فهرست مطالب

نشریه مهندسی سازه و ساخت
سال دهم شماره 2 (پیاپی 67، اردیبهشت 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/02/01
  • تعداد عناوین: 12
|
  • هانیه ملک، مجید احتشامی* صفحات 5-26

    استفاده از پساب تصفیه خانه های فاضلاب شهری جهت آبیاری اراضی کشاورزی از جمله مسایل مهم و اساسی در زمینه استفاده مجدد از پساب تصفیه خانه ها به شمار می رود. در سال های اخیر استفاده از شبکه هوش مصنوعی جهت مدل سازی فرایند تصفیه فاضلاب مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. از این رو، در این پژوهش از مدل های شبکه عصبی مصنوعی (ANN)، منطق فازی (FL) و سیستم استنتاج عصبی فازی تطبیقی (ANFIS) برای پیش بینی کیفیت پساب خروجی تصفیه خانه فاضلاب، استفاده شده است. در ابتدا سه سناریو انتخاب گردید و ورودی آن ها، با روش تحلیل مولفه اصلی (PCA) کاهش یافت و در نهایت مدل سازی یک بار با روش PCA و بار دیگر بدون استفاده از این روش انجام شد و نتایج مدل ها با هم مقایسه گردید. ارزیابی نتایج پیش بینی ها با استفاده از شاخص های آماری نشان داد که مدل ANFIS با میانگین کاهش 13.92 درصدی خطا نسبت به مدل FL و کاهش 8.22 درصدی نسبت به مدل ANN از دقت بالاتری برخوردار بوده و دقیق تر عمل کرده است که این روند با و بدون PCA معتبر بوده است. همچنین، با محاسبه درصد بازده حذف آلاینده ها در خروجی تصفیه خانه مشخص شد حداکثر بهره وری حذف در تصفیه خانه مربوط به آلاینده TSS بوده و معادل 96.68 درصد است. سایر آلاینده ها نیز مقادیری نزدیک به TSS داشتند. نتایج بدست آمده در این پژوهش نشان می دهد که استفاده از مدل های شبکه هوش مصنوعی، برای پیش بینی کیفیت پساب خروجی تصفیه خانه های فاضلاب شهری امکان پذیر بوده و روشی ساده، دقیق، کارآمد و قابل اطمینان به حساب می آیند.

    کلیدواژگان: تصفیه خانه فاضلاب، پساب، شبکه هوش مصنوعی، روش آماری چند متغیره، شاخص های آماری
  • مجتبی رنگرزیان، رحمت مدندوست*، رضا محجوب، مهدی رفتاری صفحات 27-51

    یکی از بحران های پیش روی بشر آسیب به محیط زیست است. عدم مدیریت و توجه کافی به انتشار گازهای گلخانه ای حیات انسان بر کره زمین را تهدید می کند. با توجه به انتشار گاز گلخانه ای CO2 ناشی از تولید سیمان، یافتن راهی جهت کاهش مصرف سیمان در بتن بعنوان پرمصرف ترین مصالح ساختمانی، اولویت دارد. در این مقاله یک پوزولان طبیعی از ایران با خواص فیزیکی و شیمیایی مناسب برای جایگزینی بخشی از سیمان در بتن معرفی و خواص مهندسی آن بررسی شد. برای تقویت مقاومت آن، الیاف فولادی و پلی پروپیلن به صورت جداگانه و هیبرید با پوزولان معدنی جدید در بتن استفاده شد. با توجه به بررسی و بهینه سازیهای قبلی، پوزولان معدنی با کسر وزنی 15 درصد سیمان در بتن استفاده شد. مقایسه میزان مقاومت نمونه های پوزولان معدنی محلی با سایر بتن های پوزولانی مشهور نشان داد که بتن با پوزولان محلی، مقاومتر از بتن سیمانی معمولی می باشد. همچنین، بتن حاوی الیاف فولادی و پوزولان محلی از مقاومت فشاری بیشتری نسبت به سایر نمونه ها برخوردار است. نمونه های بتن پوزولانی حاوی ترکیبی از الیاف فولادی و پلی پروپیلن عملکرد بهتری در مقاومت خمشی نسبت به نمونه های دیگر داشتند و چقرمگی ضربه ای این نمونه ها نیز نسبت به سایر نمونه ها بهتر بوده است. بررسی ها نشان داد مقاومت ضربه ای نمونه های حاوی پوزولان معدنی محلی نسبت به بتن سیمانی معمولی در 28 و 90روز به ترتیب 3.75 و 8.33 درصد بیشتر بوده است. نتایج آزمونها بصورت کلی بیان می دارد پوزولان معدنی محلی مورد مطالعه، می تواند گزینه مناسبی برای جایگزینی بخشی از سیمان در بتن باشد و ضمن بهبود مشخصات مهندسی بتن، نه تنها مصرف سیمان را تا حد زیادی کاهش دهد که یافته ای ارزشمند برای حفاظت از محیط زیست و ساخت و تولید بتن سبز است.

