollution emissions and fuel consumption. Comparing the results of these two scenarios shows that in the case that Tehran Mall is constructed, important measures of Tehran transportation system improve. It can be concluded, therefore, that the construction of a trans-regional attractive land use in an area with unsaturated traffic capacity can attract part of the travel demand from other areas, and so can improve the transportation system while reducing emissions.

    Keywords: trans-regional land uses, trip attraction model, air pollution emissions, Sustainable Development, traffic assignment
  • Saman Yaghmaei Sabegh *, Sevda Nassjyan Page 7

    The purpose of this paper is to assessment the seismic fragility and residual capacity of reinforced concrete frame (RC) with masonry infills subject to mainshock/aftershock sequence in the far and near field ground motions. In standard incremental dynamic analysis (IDA), only the effect of the main shock in the analysis is considered, so the double incremental dynamic analysis (D-IDA) method is used to consider the after shock effects. double incremental dynamic analysis approach is used, based on the combination of the mainshock (MS) at different intensities with a set of spectrum-compatible aftershocks (AS) scaled in amplitude with respect to peak ground. In this study, 20 near field records and 20 far field records were selected. In each analysis, a same record has been used for the main shock and after shock. Also using the results obtained from incremental dynamic analysis, the frame residual capacity diagrams is defined and the infilled frame response is compared with bare frame at different intensities of the main shock. According to the results obtained for infilled, the seismic fragility of the reinforced concrete frame is greatly reduced due to the mainshock and aftershock. It can be said that when only 100% collapse occurs in the bare frame, the probability of the frame collapsing with the infill wall at the same intensity as PGA (maximum ground acceleration) for near and far field earthquake records is significantly reduced.

    Keywords: Incremental dynamic analysis, Fragility Curves, Far-field records, Near-field records, Masonry Infilled frames
  • Amin Hasannejad, Mehdi Mahdavi Adeli, Navid Siahpolo, Seyed Abdonnabi Razavi *, Abbas Nazari Page 8

    Vertical elements between the beams can be used to control the failure on the chevron braces due to the post-buckling behavior. Zipper bracing is a new bracing system which expected to recover chevron bracing defects. By applying the vertical element to the chevron bracing and converting it to a zipper frame, it improves frame resistance, ductility and energy absorption. In this thesis, the seismic behavior of zipper brace frames is investigated for different percentages of beam-to-column connection stiffness under near- and far-field earthquakes. For this purpose, two types of pre-designed 4 and 8 story steel frame with 0, 25,75 and 100 stiffness percentages are analyzed using IDA method in OpenSEES. Finally, the fragility curves are compared at 4 performance levels. According to the results obtained from IDA analysis and the fragility curves, the effect of different stiffness percentages under near-fault earthquakes is more noticeable than far-fault earthquakes, which decreases the percentage of structural collapse by articulation the retention and articulation of joints. This probability also depends on the height of the frame. On the other hand, it can be obtained that the rigidity of the connections does not significantly changes the structural capacity and performance levels.

    Keywords: Connection stiffness, Incremental dynamic analysis, Zipper bracing, Fragility curve, Performance level
  • Shahab Hassanpour *, Farhad Hadadi Page 9

    The present study is firstly aimed to identify, and prioritize factors affecting accidents on rural road of Ahar-Tabriz using artificial neural network (ANN), TOPSIS and multinomial logistic regression (MNL) models. Secondly, this study compares the results of priorities in three models based on preventive and reactive methods. The results of ANN model indicated that this model predicts accident severity via 86% in which prioritized factors such as horizontal and vertical curves, percentage of heavy vehicles, pavement condition, road drainage condition, volume of passing cars and use of speed control cameras, respectively. However, TOPSIS model has shown that the priority of the infrastructure factors affecting road safety include drainage condition, pavement condition, use of speed control cameras, horizontal and vertical curves, road signs, percent of heavy cars, road lighting condition, vehicle volume, and traffic calming, respectively. In addition, MNL model indicated that this model is capable of prediction in accident severity via 74.82% in which pavement condition, use of speed control cameras, road lighting condition, vehicle volume, and road signs are ranked as the most effective factors involved with accidents on rural roads, respectively. Therefore, by making a performance comparison based on Spearman's rank correlation coefficient, T-test analysis, it is found that there is no difference ANN and MNL models, however, there is a significant difference between TOPSIS and other models.

