فهرست مطالب

نشریه مهندسی عمران مدرس
سال بیست و دوم شماره 3 (امرداد و شهریور 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/06/22
  • تعداد عناوین: 16
|
  • ابوالفضل عرب زاده، علی احمدی* صفحات 7-20

    امروزه به دلیل اثرات زیست محیطی مضر تولید سیمان پرتلند، تحقیق در مورد چسباننده های آهکی-پوزولانی به عنوان جایگزین سیمان، به صورت مدرن مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق با هدف رسیدن به خواص مطلوب برای بتن با چسب غالب آهکی-پوزولانی، بتن های مختلف با ترکیبات دوگانه و سه گانه از آهک هیدرولیکی با دوده سیلیس، سرباره کوره ذوب آهن و زیولیت و 2 نسبت با ترکیب 30% سیمان پرتلند با آهک و پوزولان، به همراه بتن معمولی ساخته شد و مورد آزمایش قرار گرفت. برای بهبود کارایی بتن از فوق روان کننده در همه مخلوط ها استفاده شد. نسبت آب به چسباننده بتن برای همه نمونه ها برابر 35/0 بود، به استثنای نمونه های حاوی زیولیت که با توجه به عدم امکان ساخت در نسبت کم، برابر 45/0 در نظر گرفته شد. آزمایش اسلامپ روی بتن تازه و مقاومت فشاری در سنین 7، 28 و 56 روزه، مقاومت کششی دو نیم شدن در سن 28 روزه و مقاومت خمشی در سنین 14 و 28 روزه بر روی بتن های سخت شده انجام گرفت. نتایج اسلامپ نشان داد که استفاده از فوق روان کننده در بتن های آهکی-پوزولانی، موجب ارتقای کارایی آنها می شود که بیشترین اسلامپها در بتن آهکی سیمانی سرباره ای و آهکی سیلیسی سرباره ای به ترتیب برابر 23 و 22 میلی متر به دست آمد. از نتایج مقاومتی بتن های آهکی-پوزولانی نیز مشخص شد که 4 نسبت مخلوط (دو نسبت شامل 50% آهک و 30% سیمان پرتلند با 20% دوده سیلیس یا 20% سرباره و یک نسبت با ترکیب 50% آهک، 25% دوده سیلیس و 25% سرباره و دیگری با ترکیب 70% آهک و 30% دوده سیلیس) با کسب بیشترین مقاومت فشاری، کششی و خمشی، خواص قابل رقابتی را با بتن معمولی نشان دادند و مقاومت فشاری 28 روزه آنها بیش از  MPa30 (به ترتیب برابر MPa 6/58، 40.2، 40.1 و 33.5) به دست آمد. با انجام آنالیز حرارتی روی نمونه های بتنی مشخص شد که به طور کلی در بتن آهکی-پوزولانی، دوده سیلیس با مصرف بیشتر کلسیم هیدروکسید فعال تر از سرباره کوره ذوب آهن عمل می کند و هردوی آنها از زیولیت فعال تر هستند.

    کلیدواژگان: خواص مکانیکی، بتن، سیمان، آهک هیدرولیکی، پوزولان
  • مهدی آشتیانی* صفحات 21-35

    در زلزله های اخیر، گسیختگی ناشی از گسلش خرابی های زیای را برای سازه های مهندسی به همراه داشته است. تحقیقات نسبتا زیادی نیز در این خصوص بصورت آزمایشگاهی و عددی انجام شده است. در این تحقیقات، با توجه به محدودیت هایی که وجود داشته است عمق رسوبات بالای سنگ بستر بصورت محدود درنظر گرفته شده است. از آنجایی که امکان تاثیر این پارامتر بر روی رفتار اندرکنشی سازه ها و گسل وجود دارد، در این مقاله به بررسی عددی تاثیر عمق رسوبات بر روی اندرکنش یک پی سطحی و گسل نرمال پرداخته شده است. در این خصوص، چهار عمق 15، 20، 30 و 40 متری لحاظ شده اند. نتایج نشان می دهند که در شرایط میدان آزاد برای خاک شل، تقریبا تفاوتی در محدوده زون گسلش برای اعماق مختلف رسوبات وجود ندارد. اما برای خاک متراکم، علیرغم اینکه زون تحت تاثیر گسلش برای اعماق مختلف یکسان است اما گودال ثقلی برای اعماق بیشتر رسوبات مشاهده می شود. در مدل های اندرکنشی نیز مشاهده شده است که شکل کلی مکانیسم اندرکنش پی و گسل برای دو حالت خاک متراکم و شل ثابت باقی مانده است اگرچه مشابه شرایط میدان آزاد، گودال ثقلی به عنوان یکی از مخاطرات در مدل با عمق های بیشتر خاک متراکم مشاهده شد. همچنین، نتایج نشان می دهند که برای تخمین مقادیر دوران پی بهتر است که مدلسازی با عمق های رسوبات در حدود 20 متر و بیشتر انجام پذیرد.

    کلیدواژگان: گسل نرمال، پی سطحی، مدلسازی عددی، عمق رسوبات
  • مهدی قاسمیه*، الیاس عالی زهی، سید رسول میرقادری صفحات 37-51

    با توجه به کاربرد زیاد ساختمان های فولادی در ایران و اهمیت اتصال های خمشی تیر به ستون فولادی که از جمله اجزاء حیاتی در این گونه از ساختمان ها هستند، شناخت بهتر رفتار اتصال های یاد شده در برابر زمین لرزه، ضروری است. خصوصیات شتاب نگاشت حوزه نزدیک متمایز از زلزله حوزه دور می باشد. برخی از زمین لرزه های فاجعه بار رخ داده در ایران از جمله زلزله بم (2003) و زلزله طبس (1978) دارای ویژگی های شتاب نگاشت حوزه نزدیک بودند، که اهمیت رکورد حوزه نزدیک را نشان می دهد. بنابراین در این مقاله سعی شده است که ضابطه ای برای آزمودن اتصال های خمشی تیر به ستون فولادی موجود در ساختمان های فولادی ای که تحت شتاب نگاشت حوزه نزدیک ممکن است قرار بگیرند، ارایه شود. بدین وسیله امکان بررسی رفتار اتصال های یاد شده در آزمایشگاه با توجه به دستورالعمل پیشنهاد شده، ایجاد می شود. همچنین امکان ساخت ساختمان های فولادی ایمن تر، فراهم می گردد. هدف این مقاله، پیشنهاد پروتکل بارگذاری برای قاب های خمشی ویژه فولادی تحت رکوردهای حوزه نزدیک برای ایران می باشد. برای این منظور با بررسی زلزله های رخ داده در ایران در طول سال های متعدد، به تعیین شتاب نگاشت های حوزه نزدیک پرداخته شد. ساختمان های فولادی 3، 5، 7، 9، 12 و 20 طبقه طبق ضوابط و مقررات ایران طراحی و تحلیل شدند. سپس برای هر یک از ساختمان های فولادی طراحی شده به تعیین قاب بحرانی پرداخته شد. برای هر یک از قاب های بحرانی، ضریب مقیاس مشخص شد. پس از انجام تحلیل تاریخچه زمانی و اعمال شتاب نگاشت های پیشنهادی حوزه نزدیک به هر یک از قاب های بحرانی، جابه جایی نسبی طبقه (یا همان زاویه جابه جایی داخلی طبقه) برای تمامی قاب ها بدست آمده و با هم مقایسه شدند. در نهایت پروتکل بارگذاری برای اتصال خمشی تیر به ستون ساختمان های فولادی در ایران برای رکوردهای حوزه نزدیک بدست آمد.

    کلیدواژگان: قاب خمشی ویژه فولادی، پروتکل بارگذاری، شتاب نگاشت حوزه نزدیک
  • فرهنگ فرحبد*، امیر شهرابی فراهانی صفحات 53-70

    اتصالات تیر- ستون  بتنی از مهمترین اعضای سازه بتنی هستند که وظیفه انتقال بارهای موجود را بر عهده دارند. این اتصالات برای عمل کرد صحیح، نیازمند رعایت ضوابطی، از جمله طول مهاری میلگردهای تیر و ستون می باشند. عدم رعایت طول مهاری باعث کاهش ظرفیت سازه و در نتیجه افزایش تغییرشکل های آن می شود. در این پژوهش سه نمونه اتصال کناری تیر- ستون  بتن آرمه، در مقیاس واقعی و با اعمال بار جانبی رفت و برگشتی، آزمایش شدند. نمونه ها شامل یک نمونه شاهد دارای ضعف در طول مهاری میلگرد طولی تیر در محل اتصال به ستون، نمونه دوم دارای طول مهاری کافی از طریق مهار مکانیکی انتهایی و نمونه دیگر با ضعف طول مهاری و تقویت شده با کامپوزیت های FRP بادبزنی (برای بهسازی اتصال تیر- ستون) بودند. در تمام نمونه ها، نمودارهای چرخه ای بار تغییرمکان جانبی، مودهای خرابی، ضریب شکل پذیری و سختی استخراج و با یکدیگر مقایسه شدند. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که عدم رعایت طول مهاری، باعث ایجاد آسیب شدید در چشمه اتصال می گردد و مفصل پلاستیک ایجاد نمی گردد. حال آن که در نمونه با مهاری انتهایی و تقویت شده به کمک الیاف FRP بادبزنی، بهبود عمل کرد لرزه ای، تشکیل مفصل پلاستیک در تیر و جبران کمبود طول مهاری ملاحظه می گردد. مهار انتهایی میلگرد و تقویت نمونه با FRP، باعث افزایش ظرفیت باربری جانبی اتصال، به میزان حداکثر 53 درصد نسبت به نمونه شاهد می شود. همچینین مقاومت پسماند در انتهای آزمایش (متناظر با دریفت 6 درصد)، به ترتیب حدود 84  و 73 درصد افزایش می یابد. شکل پذیری نمونه با مهار انتهایی و نمونه تقویت شده با ورق های بادبزنی، به ترتیب 34 و 19 درصد بیشتر از نمونه شاهد است. همچنین طول مهاری ناکافی، سختی اتصال نمونه شاهد را تا 45 درصد، نسبت به نمونه مهار شده و تقویت شده کاهش می دهد. نتایج حاصل از سه نمونه آزمایش شده نشان داد، که تقویت اتصال با الیاف FRP بادبزنی، می تواند کمبود طول مهاری میلگردهای تیر را به صورتی موثر برطرف نماید.