    کلیدواژگان: بتن پوزولانی، بتن الیافی، گاز گلخانه ای، اثرضربه، سقوط گوی، SEM
  • رضوان عاشوری، محمودرضا شیراوند*، سپهر رسول پور صفحات 52-74

    پل ها بخش کلیدی ارتباط در سیستم حمل و نقل به حساب می آیند به نحوی که در صورت خرابی پل ها بعد از زلزله شدید یا بسته بودن راه های ارتباطی در روند امداد و نجات اختلال ایجاد خواهد شد. بنابراین استفاده از سیستم های سازه ای با احتمال خرابی کم و مدت از کارافتادگی کاهشیافته بعد از وقوع زلزله طرح امری ضروری تلقی می شود. پایه های خودمرکزگرا با کاهش یا حذف تغییر مکان های پسماند به حفظ خدمت پذیری پل ها بعد از زلزله های شدید کمک می کنند. در این سیستم نیروی پس کشیدگی کابلها باعث ایجاد مرکزگرایی پایه ها شده به طوری که باعث می شود بعد از اتمام زلزله، سازه به سمت محل اصلی خود بازگردد. در این مطالعه عملکرد لرزه-ای پل های با دهانه پیوسته دارای پایه های خودمرکزگرا و خودمرکزگرای دارای میراگر خارجی نسبت به پلهای رایج بتنی از طریق تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی بررسی گردیده است. به منظور مقایسه دقیق تر عملکرد پل های مورد مطالعه و بررسی تقاضا و ظرفیت پل ها با در نظر گرفتن عدم قطعیت های زلزله، تحلیل دینامیکی فزاینده (IDA) تحت شتاب نگاشت های حوزه نزدیک و حوزه دور در مدل های پل با پایه های دارای ارتفاع های مختلف انجام شد. احتمال وقوع خرابی هرکدام از پل ها از طریق مطالعه منحنی های شکنندگی با معیار تغییر مکان نسبی حداکثر و نسبت تنش پس کشیدگی کابلها بررسی گردیده است. بر اساس نتایج بدست آمده، پل دارای پایه های معمولی با افزایش شدت خطر لرزه ای به طور قابل ملاحظه ای در بیشینه شتاب زمین کمتری نسبت به پل خودمرکزگرا دارای میراگر دچار فروریزش می شود و پل خودمرکزگرا دارای میراگر ظرفیت تغییرمکان بیشتری داشته و احتمال خرابی پایه های این پل ها در یک بیشینه شتاب زمین مشخص کمتر است، به علاوه چنین سیستمی دارای تغییر مکان پسماند ناچیز است. از طرف دیگر استفاده از میراگر در پایه های خودمرکزگرا باعث بهبود ظرفیت اتلاف انرژی سیستم شده و با کاهش تغییر مکان بیشینه، احتمال تسلیم کابل را کاهش می دهد.

