فهرست مطالب

مهندسی عمران - سال پنجاه و پنجم شماره 2 (اردیبهشت 1402)

نشریه مهندسی عمران
سال پنجاه و پنجم شماره 2 (اردیبهشت 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/02/01
  • تعداد عناوین: 12
|
  • مازیار فهیمی فرزام*، بابک علی نژاد، رسول معروفی آذر، معتصم موسویان صفاخانه صفحات 247-263

    سکوهای نفتی فراساحلی نقش مهمی در صنعت استخراج نفت و انرژی دارند، به همین دلیل کنترل ارتعاشات این سازه ها و افزایش طول عمر مفید آن ها از اهمیت فراوانی برخوردار است. در این مطالعه پاسخ دینامیکی سکوی نفتی فراساحلی تحت اثر بار موج با دوره بازگشت 100 ساله بررسی شده است. برای کاهش پاسخ دینامیکی عرشه سکوی نفتی، میراگر جرمی تنظیم شونده نیمه فعال خود توان (SP-SATMD) استفاده گردیده و نسبت جرمی آن بصورت پیش فرض 3 درصد در نظر گرفته شده است. انرژی میراگر سیال مغناطیسی (MR) موجود در میراگر جرمی تنظیم شونده نیمه فعال از ارتعاش میراگر جرمی و از طریق یک سیستم استحصال انرژی تامین می شود. این سیستم شامل ژنراتور جریان مستقیم DC ، رک و پینیون است. رک و پینیون حرکت خطی میراگر جرمی را به حرکت زاویه ای تبدیل کرده و آن را برای تولید انرژی الکتریکی به ژنراتور DC اعمال می کنند. همچنین خود سیستم استحصال انرژی می تواند بعنوان یک میراگر الکترومغناطیس (EM) و الگوریتم کنترلی تناسبی در تعیین میرایی سیال مغناطیسی عمل کند. نتایج بیانگر این است که حداکثر جابجایی و شتاب عرشه سکوی نفتی در حالت کنترل نیمه فعال خود توان به ترتیب 15 و 24/16 درصد نسبت به حالت کنترل نشده کاهش یافته است.

    کلیدواژگان: سکوی نفتی، میراگر جرمی نیمه فعال خود توان، میراگر سیال مغناطیسی، بار موج، ژنراتور DC
  • سید شهاب امامزاده*، مصطفی زال نژاد صفحات 265-277

    در طراحی بهینه هسته سدهای خاکی، نوع مصالح، ابعاد و شکل آن از اهمیت زیادی برخوردار است. به طوری که با کم ترین حجم مصالح بیشترین تاثیر را در کاهش میزان تراوش از بدنه سد و حفظ پایداری آن داشته باشد. هدف از انجام تحقیق حاضر توسعه مدلی برای بهینه سازی هندسه هسته سد حاجیلرچای تبریز بر اساس تلفیق معادلات حاصل از شبیه سازی تراوش، گرادیان هیدرولیکی و ضریب اطمینان پایداری با الگوریتم Simplex است. در این مطالعه دو تابع هدف یکی حجم مصالح خاکی در واحد طول سد و دیگری میزان تراوش از بدنه سد در نظر گرفته شد. سپس با تعریف 50 مقطع مختلف از هسته سد خاکی و با استفاده از نتایج تحلیل عددی روابط رگرسیونی تراوش، ضریب پایداری و گرادیان هیدرولیکی بدست آمد. جهت صحت سنجی روابط رگرسیونی، مقادیر ضریب پایداری، گرادیان هیدرولیکی و تراوش به دست آمده از مدل بهینه هسته با نتایج حاصل از مدل های نرم افزاری GeoStudio در سه مقطع مورد مقایسه قرار گرفت. این مقایسه نشان دهنده همبستگی بالا در حدود 99٪ بود. نتایج مدل توسعه داده شده برای تعیین ابعاد بهینه هسته سد خاکی با اندازه های واقعی سد حاجیلرچای تبریز مورد مقایسه قرار گرفت که بیانگر کاهش حجم مصالح موردنیاز جهت ساخت هسته سد در حدود 12٪ بود که تامین کننده پایداری لازم نیز است.

    کلیدواژگان: سدهای خاکی، بهینه سازی، شکست هیدرولیکی، روش رگرسیونی، GeoStudio
  • محمدرضا صادق زاده، محمدمهدی احمدی* صفحات 279-300