    Keywords: Two-lane roads, Road Safety, preventative method, reactive method, prioritization models
  • MohammadReza Mohammadizadeh *, Ali Seifinia Page 10

    To protect citizens and infrastructures in a modern society, the safe design of structures against accidental explosion is a particular importance. In this study, the aim is to evaluate the performance of a reinforced concrete column using Incremental explosive analysis, which is inspired by the method of incremental dynamic analysis. In order to achieve this goal, the concrete moment frame is designed for dead, live, and earthquake loads based on Iranian national regulations codes in Etabs software. Then, an exterior designed column related to the RC moment frame is analyzed under different ground blast intensity (hemispherical explosions at the ground level) at stand of distance 3, 5, 7, 10, 12, 15, 17 and 20 meter. Eulerian-Lagrangian coupling method has been used to obtain the dynamic response of the structure against rapid explosion load in Autodyn. After completing the analysis and obtaining the structural response, the IEA Curve is drawn as a structural response against the explosion intensity.Fragility curve also is obtained to determine the probability of exceeding each limit states. The results show that the probability of exceeding the limit state Ls-1 for intensity measure equals to 1 approximately equals to 80%, for the Ls-2 is about 60% and for the Ls-3 is 40%. Finally, the pressure-impulse diagram on a logarithmic scale is obtained as a combination of pressures and impulses that produce the column response in the three considered limit states. The results show that fragility curves and pressure-impulse diagrams along with IEA curves provide useful information to design.

    Keywords: Incremental Explosion analysis, incremental dynamic analysis, performance, fragility curve, IEA diagrams
  • MohammadReza Radaei *, MohammadHossein Erami Page 11

    In recent decades, due to the increasing use of pipelines to transport a variety of fluids, the need to analyze and evaluate these lines at the crossing faults has increased. In this regard, many numerical studies have been carried out on buried pipes crossing faults. In most models used in previous researches, the selected characteristics for creating models were based on researchers' experiences. Therefore, naturally, the numerical results obtained from the FE analysis can be non-economic or erroneous.On the other hand, common regulations and standards for designing pipelines require special conditions and criteria in this field. Therefore, in this study, based on the existing bylaws in this field, the effect of selective pipe length and soil behavioral model on the accuracy of ABAQUS software model results has been investigated. In this regard,first, the results of two models of buried 56 inch steel pipeline with two different lengths and other similar conditions and then Under other same and purely different conditions in terms of soil behavior model,The response of the buried 56 inch pipeline crossing strike-slip fault was the basis of comparison. Finally, the review of the results shows that the unanchored length of the pipe is better to simulate longitudinal dimension of the pipeline. Also, the behavioral model of CAP plasticity was selected as a suitable model to simulate soil behavior due to the approximation of the results with the relations of the regulations

    Keywords: buried steel pipeline, strike-slip fault, unanchor length, Cap plasticity model, Numerical modeling
  • Ehsan Mohamadi Esfahani, Reza Naderi * Page 12

