فهرست مطالب

مهندسی عمران - سال چهل و پنجم شماره 12 (اسفند 1401)

نشریه مهندسی عمران
سال چهل و پنجم شماره 12 (اسفند 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/12/01
  • تعداد عناوین: 20
|
  • فرزین سلماسی*، فرناز نهرین، علی طاهری اقدم صفحات 4435-4458

    سرریز لبه پهن سازه ای ساده برای اندازه گیری دبی جریان در کانال های انتقال آب است. ویژگی شکل آن و وزن زیاد آن باعث می شود تا اغلب به عنوان سرریز سدها نیز بکار رود. گاهی نیز این نوع سازه برای بدنه سد مد نظر قرار می گیرد. در این تحقیق توانایی شبکه عصبی مصنوعی و مدل درختی M5 در تخمین ضریب دبی (Cd) سرریز لبه پهن بررسی شده و نتایج این دو مدل با روش رگرسیون غیرخطی چند متغیره لجستیک قابل اعمال روی داده های گسسته مقایسه شده است. برای این کار چهار سری داده حاصل از تحقیقات متفاوت روی سرریزهای لبه پهن مستطیلی استفاده شده و پارامترهای بی بعد H1/L و H1/P به عنوان ورودی مدل ها در نظر گرفته شده و پارامتر هدف Cd به عنوان خروجی از مدل ها استخراج شده است. نتایج حاصله نشان داد که هر سه روش مذکور نتایج نسبتا دقیقی را جهت تخمین ضریب دبی سرریز لبه پهن ارایه می دهند (ANN: R=0.966 ، M5Rule: R=0.935 و Regression: R=0.84) ولی به دلیل ارایه روابط خطی ساده و قابل فهم توسط مدل درختی M5، این روش می-تواند به عنوان روشی کاربردی و جایگزین برای محاسبه ضریب دبی مد نظر قرار گیرد. همچنین H1/L مهمترین پارامتر دخیل در محاسبه ضریب دبی سرریز لبه پهن مستطیلی می باشد. تحلیل مدل درختی M5 نشان داد که 4 قانون با معادلات خطی متفاوت، الگوی تغییرات Cd را مدل می کند. تحلیل رگرسیون غیرخطی نشان داد که نقطه H1/L=0.22 محل تلاقی کلیه منحنی های تغییرات Cd به شمار می آید.