    کلیدواژگان: عملکرد لرزه ای، رفتار خودمرکزگرا، پل بتنی، منحنی شکنندگی، تحلیل دینامیکی فزاینده
  • محسن محمدی، حسینعلی رهدار*، حسین پهلوان، محمودرضا حسینی طباطبائی صفحات 75-94

    پل ها به عنوان عنصری مهم در شریان های حیاتی از اهمیت خاصی در مواقع بحران، بخصوص وقوع زلزله برخوردار هستند. رفتار پیچیده و متفاوت پل ها در هنگام وقوع زلزله ضرورت بررسی رفتار آنها را دو چندان می کند. نظر به اینکه اخیرا آیین نامه های طراحی ،روش های عملکردی را جایگزین روش های قدیمی تجویزی کرده اند ، بررسی عملکرد و پیش بینی آسیب برای پل های موجود و در حین ساخت از اهمیت بالایی برخوردار می باشد که در این پژوهش به بررسی رفتار لرزه ای یک پل بتنی قوسی با عرشه جعبه ای بالاگذر واقع در کشور سوییس پرداخته شده است.بدین منظور برای بررسی تاثیر استفاده از جداگرهای لاستیکی با هسته سربی بر رفتار لرزه ای این پل ابتدا با استفاده از تحلیل مدل های کامپیوتری و با نرم افزار Csi Bridge تاثیر استفاده از LRB بر پاسخ سازه و سطوح عملکرد پل تحت تاثیر زلزله بررسی گردید. از بررسی نتایج پاسخ لرزه ای و توابع احتمالاتی، منحنی های شکنندگی در حالات آسیب مختلف ترسیم گردید. سپس میزان آسیب پذیری لرزه ای این پل با مقادیر متناظر با آیین نامه برآورد لرزه ای پل های آمریکا (HUAZs) ارزیابی شد.نتایج نشان داد مقاوم سازی با استفاده از جداسازی لرزه ای را می توان به عنوان گزینه ای مطلوب در جهت بهبود چشمگیر رفتار لرزه ای که به دنبال آن کاهش خسارت را به همراه خواهد داشت، برای این کلاس از پل معرفی کرد. برای مدل پل قوسی، برای سطح آسیب جزیی DC1 ملاحظه می شود با توجه به قرارگیری سازه در وضعیت الاستیک و رفتار خطی، میزان کاهش احتمال خرابی سازه با استفاده از جداسازی لرزه ای حدود 20% کاهش می یابد، همچنین در سطح آسیب بالا با استفاده از جداسازی لرزه ای میزان احتمال خرابی تا 50% (نصف) تقلیل یافته است.