    Studying the performance of micropile system as an effective, practical and affordable method for seismic retrofitting of the site and foundation and considering the different characteristics and effects of nearfield and farfield earthquakes on structures, justifies the need to study the performance of micropile group under nearfield and farfield earthquakes. In this research, using Opensees software, two types of loose (Dr =40%) and dense (Dr = 80%) granular soils with elastoplastic behavior and two reinforcement models including vertical and inclined micropiles with elastic behavior and concrete material was affected by three sets of farfield and nearfield earthquakes due to the shear wave velocity of the site (Vs30). The responses of the micropile group including horizontal displacement, acceleration and internal forces were studied and compared and important results were presented to use the micropile group in order to seismic retrofitting of areas close to and far from the epicenter. The results showed that the effect of near-fault records significantly increases the horizontal displacement, especially in loose granular site. The increase in lateral displacement due to near earthquakes compared to far earthquakes is 125% and 124% for the vertical and inclined micropile group in the loose granular structure and 15% and 13% for the vertical and inclined micropile group in the dense granular site, respectively. Also, the inclined micropile group shows almost similar performance in controlling horizontal displacements and better performance in controlling internal forces than the vertical micropile group.

    Keywords: Micropile group, Nearfield, farfield earthquakes, Finite Elements, time history analysis, OpenSEES
  • Arash Rasaizadi, Seyed Ehsan Seyedabrishami * Page 13

    Predicting traffic variables and informing the passengers and the transportation network operators is one way to manage the travel demand. By informing the future state of traffic through intelligent transportation systems, there is more readiness to avoid congestion. In this study, three machine learning models, including support vector machine (SVM), random forest (RF), and long short-term memory (LSTM), were used to predict the hourly traffic state, consist of light, semi-heavy and heavy states, for Karaj to Chalus rural road in the north of Iran. Predictor variables of mid-term models are calendar information, weather, and road blockage policies. In contrast, in short-term models, in addition to mentioned variables, the observed traffic states in the past three to eight hours have been used, and these models can only predict the future of one and two hours of future. The results show that short-term LSTM is the most accurate traffic state predictor model with accuracy equal to 90.11%. Among the mid-term models, the LSTM model has predicted traffic state more accurately than SVM and Rf, and its accuracy is equal to 82.07%. Also, LSTM has the highest values of f1 to predict light, semi-heavy, and heavy, which are equivalent to 0.86, 0.93, and 0.81, respectively. Also, the hour, holiday, and type of holiday variables and traffic state observed in 3 to 8 hours later variables have the greatest effect on increasing the accuracy of mid-term and short-term models, respectively.

    Keywords: Traffic state prediction, Support Vector Machine, Random forest, Long short-term memory, Intelligent Transportation Systems
  • Shima Torabinejad-Yazdi, Mohammad Delnavaz * Page 14

    The excessive usage of nitrogen fertilizers leads to phosphate and nitrate become as a common inorganic pollutants in groundwater resources. Therefore, an alternative process performance seems to be examined to remove these anions from water resources. This study aims to investigate the effect of two variables, water hardness and electrodes distance on electrocoagulation process for simultaneous phosphate and nitrate removal. For this purpose, initial concentration=100 mg/l, current density=22.5 A/m2, pH=6 and retention time=40 min were considered. Under these conditions, the optimum removal efficiency of phosphate and nitrate were achieved at 2 cm electrode distance with 93.8% and 78%, respectively. While, the water hardness of 65 mg/l CaCO3 was shown 99.3% and 86% removal efficiency, respectively. Then, in order to improve the electrocoagulation process and reduce the passivation rate of the aluminum anode, the electrodes were modified with ZnO nanoparticles by sol-gel method. The accuracy of electrode coating with zinc oxide nanoparticles was determined by SEM, EDX and XRD tests. The effect of coating was investigated by cyclic voltammetry, showing that current intensity at modified electrode has improved 202.44%.