    کلیدواژگان: طول مهاری، کامپوزیت FRP، الیاف بادبزنی، مقاومت چسبندگی، بهسازی لرزه ای، اتصال تیر- ستون خارجی
  • موسی محمودی صاحبی، محمدقاسم سحاب، محمد شریفی باقرین* صفحات 71-82

    مسیله تعیین نیروی پیش تنیدگی در تاندون های سازه های بتنی پیش تنیده و پایش عدم تجاوز افت پیش تنیدگی از مقادیر مجاز، مسیله ای است که در طول دهه های گذشته محققان بسیاری به آن پرداخته و روش هایی در این زمینه ارایه کرده اند. امروزه به منظور پایش افت پیش تنیدگی، حسگرهایی پیش از نصب، در سازه های بتنی پیش تنیده مهم تعبیه میشود. لیکن نظر به عدم پیش بینی تجهیزاتی از این دست در سازه های قدیمی، پایش این نیروها، مستلزم آزمایشات مخرب ویا غیرمخرب اما کم دقت است. لذا در این نوشتار، روشی ارایه شده است که بدون نیاز به حسگرهای موصوف و آزمایشات مخرب، تنها با اندازه گیری تغییرمکان های استاتیکی، قادر به تشخیص میزان افت پیش تنیدگی در تاندون های مقطع یک تیر بتنی پیش تنیده میباشد. در این راستا الگوریتمی در محیط برنامه Python و مبتنی بر الگوریتم ژنتیک و همچنین مدلسازی در برنامه تحلیل اجزای محدود فراهم شده است. مثال عددی ارایه شده در این تحقیق نشان میدهد، الگوریتم پیشنهادی مقادیر افت پیش تنیدگی را حتی با وجود ده درصد خطای عمدی ناشی از اندازه گیری، با دقت مطلوبی شناسایی میکند.

    کلیدواژگان: پایش سلامت، نیروی پیش تنیدگی، تیرهای پیش تنیده، پاسخ های استاتیکی، الگوریتم ژنتیک
  • محمد مرتضایی*، سید ابوالحسن نایینی، ابوالفضل اسلامی صفحات 83-96

    یکی از راهکارهای مناسب برای بررسی رفتار شمع، مدل سازی فیزیکی آن در آزمایشگاه می باشد. برای مدل سازی فیزیکی می توان از محفظه ساده ، محفظه کالیبراسیون و دستگاه سانتریفیوژ استفاده نمود. محدودیت ها و سختی های موجود در این وسایل باعث شد اخیرا وسیله ای به نام دستگاه فشار همه جانبه مخروطی (FCV) برای مدل سازی فیزیکی پی های عمیق به جهان معرفی گردد. در این دستگاه که به شکل مخروط ناقص می باشد، می توان با اعمال فشار در کف دستگاه یک گرادیان خطی تنش در امتداد محوری مرکزی ایجاد نمود تا با آنچه در واقعیت اتفاق می افتد هم خوانی داشته باشد.علی رغم مزایای زیادی که این دستگاه دارد ولی در آن سیستمی برای سنجش مکش بافتی خاکهای غیر اشباع در نظر گرفته نشده است. لذا در این تحقیق با ابزارگذاری نمونه ساخته شده از این دستگاه در دانشگاه صنعتی امیر کبیر (FCV-AUT) و اجرای شمع درون آن، این امکان فراهم می گردد تا رفتار شمع در خاک غیراشباع و تاثیر مکش بافتی بر نمودار نیرو- تغییر مکان بررسی شود. شمع استفاده شده در این تحقیق یک شمع انتها باز می باشد که با روش کوبشی و در ماسه لای دار فیروزکوه با رطوبت های وزنی  0، 5، 10 ، 15 و 20 درصد اجرا و در هر مورد نمودار نیرو- تغییرمکان ترسیم شده است. نتایج نشان می دهد در این خاک با افزایش درصد رطوبت از حالت خشک(مکش صفر) به رطوبت 5 درصد (افزایش مکش) با یک افزایش در نقطه اوج نمودار (ظرفیت باربری نهایی) مواجه می شویم سپس از رطوبت 5 تا 15 درصد با آنکه مکش کاهش می یابد باز هم ظرفیت باربری افزایش می یابد ولی در انتها با افزایش رطوبت از 15 به 20 درصد روند کاهشی می گردد. این روند تغییرات نشان دهنده یک رطوبت بحرانی در این خاک است که در آن رطوبت ظرفیت باربری شمع حداکثر می گردد. مقدار این رطوبت بسته به دانه بندی و تراکم خاک میتواند متفاوت باشد.

    کلیدواژگان: شمع، خاک غیراشباع، مکش، ظرفیت باربری نهایی، دستگاه فشار همه جانبه مخروطی
  • محمدرضا محمدی زاده*، علی سیفی نیا صفحات 97-112

    در حوادث اولیه مانند انفجار در یک محیط پتروشیمی، بسته به فاصله ی در نظر گرفته شده بین مخازن، انفجار می تواند مانند اثر دومینو به دیگر مخازن انتقال یابد. در این مطالعه با توجه به ابعاد بزرگ محوطه مخازن پتروشیمی، ابتدا مخازن درجانمایی و فواصل مختلف  از هم در مقیاس  در نرم افزار Autodyn مدل سازی و به بررسی انتشار امواج انفجار و محصور شدگی فشار 8 گرم TNT در محیط بین مخازن پرداخته شده است. در ادامه به بررسی تاثیر شکل دیوار های ضد انفجار مختلف در کاهش فشار انفجار و نحوه برخورد موج  ناشی از 1000 کیلوگرم TNT  در فاصله سرد 20 متر به یک مخزن پتروشیمی در مقیاس واقعی پرداخته شده است.  نتایج نشان می دهد که استفاده از روابط نیمه تجربی آیین نامه UFC-0-340-02 در محیط های بسته به دلیل تشدید اضافه فشار انفجار غیرمحافظه کارانه است. همچنین بهترین شیوه جانمایی مخازن در این بررسی، آرایش زیگزاکی با در نظر گرفتن فاصله ای 2 برابر  فاصله ایمن بین مخازن از آیین نامه NFPA-30 است. علاوه بر این، نتایج نشان می دهد با  ایجاد مانع در برابر انفجار می توان تا حد زیادی انفجار را کاهش داد اما شکل مانع تاثیر چندانی را ایجاد نمی کند.

    کلیدواژگان: انتشار، پالایشگاه پتروشیمی، Autodyn، موج انفجار، TNT
  • صالح محمدابراهیم زاده سپاسگزار، مرتضی نقی پور*، مهدی نعمت زاده صفحات 113-121

    در این مقاله به تجزیه و تحلیل عددی رفتار اتصال ستون  CFST مدفون شده در فونداسیون تحت بارگذاری ترکیبی محوری-خمشی پرداخته شده است. ابتدا مدل اجزاء محدود پیشنهادی توسط نتایج آزمایشگاهی تحقیقات قبلی تحلیل و مقایسه شده که نتایج نشان داد که آسیب موضعی، الگوهای خرابی و منحنی هیسترزیس با هم مطابقت داشتند. در ادامه مطالعه دقیق پارامتریک برای ارزیابی رفتار چرخه ای اتصال CFST مدفون شده در فونداسیون با متغیرهای قطر به ضخامت طول مدفون شدگی، مقاومت فشاری بتن و نحوه اتصال ستون CFST به فونداسیون انجام شده است. بر اساس نمودارهای هیسترزیس حاصل شده از مطالعه پارامتریک مدل های عددی، مقادیر شاخص های سختی، مقاومت، شکل پذیری و انرژی برای نمونه ها محاسبه و مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج مطالعه نشان داد با استفاده از مدل اجزاء محدود پیشنهادی، در اتصال ستون CFST به فونداسیون با صفحه ستون نسبت به ستون CFST در حالت مدفون رفتار چرخه ای ضعیف تری حاصل شده است. علاوه بر این، استفاده از سخت کننده ها در پای ستون مدفون در فونداسیون نسبت به حالت بدون سخت کننده رفتار هیسترزیس بهتر و با استهلاک انرژی بالاتری را از خود نشان داده است. با افزایش مقاومت بتن، تغییرات در حلقه های نمودار هیسترزیس، مقاومت جانبی و سختی جانبی، عملکرد شکل پذیری و اتلاف انرژی تجمعی نیز افزایش کمی داشته است. حالت های آسیب در اتصال ستون CFST به فونداسیون دارای صفحه ستون، در حالت مدفون شده بدون سخت کننده و با سخت کننده دیسکی، بصورت شکستگی لوله فولادی در پای ستون است. آسیب در حالت اتصال ستون CFST مدفون شده با سخت کننده طولی، بصورت ترک خوردگی قطری بتن روی فونداسیون است. افزایش ضخامت لوله فولادی و شرایط مدفون شدگی ستون CFST با سخت کننده اثر مثبتی بر روی حلقه های هیسترزیس اتصال CFST به فونداسیون ایجاد کرده و این نوع اتصال توانسته است مقاومت جانبی، سختی جانبی، شکل پذیری و انرژی تجمعی اتلافی را به طور قابل توجهی بهبود بخشد.