    با توجه به آلودگی های زیست محیطی حاصل از مصرف سوخت های فسیلی، جایگزین کردن انرژی های پاک به جای سوخت های فسیلی به یکی از مهم ترین مسایل در سطح جهان تبدیل شده است. استفاده از شمع های انرژی به منظور تبادل حرارت روسازه ها با زمین از جمله روش های بهره مندی از انرژی پاک است و با توجه به مزیت های این روش، استفاده از آن در سطح جهان در حال افزایش است. به منظور حفظ ایمنی و امکان بهره برداری مناسب از سازه های ساخته شده بر روی شمع های انرژی، لازم است تا اثرات تبادل حرارت بین شمع های انرژی و زمین بر پاسخ مکانیکی شمع و همچنین اثر پارامترهای مختلف بر اندرکنش بین شمع انرژی و خاک به درستی مطالعه شود. در این مقاله ابتدا با استفاده از نرم افزار FLAC ، مدلی سه بعدی با روش حل تفاضل محدود به منظور تحلیل حرارتی - مکانیکی شمع انرژی ایجاد شده و با مقایسه ی نتایج مدل حاضر با نتایج آزمون های صحرایی و عددی سایر محققین، صحت سنجی شده است. با استفاده از مدل عددی حاضر، اثرات تغییر ضریب انبساط حرارتی شمع انرژی و خاک رس بر تنش محوری، اصطکاک در جداره شمع و جابه جایی محوری در طول شمع انرژی تحت بارگذاری حرارتی سرمایشی و گرمایشی متناوب مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که تغییرات ضریب انبساط حرارتی مصالح شمع، باعث ایجاد تغییرات قابل توجه بر رفتار شمع انرژی تحت گرمایش و سرمایش می شود؛ در حالی که تغییر ضریب انبساط حرارتی خاک اثرات اندکی بر رفتار مکانیکی شمع انرژی، تنها در زمان بارگذاری حرارتی گرمایشی دارد.

    کلیدواژگان: شمع انرژی، ضریب انبساط حرارتی، بارگذاری حرارتی متناوب، مدل سازی تفاضل محدود، خاک رس اشباع
  • هومن شیرزادی، مریم بیطرف* صفحات 301-317

    سازه های عمرانی مانند ساختمان ها و پل ها از حیاتی ترین نیاز های جامعه امروز هستند و خرابی پیش بینی نشده یا از دست رفتن سرویس دهی آنها موجب خسارت های جبران ناپذیر جانی و مالی خواهد شد. برای مقابله با این خطرات، ساخت سازه های هوشمند در دهه های اخیر مورد توجه محققان قرار گرفته اند. در این مقاله ساخت یک سازه هوشمند با استفاده ترکیب روش های کنترل فعال ارتعاشات و روش های پایش سلامت سازه پیشنهاد شده است. برای نیل به این هدف، مشخصه های حساس به آسیب به جای پاسخ سازه از نیروی کنترل استخراج شده است. پردازش سیگنال نیروی کنترل برای شناسایی خرابی احتمالی در سازه، در فضای زمان و با استفاده از مدل های خودهمبسته انجام شده است. برای کنترل سازه از دو الگوریتم ام آی تی و تیوری پایداری لیاپانوف استفاده شده است. پس از تحریک سازه با استفاده از نویز سفید، نیروی کنترل حاصل از دو الگوریتم کنترل فوق، در حالات سالم و سناریوهای مختلف خرابی محاسبه شده است. سپس با استفاده از ضرایب مدل خود همبسته به عنوان ورودی های روش آنالیز افتراقی که یک روش طبقه بندی نظارت شده است، محل و شدت خرابی های احتمالی در سازه مشخص شده اند. روش پیشنهادی روی یک قاب برشی سه طبقه به صورت عددی مدل سازی شده است. نتایج به دست آمده نشانگر این است که روش پیشنهادی می تواند محل و میزان خرابی در سازه با دقت بالایی تشخیص دهد.

    کلیدواژگان: پایش سلامت سازه، تشخیص خرابی، کنترل ارتعاشات، آنالیز افتراقی، سازه هوشمند
  • امیرحسین غفاری، حسین غفارزاده* صفحات 319-335

    در پژوهش حاضر به بررسی سازه های برشی مجهز به میراگرهای MR و Orifice تحت بار انفجار زیرسطحی پرداخته شده است. این مطالعه علاوه بر تحریک انفجار زیرسطحی (با توجه به ماهیت متفاوت این گونه از بارگذاری ها) به منظور بررسی روند کارآیی و مقایسه پاسخ های حاصل از اعمال این گونه تحریک به سازه از تحریک زلزله نیز بهره گرفته است. دو میراگر انتخابی از دسته ابزارهای کنترل نیمه فعال هستند، که با بهره گیری از تغییر ولتاژ ورودی و تغییر میدان مغناطیسی، نیروی تولیدی میراگر را متناسب با تحریک وارده تغییر می دهند. پاسخ های سازه بر اساس عملکرد میراگرهای انتخابی با بهره گیری از الگوریتم Clipped-Optimal بررسی شده است. در این الگوریتم، به منظور بررسی دقیق تر پاسخ های سازه های انتخاب شده نیروی میراگرها با استفاده از ولتاژ بهینه و ولتاژ حداکثر به سازه اعمال شده است. لازم به ذکر است، علاوه بر کنترل نیمه فعال در برخی از موارد به منظور مقایسه بین پاسخ های به دست آمده از الگوریتم کنترل LQR نیز استفاده شده است. در این پژوهش از دو سازه 3 و 5 طبقه برای بررسی عملکرد الگوریتم مورداشاره تحت تحریک وارده استفاده شده است، براین اساس به منظور تخفیف اثرات مخرب ناشی از تحریکات وارده به سازه دو میراگر در طبقات مختلف جایگذاری شده-اند. با توجه به بهره گیری از الگوریتم مورداشاره و نتایج تحلیل دو سازه برشی و اعمال میراگرها در طبقات مختلف سازه ها، می توان عملکرد مناسب الگوریتم و میراگرها را در سازه های انتخابی مشاهده کرد.