    Keywords: electrocoagulation, phosphate, nitrate, sol-gel, cyclic voltammetry, ZnO
  • Mehdi Koohestani Page 15

    One of the favorable structural mechanism to mitigate the progressive collapse in reinforced concrete structures and increase the load-carrying capacity is the mechanism of compressive membrane action. In the present study, for predicting the compressive membrane capacity, an analytical model for analysis of reinforced concrete beams is used. This analytical model is formulated based on a sectional analysis approach to establish equilibrium and compatibility conditions at each section along the length of the beam. Programming of the analytical model for analysis of RC beams was carried out with FORTRAN software. In order to investigate the membrane action in slender RC beams, several beam specimens with different span-depth ratio are analyzed in parametric studies. Analyzes are carried out to investigate the effect of four parameters of concrete compressive strength, reinforcement ratio, axial stiffness and rotational stiffness of the support on the membrane action in RC beams. The results show that with increasing the span-depth ratio, the effect of membrane action on beams decreases. It is also observed that the effect of all four parameters on the load-carrying capacity is greater in short beams. In evaluating the effect of support stiffnesses on the membrane action response, it was also observed that membrane action capacity increases with restraint stiffness only in the regime of weak restraints. Axial stiffness and span-depth ratio have the highest effect on axial restraint response, and also it is observed that rotational stiffness of the support and span-depth ratio have the highest effect on the maximum midspan deflection response.

    Keywords: Membrane action, beam, Slender, Reinforced concrete, Analytical model
  • Abdolreza Karimi *, Masoud Amelsakhi, Reza Yousefi, AmirAbbas Amooei Page 16

    Soil properties improvement involves a variety of approaches. Among them, the addition of specific materials to the soil has been widely adopted in the literature. Although cement impact on environment is negative, it has been widely-used in many construction projects. Therefore, the main purpose of this research is to find suitable alternative methods to decrease cement usage, one of which is the addition of polypropylene fibers and zeolite. 126 types of unconfined compression tests with different ingredients were carried out with the aim of decreasing cement usage and improving soil properties. Two types of sandy soil were adopted in this study, i.e., SP and SW soil. They were improved by 4% of cement, 0, 0.25, 0.5, 0.75, and 1% of polypropylene fibers with random distribution, and 0, 10, 30, 50% of zeolite were used during curing periods of 7, 14, 28 days. According to the compaction test results, with the addition of 0.5% polypropylene to the SW soil, and 1% to SP soil, the value of optimum moisture increases, and then decreases. On the other hand, the addition of polypropylene fibers resulted in decrease of the special dry weight of both type of soils. It also revealed the optimum percentage of zeolite and polypropylene fibers to the SW soil are 30% and %0.5, respectively, while this values in the SP soils are 10% and %0.75, respectively. The proper adoption of zeolite and polypropylene in cement led to increase in unconfined compression tests as well as elastic deformation strength.

    Keywords: Soil Stabilization, polypropylene fiber, Portland cement, zeolite, UCS test
  • Mohsen Ranji Page 17

    In many cases, piles have been used to counteract the pull out force for engineering purpose. In this research, the behavior of short pile at oblique loading angles and in sandy soils was investigated using Flac3D software with nonlinear geometry analysis [with a slenderness ratio (λ = L / B) less than 10]. The soil behavioral model was selected with Mohr-Coulomb model and the analyzes were performed in large strain model. In this study, reinforced concrete pile with a cross section of 1.2x1.2 m, which buried in dense sand soil with a depth of 10 m was considered. According to the numerical results, the relations provided by Das and Seeley (1975) were challenged. The load-displacement curve was presented with different uplift load inclination angles, based on which the uplift capacity of the pile increases with the addition of the horizontal component of force. For instance, at a load of 60 degrees, the uplift capacity of the pile was increased by 25%.Furthermore vertical displacement and pile deflection versus load application angle was plotted based on the numerical results. Also, a significant relation has been found between the β coefficient introduced by Ismael and Al-Sanad (1994), and the slenderness ratio (λ) according to other laboratory studies and numerical results of this study.