    کلیدواژگان: ضریب دبی، سرریز لبه پهن، شبکه های عصبی مصنوعی، رگرسیون غیرخطی، مدل درختی M5
  • جواد سبزی، محمدرضا اصفهانی* صفحات 4459-4482
    این پژوهش یک مطالعه ی آزمایشگاهی بر روی خصوصیات دوغاب های پایه سیمانی حاوی مواد معدنی مختلف (غبار کوره آهن گدازی، گل قرمز، پودر مرمر و پودر شیشه) می باشد که در این دوغاب ها درصدهای مختلف وزنی از مواد معدنی جایگزین بخشی از سیمان شده است. بر روی دوغاب های پایه سیمانی، آزمایش های مقاومت فشاری در سنین 7، 28 و 90 روز، مقاومت کششی در سنین 7 و 28 روز، جذب آب 30 دقیقه ای، 24 ساعته و 72 ساعته در سن 90 روز و مقاومت در برابر سولفوریک اسید در سن 28 روز انجام شد. نتایج نشان می دهد که استفاده از پودر مرمر برای جایگزینی بخشی از سیمان به مقدار 15 درصد، مقاومت فشاری را به مقدار قابل توجهی در سنین 7، 28 و 90 روزه افزایش می دهد. همچنین استفاده از پودر شیشه به مقدار 5 و 15 درصد و گل قرمز به مقدار 5 درصد برای جایگزینی بخشی از سیمان منجر به افزایش مقاومت کششی می شود. همچنین به منظور بررسی دقیق تر دوغاب پایه سیمانی در تقویت اعضای بتنی، کاربرد یکی از دوغاب ها در تقویت خمشی تیرهای بتنی مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور سه تیر بتن مسلح ساخته شده و تحت آزمایش خمش چهار نقطه ای قرار گرفتند. نتایج نشان می دهد که ظرفیت باربری تیر تقویت شده با دوغاب پایه سیمانی مسلح به شبکه الیافی تقریبا مشابه تیر تقویت شده با چسب اپوکسی به همراه ورق CFRP بوده و تقریبا 60 درصد از تیر بدون تقویت بیشتر می باشد.
    کلیدواژگان: دوغاب پایه سیمانی، مواد معدنی، تیر، بتن مسلح، تقویت
  • پدرام قادری*، امیرحسین محمدی زاده صفحات 4483-4510
    امروزه به دلیل اهمیت محیط زیست استفاده از سازه های مولد انرژی های پاک بیشتر موردتوجه قرارگرفته است. به همین دلیل تحلیل دینامیکی این گونه سازه ها تحت مخاطرات طبیعی به ویژه زلزله حایز اهمیت است. یکی از این سازه ها، توربین بادی است که باید علاوه بر کنترل ارتعاش ناشی از باد به کنترل ناشی از زلزله نیز در آن پرداخته شود و تمرکز این مقاله بر روی کنترل ارتعاش توربین بادی، توسط میراگر جرمی فعال مجهز به سیال مغناطیسی است. جرم های 10، 40،20 و 60 تن برای جرم این میراگر در نظر گرفته می شود و برای میراگر سیال مغناطیسی از دو میراگر متفاوت استفاده خواهد شد و عملکرد میراگرهای جرمی فعال با توجه به شاخص های ارزیابی ارایه شده با یکدیگر مقایسه و میراگر فعال بهینه معرفی می گردد. جهت مدل سازی توربین بادی، از توربین بادی با توان MW5 ارایه شده توسط آزمایشگاه ملی انرژی تجدید پذیر استفاده می شود و طراحی این توربین بادی به صورت خطی بوده که از سیستم چند درجه آزاد جهت مدل سازی استفاده می گردد ؛ این توربین بادی تحت زلزله های حوزه دور و نزدیک قرار می گیرد که نیروی زلزله در جهت خارج از صفحه به توربین بادی وارد می شود که در ادامه با استفاده از این میراگرهای فعال معرفی شده به کنترل ارتعاش این توربین بادی پرداخته می شود و در انتها با استفاده از میراگر بهینه که در بالای برج توربین بادی و کنار ناسل قرار دارد کاهش محسوسی در جابجایی و سرعت برج مشاهده می گردد.
    کلیدواژگان: توربین بادی، کنترل ارتعاش، میراگر جرمی فعال، میراگر MR، انرژی تجدید پذیر
  • مهدی دینی*، عطری ثاقبیان، ابراهیم اسدی، امین محمدی صفحات 4511-4526
    شبکه توزیع آب شهر کلیبر به دلیل ویژگی خاص توپوگرافی شهر، دارای 7 شیر فشارشکن است که به صورت تجربی در موقعیت های مختلف شبکه نصب شده است تا مازاد فشار موجود در شبکه مدیریت شود. در این تحقیق، تاثیر جانمایی هوشمند شیرهای فشارشکن با بکارگیری شاخص مکانیابی شیر، به منظور کاهش میزان نشت و افزایش قابلیت اطمینان شبکه بررسی می شود. هدف کمینه سازی نشت ساعتی با تعیین موقعیت جدید شیرها و بهینه سازی برنامه ساعتی عملکرد آنها می باشد که در کنار کمینه سازی نشت به عنوان تابع هدف، قید حداقل فشار در سه حالت عدم اعمال قید فشار (قید حداقل فشار برابر صفر متر)، تامین آب در ورودی ساختمان (حداقل قید فشار برابر 10 متر) و تامین آب برای یک ساختمان چهار طبقه (حداقل قید فشار برابر 26 متر) به عنوان تابع پنالتی در کنار تابع هدف در نظر گرفته شده است. برای این منظور از ترکیب الگوریتم جامعه مورچگان با شبیه ساز ایپانت در محیط متلب استفاده شده است. بررسی نتایج نشان می دهد که با جانمایی هوشمند شیرهای فشارشکن موجود در شبکه کلیبر و بهینه سازی برنامه ساعتی عملکرد آنها، میزان نشت شبکه در حدود 9/15درصد نسبت به حالت تنظیم تجربی شیرهای فشارشکن کاهش و قابلیت اطمینان شبکه در حدود 5/15 درصد افزایش می یابد که نشان دهنده تاثیر برنامه ریزی هوشمند شبکه های توزیع آب در بهبود کارایی هیدرولیکی آنها می باشد.
    کلیدواژگان: الگوریتم جامعه مورچگان، جانمایی هوشمند شیرها، شبکه توزیع آب کلیبر، شیر فشارشکن، کمینه سازی نشت
  • رامین استواری، احسان طاهری*، علی قریشیان امیری صفحات 4527-4550
    خاک ها در طبیعت به طور متغیر می توانند در شرایط خشک، اشباع و نیمه اشباع باشند. در پروژه های ژیوتکنیکی، به دلیل تغییر حالت خاک تحت اثرات محیطی باید هر سه حالت خاک در نظر گرفته شود. اکثر الگوهای کشسان - خمیری در مکانیک خاک برای شرایط اشباع توسعه داده شده اند. در این مقاله، الگوی یکپارچه در چهارچوب حالت بحرانی برای توصیف رفتار طیف وسیعی از خاک ها تحت بارگذاری یکنواخت در شرایط زهکشی شده و زهکشی نشده بر اساس نظریه سطح پیرامونی و قانون جریان ناهمراه ارایه شده است. به منظور شبیه سازی یکپارچه هر دو خاک رس و ماسه، از جمله رفتار انتقال حالت، در این الگو از قانون اتساع عمومی اصلاح شده استفاده شده است. در الگوی حاضر از دیدگاه تنش موثر استفاده شده که به راحتی هر دو حالت اشباع و نیمه اشباع خاک را از طریق فراسنج تنش موثر وابسته به مقدار مکش در نظر می گیرد. الگوی پیشنهادی اثر توامان رفتارهای مکانیکی و نگهداشت آب را از طریق منحنی مشخصه خاک - آب وابسته به نسبت پوکی در نظر گرفته است. به منظور بهبود دقت و همگرایی الگو، روش انتگرال گیری عددی ضمنی جهت پیاده سازی الگو بکار گرفته شده است. با استفاده از داده های آزمایشگاهی موجود در ادبیات موضوع، نشان داده شده که پیش بینی های عددی الگو تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی داشته است. نتایج نشان داد که الگوی پیشنهادی قادر به پیش بینی ویژگی های شاخص رفتاری طیف وسیعی از خاک ها، شامل رفتار انتقال هموار از حالت کشسان به خمیری، نرم شوندگی و سخت شوندگی تنش، اتساع کرنش و همچنین رفتار انتقال حالت است.
    کلیدواژگان: الگوی یکپارچه، خاک اشباع و نیمه اشباع، سطح پیرامونی، تنش موثر، اثر توامان هیدرومکانیکی
  • علی پروری*، حامد براتعلی، فاطمه شاهرخی صفحات 4551-4572
    قاب های خمشی مختلط ویژه نوع جدیدی از قاب های خمشی ویژه هستند که در آنها از ترکیب ستون های بتنی و تیرهای فولادی استفاده می شود. در این پژوهش، نحوه مدل سازی این قاب ها و همچنین تاثیر رفتار اتصال بین تیر فولادی و ستون بتنی بررسی شده است. علاوه براین چون هدف مطالعه بیشتر بر روی تشکیل مفصل است؛ سعی شده است با سوراخ کاری روی بال تیر رفتار این نوع اتصالات بررسی شود. برای مدل سازی از نرم افزار آباکوس استفاده شده است. برای اتصال یک، دو، سه تا پنج ردیف سوراخ در نظر گرفته شده است. با بررسی نتایج مشاهده شد که سه ردیف سوراخ در اتصال تیر به ستون از لحاظ تشکیل مفصل، توزیع تنش و نیروها از بقیه سوراخ ها مناسب تر  است. در پنج ردیف سوراخ، کرنش پلاستیک تا ردیف چهار مشاهده شده است و در سوراخ پنجم کرنش پلاستیک تشکیل نشده است و این نشان از آن دارد که فاصله سوراخ-کاری زیاد شده است و این سوراخ تاثیری در پخش یکنواخت تر تنش نداشته است. با بررسی نتایج کمی و عددی مدل ها مشاهده می شود که محدوده تغییرات لنگرخمشی از حدود 8 درصد تا 46 درصد بوده است و در مدل با سه ردیف سوراخ کاری کمترین مقدار و در مدل با یک ردیف سوراخ بیشترین لنگر رخ داده است. جذب انرژی نیز در محدود 4 تا 20 درصد متغیر بوده است.
    کلیدواژگان: اتصال فولادی، آباکوس، سوراخ دایره ای، تحلیل استاتیکی غیرخطی تاریخچه زمانی، ظرفیت برشی
  • رسول عالی پور*، حسام امین پور، علی دهقان زاده صفحات 4573-4588
    در این تحقیق بر مبنای یک مطالعه موردی با استفاده از ریزشمع های تزریقی عملیات بهسازی خاک زیر پی های منفرد یک سازه بتنی نشست کرده ارایه گردیده است. بر این اساس میزان تاثیر استفاده از ریزشمع ها در کنترل میدان تنش-تغییر شکل ایجادشده در خاک بستر سازه بتنی موردمطالعه قرارگرفته است. برای ارزیابی وضعیت نشست های رخ داده، نسبت به جمع آوری اطلاعات لازم شامل انجام شناسایی زیر سطحی به وسیله حفرگمانه های ژیوتکنیکی و نیزانجام عملیات پایش نشست ها اقدام گردید. برداشت های نقشه برداری قبل از انجام عملیات بهسازی خاک دلالت بر نشست پی های منفرد و ادامه دار بودن نشست ها داشت. پس از عملیات بهسازی خاک این روند به صفر رسید. با استفاده از نرم افزار اجزا محدود Abaqus مجموعه تحلیل های عددی بر روی سازه بتنی احداث شده بر بستر سست که مستعد تغییر شکل های مخربی در اعضای باربر سازه ای مانند ستون ها می باشند، انجام پذیرفت. در این شبیه سازی ها به منظور به دست آوردن عملکرد بهینه ریزشمع ها، پارامترهای عمق، قطر و تعداد ریزشمع موردبررسی قرار گرفت. ضرورت این تحقیق درمورد تصمیم گیری برای بهسازی خاک یک سازه بتنی نشست کرده درمجاورت گودبرداری انجام شده براساس روش ریزشمع و یا تخریب سازه را دربرمی گیرد. نتایج به دست آمده نشان داد که پارامترهای طول و تعداد ریزشمع بیشترین تاثیر را بر کنترل میدان تغییر شکل و نشست سازه دارا می باشد. همچنین نتایج بیانگر آن است که تاثیر پارامتر وزن سازه در اندرکنش ریزشمع و سازه قابل توجه هست.
    کلیدواژگان: ریزشمع، بهسازی خاک، پی منفرد، مدل سازی عددی، نرم افزاراجزامحدود آباکوس
  • مهدی حسینی*، فردین نظامی وند چگینی صفحات 4589-4614
    بنابراین در مناطقی که احتمال رخ دادن فرآیند یخبندان-ذوب است ضروری است تا تاثیر چرخه های متعدد یخبندان - ذوب بر روی ویژگی های فیزیکی و مکانیکی مصالح در نظر گرفته شود. دراین پژوهش به بررسی تاثیر فرآیند یخبندان-ذوب روی چقرمگی شکست مود Ι وΠ و پارامترهای مقاومتی سنگ تراورتن پرداخته شده است. بدین منظور، برای بررسی اثر چرخه های یخبندان-ذوب بر چقرمگی شکست مود Ι وΠ، نمونه ها تحت 0، 1، 4، 8، 16، 32 و64 چرخه یخبندان-ذوب قرار گرفته، و چقرمگی شکست مود Ι وΠ در چرخه های مختلف بررسی شده است. برای بررسی اثر یخبندان-ذوب روی پارامترهای مقاومتی سنگ تراورتن، نمونه ها تحت فشارمحصورکننده 0، 2/5 و5 مگاپاسکال قرارگرفته اند. همچنین برای بررسی و ارزیابی دقیق تر تغییرات ساختاری نمونه ها در اثر اعمال چرخه های یخبندان- ذوب مطالعات میکروسکوپی نیز انجام گرفت. نتایج نشان می دهد که با افزایش تعداد چرخه های یخبندان- ذوب چقرمگی شکست مود Ι و Π بصورت نمایی کاهش می یابد. چقرمگی شکست مود I تراورتن سفید و قهوه ای بعد از 64 سیکل نسبت به سیکل صفر به ترتیب 35/48 و 37 درصد و چقرمگی شکست مود II تراورتن سفید و قهوه ای بعد از 64 سیکل نسبت به سیکل صفر به ترتیب 45/75 و 50 درصد کاهش یافت. مقاومت فشاری سه محوری، مقاومت فشاری تک محوری، چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی با افزایش تعداد سیکل یخبندان- ذوب نسبت به سیکل صفر نیز کاهش می باید. مطالعات میکروسکوپی نشان می دهد، میکروترک های موجود درسنگ در اثر چرخه های یخبندان- ذوب گسترش یافته و ترک های جدید به وجود آمده است.
    کلیدواژگان: چرخه انجماد، ذوب، چقرمگی شکست، مود، و مود &Pi، پارامترهای مقاومتی، سنگ تراورتن
  • محمدجواد رضایی حسین آبادی، میثم بیات*، بهرام نادی، آرزو رحیمی صفحات 4615-4638