    کلیدواژگان: پل های قوسی، جداگر لرزه ای، عرشه جعبه ای، عملکرد لرزه ای، جداساز لاستیکی- سربی
  • سیده وحیده هاشمی، محمود میری*، محسن راشکی، صادق اعتدالی صفحات 95-119
    عدم قطعیت پارامترهای طراحی از مهم ترین شاخص های تعیین کننده قابلیت اطمینان سازه ها می باشد. در طراحی و تحلیل قاب های فولادی مهاربندی کمانش تاب مجهز به مصالح هوشمند، متغیرهای گوناگونی از قبیل بارهای ثقلی، بارهای جانبی، خصوصیات مصالح و مشخصات هندسی وجود دارند که عدم قطعیت هر یک از آن ها می تواند اثر قابل توجهی در ایمنی سازه داشته باشد. در این تحقیق با در نظر گرفتن عدم قطعیت موجود در خصوصیات مصالح، بارگذاری و هندسه ی اعضا به بررسی قابلیت اطمینان قاب های فولادی مهاربندی کمانش تاب مجهز به مصالح هوشمند پرداخته شده است. ارزیابی تحلیل حساسیت و قابلیت اطمینان مبتنی بر مدل جایگزین کریجینگ قاب های دارای مهاربند کمانش تاب با و بدون آلیاژ های حافظه دار شکلی تحت زلزله های نزدیک به گسل مصنوعی صورت پذیرفته است. برای این منظور، تعداد دو قاب 5 و 15 طبقه دارای مهاربند کمانش تاب با و بدون آلیاژ حافظه دار شکلی تحت 9 زلزله نزدیک به گسل مصنوعی مورد مطالعه قرار گرفته اند. تحلیل های دینامیکی غیرخطی با استفاده از نرم افزار OpenSees و تحلیل های قابلیت اطمینان توسط لینک با نرم افزار MATLAB بر روی قاب ها انجام شده است. نتایج این تحقیق نشان داد که در قاب های موردنظر، متغیرهای تصادفی طول آلیاژ حافظه دار شکلی و سطح مقطع هسته ی مهاربند کمانش تاب، به ترتیب تاثیرگذارترین متغیرها در محاسبه ی احتمال خرابی در قاب های مهاربندی کمانش تاب با و بدون مصالح هوشمند بوده اند. همچنین با افزایش ارتفاع قاب ها، مقدار شاخص قابلیت اطمینان کاهش یافته است. به عنوان نمونه، شاخص قابلیت اطمینان قاب 5 طبقه ی مهاربندی کمانش تاب با آلیاژ حافظه دار شکلی نسبت به قاب 15 طبقه به طور تقریبی 17 درصد کاهش و همچنین مقدار بیشینه شاخص قابلیت اطمینان در قاب های 5 و 15 طبقه دارای آلیاژ حافظه دار شکلی به ترتیب معادل 10 و 6 درصد افزایش یافته است.
    کلیدواژگان: مهاربند کمانش تاب، آلیاژ حافظه دار شکلی، تحلیل حساسیت، قابلیت اطمینان، مدل جایگزین کریجینگ، زلزله نزدیک به گسل مصنوعی
  • رامین انصاری*، سید علی بنی هاشمی صفحات 120-137
    در چرخه حیات پروژه های صنعت ساخت وساز، عوامل بسیاری نقش دارند که منابع و به تبع آن روابط انسانی محور اصلی پیشرفت فعالیت هاست بنابراین تضاد منافع بین ذینفعان در پروژه های این صنعت مساله ای بدیهی و چالش برانگیز است. دعاوی از مهم ترین عوامل موثر بر عدم تامین اهداف پروژه هستند. مهم ترین نتیجه ادعاها، تاخیر و سرریز هزینه ها در پروژه های صنعت ساخت است. از این رو در این تحقیق سعی شده است تا با رتبه بندی علل ایجاد دعاوی و تحلیل اثرات آنها بر شاخص های کلیدی عملکرد، گامی جهت بهبود عملکرد پروژه ها برداشته شود. در این پژوهش، نخست به شناسایی عوامل ایجاد ادعا در پروژه های آبفا و عوامل کلیدی موفقیت در پروژه ها پرداخته شده است. سپس با توزیع پرسشنامه بین خبرگان، ضریب اهمیت عوامل کلیدی موفقیت با روش SWARA فازی محاسبه گردید. نتایج وزن دهی نشان داد که از بین 10 عامل کلیدی موفقیت، عوامل زمانبندی، ایمنی و سلامت، و هزینه دارای ضریب اهمیت اول تا سوم هستند. در ادامه رتبه بندی علل ایجاد ادعا براساس عوامل کلیدی موفقیت و روش TOPSIS فازی انجام گرفت. نتایج نشان داد که عوامل تاخیرات، تغییرات، دستور تسریع، کار اضافی، تغییر شرایط کارگاهی و در نهایت، ابهام در شرایط قراردادی دارای رتبه های اهمیت اول تا ششم هستند. نتایج این پژوهش می تواند با درنظرگرفتن کلیه عوامل موثر در بروز ادعا،زمینه های جلوگیری از هدررفت سرمایه های انسانی و فیزیکی و همچنین اتمام به موقع و با کیفیت پروژه ها را تضمین نماید.
    کلیدواژگان: پروژه های صنعت ساخت، مدیریت عملکرد، مدیریت دعاوی، روش SWARA فازی، روش TOPSIS فازی
  • محمدرضا میرجلیلی*، حامد تجملیان، علیرضا معنوی صفحات 138-155