    کلیدواژگان: سازه برشی، میراگر MR، میراگر Orifice، الگوریتم Clipped-Optimal، انفجار
  • پوریا دانشگر، سعید غفارپور جهرمی*، حامد ارزانی صفحات 337-357

    با توجه به رشد جمعیت جهت توسعه زیرساخت های کشور، تثبیت و اصلاح زمین های نامرغوب به منظور ایجاد بستر مقاوم و مستحکم بیش از هر زمانی مورد نیاز است. تاکنون روش های بهسازی زیادی در دنیا پیشنهاد شده است که از عمده ترین روش های رایج تثبیت شیمیایی با استفاده از آهک یا سیمان است که با محیط زیست سازگاری مناسبی ندارند. لذا امروزه استفاده از پوزولان ها و سیمان های ژیوپلیمری به جای سیمان پرتلند مورد توجه محققین مختلف قرار گرفته است. در این مطالعه تثبیت خاک ماسه شهر اهواز با کمک متاکایولین به عنوان نوعی ماده افزودنی مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق به تاثیر مقادیر متفاوت متغیرهایی همچون مقدار درصد متاکایولن، نسبت سدیم سیلیکات به سدیم هیدروکسید، غلظت سدیم هیدروکسید و نسبت محلول فعال کننده قلیایی به ماده افزودنی در سنین عمل آوری 7 و 28 روز پرداخته شده است. نمونه ها تحت آزمایش مقاومت فشاری تک محوری محصور نشده (UCS) ارزیابی وجهت بررسی ریزساختاری، از آنالیزهای پراش اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده می شود. نتایج این تحقیق نشان می دهد برای رسیدن به مقاومت بهینه باید از اختلاط %20 متاکایولن، نسبت سدیم سیلیکات به سدیم هیدروکسید 5/2، غلظت سدیم هیدروکسید 12 مولار و نسبت محلول فعال کننده به ماده افزودنی 5/0 استفاده کرد. مقاومت نمونه با عمل آوری 28 روزه به حدود 5 مگاپاسکال یعنی حدود 3 برابر بیشتر از نمونه های سیمانی و 23 برابر بیش از خاک تثبیت نشده می رسد که در آنالیز ریزساختاری وجود ژل N-A-S-H به عنوان عامل اصلی افزایش مقاومت در فرآیند ژیوپلیمریزاسیون قابل مشاهده است.

    کلیدواژگان: تثبیت خاک، بهسازی خاک، ژئوپلیمر، متاکائولین، مقاومت فشاری محصور نشده
  • زینب اعتمادی نائینی، میقات حبیبیان* صفحات 359-387

    الگوی پیاده مدار، یک الگوی سفر جایگزین برای سفرهای روزانه است؛ به طوری که فرد در آن پیاده روی بیشتری انجام می دهد. از این رو، در راستای بررسی تمایل افراد به الگوی پیاده مدار، ضرورت دارد که اهمیت موانع پیاده روی فعلی شهروندان نیز بررسی شود. این مطالعه قصد دارد به بررسی نقش پنج مانع مرتبط با فرد در عدم تمایل به پیاده روی بیشتر در سفرهای کاری روزانه شهروندان بپردازد. موانع مرتبط با فرد مورد بررسی در این مطالعه شامل تنبلی/ میل به دیر بیدار شدن از خواب، مشکلات جسمی و حرکتی، علاقه نداشتن به پیاده روی بیشتر، مهم بودن آراستگی ظاهر شدن در محل کار و احساس خوب نداشتن از دیده شدن در خیابان می باشد. به همین منظور، از یک نمونه شامل 432 نفر از شاغلین ساکن در شهر رشت استفاده شده است. بر اساس اهداف این مطالعه، متغیرهای استخراج شده از مجموعه داده مورد مطالعه را می توان در سه دسته ویژگی های فردی، ویژگی های سفر و ویژگی های محیطی طبقه بندی کرد. در این مطالعه برای بررسی اهمیت موانع پیاده روی به ساخت پنج مدل لوجیت ترتیبی پرداخته شده که در مجموع 11 متغیر از ویژگی های فردی، 6 متغیر از ویژگی های سفر و 5 متغیر از ویژگی های محیطی در این مدل ها معنادار شده اند. نتایج نشان می دهد که اهمیت ویژگی های فردی برای این دسته از موانع بیشتر از سایر ویژگی ها است. همچنین، متغیر تجربه حداقل 5 دقیقه پیاده روی روزانه در سفرهای غیر شغلی از ویژگی های فردی، متغیر کل مدت زمان سفر از ویژگی های سفر و متغیر شاخص قابلیت پیاده روی از ویژگی های محیطی حایز اهمیت هستند.