    مواد پرکننده ستون ها عموما ماسه، شن یا سنگ خرد شده است که گاهی به آنها ستون های سنگی و یا ستون های شنی نیز گفته می شود. اجرای این سیستم به طور گسترده در مهندسی ژیوتکنیک برای افزایش ظرفیت باربری، کاهش نشست و تسریع یکپارچگی استفاده می شود. استفاده از ضایعات صنعتی مانند سرباره فولاد در تثبیت خاک می تواند یک تکنیک سازگار با محیط زیست، توسعه پایدار و مقرون به صرفه برای دفع مواد زاید جامد باشد. بررسی ها نشان می دهد که مطالعات زیادی در مورد ظرفیت باربری و نشست زمین های بهبود یافته با ستون های سنگی با یا بدون پوشش ژیوسنتتیک انجام شده است. با این حال، تعداد بسیار محدودی از مطالعات پیرامون ستون های سنگی معمولی و ستون های سرباره فولادی با یا بدون محصورشدگی و پوشش ژیوسنتتیک در آزمایشگاه ها تحت بارگذاری جانبی بررسی شده اند. در این مقاله، ظرفیت بار جانبی محیط های ماسه-ستون دانه ای سرباره فولادی با استفاده از دستگاه آزمایش برش مستقیم بزرگ مقیاس مورد بررسی قرار گرفته است. تاثیر نوع مصالح ستون (سرباره فولاد و ماسه)، قطر ستون و تغییر نوع پوشش ژیوسنتتیکی بر پارامترهای مقاومت برشی کامپوزیت های ماسه-ستون بررسی شده است. نتایج تجربی اثربخشی استفاده از ستون های سرباره فولادی را برای بهبود عملکرد باربری جانبی ماسه نشان می دهد، به صورتی که با افزایش قطر ستون در محیط ماسه از 5 به 25 سانتیمتر، درصد افزایش تنش ماکزیمم 20 تا 70 درصد و همچنین درصد افزایش زاویه اصطکاک داخلی 200 تا 800 درصد نسبت به محیط ماسه بدون ستون سرباره ای مشاهده گردید.

    کلیدواژگان: ظرفیت بار جانبی، ستون سنگی و سرباره ای، ژئوتکستایل، مقاومت برشی، آزمایش برش مستقیم بزرگ مقیاس
  • زینب جهانبانی، مجید عطائی پور*، علی مرتضوی صفحات 4639-4656
    عملیات معدنکاری با توجه به ماهیت آن با عدم قطعیت های زیادی همراه است و فاکتورهای موثر در انتخاب روش مناسب استخراج برای معادن زیرزمینی نیز با عدم قطعیت همراه هستند. عدم قطعیت همراه با این پارامترها می تواند سبب به وجود آمدن ریسک های مختلف جانی و مالی شود. در نظر گرفتن ریسک و عدم قطعیت موجود در پارامترها، رتبه بندی و تعیین میزان اهمیت آنها، علاوه بر کمک به انتخاب بهترین (ایمن ترین و سودآورترین) روش استخراج قبل از شروع فرآیند معدنکاری، می تواند به طراحی بهتر و ایمن تر معدن نیز کمک کرده و باعث کاهش ریسک های متعاقب شود. برآورد پارامترهای فازی عموما براساس دانش خبرگان صورت می گیرد، اما میزان اطمینان به نظر کارشناسان مختلف تفاوت دارد و نمی توان عدم قطعیت و تفاوت در اعتبار نظر آنان را نادیده گرفت. برای حل چالش ذکرشده، در این تحقیق از تیوری اعداد Z استفاده شد. برای انجام مطالعه حاضر، ابتدا فاکتورهای موثر در انتخاب روش های استخراج زیرزمینی مطالعه و در 4 گروه اصلی، 13 زیرمعیار-1 و 78 زیرمعیار-2 دسته-بندی شدند. سپس به منظور بررسی و تعیین میزان اهمیت آن ها از تیوری اعداد Z استفاده شد. پس از محاسبه وزن نهایی هر پارامتر، به منظور بررسی اعتبار و سنجش صحت یافته ها، نتایج حاصل از مطالعه با پارامترهای درنظر گرفته شده برای انتخاب روش استخراج زیرزمینی در معدن سرب و روی انگوران مقایسه شد. بررسی ها نشان می-دهد که در هر گروه از پارامترها، فاکتورهایی که وزن بیشتری را دارا بودند (نتایج حاصل از تحقیق حاضر)، با پارامترهای درنظر گرفته شده برای انتخاب روش استخراج در معدن انگوران مطابقت دارند.
    کلیدواژگان: معیارهای تاثیرگذار، انتخاب روش استخراج زیرزمینی، عدم قطعیت، اعداد فازی، تئوری اعداد Z
  • هدی بلوکی، مهدی فاضلی* صفحات 4657-4676

    داده های بارندگی با وضوح بالای مکانی و زمانی برای مطالعات مهندسی آب، مدل سازی هیدرولوژیکی و ارزیابی خطر سیل، به ویژه در مناطق گرمسیری با الگوهای بارندگی پیچیده ضروری است. نظر به کمبود این داده ها، جداسازی بارش ابزاری مهم است. در این مطالعه به ارزیابی عملکرد تفکیک چندمتغیره بارش با استفاده از مدل MuDRain در استان هرمزگان و تاثیر همبستگی ساعتی بین ایستگاه ها بر دقت شبیه سازی پرداخته شد. مقایسه سری زمانی ساعتی مشاهداتی و شبیه سازی نشان داد که مدل در حفظ ارتفاع بارش روزانه دقیق است، اما در بیش تر موارد مقادیر شدید بارش را، کم تر از مقدار واقعی شبیه سازی کرده است. همچنین، تعداد وقایع بارش های شدید را به اندازه کافی تولید نکرده است. مقایسه نتایج تاریخ های منتخب که دارای بیشینه بارش بوده اند نشان داد که ضریب همبستگی (R) و ضریب ناش-ساتکلیف (NSE) به ترتیب بین بازه های 0.1898 تا 0.9319 و 0.0319 تا 0.7251 متغیر بوده اند. مقایسه تاثیر همبستگی ساعتی نشان داد که دقت مدل در شبیه سازی بارش ساعتی برای سری زمانی با میانگین همبستگی ساعتی بیش تر، بالاتر است و ضرایب R و NSE در آن به ترتیب برابر 0.7816 و 0.5856 بوده در حالی که این ضرایب برای سری زمانی با همبستگی ساعتی کم تر به ترتیب برابر 0.5155 و 0.2655 بوده است. در مجموع این مدل می تواند برای مناطق دارای همبستگی ساعتی بسیار بالا با اطمینان بیش تری مورد استفاده قرار بگیرد، در این صورت همبستگی مکانی ایستگاه ها به یک مزیت تبدیل می شود، زیرا با بهره گیری از داده های بارش ساعتی موجود در ایستگاه های مجاور، امکان ایجاد سری بارش های ساعتی واقع بینانه در ایستگاه موردنظر را داراست.