    کلیدواژگان: لوله فولادی پر شده با بتن، اتصال ستون به فونداسیون، سختی سازه، طول مدفون شدگی، تجزیه و تحلیل اجزاء محدود
  • وحیدرضا اوحدی*، نسیم صحرایی صفحات 133-146

    در سال های اخیر استفاده از نانو مواد در پروژه های مختلف علوم و مهندسی مورد توجه قرار گرفته است. در این راستا، مطالعه تاثیر نانو مواد در ترکیب با دیگر مصالح از زمینه های نوین در علوم مهندسی ژیوتکنیک و ژیوتکنیک زیست محیطی است. این تحقیق به منظور تعیین مکانیزم نگهداشت آلاینده فلز سنگین کادمیوم در فرآیند تثبیت و جامدسازی پایه سیمانی بنتونیت آلوده درحضور نانو سیلیس انجام شده است. مکانیزم نگهداری آلاینده با بررسی نتایج آزمایش های تعیین رفتار کادمیوم و نانو سیلیس با تغییر pH محیط، جذب، آبشویی آلودگی (TCLP) و منحنی های پراش پرتو ایکس (XRD) تجزیه و تحلیل شده است. نتایج نشان می دهد که قابلیت جذب و نگهداری فلز سنگین کادمیوم توسط بنتونیت، نسبت به سایر فلزات سنگین، از جمله سرب، مس و روی، کمتر است. با توجه به روند افزایش مقدار کادمیوم آبشویی شده از آزمایش TCLP در نمونه های حاوی درصدهای مختلف سیمان، می توان نتیجه گیری نمود که معیار 28 روز پیشنهاد شده توسط استاندارد EPA، برای تثبیت و جامدسازی کادمیوم، مناسب و مطمین نبوده و لازم است این آزمایش را در فاصله زمانی بیشتری انجام داد و سپس نتایج آن مورد استفاده قرار گیرد. همچنین ارزیابی نتایج آزمایش های اشعه ایکس بیانگر پیشرفت موثرتر واکنش های پوزولانی در حضور نانو سیلیس است. میزان کادمیوم آبشویی شده از آزمایش TCLP، با توجه به حضور درصد زیاد سیمان و نانو سیلیس که به تبع دارای میزان قابل توجهی C-S-H هستند، نشان می دهد که نقش اصلی در نگهداشت آلاینده فلز سنگین کادمیوم، فرآیند رسوب هیدروکسید و مقدار pH قلیایی محیط به طور توام با اثر جامدسازی C-S-H است.

    کلیدواژگان: کادمیوم، بنتونیت، سیمان، نانو سیلیس، جامدسازی، pH
  • رضا فلاحی، مصطفی امینی مزرعه نو*، محمد فیاض، محسن امین الرعایا صفحات 147-159

    مدل های عددی راهکاری مقرون به صرفه در مقایسه با تستهای میدانی و آزمایشگاهی می باشند که در صورت لحاظ نمودن خصوصیات دقیق ماده توانایی پیش بینی رفتار مصالح را با دقت قابل قبولی دارند. مزیت دیگر مدل های عددی در مقیاس مزو، قابلیت ارایه رفتار اندرکنش اجزاء مختلف مصالح غیرهمگن مانند بتن می باشد که این ویژگی در پیش بینی رفتار بتن در مقابل بارهای دینامیکی، کارآیی بالایی دارد. به منظور انجام مدل سازی بتن در مقیاس مزو پلتفرمی برای ایجاد نمونه های بتنی با درنظرگیری سنگدانه، ملات و الیاف ایجاد گردید. پلتفرم ایجاد شده در این پژوهش قادر است سنگدانه های بیضوی مطابق با منحنی دانه بندی دلخواه به صورت کاملا تصادفی تولید و با کنترل عدم تداخل سنگدانه ها در کنار یکدیگر به صورت از پیش تعیین نشده درون مرزهای قالب جایگذاری کند و پس از معین شدن هندسه نمونه و مش بندی آن، مدل ساخته شده تبدیل به متن ورودی برنامه های تحلیل عددی می شود و بارگذاری فشاری و کششی بر روی آن انجام می گیرد. در تحلیل های انجام شده حداکثر مقاومت فشاری و میزان شکل پذیری بتن و در مواردی مسیر گسترش ترک مورد بررسی قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: مقیاس مزو، مدلسازی عددی بتن، نمونه فشاری تک محوری
  • پویا زعفرانی، نادر مختارانی* صفحات 161-176

    بررسی تاثیر اصلاح کننده های آلی بر رفتار و گسترش آلاینده های مایع غیرآبی سبک (LNAPL) در خاک برای ارزیابی خطر آلودگی آب های زیرزمینی، امری مفید می باشد. هدف از این پژوهش بررسی اثر کمپوست زباله شهری به عنوان اصلاح کننده آلی بر نحوه انتقال گازوییل درون ماسه بوده که در مقیاس آزمایشگاه انجام پذیرفته است. در این تحقیق از ستون های با ارتفاع 30 و قطر 4/2 سانتی متر از جنس پلکسی گلاس و سه نوع ماسه ریز، متوسط و درشت دانه استفاده شد. ستون ها تا ارتفاع 24 سانتیمتر با ماسه و سپس لایه رویی به ارتفاع 4 سانتی متر با 5، 10 و 15 گرم کمپوست که معادل 100، 150 و 300 تن بر هکتار بوده، به طور همگن مخلوط و پر شد. در ادامه نیمی از لایه ماسه مخلوط با کمپوست در هر ستون به گازوییل با غلظت 20 میلی گرم بر گرم ماسه آغشته گردید. جهت شبیه سازی بارش، آب با سه نرخ جریان 25/، 5/0 و 1 میلی لیتر بر دقیقه بر ستون ها اعمال شد. شبیه سازی عددی داده های آزمایشگاهی و تعیین پارامترهای انتقال، توسط مدل انتقال UTCHEM انجام پذیرفت. مطابق نتایج، مدل عددی حاصل، دارای همپوشانی قابل قبولی با داده های آزمایشگاهی بود. همچنین با افزایش میزان کمپوست در پارامتر ضریب پراکندگی تغییرات قابل ملاحظه ای مشاهده نشد. در این پژوهش ضریب پخش با افزایش دو برابری مقدار کمپوست، 110 درصد افزایش یافته و به عنوان نمونه، در ستون حاوی مخلوط ماسه ریزدانه و کمپوست با افزایش دو برابری مقدار کمپوست در نرخ های جریان 25/0، 5/0 و 1میلی لیتر بر دقیقه، فاکتور تاخیر به ترتیب به میزان 78، 100 و 80 درصد افزایش یافت.

    کلیدواژگان: آلودگی نفتی، انتقال آلودگی، آلودگی خاک، کمپوست، مدل عددی انتقال
  • مهدیس تقی زاده، مجید قلهکی*، امید رضایی فر صفحات 177-192

    در طی سالیان گذشته محققان جهت بررسی رفتار سیستم قاب مهاربندی شده ایده های مختلفی را مورد مطالعه و بررسی قرار دادند که یکی از این ایده ها مهاربند ستون فقراتی می باشد. این نوع مهاربند، یک سیستم توسعه یافته ی نیرو - مقاوم لرزه ای است که با ثابت نگه داشتن مقدار جابه جایی نسبی بین طبقه ای، مانع ایجاد شکست طبقات می شود. این سیستم متشکل از اعضای قاب مهاربندی شده ی هم محور متعارف به همراه یک خرپای قوی می باشد که هدف آن توزیع یکنواخت جابه جایی های نسبی طبقه در ارتفاع ساختمان است. خرپای قوی همانند یک ستون فقرات، مانع تمرکز آسیب در یک یا چند طبقه در قاب مهاربندی شده ی هم محور می شود. از طرفی، زلزله هایی که در حوزه ی نزدیک رخ می دهند، هم به لحاظ دامنه و هم به لحاظ محتوای فرکانسی با حرکات لرزه ای دور از گسل متفاوتند. بنابراین لازم است به بررسی و شناخت ویژگی ها و ماهیت رکوردهای نزدیک گسل و تاثیر آن بر روی سازه ها پرداخته شود. علاوه بر زلزله، خاک زیر سازه نیز می تواند تغییراتی را در پاسخ سازه ایجاد کند به ویژه اگر سازه روی خاک نرم ساخته شده باشد. به طور معمول در آیین نامه ها، روش هایی که برای تحلیل سازه ها درنظر گرفته شده اند با این فرض است که سازه روی بستر صلب قرار دارد حال آن که در واقعیت همیشه این طور نیست و نرم یا سخت بودن خاک زیر سازه تاثیر متفاوتی روی پاسخ آن خواهد داشت. بنابراین بهتر است بحث اندرکنش خاک - سازه در طراحی ها درنظر گرفته شود. در این مقاله، اثر خاک های مختلف پی با لحاظ اندرکنش خاک - سازه بر روی رفتار سیستم مهاربند ستون فقراتی تحت زلزله ی حوزه ی دور و نزدیک مورد بررسی قرار می گیرد. مدل های استفاده شده در این مقاله، شامل سازه های 3، 6 و 12 طبقه با سه نمونه سیستم نیرو - مقاوم لرزه ای دارای پیکربندی مختلف در محل تقاطع مهاربندها به تیر می باشد. دو نمونه خاک سخت و نرم در زیر این سازه ها به ترتیب دارای ویژگی های خاک تیپ دو و چهار مطابق با استاندارد 2800 زلزله ی ایران ویرایش چهارم، مدل شده است. جهت تحلیل این سازه ها، از روش تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی برای هفت شتاب نگاشت زلزله ی حوزه ی دور و هفت شتاب نگاشت زلزله ی حوزه ی نزدیک، در دو حالت پایه ثابت و پایه اندرکنشی، استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که بیشینه تغییرمکان بام سازه های 3، 6 و 12 طبقه در دهانه های l/4، l/3 و 5l/12 در خاک های سخت (تیپ 2)، تحت هر دو زلزله ی دور و نزدیک با تغییرات ناچیز همراه است اما در خاک های نرم (تیپ 4) تحت زلزله های دور و نزدیک بین 93/2 تا 22/18 درصد افزایش می یابد. نسبت جابه جایی نسبی میان طبقه تحت زلزله های دور و نزدیک گسل در خاک سخت، در سازه های 3 و 6 طبقه افزایش ناچیز و در سازه ی 12 طبقه تا 75/6 درصد کاهش داشته است. در خاک نرم همه ی سازه ها در حوزه ی نزدیک تا 67/11 درصد افزایش و در حوزه ی دور سازه های 3 و 6 طبقه تا 86/4 درصد کاهش و سازه 12 طبقه تا 70/7 درصد افزایش داشته است. همچنین نسبت جابه جایی نسبی پسماند سازه های 3، 6 و 12 طبقه تحت میانگین زلزله های حوزه ی نزدیک، در خاک سخت تا 52/8 درصد کاهش و در خاک نرم تا 02/36 درصد افزایش داشته است.