    کلیدواژگان: پیاده روی، مدل لوجیت ترتیبی، موانع فردی، الگوی پیاده مدار، رشت
  • امیرحسین جعفری، محسنعلی شایان فر*، محمد قانونی بقا صفحات 389-405

    یکی از آسیب هایی که در سازه های بتن آرمه به وجود می آید و باعث می شود که سازه مورد نظر عملکرد مورد انتظار را در هنگام وقوع زلزله محتمل نداشته باشد خوردگی آرماتور می باشد. سازه های بتن آرمه نزدیک به ساحل، پل هایی که در معرض نمک یخ زدایی در فصل زمستان هستند، پایه های سازه های دریایی که تحت اثر جزر و مد هستند، از جمله مواردی است که خوردگی باعث آسیب در عملکرد مورد انتظار می شود. خوردگی بیشتر تحت دو عامل کلر (خوردگی حفره ای) و کربناسیون (خوردگی یکنواخت) رخ می دهد. بعد از عبور این یون ها از پوشش فیزیکی (کاور بتنی) و پوشش شیمیایی (لایه محافظ غیر فعال دور میلگرد) به سطح میلگرد رسیده و خوردگی آغاز می شود. در اثر خوردگی خصوصیات مکانیکی فولاد و بتن کاهش یافته و عملکرد لرزه ای سازه را تحت تاثیر قرار می دهد. یکی از پارامترهای مهم در بررسی آثار خوردگی بر عملکرد لرزه ای در طول عمر مفید سازه، زمان شروع خوردگی می باشد. براساس قانون فیک زمان شروع خوردگی تابعی از کلرید سطحی، ضریب انتشار کلرید در بتن، پوشش بتنی روی آرماتورها و کلرید بحرانی می باشد. در این تحقیق خوردگی ناشی از کلر در نظر گرفته شده است. زمان شروع خوردگی در دو حالت غیراحتمالاتی و احتمالاتی مونت کارلو (با در نظر گرفتن عدم قطعیت ها در پارامترهای تاثیر گذار بر پیش بینی زمان شروع خوردگی) تعیین می شود. در پایان با مقایسه این دو حالت با یکدیگر میزان تاثیر عدم قطعیت ها در احتمال زمان شروع خوردگی نشان داده شده است.همچنین میزان اثر فاصله از دریا و نسبت آب به سیمان های متفاوت نیز در نظر گرفته شده است.

    کلیدواژگان: سازه های بتن آرمه، خوردگی، زمان شروع خوردگی، شبیه سازی مونت کارلو، عدم قطعیت
  • اشکان قلی پور نوروزی*، رسول اجل لوییان، میثم بیات صفحات 407-429

    اخیرا، مزایای هسته ی بتن آسفالتی در مقایسه با هسته ی رسی، تمایل به استفاده از هسته ی بتن آسفالتی در سدهای خاکی را افزایش داده است. با توجه به اهمیت رفتار بین وجهی بتن آسفالتی هسته و مصالح خاکی فیلتر در پایداری این سدها و نیاز به بررسی دقیق تر رفتار پیچیده ی مصالح در فصل مشترک هسته- فیلتر، در این پژوهش، رفتار بین وجهی مصالح خاکی فیلتر- هسته ی بتن آسفالتی، در سد خاکی میجران (استان مازندران)، مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، از دستگاه برش مستقیم بزرگ مقیاس استفاده شده است. مصالح خاکی، شامل شن رس دار همراه با ماسه (GC) و شن بددانه بندی شده همراه با ماسه(GP)، مطابق دانه بندی مورد استفاده در ساخت سد میجران بوده اند. در این مطالعه، اثر عواملی چون تراکم نسبی مصالح فیلتر و سرعت بارگذاری، بر پارامترهای مقاومت برشی (چسبندگی و زاویه ی اصطکاک داخلی) و پارامترهای قفل و بستی (زاویه ی اتساع و سختی برشی)، همچنین نسبت اندرکنش در فصل مشترک مصالح خاکی فیلتر و بتن آسفالتی هسته ارزیابی شده است. در این بررسی، نسبت اندرکنش به صورت نسبت زاویه ی اصطکاک بین وجهی مصالح خاکی و بتن آسفالتی، به زاویه ی اصطکاک داخلی مصالح خاکی تعریف شده است. بر اساس نتایج حاصل، با افزایش تراکم نسبی از حالت سست به متراکم، میزان افزایش نسبت اندرکنش در مصالح GP در سطح تماس با بتن آسفالتی، در مقایسه با مصالح GC در سطح تماس، بیشتر بوده است. از سوی دیگر، تاثیر سرعت بارگذاری بر نسبت اندرکنش، در هر دو دسته ی مصالح GC و GP در سطح تماس مشابه بوده است.