    کلیدواژگان: بارش ساعتی، مدل چند متغیره، MuDRain، تفکیک بارش، استان هرمزگان
  • مرتضی خادمی، محمدرضا منصوری*، میرحمید حسینی صفحات 4677-4696
    زلزله ها و آسیب های ناشی از شرایط محیط خورنده، دو عامل مهم هستند که عملکرد مطلوب سازه ها را در شهرهای ساحلی خلیج فارس در جنوب ایران تهدید می کند. لحاظ نمودن هر دوی این خطرها در آنالیز و طراحی سازه ها می تواند ضمن کاهش تلفات جانی، صرفه جویی های فراوان اقتصادی را به دنبال داشته باشد. در سال های اخیر، مطالعات در زمینه ارزیابی احتمالاتی آسیب پذیری لرزه ای سازه ها رو به گسترش بوده است. در این مقاله از رویکرد ریسک-محور برای ارزیابی لرزه ای قاب های بتن آرمه خمشی با شکل پذیری متوسط که در معرض آسیب های ناشی از خوردگی پایه-کلرایدی میلگردهای طولی در 4 شهر بندری مهم جنوب ایران (شامل بوشهر، عسلویه، بندرعباس و چابهار) قرار دارند، استفاده گردید. در مجموع 18 قاب خمشی بتن آرمه با تعداد طبقات متفاوت و در بازه های زمانی 10 ساله پس از آغاز خوردگی، مورد تحلیل دینامیکی فزاینده (IDA) قرار گرفتند. سپس با استفاده از انتگرال ریسک، احتمال فروریزش سالانه برای قاب ها در شهرهای مورد مطالعه به دست آورده شده و مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج این مطالعه نشان می دهد که با گذشت زمان پس از آغاز خوردگی، احتمال فروریزش سازه ها به شدت افزایش می یابند که نشان دهنده لزوم بالای استفاده از فرآیند ریسک-محور برای ارزیابی و طراحی لرزه ای سازه هایی است که در معرض آسیب های ناشی از محیط های مهاجم قرار دارند.
    کلیدواژگان: احتمال فروریزش، ارزیابی لرزه ای ریسک-محور، قاب بتن آرمه خمشی، خوردگی پایه-کلرایدی میلگردهای تقویتی، شهرهای مهم بندری جنوب ایران
  • رضا قلی زاده، حسین صادقی* صفحات 4697-4708
    نیروی باد یکی از بارهای جانبی در طراحی سازه ها محسوب می شود، یکی از پارامترهای محاسبه نیروی باد بر روی سازه ها، ضریب فشار(CP) نام دارد که به هندسه ساختمان مرتبط است ، در آیین نامه ها ضریب فشار ساختمان های متعارف ارایه شده است، در صورت عدم وجود این ضرایب در آیین نامه ها باید از آزمایش تونل باد یا مدل سازی عددی بهره گرفت، در این تحقیق ضرایب فشار باد (CP) بر روی گنبدهای کروی موسوم به گنبد پیازی که در آیین نامه سازه های فضاکار) نشریه 400(تعریف شده است پرداخته می شود، در مدل سازی از روش عددی مبتنی بر دینامیک سیالات محاسباتی(CFD) برای شبیه سازی جریان باد استفاده شده است . مدل مورداستفاده دینامیک سیالات محاسباتی در این تحقیق ، مدل K-ε(Standard) می باشد. همچنین به منظور انجام صحت سنجی نتایج ، ابتدا گنبد کروی با قطر 50 سانتیمتر مدل سازی می شود و نتایج حاصل از مدل سازی عددی با نتایج حاصل از آزمایش تونل باد ارایه شده در مرجع]2[مقایسه شده است . پس از حصول اطمینان از نتایج، مدل سازی عددی، بر روی چهار گنبد با نسبت ارتفاع به دهانه مختلف انجام شده است، با افزایش نسبت ارتفاع به دهانه ماکزیمم فشار منفی(مکش) که در زاویه 900= حاصل می شود، افزایش می یابد به صورتی که در گنبد 122 این مقدار به 2.24- می رسد، همچنین مشاهده می شود که در زاویه150 تا 180 درجه ضریب فشار برای تمامی گنبدها ثابت است و درنهایت معادله حاکم بر ضرایب فشار باد این نوع گنبدها ارایه شده است .
    کلیدواژگان: ضریب فشار باد، دینامیک سیالات محاسباتی، نیروی باد، تونل باد، گنبدهای پیازی
  • محسن بهمئی، سید مهدی زهرایی* صفحات 4709-4728
    انتخاب توابع عضویت مناسب برای سیستم های کنترل فازی، همواره موضوع مورد بحث بین محققان بوده است و عموما با سعی و خطا و بر اساس تجربه طراح سیستم کنترلی، تعیین می شود. در این تحقیق، عملکرد سیستم های فازی نوع-1 و نوع-2 با توابع عضویت مختلف در کنترل نیمه فعال فازی سازه های سه و نه طبقه تحت زلزله های السنترو، کرن کانتی، نورثریج و کوبه در بیشینه شتاب های مختلف بحث و بررسی می شوند. در این مطالعه دو سیستم فازی با درنظرگرفتن نوع تابع عضویت و همچنین تعداد توابع عضویت تعریف شده برای هر ورودی مورد استفاده قرار گرفته اند. توابع عضویت بررسی شده با هدف مقایسه ای بصورت متقارن و در بازه های یکسان تعریف شده اند. نتایج مربوط به سیستم های کنترل مورداستفاده برای الگوریتم های فازی نوع-1 و نوع-2 با درنظرگرفتن توابع عضویت مثلثی، گوسی و ذوزنقه ای در مقایسه با حالت کنترل نشده مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. نتایج به دست آمده از معیارهای ارزیابی تعریف شده نشان می دهد که بطور کلی سیستم های فازی نوع 2 عملکرد بهتری در مقایسه با سیستم های فازی نوع 1 دارند که علت آن درنظرگرفتن عدم قطعیت ها و استفاده از توابع عضویت بصورت بازه ای می باشد. سیستم های کنترل فازی با تابع عضویت مثلثی بهترین عملکرد را نسبت به توابع عضویت دیگر داشته اند و تابع عضویت گوسی نیز عملکرد کنترلی نزدیک به تابع مثلثی را از خود نشان داده است. همچنین وقتی از تعداد بیشتر توابع عضویت برای تعیین درجه عضویت مقادیر زبانی فازی استفاده می شود، حساسیت سیستم فازی به نوع تابع عضویت مورد استفاده کمتر می شود.
    کلیدواژگان: تابع عضویت، کنترل نیمه فعال، میراگر سیال مغناطیسی، سیستم کنترل فازی نوع 1 و نوع 2، سازه های مجاور
  • موسی مظلوم*، حسین کریمپور صفحات 4729-4750
    استفاده از کامپوزیت های سیمانی الیافی ایده ای نو در صنعت ساختمان محسوب می شود. به دلیل انعطاف پذیری بالای کامپوزیت های سیمانی الیافی نسبت به بتن معمولی، استفاده از این نوع مصالح در المان های سازه ای از جذابیت زیادی به ویژه در مناطق زلزله خیز برخوردار است. بنابراین بررسی رفتار و خواص شکست آن ها به منظور تسهیل درروند طراحی و استفاده در صنعت ساختمان امری ضروری به نظر می رسد. در این پژوهش نوع جدیدی از کامپوزیت های سیمانی دارای الیاف پلی پروپیلن با رفتار سخت شوندگی کرنشی موردبررسی قرار گرفت. در این نوع کامپوزیت به منظور کاهش اثرهای منفی زیست محیطی استفاده از سیمان، از سرباره ی آهن استفاده شد. استفاده از این نوع پوزولان علیرغم اثرات مثبت آن باعث دیر گیری و مقاومت فشاری و خمشی کم در سنین پایین می گردد که با افزودن نانو سیلیس به خمیر سیمان، این مشکل رفع گردید. در این پژوهش تاثیر استفاده از نانو سیلیس در رفتار شکست کامپوزیت های سیمانی الیافی موردبررسی قرار گرفت. در همین راستا 5 طرح اختلاط شامل طرح بدون نانو سیلیس و طرح های حاوی 1-4 درصد نانو سیلیس ساخته شد. آزمایش های مقاومت فشاری و خمشی جهت تعیین ویژگی های مکانیکی و شکست انجام شد. رفتار شکست و گسترش ترک در این کامپوزیت سیمانی الیافی با استفاده از روش ضریب شدت تنش دوتایی تحلیل شد و تاثیر نانو سیلیس بر طاقت شکست در زمان شروع ترک خوردگی و همچنین نحوه ی گسترش ترک (در حالت ناپایدار) بررسی شد.
    کلیدواژگان: کامپوزیت سیمانی الیافی، مکانیک شکست، نانو سیلیس، پردازش تصویر، کامپوزیت سیمانی مهندسی شده
  • میکائیل کاظم زاده، امیرعلی زاد*، پوریا لطیفی صفحات 4751-4768
    یکی از معضلات زیست محیطی مهم که بشر با آن ها روبرو است مبحث آلودگی خاک است که در اثر عوامل مختلفی اتفاق می افتد و در صورت وقوع بر روی پارامترهای مختلف خاک تاثیر می گذارد. یکی از راه های مقابله با این پدیده تثبیت خاک ها است. این پژوهش نتیجه استفاده از ژیوپلیمر متاکایولن برای تثبیت خاک رس آلوده را ارایه می کند. در این پژوهش ابتدا خاک پایه و آلوده بدون تثبیت کننده مورد بررسی تحت آزمایش های مختلف قرار می گیرند؛ نتایج به دست آمده در مرحله اول آزمایش ها نشان داد افزایش غلظت آلاینده بر روی پارامترهای خاک اثر منفی می گذارد. هم چنین نتایج این آزمایش ها نشان داد که بحرانی ترین غلظت آلودگی خاک از میان غلظت های مورد بررسی میزانppm 10000 است. سپس خاک آلوده با بحرانی ترین غلظت به وسیله ژیوپلیمرمتاکایولن به میزان 5، 10 و 15% وزنی و با مدت زمان عمل آوری 7 روز تثبیت شده مجددا مورد آزمایش های مختلف قرار گرفت. در نهایت نتایج به دست آمده در این مرحله نشان داد که با افزایش درصد ژیوپلیمر متاکایولن، پارامترهای مقاومتی خاک به طور چشمگیری افزایش یافته است و افزودن ژیوپلیمر به خاک آلوده ppm 10000 موجب تثبیت خاک و بهبود خواص خاک شده است. نتایج به دست آمده از آزمایش ها نشان داد که بهینه ترین حالت افزودن 15% ژیوپلیمر متاکایولن به خاک آلوده ppm10000 بود که در آن نسبت به خاک آلوده ppm10000 تثبیت نشده حد روانی 47/39% افزایش، حد خمیری 06/51% افزایش، نشانه خمیری 68/20% افزایش، رطوبت بهینه 84/19% افزایش، وزن مخصوص خشک 23/3% کاهش، مقاومت فشاری تک محوری 28/2 برابر افزایش و CBR 31/2 برابر افزایش یافته بود.
    کلیدواژگان: متاکائولن، پوزولان، آلودگی خاک، ژئوپلیمر، تثبیت خاک
  • مریم قلی زاده*، حسن دیواندری، سعید صبحی صفحات 4769-4788
    حساسیت رطوبتی یکی از عوامل اصلی بروز بسیاری از خرابی های تاثیرگذار بر عملکرد و دوام مخلوط آسفالتی است. این خرابی با ورود رطوبت (آب) به لایه روسازی رخ داده و موجب تشدید سایر خرابی ها از جمله شیارشدگی و شن زدگی در لایه های مخلوط آسفالتی می شود. بر این اساس در این پژوهش به بررسی تاثیر استفاده از انواع مختلف باطله زغال سنگ که بعنوان پسماند فرآیند استخراج (باطله جیگ و فلوتاسیون) آن بر عملکرد مخلوط آسفالتی در مواجهه با پدیده حساسیت رطوبتی پرداخته شده است. پس از انجام آزمایشات شناسایی ساختار فیزیکی و شیمیایی باطله زغال سنگ، چهار ترکیب مختلف از مخلوط آسفالتی آزمایشگاهی حاوی این ماده تهیه گردید. باطله های زغال سنگ در درصدهای یکسان به قیر اضافه و آزمایش های انرژی آزاد سطحی و آزمایش طیف سنجی مادون قرمز بر روی قیر و آزمایش کشش غیرمستقیم بر روی نمونه های آسفالتی ساخته شده با قیر اصلاح شده انجام شد. نتایج این پژوهش نشان داد که استفاده از باطله زغال سنگ جیگ نسبت به باطله زغال سنگ فلوتاسیون موجب افزایش مولفه قطبی قیر و افزایش چسبندگی می شود. همچنین نتایج بدست آمده از آزمایش کشش غیر مستقیم بهبود مقاومت در برابر خرابی رطوبتی در نتیجه استفاده از باطله زغال سنگ جیگ را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: مخلوط آسفالتی داغ، حساسیت رطوبتی، انرژی آزاد سطحی، باطله زغال سنگ، طیف سنجی مادون قرمز
  • محمود تقدیسی علی، مسعود خبازیان*، سید محمد سجادی عطار صفحات 4789-4808
    بتن پلاستیک نوعی از بتن محسوب می شود که معمولا دارای شکل پذیری زیاد و نفوذپذیری کم است و می توان از آن در اجرای شمع های مماسی در مجاورت گودهایی که دارای تراز آب زیرزمینی بالایی هستند، استفاده نمود. در بسیاری از مواقع، به شرایط پروژه جهت استفاده از بتن پلاستیک با طرح اختلاط مناسب توجه نمی شود. هدف از پژوهش حاضر، ارایه طرح اختلاط بهینه از نظر مشخصات مکانیکی و اقتصادی برای بتن پلاستیک شمع ها است. به این منظور پنج طرح اختلاط متفاوت برای بتن پلاستیک در نظر گرفته شد و خصوصیات آن ها ارزیابی شد. در نهایت، گروه شمع مماسی شامل شمع های سازه ای و شمع های بتن پلاستیک به همراه مهار متقابل در مجاورت گود عمیق شبیه سازی شد و تغییر شکل و دبی جریان عبوری از دیواره گود بررسی گردید. در شبیه سازی دوبعدی، امکان در نظر گرفتن ویژگی های شمع بتن پلاستیک در صفحه مدل سازی و بررسی تغییر شکل دیواره گود، مابین مهارهای متقابل وجود ندارد. به همین دلیل، شبیه سازی به صورت سه بعدی انجام شد. نتایج نشان داد که اگر تراز آب زیرزمینی ثابت نگه داشته شود، به دلیل نفوذپذیری کم شمع بتن پلاستیک، نفوذ آب به محدوده پروژه بسیار اندک است و نشست و تغییر شکل ایجاد شده در بالای شمع ها و نیز تورم کف گود کمتر از حالتی است که تراز آب زیر زمینی پایین آورده شود. همچنین با افزایش نفوذپذیری شمع بتن پلاستیک و خاک پشت دیواره گود، دبی عبوری از دیواره گود افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: بتن پلاستیک، طرح اختلاط بهینه، شبیه سازی عددی، نفوذپذیری، شمع
  • رضا پورحسینی*، جواد محمودی صفحات 4809-4826
    خاک رمبنده به عنوان یک نمونه از خاک های مساله دار می تواند در بسیاری از سازه ها مشکل ایجاد کند. خاک رمبنده بدون حضور آب، پایدار است، اما پس از ورود آب به این خاک، دچار نشست های قابل توجه و ناگهانی می شود. مهم ترین موضوع در برخورد با این خاک ها پیش بینی میزان نشست آن ها است. تا به امروز آزمایش های مختلفی به صورت آزمایشگاهی یا درجا برای تعیین پتانسیل رمبندگی طراحی شده است که متداول ترین آن ها آزمایش ادیومتر است. مهم ترین نقص آزمایش های موجود عدم امکان شبیه سازی نوع نشت آب در خاک است. در این مطالعه دستگاهی با قالب به قطر 14 و ارتفاع 10 سانتی متر طراحی و ساخته شد که دارای امکان شبیه سازی نوع نشت آب است و می تواند بر اساس منشاء ورود آب، میزان پتانسیل رمبندگی را اندازه گیری نماید. این دستگاه الگوهای نشت آب را بر اساس جهت حرکت آب (از بالا به پایین یا از پایین به بالا)و توزیع نشت (نقطه ای یا گسترده) به چهار دسته کلی تقسیم بندی و شبیه سازی می کند. نتایج آزمایشگاهی این دستگاه بر روی یک خاک رمبنده نمونه نشان می دهد که پتانسیل رمبندگی وابسته به الگو نشت آب در خاک است و نمی توان از یک پتانسیل رمبندگی برای تمام الگوهای نشت آب استفاده کرد. بر اساس نتایج آزمایشگاهی بیشترین پتانسیل رمبندگی مربوط به الگوی نشت آب از بالا به پایین و به صورت گسترده و کمترین آن مربوط به الگو نشت آب از پایین به بالا و به صورت نقطه ای است.
    کلیدواژگان: خاک رمبنده، پتانسیل رمبندگی، نشت آب، دستگاه بزرگ مقیاس، شبیه سازی
  • سید عرفان حسینی، علیرضا طبرسا*، امین بهمن پور صفحات 4827-4846