    کلیدواژگان: سیستم ستون فقراتی، اندرکنش خاک - سازه، زلزله ی حوزه نزدیک، زلزله ی حوزه دور
  • محمدحسین محمودی، محمدرضا داودی، حسین یوسف پور* صفحات 193-209

    قرارگیری بتن در معرض دمای بالا در شرایط مختلفی اتفاق می افتد که از جمله ی آن ها می توان به آتش سوزی در ساختمان ها و یا کاربرد بتن در سازه هایی مانند نیروگاه ها اشاره نمود. در چنین شرایطی، تخمین مقاومت پسماند بتن پس از آتش سوزی و یا دستیابی به نوعی از بتن که با تجربه ی سیکل های متعدد دمایی دچار تغییرات کمی در مشخصات شود اهمیت کاربردی فراوان دارد. هدف از مطالعه ی حاضر بررسی آزمایشگاهی اثر کاربرد میکروسیلیس و خاکستر بادی به عنوان دو ماده ی افزودنی معدنی بر روی مقاومت پسماند بتن پس از قرار گرفتن در معرض حرارت بالا می باشد. با کاربرد 19 طرح اختلاط، مجموعه ای از 570 نمونه ی استوانه ای با نسبت های آب به سیمان بین 0.35 و 0.65، درصد جایگزینی سیمان بین 0 و 15 برای میکروسیلیس و بین 0 و 30 برای خاکستر بادی ساخته شد. این نمونه ها در کوره ی الکتریکی قرار گرفته و مقاومت فشاری و کششی آن ها در شرایط کنترل و بعد از قرارگیری در دماهای 200، 400، و 600 درجه در زمان بندی های مختلف 2 ساعته، 12 ساعته و 24 ساعته ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که مقاومت فشاری و کششی نمونه های قرار گرفته در معرض دمای 200 درجه دچار افت مقاومت قابل توجهی نگردید، ولی کاهش مقاومت در اثر قرارگیری در معرض دمای 400 درجه و 600 درجه به وضوح مشاهده شد. کاربرد میکروسیلیس منجر به تغییر محسوسی در مقاومت فشاری پسماند نمونه ها نگردید ولی مقاومت پسماند کششی نمونه ها را کاهش داد. کاربرد خاکستر بادی نیز در جایگزینی نزدیک به 30 درصد منجر به افزایش مقاومت فشاری پسماند شده اما مقاومت کششی پسماند نمونه ها را کاهش داد.

    کلیدواژگان: میکروسیلیس، خاکستربادی، آتش، حرارت بالا، مقاومت پسماند
  • مجید احسانی، محمدنوید مقیم*، مهدی شفیعی فر صفحات 211-226

    شناخت فیزیک و مکانیسم عملکرد موج شکن های توده سنگی تحت اثر برخورد امواج تابشی، به دلیل پیچیدگی های فراوان اندرکنش موج و سازه متخلخل، نیازمند مطالعات پایه و اساسی است. بدین منظور در پژوهش حاضر، با انجام مدل سازی عددی و درنظر گرفتن مشاهده های آزمایشگاهی، به مطالعه و فهم بهتر جریان های ایجاد شده در بیرون و داخل سازه موج شکن سکویی چندلایه در اثر اندرکنش امواج با سازه متخلخل پرداخته می شود. برای انجام درستی آزمایی نتایج حاصل از مدل سازی عددی با نتایج مدل آزمایشگاهی سازه موج شکن سکویی چندلایه، جریان بیرون سازه و داخل محیط متخلخل به ترتیب توسط نوسانات سطح آب جلوی سازه و دامنه تغییرات فشار مقایسه می شوند. در این تحقیق با مطالعه تغییرات فشار داخل سازه در اثر پر و خالی شدن محیط متخلخل و همچنین بررسی الگوی جریان خروجی از داخل موج شکن توده سنگی در زمان وقوع بیشینه ی پایین روی موج مشخص گردید که نیروی ناشی از گرادیان فشار مثبت که به سمت خارج سازه جهت دهی شده و همچنین نیروی عمودی ناشی از جریان تراوشی ایجاد شده از داخل به خارج سازه در طول جریان پایین رونده موج بر روی شیب سازه، به صورت هم زمان اتفاق افتاده و بیشترین تاثیر را بر ناپایداری سازه دارد.

    کلیدواژگان: موج شکن سکویی چندلایه، شبیه سازی عددی، مدل سازی آزمایشگاهی، پایین روی موج، محیط متخلخل
  • مجید محمدی*، فرناز علیزاده صفحات 229-240

    با پیشرفت علم و حصول یافته‏ های جدید، به روز رسانی آیین نامه ‏های طراحی لرزه‏ای امری اجتناب ناپذیر است و بروز خسارات در ساختمان‏های طراحی شده با نسخه‏های قدیمی در زمین‏لرزه‏ دور از انتظار نیست. در همین راستا برای ارزیابی سریع ساختمان‏های موجود، نشریه 364 توسط سازمان مدیریت پیشنهاد شده است که هدف آن بررسی آسیب‏پذیری لرزه‏ای ساختمان‏های موجود در زمانی کوتاه و بدون صرف هزینه های ارزیابی تفصیلی می‏باشد. در این ارزیابی سال طراحی و ساخت ساختمان براساس هر یک از ویرایش‏های استاندارد 2800 ، اهمیت دارد ولی با توجه به اینکه زمان تدوین این نشریه، قبل از ویرایش چهارم آیین‏نامه 2800 بوده، باید امتیاز ارزیابی ساختمانهای طراحی شده با هر یک از ویرایش های سوم و چهارم استاندارد 2800 به تفکیک تعیین شود. برای این منظور لازم است منحنی ها شکنندگی سازه های طراحی شده با هر یک از این دو ویرایش با یکدیگر مقایسه گردند. بنابراین در این مقاله ابتدا سازه فولادی ساختمان های 3، 5 و 7 طبقه دارای قاب خمشی متوسط، که از فراوانی زیادی در کشور برخوردارند، براساس نسخه های 3 و 4 استاندارد 2800 طراحی و مدلسازی و منحنی شکنندگی آنها محاسبه و مقایسه گردید. نتایج نشان داد در عملکرد قابلیت استفاده‏ی بی‏وقفه اختلاف بین دو ویرایش سوم و چهارم بسیار ناچیز است اما در سطح عملکرد ایمنی جانی سازه های طراحی شده با ویرایش چهارم استاندارد 2800، البته به جز سازه ی 3 طبقه در زلزله های حوزه دور، عملکرد بهتری نسبت به سازه های طراحی شده با ویرایش سوم دارند. همچنین مشاهده شد که اختلاف بین دو ویرایش سوم و چهارم آیین نامه 2800 در زلزله‏ی طرح بیشتر از زلزله‏ی نادر و در سطح عملکرد فروریزش بیشتر از سطح عمکرد ایمنی جانی می باشد.

    کلیدواژگان: منحنی شکنندگی، تحلیل دینامیکی غیرخطی افزاینده، استاندارد2800، ارزیابی سریع، سطح عمکرد
  • طاها صباغیان*، یاسر شهبازی، فرهاد آخوندی صفحات 241-255

    گرافیگ استاتیک یک روش تحلیل و محاسبه بصری برای یافتن نوع و مقادیر نیروهای داخلی در سازه ها است که بدور از سختی های محاسباتی و صرفا با رویکردی هندسی متمرکز بر دو نمودار متقابل فرم و نیرو به این مهم دست می یابد. در این مقاله با استفاده از گرافیک استاتیک به تحلیل خرپا های قوسی مبتنی بر نوع وارن پرداخته شده است. برای این منظور، مدل پارامتریک نمودارهای فرم و نیرو در افزونه پارامتریک گرس هاپر برنامه نویسی شدند. پارامتریک سازی قابلیت فرم یابی و تحلیل هر نوع مختلفی از خرپاهای فرم آزاد شکل گرفته مبتنی بر نوع خرپای وارن را نیز فراهم نموده است. برای سنجش میزان اعتبار روش و دقت الگوریتم نوشته شده در افزونه ی گرس هاپر، به مقایسه ی نتایج عددی حاصل از چند نمونه ی خرپاهای قوسی تحت بارگذاری متفاوت، با روش محاسباتی المان محدود پرداخته شده است. حداکثر اختلاف میان دو روش 1/2% مشاهده شده است. نتایج شبیه سازی های صحت سنجی حاکی از دقت و سرعت بسیار زیاد الگوریتم پیشنهادی دارد.