    Keywords: Oblique pull out, Sandy Soil, Short pile, Numerical Analysis, Lateral load
  • Hamed Farhadi, Kazem Esmaili *, Manousos Valyrakis, Abdolreza Zahiri Page 18

    Sediment motion behavior plays an important role in the sediment and hydraulic engineering, though its physics is still not fully understood. Ignoring the stochastic nature of the sediment transport leads to various equations for bedload transport which are now being challenged due to their results. In this study, the non-suspended particle motion (bedload transport) in different hydraulic conditions was assessed by a particle tracking technique called the Particle Tracking Velocimetry (PTV). The results of the PTV were applied to describe the particle behavior throughout the probability distribution functions. Knowing the particle motion behavior would be a guidance to learn more about the parameter/s governing the particle transport in different sediment transport regimes. After calibrating and validating the frames (resulted from the PTV), the instantaneous particle velocity was measured. Different probability distribution functions were assessed with Kolmogorov-Smirnov criterion to find the best function which fits the collected data (i.e. the particle velocity). It was shown that the probability distribution function is Log-Normal for lower particle Reynolds number and on the other hand, in the higher particle Reynolds number, the Normal distribution is best describing the particle velocity. The results of this research also could be applied in similar hydraulic conditions in eco-hydraulic field, specifically macro-plastic movement as bedload in river courses.

    Keywords: Bedload, Intermittent particle motion, Particle tracking velocimetry, Probability distribution function, Sediment Transport
  • Mohammadreza Seify Asghshahr *, Saeid Rafiei Page 19

    In high-rise reinforced concrete buildings, using base-isolating systems can increase the response of the structure. To overcome this problem, it is suggested to increase the stiffness of the building by utilizing lateral load-bearing systems such as shear walls. In the present study, the seismic response of fixed-base and lead-rubber bearing isolated dual-system reinforced concrete buildings has been compared using nonlinear time history analysis procedure according to the 2800 V4 standard and ASCE/SEI7-16 code provisions. For this purpose, 10, 15, and 20-story reinforced concrete buildings, in a similar and regular plan, with special moment frame and shear wall dual systems have been selected as a case study. A 20-story building has been considered as a tall building in this study. Results show that the response of the base-isolated structures including the mean, median, and 16% and 84% percentiles of drift ratio, floor acceleration, and base shear has a significant decrease compared to the fixed-base buildings according to the above-mentioned code provisions. Results indicate that base-isolated buildings with respect to fixe-based buildings, based on the ASCE / SEI 7-16 code compared with the 2800 V4 standard, maximum drift in the structures has a 23% more decrease and mean acceleration and base shear have an 11% more decrease. The results obtained in this study can be the basis for the development of the 2800 standard provisions to investigate the seismic response of base-isolated reinforced concrete structures at a near-fault site.

    Keywords: Dual-system Reinforced Concrete Buildings, Near-Field Earthquake, Lead-Rubber Bearing Isolator, 2800 Standard V4, ASCE, SEI 7-16 Code
  • Farzin Salmasi *, Bahram Nourani, Reza Norouzi Page 20

    In design of hydraulic structures cutoff walls are needed for reduction of uplift force and exit hydraulic gradient. Upstream cutoff wall is used for reduction of the uplift force and downstream cutoff wall is used for reduction of the exit hydraulic gradient. This study tends to numerically investigate the double-cutoff beneath the hydraulic structures with variation in their location, distance and depth. Governing equations with boundary conditions are solved using the finite element method (FEM). Results showed that if the downstream cutoff wall is deeper than upstream cutoff wall, the resultant of uplift force would be more than the uplift force without cutoff walls. With a constant value for hydraulic structures width (B), decreasing in distance between two cutoffs (L), results the reduction in uplift force. Increasing in impermeable depth (D) and reduction in B, yields lower uplift force. Increasing in downstream cutoff depth (d2) and L, results reduction in exit hydraulic gradient (GR). When the two cutoffs are located in the end of the hydraulic structure, GR is lower than that when the downstream cutoff is located in L/B=0.33 and L/B=0.66 from upstream cutoff. Comparison between the available analytical solutions for two equal ending cutoffs with FEM, showed that FEM can predict PC and GR with maximum 5% error.

    Keywords: Cutoff wall, Uplift force, Exit Hydraulic Gradient, hydraulic structures, finite element