    مسایل زیست محیطی، اقتصادی، فنی و محدودیت منابع انرژی و مواد اولیه در فرآیند تولید سیمان، ضرورت استفاده جایگزین سیمان را ایجاد می کند، بدین منظور سه سری خاک، به نام های ماسه با نسبتهای مختلف لای یا خاک طبیعی (Sx)، خاک تثبیت شده با سیمان (CSS)، و خاک تثبیت شده با ژیوپلیمر بر پایه پودر شیشه و کاربید کلسیم (GSS) از نظر مکانیکی و دینامیکی مطالعه شده است. استحکام، مدول برشی و میرایی نمونه ها تحت آزمایشهای مقاومت فشاری (UCS) و سه محوری سیکلی تحت فشارهای همه جانبه و کرنش های برشی مختلف و نسبت های لای 10%، 25% و 50% مورد مطالعه قرار گرفت. طرح اختلاط مختلفی از مواد ژیوپلیمری برای آزمایش UCS تهیه و نسبت بهینه طرح اختلاط که در آن ژیوپلیمر حاصل شامل بالاترین مقاومت فشاری خاک باشد، به عنوان ژیوپلیمر بهینه مشخص گردید. نتایج بیانگر موثر بودن ژیوپلیمر حاصل برای تثبیت خاک است. نسبت های ترکیبی ژیوپلیمر بهینه از نظر حداکثر مقاومت، متشکل از 15% پودر شیشه، 7% کاربید کلسیم و 25% لای، به دست آمد که غلظت های بیشتر/کمتر از مقدار بهینه، مقاومت فشاری را کاهش می دهد. مقاومت فشاری خاک-ژیوپلیمر بهینه حدود 16% بیشتر از خاک تثبیت شده با سیمان 4% بود. افزایش تنش محصورکننده، مدول برشی را در کرنش های کوچک بهبود می بخشد، در حالی که تاثیر ناچیزی بر نسبت میرایی دارد. مقاومت فشاری، سختی و مدول برشی خاک ژیوپلیمری برعکس میرایی، بیشتر از خاک سیمانی بود. مقاومت برشی و میرایی خاک ها با نسبت های مختلف ریزدانه تا حد معینی از ریزدانه آستانه (50% لای)، افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: آزمایش سه محوری سیکلی، آزمایش تک محوری محصور نشده، ژئوپلیمر، خصوصیات دینامیکی خاک، مدول برشی
|
  • Farzin Salmasi *, Farnaz Nahrain, Ali Taheri Aghdam Pages 4435-4458