    کلیدواژگان: خرپای قوسی وارن، گرافیک استاتیک، المان محدود، فرم یابی پارامتریک، گرس هاپر
|
  • Abolfazl Arabzadeh, Ali Ahmadi* Pages 7-20

    Growing apprehension about the environmental effects of producing Portland cement as the main component of the concrete, has raised widespread concerns in construction industry about the urgency of finding appropriate materials to substitute it. Recently, lime-pozzolan binders that were used before the advent of Portland cement, have been revived and reconsidered in a quite modern way showing reliable properties. In this study, according to past research on lime-pozzolan concrete, with the aim of producing concrete having dominant lime-pozzolan binder with desirable structural properties, different lime-pozzolan concrete mixes with double and triple compounds of hydraulic lime with silica fume, blast furnace slag and zeolite and two mixes with the presence of 30% Portland cement in lime-pozzolan concrete were made and tested. In all mixes, the super-plastisizer admixture was used to improve the concrete workability. To gain the most concrete strength, a constant water to binder ratio of 0.35 was used for manufacturing all concretes specimens except the one containing zeolite in which water to binder ratios lower than 0.45 wasn’t practical. Portland cement binder concrete were manufactured as well for comparing purposes. Slump test was conducted on fresh concrete and compressive strength test on cubic molds (10×10×10 cm) in 7, 28 and 56 days, spilling tensile strength test on cylindrical molds (with a diameter of 10cm and a height of 20cm) in 28 days, flexural strength test on prismatic templates (10×10×35 cm) in 14 and 28 days and elastic modulus test on cylindrical molds (with a diameter of 10cm and a height of 20 cm) in 28 days was conducted on hardened concretes. To analyze pozzolanic activity,the Thermal Gravimetric Analysis (TGA) was performed on concrete samples which showed better strength results than others. Slumpchr('39')s results show that the use of the super-plastisizer in the lime-pozzolan concrete improves their workability; Most slumps were obtained in lime-slag-silica and lime-slag-cement concrete at 22 and 23 mm, respectively. Four mixes of lime-pozzolan concrete (two mixes with 50% natural hydraulic lime (NHL) composition and 30% cement with 25% silica fume (SF) or 25% ground granulated blastfurnace slag (GGBS) and two other triple mixes 50% NHL, 25% SF and 25% GGBS and dual mixes 70% NHL with 30% SF) showed competitive mechanical properties compared to ordinary concrete and their 28-day compressive strength were achieved above 30 MPa (Equivalent to 58.6, 40.2, 40.1 and 33.5 MPa, respectively), which is quite favorable to be used as structural concrete. Concrete containing zeolite had less mechanical strength than others. The results of thermal gravimetric analysis were determined in the lime-pozzolan concrete, more calcium hydroxide is consumed as the amount of pozzolan increases. Silica fume performed more active than blast furnace slag, because it consumed more calcium hydroxide in concrete. Also blast furnace slag was more active than zeolite.

    Keywords: Mechanical properties, Concrete, Cement, Hydraulic lime, Pozzolan
  • Mehdi Ashtiani* Pages 21-35

    Shallow sediments and large displacement of the fault in bedrock can make the fault activity may appear to be surface faulting. Propagation of the fault rupture through the soil layer is one of the hazards associated with the fault dislocation in bedrock. The ruins from the 1999 earthquakes in Turkey and Taiwan and the 2008 earthquake in Wenchuan of China clarified the effect of fault rupture on the structures located near the fault trace on the ground surface. Also, previous studies have revealed the destructive effects of the impact of surface faulting on a structure. It seems that the alluvium depth can affect the interaction between the structures and faults. Therefore, the present study used a numerical model validated with centrifuge test results to evaluate the effect of alluvium depth on the response of shallow foundation-normal fault interaction. The Mohr-Coulomb constitutive law, with internal friction angle and dilation angle softening behavior, was used to model the interaction. The alluvium depth was considered as 15, 20, 30, and 40 m. The foundation was assumed to be rigid in all cases. It was placed at different positions relative to the free field fault outcrop on the ground surface. Normal faulting also was applied pseudo-statically to the model boundaries at a dip angle of 60°. The rotation of foundation and the vertical displacement profile of the ground surface was investigated to evaluate the effect of alluvium depth on the fault rupture and foundation interaction. The results show that there is no difference between the free-field faulting zones for different alluvium depths of loose soil. A graben is formed for deeper alluvium depths of dense soil in agreement with the analytical models, although the width of faulting zones is the same for different alluvium depths. It should be noted, a graben may form in a low-angle dipping normal fault (i.e. <60°) for loose sand. In interaction models, it has been observed that the interaction mechanism of the foundation and fault remains constant for both dense and loose sands. The footwall, gapping, and hanging wall mechanisms were formed for all alluvium depths related to the position of the foundation. Also, a graben was observed as one of the hazards associated with the normal fault rupture and shallow foundation interaction in the deeper alluvium depth of dense soil. By increasing the weight of the structure, the foundation experienced more rotation for 15 and 20m alluvium depths. The reliable foundation rotation could be estimated by considering alluvium depths of 20 m and more for both dense and loose sands.

    Keywords: Normal fault, Shallow foundation, Numerical modelling, Alluvium depth
  • Mehdi Ghassemieh*, Elyas Alizahi, Seyed Rasoul Mirghaderi Pages 37-51

    Due to the relatively high use of steel buildings in Iran and the importance of rigid steel beam-to-column connections, which are among the vital components in this type of buildings, the need to better understand the behavior of these connections against earthquakes has been noted. Also due to the special characteristics of the near-field earthquakes, which is different than far-field earthquakes and it has its own characteristics; and the fact that some catastrophic earthquakes occurred in Iran, such as the Bam earthquake (2003) and the Tabas earthquake (1978) had the characteristics of the near-field earthquakes, which can show the importance of the near-field ground motions; the purpose of this study was to propose a loading protocol for special steel moment- resisting frames under near-field earthquakes for Iran. Therefore, first, by examining the earthquakes that have occurred in Iran during several years, near-field earthquakes have been selected. Steel buildings of 3, 5, 7, 9, 12 and 20 floors were designed and analyzed according to the rules and regulations of Iran, then for each of the designed steel buildings a critical frame was determined; the values of the scale factors are also specified. After performing nonlinear time‐history analysis and applying the proposed near-field ground motions to all of the critical frames, inter-story drift angles for all frames was obtained and compared. The third floor of the 3-story critical frame was selected as the critical floor; which is a story whose results will be used to construct a loading protocol; The basic rainflow counting and simplified rainflow counting were performed for the critical inter-story drift angles results; The proposed loading protocol are derived based on the MCE-level seismic hazard and 84th percentile values of key seismic demand parameters. These parameters are number of damaging cycles, maximum inter-story drift, sum of inter-story drift range, inter-story drift range and residual inter-story. The rationality of the proposed loading protocol was justified by showing the cumulative distribution function. The proposed loading protocol has 23 damage half-cycles, including 3 pulse half-cycles with inter-story drift ranges of 0.060, 0.100 and 0.078 radians; which are calculated by the basic rainflow counting method. The maximum inter-story drift was obtained 0.065 radians. In the final half cycle, the mean value is the same as the residual inter-story drift of 0.03 radians. Also, the sum of the inter-story drift ranges is equal to 0.684 radians. The proposed loading protocol was compared with the SAC near-field earthquake protocol, the maximum inter-story drifts in the proposed protocol is 0.065 radians and in the SAC protocol is 0.06 radians. Furthermore the pulse cycles in the proposed protocol have inter-story drift ranges equal to 0.060, 0.100 and 0.078 radians; while the three pulse half-cycles at the beginning of the SAC loading protocol have inter-story drifts of 0.08, 0.05 and 0.04; respectively. Therefore, the proposed loading protocol has a higher inter-story drift and stronger pulse cycles than the SAC near-field earthquake protocol; but the total number of cycles defined in the SAC protocol is greater than the proposed protocol.

    Keywords: Steel moment-resisting frame, Near-field earthquake, Loading protocol., Rainflow counting
  • Farhang Farahbod*, Amir Shahrabi Farahani Pages 53-70

    Beam-column joints are one of the most important members of the reinforced concrete structures that are responsible for transferring existing loads. These joints require some criteria such as the development length of the beam's and column's rebars for proper operation. Lack of sufficient development length reduces the capacity of the structure and thus increases its deformation. In this study, three specimens of external reinforced concrete beam-column joints were tested on a real scale with applying lateral loads. The dimensions of beams and columns are 300 and 300 mm. Samples include a control sample with insufficient development length of longitudinal rebars of the beam (at joint area), a sample with sufficient development length through end mechanical restraint, and another sample with insufficient development length and retrofitting with dowel anchor carbon FRP composites (to improve the beam-Column joint). For making FRP anchors, columns should be pierced and dowels pass through this hole and they connect to concrete elements surface with proper epoxy adhesive. In all samples, lateral displacement load cycle diagrams (hysteresis diagram), failure modes, ductility coefficient, and stiffness were extracted and compared with each other. The results of this study showed that lack of sufficient development length leads to severe damage in the joint and plastic hinge is not formed, and energy dissipation and crack formation is occurring in the joint; while in retrofitted and restrained sample improvement of seismic performance, formation of the plastic joint in the beam and effects of sufficient development length is observed and energy dissipates in that area. Pinching in the hysteresis diagram of the control specimen is observed and maximum load capacity is much less than the others. end restraint of the rebar and reinforcement of the specimen with FRP increases the lateral bearing capacity of the joint by 53% compared to the control specimen. Also, the residual capacity increases by about 84% and 73% respectively at the end of the test (corresponding to 6% drift). The ductility of the sample with end restraint and the sample reinforced with dowel anchor FRP composites are 34% and 19% higher than the control sample, respectively. Insufficient development length also reduces the stiffness of the control sample by up to 45% compared to the restrained and retrofitted sample. Another result of insufficient development length of rebars of the beam is the angle between beam and column. In the fixed connections, this angle should remain constant while in the control specimen, this angle changes dramatically. By retrofitting the connection with FRP composites or restraining the rebars, this angle varies much less. The results of three tested samples showed that strengthening the connection with anchor dowel FRPs can effectively fix the lack of development length of rebars in the beams and increase the load capacity, stiffness, and ductility of the connection.