    کلیدواژگان: سد خاکی، هسته ی بتن آسفالتی، دستگاه برش مستقیم بزرگ مقیاس، فصل مشترک مصالح خاکی- بتن آسفالتی، نسبت اندرکنش
  • سینا فرد مرادی نیا*، ایرج علیمی صفحات 431-454
    تحقیقات گسترده ای در جهت مقابله با تاخیرات پروژه و یا کاهش تبعات آن صورت گرفته که در این خصوص پروژه های سد سازی به دلیل حجم عملیات گسترده در آنها و نیز زمان اولیه نسبتا زیاد اجرای پروژه در این زمینه بیشترین تاثیر را می گیرد. در این تحقیق مطالعه موردی سد مروک که در استان لرستان واقع شده است مورد بررسی قرار گرفت که بر اساس پیشینه تحقیقات قبلی و نیز تجارب اخذ شده از پروژه ها، 10 عامل تاخیر در پروژه ها جمع بندی و در قالب یک پرسشنامه به 20 نفر از خبرگان پروژه های سد سازی جهت نمره دهی از 1 تا 10 به عنوان شناسایی عوامل تاثیر گذار در تاخیرات پروژه سد سازی آورده شده است. بدیهی است میزان تاثیر هر عامل که باید توسط پرسشگر اعلام می گردید با ضریب 10 به عنوان تاثیر گذارترین و ضریب 1 به عنوان کم تاثیر ترین درخواست گردیده بود. و از بین عوامل مختلف درگیر تاخیرات 4 متغیر نیروی انسانی، ماشین آلات ، منابع مالی پیمانکار و کمبود نقشه های فنی از بین آنها توسط خبرگان توسط پرسشنامه های تهیه شده به عنوان تاثیرگذارترین عوامل انتخاب شدند. در ادامه با استفاده از برنامه شبیه سازی Vensim و با استفاده از اطلاعات پروژه، مدل مذکور شبیه سازی گردید و نتایج شبیه سازی میزان تاخیر قابل پیش بینی کل پروژه و سهم هر یک از عوامل را مشخص نمود. نتیجه گیری کلی بر این اساس می باشد که مدیریت پروژه در 4 ماه ابتدایی پروژه نقش کلیدی در تاخیرات پروژه دارد.
    کلیدواژگان: تاخیرات، شبیه سازی، پویایی سیستم، پروژه های سد سازی، Vensim
  • نیوشا بزاززادگان، نوید گنجیان*، جواد نظری افشار صفحات 455-470
    به‏کارگیری ستون سنگی برای بهبود رفتار بستر حاوی لنز ضعیف، از روش‏های موثر اصلاح رفتار زمین‏های مسیله‏دار می‏باشد. استفاده همزمان از ستون سنگی و مسلح کننده دور آن موجب افزایش کارایی این روش بهسازی خاک به ویژه در شرایط وجود لنز ضعیف در نزدیکی سطح زمین و وقوع پدیده شکم دادگی میشود. در این تحقیق اثر استفاده از ستون سنگی واقع در بستر ماسه‏ای اشباع حاوی لنز ضعیف از نظر ظرفیت باربری نهایی و مود گسیختگی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین کارایی مسلح سازی ستون سنگی در شرایط وجود لنز ضعیف با ضخامت و تراز قرارگیری متفاوت بررسی شده است. نتایج حاصل از تحلیل عددی با نرم‏افزار اجزای محدود آباکوس که با استفاده از نتایج مدلهای فیزیکی کوچک مقیاس در شرایط تنش واقعی صحت سنجی شده اند، نشان می‏دهند که در شرایط وجود لنز ضعیف، تغییر طول ستون سنگی غیرمسلح تاثیر چندانی بر وقوع مود گسیختگی شکم دادگی و باربری آن نداشته و کاهش عمق قرارگیری لنز ضعیف اثرات شکم دادگی ستون را افزایش می دهد. از طرف دیگر، گرچه مسلح سازی ستون سنگی موجب افزایش قابل توجه کارایی آن شده است، اما افزایش ضخامت لنز ضعیف موجب کاهش ظرفیت باربری ستون سنگی در هردو حالت غیرمسلح و مسلح می گردد. وجود لنز ضعیف در بستر ماسه ای نسبتا سست، سبب می شود که پدیده شکم دادگی در محدوده قرارگیری لنز ضعیف و تا اعماق حدود 4 برابر قطر ستون غیرمسلح اتفاق بیافتد، در حالیکه در صورت استفاده از مسلح کننده، گسیختگی دیگر از نوع شکم دادگی نبوده است.
    کلیدواژگان: ستون سنگی، لنز ضعیف، ظرفیت باربری، شکم دادگی، ژئوتکستایل
  • مهنا صفرخانی، محمود نادری* صفحات 471-490
    نفوذپذیری را می توان از موثرترین عوامل کنترل کننده مقاومت و دوام بتن دانست. نفوذپذیری آب در مواد سیمانی تحت تاثیر عوامل داخلی شامل نوع شبکه بندی متخلخل مواد سیمانی و عوامل خارجی از جمله فشار اعمالی است. در پژوهش حاضر تاثیر گرافن اکساید بر میزان جذب آب اولیه و ثانویه ملات سیمان، اثر اعمال فشار هیدرواستاتیکی بر نفوذپذیری بتن مسلح به گرافن اکساید (GO) در دو جهت بتن ریزی و عمود بر آن با بکارگیری روش "محفظه استوانه ای" و همچنین تاثیر این نانو ذرات بر مقاومت فشاری و ناهمسانگردی مقاومت نمونه های بتنی بررسی شده است. یکی از دلایل مهم عدم استفاده از گرافن در کامپوزیت های سیمانی، آبگریز بودن آن بوده که باعث توزیع نامناسب گرافن در ساختار می گردد. خواص آبگریزی گرافن به واسطه پروسه عاملدار کردن شیمیایی و یا پوشش فیزیکی می تواند به خواص آب دوستی تبدیل شود. نتایج نشان می دهد که افزودن مقدار کمی گرافن اکساید می تواند باعث کاهش در جذب آب مویینه ملات سیمان و همچنین کاهش در میزان نفوذپذیری بتن در دو جهت بتن ریزی و عمود بر آن شود. در واقع با افزودن این نانو ذرات می توان مشخصه های انتقال آب در بتن و متعاقب آن دوام بتن را بهبود بخشید. همچنین نتایج مقاومت فشاری بتن حاکی از آن است که استفاده از این ذرات در مخلوط بتن می تواند باعث افزایش در مقاومت فشاری و کاهش ناهمسانگردی در مقاومت نسبت به نمونه کنترل شود. این موضوع را می توان به دلیل جهت گیری تصادفی ورق های گرافن اکساید در حجم بتن دانست.
    کلیدواژگان: گرافن اکساید، نفوذپذیری، فشار هیدرواستاتیکی، جهت بتن ریزی، ناهمسانگردی
|
  • Mazyar Fahimi Farzam *, Babak Alinejad, Rasool Maroofiazar, Motasam Mousaviyan Safakhaneh Pages 247-263