    هزینه زیاد اجرای سیستم های نوین جداسازی، مانع توسعه آن ها در کشورهای در حال توسعه شده است. از این رو در این پژوهش سعی شده است با ارایه یک ایده، راهکاری اقتصادی برای جداسازی ساختمان ها ارایه گردد. بدین منظور در زیر شالوده ساختمان، یک لایه با قابلیت تغیرشکل برشی با مصالح ماسه یا مخلوط ماسه-لاستیک اجرا می گردد. برای تامین حرکت جانبی لایه مورد نظر، درز انقطاعی پیرامون لایه خاک ایجاد شده و با مصالح انعطاف پذیر پر می گردد تا ضمن جلوگیری از مشکلات اجرایی، مانعی برای حرکت ایجاد نشود. وجود درز انقطاع در اطراف خاک زیر فونداسیون در عمقی مشخص باعث می شود که لایه مذکور قابلیت تغییرشکل های برشی را داشته و بدین ترتیب به دلیل سختی جانبی کم و میرایی نسبتا مناسب، دامنه شتاب نوسان ورودی سازه به طور قابل توجهی کاهش -یابد. برای بررسی عملکرد سیستم جداساز پیشنهادی، مدل های متعددی که عوامل موثر در سیستم جداساز شامل نوع مصالح لایه جداساز، عرض درز پیرامونی و ضخامت لایه را منظور کرده اند در محیط برنامه OpenSees ساخته شده اند. در این مدل ها یک سازه 9 طبقه قاب خمشی فولادی به همراه لایه خاک زیر آن با شرایط مذکور تحت روش تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی با شتابنگاشت های مناسب تحلیل شده است. جهت ارزیابی عملکرد سیستم جداساز، پاسخ های حداکثر جابجایی نسبی جانبی طبقات، حداکثر جابجایی جانبی طبقات، حداکثر نیروی محوری ستون و حداکثر چرخش مفصل پلاستیک تیر در مدل های مختلف با یکدیگر مقایسه شده اند. نتایج ارزیابی نشان می دهد، سیستم جداساز پیشنهادی فارغ از نوع مصالح به کار رفته و اندازه درز پیرامونی و ضخامت لایه جداساز، در کاهش پاسخ های تعیین کننده سطح عملکرد سازه، نظیر جابجایی نسبی طبقات و چرخش مفاصل پلاستیک بسیار تاثیرگذار بوده است. بهترین عملکرد مربوط به سیستم جداساز با مصالح ترکیبی ماسه و خرده لاستیک با ضخامت لایه 0.5 متر و عرض درز پیرامونی برابر 10 سانتی متر بوده است.

    کلیدواژگان: جداسازی لرزه ای ژئوتکنیکی، جداساز ماسه ای، مخلوط ماسه و لاستیک، سیستم جداساز اقتصادی، رفتار برشی خاک
  • علیرضا راسخی صحنه، سید حسام مدنی، محمدعلی دشتی رحمت آبادی*، هادی دهقان منشادی صفحات 156-171

    یکی از سیمان های ویژه که در شرایط آسیب رسان محیطی عملکرد بسیار بهتری نسبت به سیمان پرتلند دارد، سیمان آلومینات کلسیم است با این وجود سیمان آلومینات کلسیم به علت کاهش دراز مدت مقاومت و از دست دادن پایایی که در اثر وقوع پدیده ی تبدیل روی می دهد، چندان مورد استقبال مهندسین قرار نگرفته است. این پژوهش در نظر دارد با به کارگیری پودر پومیس به عنوان جایگزین بخشی از سیمان مصرفی، مشخصه های دوام ملات آلومینات کلسیم را بهبود ببخشد. در تحقیق پیش رو با یک برنامه آزمایشگاهی 5 طرح مخلوط علاوه بر مخلوط شاهد به ترتیب حاوی 5 ،15، 25، 40 و 60 درصد پومیس به عنوان جایگزین سیمان، ساخته شد و از نظر مولفه های دوام مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که نمونه ی شاهد در سن 1 روز به مقاومت 33 و در سن 28 روز به 44 مگاپاسکال رسید ولی به علت پدیده ی تبدیل، در سن 90روز، مقاومت فشاری 45 درصد کاهش یافت. از طرف دیگر اما در اکثر نمونه های حاوی پومیس نتایج متفاوتی دیده شد. پومیس با کنترل فرایند تبدیل، تاثیر قابل توجهی بر مقاومت و مهمتر از آن بهبود مولفه های دوام سایر نمونه ها داشت به طور مثال در بهترین طرح مخلوط(P40)، مقاومت فشاری 47 درصد، ضریب مهاجرت یون کلراید 78 درصد و مقاومت الکتریکی حدود 400 درصد نسبت به نمونه کنترل در سن 90 روز بهبود مشاهده شد. در تحقیقات قبلی تاکنون جایگزینی پومیس با سیمان آلومینات کلسیم مورد توجه قرار نگرفته است لذا بررسی اثر پومیس بر پایایی سیمان آلومینات کلسیم می تواند نوآوری این پژوهش به حساب آید.