    Broad-crested weirs can be used to make discharge measurements in irrigation canals; the entrance of stepped weirs or chutes is sometimes designed as a broad-crested weir structure. These structures are also sometimes used for the dam body. In this study, the Artificial Neural Network (ANN) and M5 model tree methods are used to predict discharge coefficients (Cd ) for broad-crested weirs. The results from these two models are compared with nonlinear regression equations. Four series of data obtained from different rectangular broad-crested weirs have been used and important dimensionless parameters have been defined. Results show that the ANN procedure is superior to the M5 model and regression approaches. The accuracy for ANN is quantified by R=0.966 and RMSE=0.038. All three methods are able to provide a reasonable prediction for Cd ; the M5 model tree provides four linear equations that can be used to estimate Cd . The shape of the Cd contours shows that the effect of weir height (P) exceeds that of the weir length (L).

    Keywords: Discharge Coefficient, Broad crested weir, artificial neural network, nonlinear regression method, M5 model tree
  • Javad Sabzi Pages 4459-4482
    The present study investigates the properties of cementitious mortars in which different portions of cement were replaced with mineral materials including electric arc furnace dust (EAFD), red mud (RM), marble powder (MP), and glass powder (GP). Compressive strength at ages of 7, 28, and 90 days, tensile strength at ages of 7 and 28 days, water absorption with durations of 30 minutes, 24 hours, and 72 hours after 90 days of curing, and chemical resistance against sulfuric acid tests were carried out on hardened specimens cured for 28 days. The results show that replacing 15% of cement with marble powder significantly increased the compressive strength of specimens cured for 7, 28, and 90 days. Furthermore, replacing cement with 5 and 15% glass powder or 5% of red mud increased the tensile strength. In order to investigate the performance of the repair mortars, one of them was chosen for strengthening RC beams. Three RC beams were manufactured and tested through 4-point bending scheme. The results indicate that the load-carrying capacity of the strengthened beam by CFRP sheet and repair mortar was the same as the specimen strengthened by CFRP sheet and epoxy resin, and was 60% higher than that of un-strengthened specimen.
    Keywords: cement based mortar, mineral materials, beam, reinforced concrete (RC), Strengthening
  • Pedram Ghaderi *, Amirhosein Mohammadizade Pages 4483-4510
    Todays, due to the importance of the environment, the use of renewable energy generating structures has received more attention. Therefore, dynamic analysis of such structures under natural hazards, especially earthquakes, is important. One of these structures is wind turbine. In this article, its vibration is controlled by an active mass damper equipped with a magnetic fluid damper. The masses considered for this damper are equal to 10,20,40and60ton and two type of MR damper is considered. Performance of active mass dampers will be compared according to the evaluation indexes and the optimal active damper will be introduced. To model a wind turbine, a 5MW wind turbine constructed by the National Energy Laboratory Renewable is considered and the design of this wind turbine was linear and a multi-degree freedom model is used. this wind turbine is subjected to near and far field earthquakes in an out-of-plane direction then the vibration of this wind turbine is controlled by using these active mass dampers and the vibration of this wind turbine is controlled by active mass dampers. Finally, by using the optimal damper, which is located at the top of the wind turbine tower beside the nacelle, a significant reduction in the displacement and speed of the tower is observed.
    Keywords: Wind turbine, Vibration Control, ATMD, MR damper, Renewable Energy
  • Mehdi Dini *, Seyyedeh Atra Saghebian, Ebrahim Asadi, Amin Mohammadi Pages 4511-4526
    Due to the particular topography of Kaleybar city, the water distribution network of this city has 7 pressure reducing valves that have been experimentally installed in different locations to manage the extra pressure in the network. In this research, the effect of the intelligent emplacement of pressure-reducing valves is investigated by using the valve selection index to reduce leakage and increase network reliability. The aim is to minimize hourly leakage by determining the optimal location and setting of valves, In addition to the minimization of leakage as the objective function, the minimum pressure restriction in three cases of no pressure restriction (minimum pressure restriction equal to 0 meters), water supply at the entrance of the building (minimum pressure restriction equal to 10 meters) and water supply for a four-story building ( minimum pressure constraint equal to 26 m) is considered as a penalty function next to the objective function. For this purpose, a combination of the ant colony optimization algorithm with the EPANET simulator in MATLAB has been used. The results show that with the intelligent emplacement of pressure-reducing valves in Kaleybar City, the leakage of the network has been decreased by 15.9 percent and the reliability of the network has been increased by 15. 5 percent, which shows the effect of intelligent operation planning on water distribution networks in improving their hydraulic performance.
    Keywords: Ant Colony Optimization Algorithm, Leakage Minimization, Intelligent Emplacement of Valves, Pressure Reducing Valve, Kalibar Water Distribution Networks
  • Ramin Ostovari, Ehsan Taheri *, Ali Ghoreishian Amiri Pages 4527-4550
    Soils in nature can variably be in dry, saturated, or unsaturated conditions. In geotechnical projects, all three soil states must be considered, because soil states can be changed by environmental effects. The most elastoplastic models in soil mechanics were developed for saturated conditions. In this paper, a unified model, in a critical state framework is presented for describing the behavior of a large spectrum of soils under monotonic loading in drained and undrained conditions based on bounding surface theory and the nonassociated flow rule. To unified simulation of both clayey and sandy soils, among phase transformation behavior, in this model, a modified general dilatancy rule is used. In the current model, an effective stress approach is used that can easily consider both saturated and unsaturated states through effective stress parameter dependent on suction value. The proposed model considered the coupling effect of mechanical and water retention behaviors using soil water characteristic curve dependent on void ratio. To improve model accuracy and convergence, an implicit numerical integration scheme is used to implement the model. Using the experimental data available in the literature, numerical model predictions were shown to be in good agreement with the experimental results. The results showed that the proposed model was able to predict the characteristic features of the behavior of a wide range of soils, including smooth transition behavior from elastic to plastic state, stress softening and hardening, strain dilatancy, and also phase transformation behavior.
    Keywords: Unified Model, Saturated, Unsaturated Soils, Bounding Surface, Effective Stress, Hydromechanical Coupling Effect
  • Ali Parvari *, Hamed Baratali, Fatemeh Shahrokhi Pages 4551-4572
    Composite special moment frames represent a novel type of special moment frames (SMFs) where a combination of concrete columns and steel beams is used. This paper evaluates the modeling of composite special moment frames and the behavior of the steel beam-concrete column connection. Due to the focus on hinge formation, the behavior of the connection with a hole drilled on the beam flange was analyzed. Numerical simulations were carried out in ABAQUS. The beam-column connection was subjected to one-five rows of holes. It was observed that the beam-column connection with three rows of holes had the optimal hinge formation behavior, stress distribution, and load. The connection with five rows of holes showed plastic strains in the first four rows, while the fifth row had no plastic strain. This suggests an increased drilling space since the fifth hole row did not contribute to the improvement of stress distribution uniformity. It was numerically found that the bending moment change varied from 8% to 46%; the model with three rows of holes had the lowest bending moment change, whereas the model with a single hole row showed the highest change in the bending moment. Moreover, energy absorption changed by 4-20%.
    Keywords: Steel connection, Abacus, Circular hole, Nonlinear static analysis Time history, Shear Capacity
  • Rasoul Alipour *, Hesam Aminpour, Ali Dehghanzadeh Pages 4573-4588
    Based on a case study, the soil improvement operation under single foundations of a settled concrete structure has been presented using injected micropiles. Based on this, the effect of using micropiles in controlling the stress-deformation field created in the soil of the concrete structure has been studied. In order to evaluate the situation of the settlements, the necessary information was collected, including subsurface identification using geotechnical boreholes and settlement monitoring operations. The survey results before the soil improvement operations indicated the settlement of individual foundations and the continuity of the settlements. After the soil improvement operation, this trend reached zero. Using the Abaqus finite element software, a set of numerical analyses was performed on a concrete structure built on a loose foundation prone to destructive deformations in structural load-bearing members such as columns. In these simulations, in order to obtain the optimal performance of micropiles, the parameters of depth, diameter, and several micropiles were examined. The necessity of this research includes the decision to improve the soil of a settled concrete structure in the vicinity of the excavation based on the micropiles method or the destruction of the structure. The obtained results showed that the parameters of the length and number of micropiles have the greatest effect on the control of the deformation field and settlement of the structure. Also, the results show that the effect of the structure weight parameter on the interaction between the micropiles and the structure is significant.
    Keywords: micropile, Soil improvement, Single Foundation, Numerical Modelling, Abaqus
  • Mehdi Hosseini *, Fardin Nezamivan Chegini Pages 4589-4614
    Therefore, the effect of the freeze-thaw process on the physical and mechanical properties of materials should be taken into account in areas with the risk of this process. In this study, the effect of freezing-thawing process on the mode I and mode II fracture toughness and the strength parameters of travertine have been investigated. For this purpose, to investigate the effect of freeze-thaw process on the mode I and mode II fracture toughness, the specimens were affected by 0, 1, 4, 8, 16, 32 and 64 freeze-thaw cycles and the fracture toughness of the specimens using cracked chevron notched Brazilian disc was determined. To investigate the effect of freeze-thaw on the strength parameters of travertine, the samples were subjected to confining pressure of 0, 2.5 and 5 MPa. Also, microscopic studies were performed to more accurately evaluate and evaluate the structural changes of the samples due to the application of freeze-thaw cycles and their texture changes. The results show that with increasing the number of freeze-thaw cycles, the mode I and mode II fracture toughness decreases exponentially and also, cohesion and internal friction angle decrease. And microscopic studies show that the microcracks in the rock have expanded due to freeze-thaw and new cracks have formed.
    Keywords: freeze - thaw cycle, Fracture Toughness, the mode I, mode II, strength parameters, travertine rock
  • Rezaei-Hoseinabadi Mohamad Javad, Meysam Bayat *, Bahram Nadi, Arezoo Rahimi Pages 4615-4638