    Offshore jacket platforms play an important role in the oil and energy industry, so controlling the vibrations of these structures and increasing their useful life is of great importance. In this study, the dynamic response of the offshore jacket platform under the effect of wave load with a return period of 100 years has been investigated. To reduce the dynamic response of the oil rig deck, a self-powered semi-active mass damper (SP-SATMD) was used and its mass ratio was set at 3% by default. The magneto-rheological damper (MR) energy in a semi-active tuned mass damper is supplied by the vibration of the tuned mass damper through an energy extraction system. This system includes DC direct current generator, rack and pinion. The rack and pinion convert the linear motion of the mass damper into an angular motion and apply it to a DC generator to generate electrical energy. The energy extraction system itself can also act as an electromagnetic damper (EM) and a proportional control algorithm in determining the damping of the magneto-rheological damper. The results show that the maximum displacement and acceleration of the offshore jacket platform deck in its semi-active control mode decreased by 15 and 16.24%, respectively, compared to the uncontrolled mode.

    Keywords: Jacket Platform, Self-Powered Semi-Active Mass Damper, Magneto-Rheological Damper, Wave Load, DC Generator
  • Seyed Shahab Emamzadeh *, Mostafa Zalnejad Pages 265-277

    In the optimal design of the core of earthen dams, the type of material, its dimensions and shape are very important. So that with the least volume of materials, it has the greatest effect in reducing the amount of seepage from the dam body and maintaining its stability. The purpose of this research is to develop a model for optimizing the core geometry of Hajilerchai dam near Tabriz city based on the integration of the equations obtained from the simulation of seepage, hydraulic gradient and stability reliability factor with the Simplex algorithm. In this study, two objective functions were considered, one is the volume of soil material per unit length of the dam and the other is the seepage rate from the dam body. Then, by defining 50 different sections of the core of the earth dam and using the results of numerical analysis of seepage regression relationships, stability coefficient and hydraulic gradient were obtained. In order to validate the regression relationships, the values of stability coefficient, hydraulic gradient and percolation obtained from the optimal core model were compared with the results obtained from GeoStudio software models in three sections. This comparison showed a high correlation of about 99%. The results of the model developed to determine the optimal dimensions of the earth dam core were compared with the actual dimensions of Hajilerchai dam which indicated a reduction in the volume of materials required for the construction of the dam core by about 12%, which also provides the necessary stability.

    Keywords: Earth Dams, optimization, Hydraulic Fracturing, Regression method, GeoStudio
  • MohammadReza Sadeghzadeh, MohammadMehdi Ahmadi * Pages 279-300

    Considering the environmental pollution resulting from the consumption of fossil fuels, replacing clean energy with fossil fuels has become one of the most critical issues in the world. In order to exchange the heat between superstructures and the ground, the use of energy piles can be considered as one of the approaches of taking advantage of clean energy. In order to maintain safety and serviceability of structures built on energy piles, it is necessary to properly study the effects of heat exchange between energy piles and the ground on the mechanical response of energy piles and the influence of various parameters on the interaction between piles and the soil. In this paper, a 3D finite difference model was initially created using FLAC software for the thermo - mechanical analysis of energy piles, and it was validated by comparing the results of the present model with those of field tests and numerical models Performed by other researchers. Using the present numerical model, the effects of changing the thermal expansion coefficient of energy pile and clayey soil on axial stress, shaft friction, and axial displacement along the energy pile under cyclic thermal loading have been investigated. The results indicate that changing the thermal expansion coefficient of pile materials causes significant changes in the behavior of energy piles under heating and cooling conditions; however, changing the thermal expansion coefficient of the soil has little effect on the mechanical behavior of the energy pile only during heating thermal loading.

    Keywords: Energy pile, Thermal expansion coefficient, Cyclic thermal loading, Finite difference modeling, Saturated clay
  • Hooman Shirzadi, Maryam Bitaraf * Pages 301-317

    Civil infrastructures, nowadays, are an indispensable part of society, and any unpredicted damage can cause severe economic and life loss. Hence, developing smart structures has been the topic of many studies during the past decades. In this article, developing a smart structure by synthesizing structural control and health monitoring is suggested by extracting damage-sensitive features from the active control force. The autoregressive models have been deployed to extract damage sensitive features in the time domain. Then, quadratic discriminant analysis is utilized to discriminant between different damage states of the structure. The active control force is obtained by two model reference adaptive controllers, namely the MIT rule and Lyapunov stability theorem, to attenuate the structural vibration caused by Gaussian white noise excitations. The proposed approach has been numerically studied on a three-story shear building with active ideal controllers in all floors. Results indicate that the proposed approach can detect the potential damage, as well as its severity and location precisely, and control forces subjected to controlled structures using active devices can be sensitive features for health monitoring purposes.