    Keywords: development length, FRP composite, FRP anchor, bonding strength, seismic retrofitting, external beam-column joint
  • Mussa Mahmoudi, MohamadGhasem Sahab, Mohamad Sharifi Bagherin* Pages 71-82

    The problem of determining the prestressing force in the tendons of prestressed concrete structures and monitoring the non-exceedance of prestressing drops is an issue that has been addressed by many researchers over the past decades and has provided methods in this field. Today, pre-installation sensors are installed in important prestressed concrete structures to monitor prestressing loss. However, due to the unpredictability of such equipment in older structures, monitoring of these forces requires destructive or non-destructive testing but is inaccurate. Therefore, in this paper, a method is presented that without the need for these sensors and destructive tests, only by measuring static displacement, is able to detect the amount of prestressing loss in the cross-sectional tendons of a prestressed concrete beam. In this regard, an algorithm in the Python program environment based on genetic algorithm as well as modeling in the finite element analysis program is provided. The numerical example presented in this research shows that the proposed algorithm detects the values ​​of prestressing loss with good accuracy even in spite of 10% of the intentional error due to measurement. In recent years, the use of prestressing methods has become much simpler and more effective, and its materials have been optimized. Today, a high percentage of structures under construction worldwide are built using this technology, and the advance has found wide applications in the construction of office buildings, residential, commercial, parking lots, sports stadiums, concrete tanks and special structures such as piers. Therefore, in recent years, for long-term monitoring of prefabricated structures, equipment and sensors sensitive to force drop, such as fiber optic sensors and FBG sensors in the construction phase are predicted and installed in the desired locations. [13] However, since the above equipment requires a lot of money and it is not possible to use them in old structures, the need for a technique that shows the amount and location of force reduction in all tendons without using them remains. Therefore, in this paper, a method is presented that, while using the simplest tools, provides the most accurate results only by measuring static displacements under the effect of various loading scenarios and using an artificial intelligence algorithm based on genetic algorithm. The proposed method is based on computer analysis and comparison of the results of two prestressed concrete beams with the same geometry, loading and arrangement of tendons. First, a specific prestressing beam is modeled in the SAP2000 analysis program and the desired prestressing forces are applied to it, and then these forces are reduced in some of the studied tendons. This deliberate change in prestressing values ​​is considered as failure and the technique presented in this mapping tries to discover the extent and location of failure of this beam. In other words, this paper is the determination of the amount of prestressing force in prestressed concrete beams in which force measuring sensors are not predicted without the need for destructive testing and only by measuring the static displacement under load. In the form of a numerical example on a prestressed concrete beam consisting of 6 steel tendons and using a genetic algorithm, it was shown that the displacement is a function of the amount of prestressing and its location and amount of reduction by the technique used. It was correctly detected with 93% accuracy when 10% of the deliberate error due to displacement field measurement was applied. As a suggestion for future work, this research will be able to be developed in the simultaneous diagnosis of prestressing reduction and beam concrete failure.

    Keywords: health monitoring, prestress force, prestressed beam, static response, genetic algorithm
  • Mohammad Mortezaee*, Seyed Abolhasan Naeini, Abolfazl Eslami Pages 83-96

    Deep foundations are often used in a typical engineering project to transfer loads from heavy superstructures (bridges, highways, embankments and high-rise buildings) to the subsoil safely without subsidence or instability problems. In order to achieve an accurate and economical design in each of these projects, we must have a good understanding of how deep foundations behave, which can be done through analytical methods, numerical methods and experiments or experimental observations. Since a series of simplifications are usually performed in numerical and analytical methods, the use of experimental methods is selected to achieve a more desirable result. Experimental methods can be done by examining real models on site or performing experiments on a small-scale model in the laboratory (physical modeling), which due to lower cost, simplicity and reproducibility, usually physical modeling compared to Real on-site models are preferred. For physical modeling, various devices such as Simple Chamber (1 g), Calibration Chamber (CC) and centrifuge device can be used. The limitations and difficulties of these devices led to the recent introduction of a device called the Frustum Confining Vessel (FCV) for the physical modeling of deep foundations. In this device, which is in the form of an incomplete cone, by applying pressure to the bottom of the device, a linear stress gradient can be created along the central axis to be consistent with what is actually happening. Despite the many advantages that this device , it does not have a system for measuring the matric suction in unsaturated soils. Therefore, in this article, by embedding precision instruments in the sample made of this device in Amirkabir University of Technology (FCV-AUT) and implementing and loading of a pile in the soil inside it, It is possible to study the behavior of piles in unsaturated soil and the effect of moisture and matric suction on the load-displacement curve. The pile used in this research is an open-end pile which was implemented by driving method in Firoozkooh silty sand with gravimetric moisture contents of 0, 5, 10, 15 and 20% and in each case a load-displacement curve was drawn. The floor pressure applied in this research is equal to 100 kPa, Which was determined by placing several stress sensors at different soil depths and measuring the stress changes in depth. The following results were obtained after experiments: In the tested soil, up to 5% moisture content, no significant lateral friction is observed between the pile and the soil, and the end resistance, which is the result of plugging the soil inside the pile, provides most of the bearing capacity of the pile. From 5 to 15% moisture content, the lateral friction between the pile and the soil is gradually mobilized and while creating an initial jump in the curve of load-displacement, it increases the bearing capacity of the pile exponentially. But from 15% moisture content onwards, the initial slope decreases again due to the reduction of lateral friction. Considering the final bearing capacity of the pile as the load corresponding to 10% of the displacement of the pile head, the effect of matric suction on the changes of final bearing capacity was investigated. It was found that By increasing the amount of matric suction, first the final bearing capacity of the pile increases and after reaching a certain value, it decreases. The cause of this phenomenon is changes in wet soil behavior in different areas of the soil-water characteristic curve (SWCC) and is affected by various factors such as grain size, initial moisture content and soil density percentage.

    Keywords: Pile, unsaturated soil, matric suction, ultimate bearing capacity, frustum confining vessel (FCV)
  • MohammadReza Mohammadizadeh*, Ali Seifinia Pages 97-112

    The most important danger that threatens a petrochemical refinery is an explosion, which is followed by a fire or vice versa. In fact, the occurrence of initial events such as explosions and fires spread from one part to another like the domino effect if the distance between the storage tanks is not sufficiently considered. Therefore, the distance and arrangement of petrochemical storage tank can play an important role in reducing the damage of initial accidents. So far, due to the explosion uncertainties, no definitive solution has been offered, but a combination of active and passive techniques such as the efficient use of intelligence and security organizations, increasing the scaled distance between the detonation point and the target buildings or providing physical barriers, the use of deformable materials to absorb energy, and the use of appropriate retrofit structural techniques can reduce the effects of explosions. As it turns out, it is virtually impossible to study the propagation of blast waves experimentally on a large scale due to financial constraints and potential hazards. Therefore, to solve this problem, two solutions are proposed: the use of small-scale laboratory methods and the use of numerical methods. Three-dimensional numerical analysis is an efficient method for investigating structural weaknesses, hazard risk analysis, and evaluating of explosion hazard points. In this study, with the help of explosion simulation by Eulerian-Lagrangian coupling method, the research has been surveyed in two parts. In the first part, petrochemical tanks in different arrangements, and,at  different distances from each other are modeled in 3D on Autodyn software on the scale of  and the propagation of explosion waves and the confinement of 8g of TNT pressure in the environment between the tanks are investigated. In the second part, the effect of barrier shape on reducing the blast pressure of 1000 kg of TNT on a real scale has been investigated. The results show that the use of semi-empirical relation in UFC-0-340-02 to determine the blast pressure is applicable only to open environments, and it is not precise in closed environments due to the confinement of the blast pressure.  Moreover, the results show that it is not conservative to use the required distance between tanks considering the amounts proposed by the regulations. As a result, increasing the distance up to twice the amount proposed by the regulations, the effect of explosion pressure confinement is eliminated. The best way to position the tanks in this study is a zigzag pattern with a distance equal to twice the safe distance between the tanks in accordance with NFPA-30. In addition, the results show that by creating a barrier against the explosion, the explosion over-pressure can be greatly reduced, but the shape of the barrier does not have much effect. Although, using the Eulerian-Lagrangian coupling method requires considerable time and appropriate software to perform the calculations, it provides a comprehensive understanding of the blast wave interaction with structures. With the advancement of technology and the use of parallel processing in the cloud space, and the mapping technology it is possible to evaluate the different structures on a real scale against the explosion.

    Keywords: Propagation, Petrochemical facilities, Autodyn, Blast-wave, TNT
  • Saleh Mohamad Ebrahimzadeh Sepasgozar, Morteza Naghipour*, Mahdi Nematzadeh Pages 113-121

    In this paper, a finite element analysis of the behavior of embedded CFST columns to the foundation under axial-lateral combined loading. First, the proposed finite element model is compared and analyzed by the experimental results of previous research, which showed that the local damage, failure patterns and hysteresis curves were consistent. A detailed parametric study to evaluate the cyclic behavior of embedded CFST columns to the foundation with the characteristics, the ration diameter to thickness, embedded length, compressive strength and connection conditions CFST column to the foundation. Based on the parametric study, the values of stiffness, strength, ductility and energy for the studied specimen have been calculated. The results showed that using the proposed finite element model, weak cyclic behavior for CFST connection to the foundation in the conditions of connection with the base plate and better cyclic behavior for the CFST column and its connection to the foundation in the embedded conditions is obtained. In addition, the hysteresis behavior of the CFST column connection with the embedded stiffener plate is much better than the embedded connection without the stiffener. The rings stiffener of the hysteresis diagram changes compact condition with increasing concrete strength. In addition, lateral strength, lateral stiffness, ductility performance and cumulative energy dissipation also increased in compact specimens with increasing confine concrete. The failure modes of the CFST connection to the foundation with the base plate are the same as the embedded connection mode without the stiffener and with the ring stiffener. The failure modes in these three modes are from the connection as a tearing steel pipe at the end of the column. In the case of an embedded connection with a longitudinal stiffener, it is a diagonal crack of the concrete on the foundation. Lateral strength, lateral stiffness, ductility performance, and cumulative energy also increase with increasing steel pipe thickness. CFST column burial conditions with hardeners have a positive effect on the hysteresis rings of CFST connection to the foundation, and this type of connection has been able to significantly improve lateral strength, lateral stiffness, ductility and dissipative cumulative dissipation energy.