    The filling material of the columns is generally sand, gravel or crushed stone which are sometimes called stone columns or gravel columns. The implementation of this system is widely used in geotechnical engineering to increase bearing capacity, reduce settlement and accelerate integration. The use of industrial wastes such as steel slag in soil stabilization can be an environmentally friendly, sustainable and cost-effective technique for solid waste disposal. There are many studies which have been conducted on the bearing capacity and settlement of improved soils with stone columns with or without geosynthetic. However, a very limited number of studies on conventional stone columns and steel slag columns with or without confinement and geosynthetic under lateral loading have been investigated. In this paper, the lateral load capacity of steel slag granular column-sand environments has been investigated using a large-scale direct shear test device. The effects of column material type (steel slag and sand), column diameter and the type of geosynthetic on the shear strength parameters of column-sand composites have been investigated. The experimental results show the effectiveness of using steel slag columns to improve the lateral load performance of sand. The results indicate that the maximum stress increases by 20 to 70% and the internal friction angle increases by 200 to 800% compared to the sand without slag column with increasing the diameter of the column from 5 to 25 cm, respectively.

    Keywords: Lateral load capacity, stone, slag column, geotextile, Shear Strength, large-scale direct shear test
  • Zeinab Jahanbani, Majid Ataee-Pour *, Ali Mortazavi Pages 4639-4656
    Due to its nature, mining operations are associated with many uncertainties. The effective factors in selecting the appropriate mining method in underground mines are also associated with uncertainties. The uncertainty associated with these parameters can cause various life-threatening/mortal and financial risks. Considering the risk and uncertainty related to these parameters, ranking and determining their importance, not only helps to choose the best (the safest and the most profitable) mining method before starting the mining process, but also to design a better and safer mine and reducing subsequent risks. Fuzzy parameters are generally estimated through expert knowledge, but the degree of confidence in the opinion of different experts is different and the uncertainty and difference in the reliability of their opinion cannot be ignored. In this research, Z-numbers Theory was used to solve the mentioned challenge. To conduct the present study, first the influencing factors in the selection of underground mining methods were studied and classified into 4 main groups of criteria, 13 sub-criteria 1 and 85 sub-criteria 2. Then, the Z-numbers theory was used to rank and determine their importance. After calculating the final weight of each parameter, in order to check the validity and accuracy of the findings, the results were compared with the parameters considered for choosing the underground mining method in Angouran mine. The results show that in each group of parameters, the more weighted factors (the results of the present research) correspond to the parameters related to choosing the mining method in Angouran mine.
    Keywords: Influencing criteria, underground mining method selection, Uncertainty, fuzzy numbers, Z-numbers theory
  • Hoda Bolouki, Mehdi Fazeli * Pages 4657-4676

    High-resolution spatial and temporal precipitation data are essential for water engineering studies, hydrological modeling, and flood risk assessment, especially in tropical regions with complex rainfall patterns. Due to the lack of data, rainfall disaggregation is an important tool. In this study, the performance of multivariate rainfall disaggregation using MuDRain model and the effect of hourly correlation among stations on simulation accuracy in Hormozgan province were investigated. Comparison between observed and simulated hourly time series showed that the model evaluates the amount of daily precipitation accurately, but in most cases it simulated extreme amounts of precipitation less than the actual amounts. Furthermore, the enough number of heavy rainfall events has not been generated. Comparison of the results of selected dates with the highest rainfall showed that the Correlation Coefficient (R) and Nash–Sutcliffe (NSE) ranged from 0.1898 to 0.9319 and 0.0319 to 0.7251 respectively. Comparison of the hourly correlation impact showed that the accuracy of the model in simulating hourly precipitation was higher for time series having higher mean hourly correlation and the coefficients of R and NSE were 0.7816 and 0.5856, respectively, while these coefficients for time series with lower hourly correlation were 0.5155 and 0.2655 respectively. Generally, this model can be used with more confidence for areas with very high hourly correlations, in this case, the spatial correlation of the stations becomes an advantage, because utilizing the available hourly rainfall data in adjacent stations, it is possible to create series of realistic hourly rainfall at a desired station.