    کلیدواژگان: پومیس، سیمان آلومینات کلسیم، پایایی، پدیده تبدیل، مواد جایگزین سیمان، ملات
  • سعیده معظمی گودرزی، فریدون امیدی نسب*، امیرحسین صحرایی مقدم صفحات 172-193
    امروزه، لزوم حرکت در راستای دستیابی به توسعه پایدار بر ضرورت بررسی رفتار بتن های سازگار با محیط زیست تاکید می کند. تاکنون تحقیقات متعددی به بررسی خصوصیات مکانیکی این نوع بتن ها پرداخته است، اما خصوصیات ضربه ای آن ها به ندرت بررسی شده است. بنابراین، این تحقیق به بررسی خصوصیات ضربه ای بتن های سازگار با محیط زیست تحت اثر ضربه وزنه افتان مطابق با روش پیشنهادی توسط ACI C544 پرداخته است. به منظور دستیابی به بتن سازگار با محیط زیست، سنگدانه های طبیعی (NA) با سنگدانه های حاصل از بازیافت نخاله های بتنی (RCA) و سیمان پرتلند معمولی (OPC) با پودر سرباره کوره آهن گدازی (GGBFS) جایگزین شدند. علاوه بر این، نمونه ها با الیاف فولادی دو سر قلاب مسلح شدند. در ساخت نمونه های این تحقیق از 27 طرح اختلاط مختلف شامل جایگزینی 0، 50 و 100 درصد NA با RCA، 0، 15 و 30 درصد OPC با GGBFS و مسلح شده با 0، 5/0 و 1 درصد حجمی الیاف فولادی استفاده شد. بر روی نمونه ها آزمایش ضربه وزنه افتان انجام و پارامترهای مقاومت اولین ترک، مقاومت نهایی و انرژی جذب شده اندازه گیری شد. نتایج آزمایش ها نشان دهنده ی کاهش 1/20 و 6/3 درصدی مقاومت ضربه ای نهایی به ترتیب در اثر استفاده از 100 درصد RCA و 30 درصد GGBFS بود، در صورتی که افزودن 1 درصد الیاف فولادی موجب افزایش 8 برابری این پارامتر شد. در نهایت، تحلیل آماری انجام گرفته بر روی نتایج نشان داد که توزیع دو پارامتری Weibull یک توزیع آماری مناسب به منظور تجزیه و تحلیل مقاومت ضربه ای بتن های الیافی حاوی RCA و GGBFS است.
    کلیدواژگان: مقاومت ضربه ای، سنگدانه بازیافتی، سرباره کوره آهن گدازی، الیاف فولادی، توزیع ویبول
  • فاطمه تمجید، علی کیهانی* صفحات 194-214

    در این مقاله.پاسخ دینامیکی پل قوسی قایم بر اثر عبور وسیله نقلیه استخراج گردیده است. این پاسخ ها شامل تاریخچه تغییر مکان قایم و افقی و دوران نقاط مختلف یک پل قوسی تک دهانه بوده که نقاط مرجع آن در فواصل یک چهارم، یک دوم و سه چهارم دهانه پل قرار داده شده است. . با توجه به رفتار پیچیده این سازه ها، انجام آزمایش های میدانی جهت ارزیابی رفتار آنها ضروری است، اما به علت تعدد این پل ها امکان انجام آزمایش های میدانی بر روی همه آنها وجود ندارد. بنابراین جهت مطالعه رفتار این پل ها، شبیه سازی دقیق آنها ضروری به نظر می رسد. لذا در مطالعه حاضر از روش اجزای محدود برای مدل سازی سازه پل استفاده شده است. مدلسازی ابتدا در نرم افزار MATLAB به روش اجزای محدود کد نویسی شده و مدل اندرکنش پل و خودرو در آن اعمال گردیده و پس از آن اثر تغییرات شعاع بر پارامترهای پل مورد بررسی قرار گرفته است. صحت سنجی نیز به دو صورت انجام پذیرفته است که روش اول مدلسازی پل در نرم افزار اجزای محدود و مقایسه شکل مودها و فرکانس سه مود اول با خروجی برنامه اجزای محدود و روش دوم نیز مقایسه پاسخ های تاریخچه زمانی تغییر مکان وسط پل و درجه آزادی خودرو در پژوهش حاضر با پژوهش های شاخص پیش از آن می باشد. بررسی پاسخ ها و مقایسه آنها با مراجع فوق الذکر، از تطابق مناسب پاسخ ها و درستی مدلسازی حکایت دارد. . با توجه به نتایج پژوهش، با افزایش شعاع انحنای تیر ها، تغییر مکان قایم وسط دهانه آنها افزایش می یابد. نیز با کاهش شعاع انحنای تیر، تغییر مکان افقی وسط دهانه آن افزایش می یابد که این تغییر دقیقا نقطه مقابل در نتایج تغییر مکان قایم است.