    Keywords: Concrete filled Steel tube, Column connection to foundation, stiffness, embedded length, finite element analysis
  • Vahid Reza Ouhadi*, Nasim Sahraie Pages 133-146

    In recent years, the use of nano-materials in different engineering and science projects has increased. The study of the impact of nano-materials in combination with other civil engineering constituents in different geotechnical and geo-environmental engineering projects is very common. This study is aimed to investigate the mechanism of cadmium retention in the process of cement based solidification/stabilization of cadmium contaminated bentonite in the presence of nano-silica. The mechanism of contaminant retention is investigated with the evaluation of cadmium and nano-silica behaviour with change in pH of the environment, adsorption, TCLP results, and evaluation of XRD experimental achievements. The bentonite sample for this research is taken from Iran-Barit Company. To establish the availability of silica ions for interaction with cement and bentonite at different pH, a series of solubility experiments of nano-silica at different pH levels were performed. The results of solubility experiments show that as the pH increases to the alkaline range, the solubility of nano-silica noticeably increases. This fact proves that at the high range of pH due to the use of cement, the required pH conditions for solubility of nano-silica will be provided. Therefore, there will be more possibility for the formation of CSH component. Cadmium nitrate was used to contaminate the bentonite sample for the experimental part. For this purpose, bentonite samples were mixed with 10, 30, and 50 cmol/kg-soil of cadmium nitrate in the electrolyte soil ratio of 20:1. Then, these samples were shaken for two hours in every 24 hours. This process was repeated for 96 hours. After this equilibrium step, the soil suspension was centrifuged. After drying these laboratory contaminated samples, they were solidified/stabilized with different percentages of cement and nano-silica. The results of this paper indicate that the contaminant adsorption and retention of cadmium by bentonite is less than that of adsorption for zinc and lead. The achieved results of TCLP experiments for solidified/stabilized samples with different percentages of cement indicate that the EPA criteria for TCLP experiment which emphasizes for test performance after 28 days, is not suitable for solidification and stabilization of cadmium. In fact, a longer period is necessary to achieve equilibrium and stable results. Furthermore, the results show that due to the low adsorption of cadmium by bentonite and due to the noticeable reduction of pH at the presence of cadmium ions, the required percentages of cement for solidification/stabilization of cadmium contaminated bentonite is much more than the required quantity of cement for other heavy metal contaminated bentonite samples. In addition, the results of XRD experiments show that the pozzolanic interaction process is more efficient in the presence of nano-silica. Furthermore, based on the results of TCLP experiments, the formation of CSH in the presence of nano-silica contributes to the contaminant retention by solidification/stabilization of cement based cadmium contaminated bentonite. Finally, according to the results of this study, in solidified/stabilized samples by mixtures of cement and nano-silica, it is shown that due to the contribution of silica ions in pozzolanic interactions, the solidification is the governing phenomenon for the prevention of heavy metal leachate from solidified/stabilized samples.

    Keywords: Cadmium, Bentonite, Cement, Nano Silica, Solidification, pH
  • Reza Fallahi, Mostafa Amini Mazree No*, Mohammad Fayyaz, Mohsen Aminraya Pages 147-159

    Numerical models are cost-effective solutions compared to field and laboratory tests that have the ability to predict the behavior of materials with acceptable accuracy if the exact properties of the material are taken into account. Another advantage of numerical models on the meso-scale is the ability to provide the interaction behavior of different components of inhomogeneous materials such as concrete, which is highly effective in predicting the behavior of concrete against dynamic loads. In order to model concrete at the meso-scale, a platform was created to create concrete samples considering aggregates, mortars, and fibers. The platform created in this research can produce elliptical aggregates according to the desired granulation curve in a completely random manner. By controlling the non-interference of aggregates next to each other stochastically placed within the mold boundaries and after determining the sample geometry and grid, The constructed model is converted into input text of numerical analysis programs. Compression and tensile loading are performed on it. Using numerical models, the effect of changes in these parameters was investigated: the volume ratio of aggregates in the sample, the allowable elongation of elliptical aggregates, whether or not to consider the ITZ element, and the use of fibers. In the performed analyzes, the maximum compressive strength and ductility of concrete and, in some cases, the crack propagation path have been investigated. Results show that considering both the maximum strength and the area under the stress-strain diagram; it can be concluded that among the percentages of aggregate volume ratios to the sample equal to 65, 70, 75, and 80%, the volume ratio of 75% to the optimal ratio to achieve the best compressive performance Concrete is closer. Comparison of the shape of the elliptical aggregates in the modeling showed that the closer the aggregate form is to the sphere, the maximum resistance increases, but the strength of the concrete decreases with a steeper slope after the peak.although the analysis of concrete samples at the meso-scale requires much higher computational costs than the macro analysis, this analysis can provide diagrams of tensile and compressive strength of concrete more accurately and also to test new samples with changes in the main parameters acceptable estimation of behavior. Provide concrete without the need to build a physical sample. Studies have shown that unstructured tetrahedron meshing provides graphs closer to empirical results. In analyses with unstructured mesh, mesh size has minimal effect on the results; In the case of models with a structured cubic mesh, the mesh size severely overshadows the analysis results. Suppose the appropriate size for uniform meshing is calibrated using the results of non-structured mesh samples. In that case, results close to the meshes of non-structured samples can be obtained with much less computational time and cost. Although considering the ITZ helps the stress-strain curve at the front of the peak to be closer to the laboratory graphs and also to predict the location of the crack more accurately than without modeling without ITZ, it causes a decrease in resistance at the rear of the peak and is predicted. This can be partially controlled by calibrating the ITZ resistance reduction value.

    Keywords: Meso-scale, numerical modeling of concrete, uniaxial compression specimen
  • Pouya Zaferani, Nader Mokhtarani* Pages 161-176

    Due to the production and extensive use of oil and its derivatives, soil pollution with oil compounds is a challenging subject in todaychr('39')s world. In Iran and many other countries, the soil around oil exploration reservoirs, refineries, etc., has been polluted by oil pollution and may also pollute groundwater. The greatest concern and danger are when the oil contaminant reaches the groundwater aquifer, its solvent dissolves in the water and contaminates the environment with groundwater. Therefore, the importance of studying how the contamination moves and spreads in the soil is clear and valuable. The purpose of this study is to investigate the effect of an organic amendment such as municipal waste compost on behavior and emission of diesel as a light non-aqueous phase liquid (LNAPL) in the sand and to use an efficient model to predict the distribution of pollutants in mixed sand with compost. Also, the effect of grain parameters and rainfall intensity on the way of diesel emission into the sand without compost and the sand mixed with compost was investigated. In this regard, in this study, 30 cm long columns with a diameter of 2.4 cm made of Plexiglas were used to simulate a one-dimensional environment of transmission. Three types of sand with the particle size of 0.1-0.25mm (fine-grained sand), 0.2-0.5mm (medium-grained sand), and 0.5-1.0mm (coarse-grained sand), prepared and after decontamination was entered into columns. The columns were filled to a height of 24 cm with sand, and the top layer to a height of 4 cm was filled with a mixture of sand and compost with specified ratios. Then, half a layer of mixed sand and compost in each column was soaked in diesel at a concentration of 20 mg per 1 gr of the sand. The distilled water was entered into the column at three flow rates of 1, 0.5, and 0.25 mL/min (equal to the intensity of 13.27, 6.33, and 3.31 cm/h, respectively) to simulate the process of transfer of diesel into the columns. Laboratory data have been simulated using a UTCHEM numerical model. UTCHEM is a three-dimensional and multi-phase model that simulates the process of flow and chemical transfer in homogeneous and heterogeneous porous media. Increasing rainfall intensity and particle diameter have led to an increase in the flow rate of contamination within the sand and reduced contamination time. There are no significant changes were observed in the parameter of the dispersion coefficient by increasing the amount of compost. As the amount of compost in the sand has increased, the soil distribution coefficient and the retardation factor, which are the two effective parameters on the absorption of pollutants, have increased. As an example, by doubling the amount of compost at flow rates of 0.25, 0.5, and 1 mL/min, the retardation factor increased by 78, 100, and 80 percent, respectively. These values ​​for the mixture of medium sand and compost were 70, 79, and 71 percent, respectively, and in the mixture of coarse sand with compost were 76, 82, and 73 percent respectively. The amount of distribution coefficient has increased by 110% with doubling the amount of compost in all three types of sand. There is an exponential relationship between the intensity of the rainfall and the distribution coefficient in the mixture of fine-grained sand, medium-grained sand, and coarse-grained sand and three amounts of 5, 10, and 15 grams of compost. There is an exponential relationship between flow intensity and retardation factor for sand without compost and sand mixture and 5 grams of compost in a mixture of the three types of sand. In the case of mixing all three types of sand with 10 grams and 15 grams of compost, the linear relationship is the most accurate mathematical equation between flow intensity and retardation factor.