    Keywords: Hourly rainfall, Multivariate model, MuDRain, Rainfall disaggregation, Hormozgan province
  • Morteza Khademi, Mohammad Reza Mansoori *, Mirhamid Hosseini Pages 4677-4696
    Earthquakes and damages caused by corrosive environmental conditions are two important factors that threaten the desirable performance of structures in the coastal cities of the Persian Gulf in southern Iran. Taking into account both of these risks in the analysis and design of structures can reduce the loss of life and can lead to significant economic savings. In recent years, studies on the probabilistic seismic vulnerability assessment of structures have been developed. In this paper, a risk-based approach is used for seismic evaluation of reinforced concrete moment frames with medium ductility that are exposed to damage due to base-chloride corrosion of longitudinal rebars in 4 important port cities of southern Iran (including Bushehr, Assaluyeh, Bandarabbas and Chabahar). A total of 18 reinforced concrete moment frames with different number of stories and in increments of 10 years after the initiation of corrosion, were subjected to increasing dynamic analysis (IDA). Then, using the risk integral, the annual probability of collapse for frames in the studied cities was obtained and evaluated. The results of this study show that over time after the initiation of corrosion, the probability of collapse of structures increases sharply, which indicates the high need for risk-based approach to evaluate and seismic design of structures that are exposed to damages due to aggressive environments.
    Keywords: Probability of collapse, Risk-based seismic evaluation, Reinforced Concrete Moment Frame, chloride-based Corrosion of reinforcement rebars, &lrm, important port cities of southern Iran
  • Reza Gholizadeh, Hossein Sadeghi * Pages 4697-4708
    Wind force is one of the lateral loads in the design of structures. One of the parameters for calculating wind force on structures is called pressure coefficient (CP), which is related to the geometry of the building. The design codes provide the pressure coefficient of conventional buildings. In the absence of these coefficients in the design codes, wind tunnel testing or numerical modeling should be used. Numerical method based on computational fluid dynamics (CFD) has been used in modeling to simulate wind flow.The model used in computational fluid dynamics in this research is the K-ε (Standard) model. The sphere is modeled with a diameter of 50 cm and the results of numerical modeling are compared with the results of the wind tunnel test presented in reference [2]. The dome is made with different height to span ratio, with increasing height to span ratio to maximum The negative pressure (suction) obtained at an angle of 90o increases as this value reaches –2.24 in dome 122, and it is also observed that at an angle of 150o to 180 o the pressure coefficient is constant for all domes. Finally, the equation the wind pressure coefficients of this type of domes is presented.
    Keywords: Wind pressure coefficient, computational fluid dynamics, Wind force, Wind tunnel, onion dome
  • Mohsen Bahmaei, Seyed Mehdi Zahrai * Pages 4709-4728
    The selection of appropriate membership functions for fuzzy control systems has always been a topic of discussion among researchers and has been generally determined by trial and error based on the experience of the control system designer. In this study, the control performance of type-1 and type-2 fuzzy systems with different membership functions in semi-active fuzzy control of three- and nine-story structures under seismic excitation of the El centro, Kern County, Northridge, and Kobe earthquakes at different maximum accelerations Will be discussed. In this study, two fuzzy systems have been used considering the type of membership function as well as the number of defined membership functions for each input. The examined membership functions are defined symmetrically and at the same intervals for comparison. The results of the control systems used for the type-1 and type-2 fuzzy algorithms are examined and compared to the uncontrolled mode by considering the triangular, Gaussian, and trapezoidal membership functions. The results obtained from the defined evaluation criteria show that in general, type-2 fuzzy systems perform better than type-1 fuzzy systems, due to the consideration of uncertainties and the use of membership functions intermittently. is Fuzzy control systems with triangular membership functions have the best performance compared to other membership functions and the Gaussian membership function has shown close control function close to triangular function. Also, when more membership functions are used to determine the degree of membership of fuzzy language values, the fuzzy system becomes less sensitive to the type of membership function used.
    Keywords: Membership Functions, Semi-Active Control, MR damper, Type-1, Type-2 Fuzzy Control Systems, Adjacent Buildings
  • Moosa Mazloom *, Hosein Karimpour Pages 4729-4750
    Due to the increasing development of fiber-reinforced cementitious composites, studying their fracture behavior is necessary for the possibility of widespread use in the construction industry. In the present study, a new cementitious composite with strain hardening behavior has been fabricated. To reduce the adverse environmental problems, part of the cement has been replaced with pozzolanic materials such as blast furnace slag. Due to the fact that composites with high pozzolanic materials have lower strength at early ages than composites produced with ordinary cement, nano-silica has been used to solve this problem. Therefore, in this study, the effect of adding nano-silica on the fracture behavior of cementitious composites has been discovered. The double-k fracture method (DKFM) has been used to analyze the fracture behavior at different stages of specimen failure, i.e., crack initiation and stable and unstable crack propagation. In addition, the digital image correlation technique has been used to find the initial crack load and the crack opening displacement at different loading stages. The results show that the addition of 3% nano-silica positively affects compressive and flexural strength. In addition, it increases the toughness of the fiber bridging and reduces the brittleness of the composite.
    Keywords: Fiber Reinforced Cementitious Composite, Fracture mechanics, Nano-silica, Image processing, Engineered Cementitious Composite
  • Michael Kazemzadeh, Amir Ali Zad *, Pouria Latifi Pages 4751-4768
    One of the most critical environmental problems that human beings face is the subject of soil pollution, which occurs in various factors and affects different soil parameters. one way to tackle this phenomenon is the stabilization of soils. This study presents the result of using metakaolin geopolymer to stabilize contaminated clay. In this study, the basic and contaminated soil without stabilizing are subject to various tests; The results of the first phase of the experiments showed that increased contamination concentration had a negative effect on soil parameters. The results of these experiments also showed that the most critical concentration of soil contamination was among the concentrations of 10,000 ppm. Then the soil contaminated with the most critical concentration was stabilized by metakaolin geopolymer at 5, 10, and 15% weight and was tested with a stabilizer within seven days of curing time. The results showed that by increasing the percentage of metakaolin geopolymer, the soil strength parameters have significantly increased, and adding geopolymer to contaminated soil of 10,000 ppm has improved soil properties. In addition, the experiment results indicated that the 15% metakaolin geopolymer to the 10000ppm contaminated soil in the optimum value, in which the liquid limit increased by 39.47%, the plastic limit rose by 51.06%, and the plasticity index surged by 20.68%. Furthermore, the optimal moisture content increased by 19.84%, and dry Unit Weight decreased by 3.23% compared to the unstabilized 10000ppm contaminated soil.
    Keywords: Lead nitrate, Zinc nitrate, Metakaolin, Pozzolan, Soil Contamination
  • Maryam Qolizade *, Hassan Divandari, Saeid Sobhi Pages 4769-4788
    Moisture damage is one of the main causes of many failures affecting the performance and durability of asphalt mixtures. This damage occurs with the entry of moisture (water) into the pavement layer and it intensifies other failures such as rutting and raveling in the asphalt mixture layers. Based on this, in this research, the impact of using different types of coal wastes (CW) as waste of its extraction process (Coal Jig and Coal Flotation Waste) on the performance of asphalt mixture, that's in facing the phenomenon of moisture damage has been investigated. After performing tests to identify the physical and chemical structure of CW, four different combinations of laboratory asphalt mixtures containing of CW were prepared. Coal Wastes in equal percentages were added to bitumen and surface free energy (SFE) and Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) tests were performed on bitumen and the Indirect Tensile Strength (ITS) test was conducted on modified asphalt mixtures. The results of this study indicated that the use of Coal Jig Waste (CJW) compared to Coal Flotation Waste (CFW) increases the polar components of bitumen and increases adhesion as well. Also, the results obtained from the indirect tensile strength test indicated an improvement of resistance to moisture damage as a result of the using of Coal Jig Waste
    Keywords: Hot mix Asphalt (HMA), moisture damage, Surface Free Energy (SFE), Coal Waste, Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FTIR)
  • Mahmood Taghdisi Ali, Masoud Khabazian *, Seyed Mohammad Sajjadi Attar Pages 4789-4808
    Plastic concrete is a type of concrete that usually has high ductility and low permeability and it can be used in the construction of tangential piles in the excavations that have a high groundwater level. In many cases, the project conditions for using plastic concrete with proper mixing plan are not considered. The aim of this research is to present the optimal mixing plan in terms of mechanical and economic characteristics for plastic concrete piles. For this purpose, five different mix designs were considered for plastic concrete and the properties were evaluated. Finally, the group of tangential piles, including structural and plastic concrete piles with strut, was simulated in the vicinity of the deep excavation and the deformation and flow rate passing through the excavation wall were investigated. In two-dimensional simulation, it is not possible to consider the characteristics of the plastic concrete pile in the modeling plane and check the deformation of the pit wall between struts. For this reason, the simulation was done three-dimensionally. Results showed that if the groundwater level is kept constant, water infiltration into the project area is very low due to the very low permeability of plastic concrete piles and the subsidence and deformation created at the top of the piles as well as the swelling of the excavation bed is less than when the groundwater level is lowered. Also by increasing the permeability of plastic concrete piles and soil, the flow rate through the excavation wall increases.
    Keywords: plastic concrete, optimum mix design, numerical simulation, Permeability, Pile
  • Reza Pourhosseini *, Javad Mahmoudi Pages 4809-4826
    Collapsible soil as an example of problematic soils can cause problems in structures. Collapsible soil may be stable before the presence of water, but after water enters, it experiences significant and sudden settlement. The most important issue in dealing with these soils is to predict their settlement. Up to now, various experiments have been designed in the laboratory or in-situ to determine the collapse potential, the most common of which is the oedometer test. The most important drawback of the existing experiments is the impossibility of simulating the pattern of water infiltration in the soil. In this study, an apparatus with a mold with a diameter of 14 cm and a height of 10 cm was built that has the ability to simulate water infiltration patterns and can measure the amount of collapse potential based on the source of water infiltration. This apparatus simulates water infiltration patterns into four categories based on the direction of water movement (from top to bottom or from bottom to top) and water distribution (point or expanding). The laboratory results of this apparatus on a sample of collapsible soil show that the collapse potential depends on the water infiltration pattern and it isn’t possible to use one collapse potential amount for all patterns. According to the laboratory results, the highest collapse potential is related to the pattern of water infiltration from top to bottom and expanding form, and the lowest is related to the pattern of water infiltration from bottom to top and point form.
    Keywords: Collapsible soil, collapse potential, infiltration pattern, apparatus, Simulation
  • Seyyed Erfan Hosseini, Alireza Tabarsa *, Amin Bahmanpour Pages 4827-4846

    Environmental, economic, technical issues and the limitation of energy resources and raw materials in the cement production process create the necessity of using cement substitutes, for this purpose three types of soil, namely sand with different ratios of silt or natural soil (Sx), soil cement stabilized (CSS), and geopolymer stabilized soil based on glass powder and calcium carbide (GSS) have been studied mechanically and dynamically. The strength, shear modulus and damping of the samples were studied under unconfined compressive strength (UCS) and cyclic triaxial tests under all-sided pressures and different shear strains and silt ratios of 10%, 25% and 50%. Different mixing plan of geopolymer materials for UCS test was prepared and the optimal proportion of mixing plan in which the resulting geopolymer includes the highest compressive strength of the soil was determined as the optimal geopolymer. Optimum geopolymer composite proportions in terms of maximum strength were obtained, consisting of 15% glass powder, 7% calcium carbide and 25% silt, which concentrations more/less than the optimum value reduce the compressive strength. The optimal compressive strength of soil-geopolymer was about 16% higher than that of cement-stabilized soil of 4%. Increasing the confining stress improves the shear modulus at small strains, while having little effect on the damping ratio. The compressive strength, hardness and shear modulus of geopolymeric soil was higher than that of cement soil. Shear resistance and damping of soils with different ratios of fine grain increases up to a certain level of threshold fine grain (50% silt).

    Keywords: Cyclic triaxial test, UCS test, Geopolymer, soil dynamic properties, Shear Modulus