    کلیدواژگان: اندرکنش پل-خودرو (VBI)، پل خمیده، پایش سلامت سازه، روش شناسایی سیستم غیر مستقیم، روش اجزای محدود
  • مصطفی زال نژاد، سید شهاب امامزاده* صفحات 215-231

    یکی از مهم ترین خطرهایی که سدهای خاکی را تهدید می کند، شکست هیدرولیکی است. این پدیده اغلب در زمان اولین آبگیری سد، زمانی که فشار آب بطور ناگهانی افزایش می یابد، رخ می دهد. برای مطالعه ترک هیدرولیکی در هسته سد راه های مختلفی وجود دارد. در این مقاله به بررسی پدیده شکست هیدرولیکی در سد حاجیلر چای تبریز پرداخته شده است. برای این منظور ابتدا با استفاده از مجموعه Geo-Studio که برنامه ای مبتنی بر المان محدود می باشد به بررسی پدیده شکست هیدرولیکی در دو مقطع وسط هسته و وجه بالادست هسته سد برای دو نوع خاک رس با پلاستیسیته کم و زیاد پرداخته و نواحی مستعد این پدیده شناسایی شده است. در مدلسازی ها ساخت لایه به لایه سد نیز در نظر گرفته شده و وزن لایه ها در محاسبه تنش ها و تغییر شکل ها لحاظ گردیده است. در نتیجه این ارزیابی ها خاک رس با پلاستیسیته زیاد به عنوان خاک منتخب و خاک رس با پلاستیسیته کم به عنوان خاک بحرانی برای استفاده در هسته سد انتخاب گردیدند. همچنین معیارهای فوکوشیما و قنبری به ترتیب خوشبینانه ترین داده ها و محافظه کارانه ترین داده ها را دارا بوده و احتمال وقوع شکست هیدرولیکی در بخش هایی از هسته سد محتمل تشخیص داده شد.

    کلیدواژگان: شکست هیدرولیکی، ترک هیدرولیکی، سد خاکی، سد حاجیلرچای، نرم افزار ژئواستدیو
  • فریدون رضایی*، نیوشا صیاد صدق حرفه صفحات 232-253
    با توجه به آمار بالای آتش سوزی و هزینه های مالی و جانی ناشی از آن، جلوگیری از فروریزش سقف به عنوان یکی از اعضای اساسی در ساختمان، به هنگام آتش سوزی ضروری است. از آنجا که بتن دارای ضعف ذاتی در کشش می باشد، ترک خوردگی در ناحیه کششی دال ها اجتناب ناپذیر است. از طرف دیگر در سیستم دالهای با تیرچه پیش تنیده، معمولا ناحیه ی کششی بتن بکلی حذف و یا به صورت موثری کاهش می یابد و می توان انتظار داشت که عملکرد سقف تحت شرایط آتش بهبود یابد. در این پژوهش رفتارعددی دال بتنی ساده با سیستم تیرچه بتنی پیش تنیده یک طرفه تحت شرایط آتش بررسی شد. دمای بحرانی در 9 نمونه که در مقدار نیروی پیش تنیدگی، مقاومت و پوشش بتن و همچنین طول دهانه با یکدیگر تفاوت داشتند، به دست آمده و با یکدیگر مقایسه شد. بار حرارتی بر اساس پروتکل استاندارد ISO 834-1 به نمونه های مورد مطالعه اعمال شد. توزیع دما در سراسر دال به صورت یکنواخت و افزاینده اعمال شد و حالت های خرابی در مدل پیش بینی شده و با نتایج آزمایشگاهی مورد صحت سنجی قرار گرفت. نتایج نشان داد که نیروی پیش تنیدگی بیشترین تاثیر و طول دهانه کمترین تاثیر را بر کاهش و یا افزایش شاخص دمای بحرانی دارد. به این صورت که تغییر پارامتر میزان پیش تنیدگی از صفر به 600 و 1120 مگاپاسکال سبب افزایش شاخص دمای بحرانی به مقدار 20 و 43 درصد و تغییر پارامتر میزان طول تیرچه از مقدار اولیه 5/4 متر به 6 و 5/7 متر به ترتیب سبب کاهش شاخص دمای بحرانی به مقدار 1 و 2 درصد شده است. تغییر پارامتر میزان پوشش بتن از 20 میلی متر به 10 و 30 میلی متر به ترتیب سبب کاهش و افزایش شاخص دمای بحرانی به مقدار 11 و 9 درصدگردیده است. همچنین در تمامی نمونه ها مود شکست یکسان و به صورت خمشی در وسط دهانه تیرچه رخ داد.
    کلیدواژگان: آتش، مطالعه عددی، نیروی پیش تنیدگی، تیرچه پیش تنیده، دمای بحرانی، پوشش بتنی
|
  • Haniyeh Malek, Majid Ehteshami * Pages 5-26