    Keywords: petroleum pollution, contaminant transport, soil pollution, compost, numerical transmission model
  • Mahdis Taghizadeh, Madjid Gholhaki*, Omid Rezaifar Pages 177-192

    During the past years, researchers have developed ideas to thoroughly investigated into the behavior of structural bracing systems. Accordingly, one of these emerging systems is the Strong Back Bracing System (SBBS) by which the inter-storey drifts are maintained constant to prevent occurrence of failure. This system is comprised of the components of conventional concentrically braced frames together with a strong truss whose presence is aimed at uniform distribution of drifts along height of the building. This truss precludes concentration of damages in one or several stories in the concentrically braced frames. On the other hand, the near-filed earthquakes differ from the far-field ones in terms of both amplitude and frequency content. Thus, it is required to study the effects of such earthquakes on behavior of the SBBS. In addition to earthquake, the soil underlying the structure can affect the structural responses especially in cases when structure rests on soft soils. This system is comprised of the components of conventional concentrically braced frames together with a strong truss whose presence is aimed at uniform distribution of drifts along height of the building. This truss precludes concentration of damages in one or several stories in the concentrically braced frames. On the other hand, the near-filed earthquakes differ from the far-field ones in terms of both amplitude and frequency content. Thus, it is required to study the effects of such earthquakes on behavior of the SBBS. In addition to earthquake, the soil underlying the structure can affect the structural responses especially in cases when structure rests on soft soils. Typically, the codes provide methods for structural analysis assuming that the structure is located on a rigid base whereas in reality, this assumption does not always hold true highlighting the need for inclusion of soil-structure interaction into the analyses. Accordingly, this paper deals with seismic behavior of the structures equipped with the SBBS considering the soil-structure interaction under near and far-field earthquakes. In this respect, 3, 6 and 12-storey structures resting on stiff and loose soil (soil type II and IV according to classification of Standard 2800) have been analyzed. To this end, nonlinear time-history analyses using seven far and near-field earthquakes for both cases of rigid and flexible base, have been carried out. The results indicate that maximum roof displacement of 3, 6 and 12-storey structures founded on stiff soils (soil type II) vary insignificantly under the far and near-field earthquakes. Conversely, in the case of soft soils (soil type IV), displacements have increased by 2.93 to 18.22%. Moreover, it was found that drift ratios for the structures on stiff soil, in the case of 3 and 6-storey structures, increases slightly and reduced by 6.75% for the 12-storey structure. In the case of soft soil, all structures under the near-field motion, incurred increase in drift ratios by 11.67% and in the case of far-field, 3 and 6-storey structures experienced 4.86% decrease and conversely, the 12-storey structure encountered 7.7% increase. In addition, ratio of residual drift of the 3, 6 and 12-storey structures under average of near-field earthquakes, has decreased and increased by 8.52 and 36.02 in the case of stiff and soft soils, respectively.

    Keywords: Strong Back Bracing System (SBBS), Soil-Structure Interaction (SSI), Near-Field earthquake, Far-Field earthquake
  • MohammadHossein Mahmoudi, MohammadReza Davoodi, Hossein Yousefpour* Pages 193-209

    A significant number of engineering structures around the world are exposed to fire on a daily basis. The most important effect of fire on the structure is elevated temperatures, which may reach more than 1000 degrees Celsius and cause not only thermal stresses and deformations but also diminished mechanical properties of materials comprising the structure. Fire-related collapses have been observed in numerous structural fires. However, many reinforced concrete structures exposed to fire do not demonstrate notable apparent damage and survive despite having experienced elevated temperatures before the fire is put out. Estimating the residual strength of such structures is of critical importance when deciding whether such structures can be safely used after fire. Moreover, in many industrial applications, there is a need to concrete that can withstand repeated long-term cycles of elevated temperatures without diminished mechanical properties. The objective of this paper is to investigate the effects of silica fume and fly ash as two widely used supplementary cementitious materials on the residual strength of concrete exposed to elevated temperatures and evaluate while such materials can be of benefit in improving the strength retention in case of heat exposure. Using 19 mix designs, a series of 570 concrete cylinders was fabricated using different water to cement ratios (0.35, 0.5, and 0.65), silica fume replacement ratios (0, 10, and 15 percent), and fly ash replacement ratios (0, 10, 20, and 30 percent). The specimens were cured in water for 56 days, after which they were placed in a rate-controlled large-scale electrical furnace, and their residual compressive and tensile strengths were measured before heat, and after heat exposure for 2-, 12-, and 24-hour heating cycles with temperatures reaching 200, 400, and 600 degrees Celsius. To eliminate the risk of explosive spalling, all specimens were preheated at a temperature of 100 degrees for 24 hours before the main heating cycle. Results showed that the compressive and tensile strengths did not reduce noticeably after exposure to 200 degrees but demonstrated a significant drop after exposure to 400- and 600-degree cycles. In many cases, the residual compressive and tensile strengths of specimens were found to be smaller than those predicted in previous studies. The square root equation widely used in the literature was found to provide a reasonable lower-bound estimate of the residual splitting tensile strength of concrete from the residual compressive strength; however, a linear trend was identified to provide a more accurate estimate for the results of this study. Moreover, due to less scatter, the splitting tensile strength was found to be a better indicator of heat damage in the structure than the compressive strength. The use of silica fume did not result in a meaningful trend in the residual compressive strength but reduced the residual tensile strength of specimens. Fly ash, on the other hand, could increase the residual compressive strength of the specimens but reduces the residual tensile strength. The results suggest that generally, and with few exceptions, these two supplementary cementitious materials are not recommendable choices for improving the strength retention of concrete in case of heat exposure.

    Keywords: Silica fume, Fly ash, Fire, Elevated temperature, residual strength
  • Majid Ehsani, MohammadNavid Moghim*, Mehdi Shafieefar Pages 211-226

    Porous breakwater structures are widely used as protection against waves for ports and harbors as well as for general coastal protection. Often the breakwater structure is designed as a porous structure that allows water to flow through the structure while the wave energy is removed. These structures prevent coastal erosion and ensure safe and functioning harbors. As such, it is of high importance that these structures remain stable under extreme wave action. On the other hand, regarding the high complexity of wave interaction with porous structures, it is required to provide a rich understanding and conduct fundamental studies on the mechanism of rubble mound breakwaters subjected to incident waves. The existing literature review on wave interaction with rubble mound breakwaters reveals two mechanisms inside the porous media of such structures and outside the structure on the armor layer. Both could make destructive forces affecting the structure’s stability. In the present study, the stability of the multi-layer berm breakwater has been studied by considering the effect of run-up/run-down flow on the armor layer of a breakwater and, consequently, the flow inside the porous media as it gets filled and empty during wave run-up and run-down. Both numerical and experimental methods are used to investigate the flow inside and outside the multi-layer berm breakwater. Validation of numerical results is conducted through the use of experimental results, including the water level fluctuation outside the structure and also the water pressure variations inside the breakwater. The Flow-3D software has been used to simulate and solve the governing equations on the flow. FLOW-3D numerically integrates RANS (Reynolds Average Navier-Stokes) equations using the Volume of- Fluid (VOF) method to track the free surface. It has been thoroughly tested for coastal hydrodynamics problems. Various turbulence models are available, and the results presented here are based on the RNG turbulence model. The time series of pressure variation in the porous media indicates that as the flow infiltrates, the created pressure damping and also its variation at a constant elevation have been significantly decreased due to energy dissipation during the infiltration. Moreover, at the maximum run-down and exfiltration process, the created flow from inside to outside would be approximately perpendicular to the structure’s slope at about the maximum run-down elevation. Results reveal that the pressure gradient due to changes in the flow field of porous media would lead to a pressure force toward the outside during the run-down and a pressure force toward the inside during the run-up. It has been found that the positive pressure gradient force toward outside during the run-down and also the perpendicular force of flow during the exfiltration occurred simultaneously and acted as an active force to destabilize the stones. More to the destabilizing mechanism of stones, the effect of flows occurred during the run-up, and run-down on the armor layer have been investigated using the recorded images during the experimental tests.

    Keywords: Multi-layer berm breakwater, Numerical simulation, Experimental modeling, Run-down, Porous media
  • Majid Mohammadi*, Farnaz Alizadeh Pages 229-240

    Nowadays, performance evaluation of buildings against earthquakes is one of the common debates among researchers. Old buildings designed on the basis of previous versions of seismic codes are exposed to more damages in earthquakes. To evaluate vulnerability of existing buildings for earthquakes, Instruction on Rapid Earthquake Evaluation of the Existing Buildings (Code No. 364) has been proposed. By this code, a building can be rapidly evaluated by easily available data such as structural type, designing and construction date, appearance, etc., with very low cost. One of important parameters for such evaluation is the version of the seismic code (Standard 2800) which had been applied in the designing process of inspected building; later version has greater score.  However, the rapid evaluation code (Code No. 364) has been prepared before releasing version 4 of Standard-2800 and therefore do not have the score of designing with this version. Therefore, this paper is focused on comparing version-3 and vetsion-4 of Standard 2800 in designing buildings. For this, three buildings, having 3, 5 or 7 story, with regular plane is considered. Each is designed twice, based on the version-3 and vetsion-4  and then their fragility curves are calculated. The obtained fragility curves are compared in two levels of earthquakes having return period of 475 years and 2475 years (PGA of these earthquakes are assumed as 0.35g and 0.5g, respectively). To achieve the fragility curves, 50 earthquake records, recommended by FEMA-P695, are considered. They include 22 far field ones, 14 near field ones having pulse and 14 near field records without pulse. To consider nonlinear behavior of the structural elements, concentrated plasticity is assumed at two ends of each element by Opensees software. Properties of the plastic hinges are introduced in the software based on Lignos model. The obtained results show that in IO performance level, there is no meaningful difference between the structures designed on the basis of version 3 and version 4 of Standard-2800. However, in Life Safety (LS) and Collapse Prevention (CP) performance levels, version 4 leads to much better structure. Furthermore, the difference between these two versions of standard is greater for 475 year earthquakes, in comparison with 2475 year earthquakes, and also for LS rather than CP performance level.

    Keywords: Fragility Curve, Incremental Dynamic Analysis, Performance level, Standard-2800, Rapid Evaluation
  • Taha Sabaghian*, Yaser Shahbazi, Farhad Akhoundi Pages 241-255

    Graphic Statics is a visual analysis and calculation method to find the type and amount of internal forces in structures, which achieves this importance away from computational difficulties and only with a geometric approach focused on two reciprocal diagrams of form and force. In this paper, arched trusses based on Warren type are analyzed using graphic statics. For this purpose, the parametric model of form and force diagrams were programmed in the Grasshopper parametric plugin. Parametrization has also provided the ability to find and analyze any different types of free-form trusses based on the type of warren truss. To measure the validity of the method and the accuracy of the algorithm written in the Grasshopper add-on, the numerical results obtained from several samples of arched trusses under different loads have been compared with the finite element computational method. The results of the validation simulations indicate the high accuracy and speed of the proposed algorithm.

    Keywords: Warren Arched Truss, Graphic Statics, Finite Element, Parametric Form Finding, Grasshopper