    Keywords: Structural health monitoring, damage detection, Vibration Control, discriminant analysis, Smart structure
  • AmirHossein Ghaffari, Hosein Ghaffarzadeh * Pages 319-335

    Using the control tools is an efficient method to decreasing the responses of the structure under the external excitations. In this regard, this study investigates the performance of two structures equipped with MR dampers and Orifice dampers under the blast-induced vibration. In addition to stimulating the underground blast induced vibration (Due to the different nature of these loads), seismic excitation has also been used to evaluate the efficiency of these dampers. These dampers are semi-active devices, which change the output force of the damper by changing the input voltage and magnetic field of dampers. Also, in this paper, clipped-optimal algorithm was used. This algorithm can generate optimal damper force by changing the voltage at each time step based on the input forces. In this research, structural responses based on optimal and maximum voltage are considered. Also, Numerical results of structure are compared with LQR algorithm. LQR algorithm is considered as a criterion for reducing structural responses to the blast-induced vibration. The results indicate that the proposed method (the different locations and types of dampers) is efficient for decreasing the responses of structure.

    Keywords: Shear Building, MR damper, Orifice Damper, Clipped-Optimal Algorithm, underground blast
  • Pouria Daneshgar, Saeed Ghaffarpour Jahromi *, Hamed Arzani Pages 337-357

    Many improvement methods have been proposed in the world which is one of the most common methods of chemical stabilization using lime or cement, which are not compatible with the environment. Therefore, nowadays, the use of pozzolans and geopolymeric cements instead of Portland cement has attracted the attention of various researchers. In this study, the stabilization of sandy soil in Ahvaz city with the help of metakaolin as an additive has been investigated. In this research, the effect of different amounts of variables such as the percentage of metakaolin, the ratio of sodium silicate to sodium hydroxide, the concentration of sodium hydroxide, and the ratio of alkaline activator solution to the additive at the curing ages of 7 and 28 days have been discussed. Samples are subjected to unconfined uniaxial compressive strength (UCS) evaluation and microstructural investigation, X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) analyzes are used. The results of this research show that in order to achieve optimal resistance, it is necessary to mix 20% metakaolin, the ratio of sodium silicate to sodium hydroxide is 2.5, the concentration of sodium hydroxide is 12 Molar, and the ratio of activator solution to additive is 0.5. The strength of the sample with 28-day curing reaches about 5 MPa, which is about 3 times more than cement samples and 23 times more than unstabilized soil, which can be seen in the microstructural analysis of the presence of N-A-S-H gel as the main factor in increasing the strength in the geopolymerization process.

    Keywords: Soil Stabilization, Soil improvement, Geopolymer, Metakaolin, unconfined compressive strength
  • Zeinab Etemadi Naeini, Meeghat Habibian * Pages 359-387

    The walk oriented pattern is an alternative travel pattern for daily trips; that a person walks more than her/his regular pattern. In order to examine the tendency to this pattern, it is necessary to examine the role of different types of barriers on pedestrian walking. This study intends to address the role of personal barriers which avoid people to walk more in their daily work trips. The studied barriers include laziness/tend to wake up late, physical and health problems, not interested in more walking, the importance of neat appearance at work and not feeling good about being seen on streets. For this purpose, a sample of 432 employees living in Rasht has been used. Therefore, the studied variables are classified into three categories: socio-economic, travel and environmental characteristics. Five ordered logit models have been calibrated to investigate the importance of personal barriers including 11 variables of socio-economic characteristics, 6 variables of travel characteristics and 5 variables of environmental characteristics. The results show that firstly, the effect of socio-economic characteristics on each of the personal barriers studied is different and secondly, the contribution of these characteristics on each of the five barrier: laziness/tend to wake up late, physical and health problems, not interested in more walking, the importance of neat appearance at work and not feeling good about being seen on streets are 41, 30, 13, 7 and 8 percent, respectively.

    Keywords: Pedestrian, ordered logit model, Individual barriers, Walk oriented pattern, Rasht
  • Amirhossein Jafary, Mohsen Ali Shayanfar *, Mohammad Ghanooni-Bagha Pages 389-405

    Corrosion is one of the crucial damages that may occur to reinforced concrete structures. It also may affect the expected performance of the structure during the possible earthquakes. Onshore reinforced structures, bridges exposed to deicing salts in winter and also the pillars of marine structures under tidal waves, all of which are examples of corrosion damages. Corrosion mostly occurs due to two main reasons: chloride and carbonation which cause pitting corrosion and uniform corrosion, respectively. Corrosion starts with reaching of those two ions to the bar surface, passing by the physical and chemical passive covers. Corrosion also affects the mechanical properties of the steel and the concrete and reduces the seismic performance of the structure. One of the most important parameters in studying the corrosion and its effects on the seismic performance and life cycle of the structure is the corrosion initiation time. According to Fick’s law, the initiation time is a function of surface and critical chloride, chloride diffusion coefficient and concrete cover on armatures. In the present study, the chloride-based corrosion is considered. Besides, corrosion initiation time is determined by deterministic and probabilistic Monte-Carlo methods considering the uncertainties in the effective parameters. In the end, by comparing these two methods, the effect of uncertainties in the possibility of corrosion initiation time is presented. Furthermore, parameters like the distance from the sea and the water to cement ratio are discussed in a parametric study.

    Keywords: concrete structures, Corrosion, Corrosion initiation, Monte-Carlo Simulation, Uncertainties
  • Ashkan Gholipoor Noroozi *, Rassoul Ajalloeian, Meysam Bayat Pages 407-429

    Recently, the advantages of using of asphalt concrete in the core compared to clayey core have increased the application of core asphalt concrete in embankment dams. Due to the importance of interfacial behavior the asphaltic core and soil filter in the stability of these dams and the need for a more detailed investigation of the complex behavior of materials in the core- filter interface, in present research, interfacial behavior of soil filter and asphalt core in the Mijran embankment dam (Mazandaran province) was investigated. For this purpose, a direct shear apparatus in the large scale is used. Soil materials , including clayey gravel (GC) and poorly graded gravel (GP), are according to the grain size distribution used in Mijran dam construction . In this research, the influence of factors such as compaction percentage of filter material and shear rate were investigated on shear strength and interlocking parameters ( dilatancy angle and shear stiffness) , as well as interaction ratio in the soil of filter and the core asphalt concrete interface. In this investigation, the ratio of the interfacial friction angle of soil material- asphalt concrete to the soil materials friction angle was defined as the interaction ratio. According to the findings, upon increasing the compaction level, the increase amount in the interaction ratio in the interface GP material was higher compared to the GC material in the interface. On the other hand, the influence of the shear rate on the interaction ratio was similar in both the GC and GP materials in the interface.

    Keywords: Embankment dam, core asphalt concrete, large- scale direct shear apparatus, soil material-asphalt concrete interface, interaction ratio
  • Sina Fard Moradinia *, Iraj Alimi Pages 431-454
    Project delays are one of the main causes of damage in construction projects, so extensive research has been done to deal with it or reduce its consequences. In this regard,too much project implementation in this area has the greatest impact because of the large volume of operations in dam projects. In this study, a case study of Marvuk Dam located in Lorestan province was studied. Based ont he background of previous research and experiences gained from projects were used to explain 10 factors of delay in projects. Experts of dam construction projects are given a score from 1 to 10 for identifying factors that affect the delays of the project. Obviously,the effect of each factor that should have been announced by the questioner was requested with a coefficients of 10 and 1 as the most effective and the least effective.The experts selected the variables of manpower, machinery, contractor financial resources and lack of technical drawings as the most important factors in the delays. Then, using Vensim simulation program and project information, the model was created and the simulation results were used to determine the predictable latency of the whole project and the share of each factor. The general conclusion is that project management in the first 4 months of the project has a key role in project delays.
    Keywords: Delays, Simulation, System Dynamics, Dam Projects, Vensim
  • NIYOUSHA Bazazzadegan, Navid Ganjian *, Javad Nazariafshar Pages 455-470
    One of the effective methods to improve the behavior of problematic bed containing soft lens is using stone column. The capability of this soil improvement method increases by simultaneous use of the stone column and geosynthetic encasement, especially in the presence of soft lens near to the ground surface or where the possibility of bulging failure is probable. In this research, the efficiency of using stone column embeded in a saturated sandy bed containing soft lens have been investigated in terms of bearing capacity and failure mode. Also, the efficiency of reinforcing the stone column has been investigated in the presence of soft lens with different thicknesses and placement level. The results of numerical analysis obtained by finite element software (Abaqus) and validated by laboratory results of small-scale physical model experiments in real stress conditions shows that in the presence of soft lens, the change in the length of a stone column has no effect on the occurrence of bulging failure and decreasing placement level of the soft lens, increases the bulging failure occurrence proportional. On the other hand, increasing the thickness of the soft lens reduces the bearing capacity of the ordinary and reinforced stone column. The phenomenon of bulging can occur at the level of the lens placement and up to a depth of about 4 times the diameter of the ordinary column because of existence of a soft lens in a relatively loose sandy bed, while mechanism of failure is not bulging anymore if using encasement.
    Keywords: Stone Column, Soft lens, Bearing Capacity, Bulging, Geotextiles
  • Mahna Safarkhani, Mahmood Naderi * Pages 471-490
    Durability is an important property that determines the long-term behavior of cement-based materials. In this study, graphene oxide nanoparticles (GO) are proposed to prevent the ingress of the water in the concrete. GO are the product of chemical exfoliation of graphite and contain a range of reactive oxygen functional groups that enable it as a suitable candidate for reaction in cementitious materials through physical functionalization. The experimental program is performed to study the unsaturated transport properties under different hydrostatic pressures and mechanical behavior of GO-reinforced concrete. The “Cylindrical chamber” method were employed for penetration tests. The results of absorption and penetration tests indicate that the incorporation of a very low fraction of GO can effectively hinder the ingress of water molecules in both direction (casting and perpendicular to it). It can be concluded that adding GO improve the transport properties of concrete which subsequently improves its durability. The compressive strength of concrete incorporating 0.1% by weight of cement GO increased by 25% and 50% than those of concrete without GO after curing for 28 days and 90 days respectively. The strengths enhancement can be attributed to the promotion of hydration and the finer pore structure of cement paste incorporating GO .The results of compressive strength anisotropy showed that the addition of GO decrease anisotropy. This can be attributed to the random orientation of the GO sheets in the concrete matrix.
    Keywords: Graphene oxide (GO), Concrete, Unsaturated water transport, Hydraulic pressure, Strength anisotropy