    The use of wastewater outflowing from the municipal wastewater treatment plants for irrigation of agricultural lands is one of the important and fundamental issues for reuse of the plants’ effluent. In recent years, the artificial neural networks (ANN) have received considerable attention for modeling the sewage treatment process. Accordingly, the ANN models, fuzzy logic (FL) and adaptive neuro fuzzy inference system (ANFIS) have been utilized in this paper to predict quality of the effluent running out of the treatment plant. For this purpose, first, three scenarios were chosen and their inputs were reduced using the principal component analysis (PCA) method. Finally, the process of modeling was conducted with and without this method and then, the results were compared. Evaluating the results obtained from the predictions using the statistical indicators revealed that the ANFIS model with mean error reduction value of 13.92% compared to that of the FL model and a reduction value of 8.22% in contrast to the ANN model, benefits from a higher accuracy and this trend has been held true with and without PCA. Moreover, calculating the percentage of pollutant removal efficiency indicated that the maximum removal efficiency is obtained when total suspended solids (TSS) are removed which is equal to 96.68%. It bears to mention that the rest of the pollutants had values approximately equal to that of TSS. Based on the results, as a simple, accurate, efficient and reliable approach, the ANN models can be applied to predict quality of the effluents.

    Keywords: Sewage treatment plant, Effluent, Artificial neural network (ANN), Multivariate Statistical Analysis Method, Statistical indicators
  • Mojtaba Rangrazian, Rahmat Madandoust *, Reza Mahjoub, Mehdi Raftari Pages 27-51

    One of the crises facing humanity is damage to the environment. Inadequate management and attention to greenhouse gas emissions threaten human life on Earth. Given the CO2 emissions from cement production, finding a way to reduce cement consumption in concrete as the most widely used building material is a priority. In this paper, a natural pozzolan from Iran with suitable physical and chemical properties for replacing part of cement in concrete was introduced and its engineering properties were investigated. To strengthen its strength, steel and polypropylene fibers were used separately and hybrids with new mineral pozzolans were used in concrete. According to previous studies and optimizations, mineral pozzolan with a weight fraction of 15% cement in concrete was used. A comparison of the strength of local mineral pozzolan samples with other famous pozzolanic concretes showed that concrete with local pozzolan is more resistant than ordinary cement concrete. Also, concrete containing steel fibers and local pozzolan has higher compressive strength than other samples. Pozzolanic concrete samples containing a combination of steel fibers and polypropylene had better performance in flexural strength than other samples and the impact toughness of these samples was better than other samples. Investigations showed that the impact resistance of samples containing local mineral pozzolans was 3.75 and 8.33% higher than conventional cement concrete at 28 and 90 days, respectively. The test results generally indicate that the local mineral pozzolans studied can be a good option to replace part of the cement in concrete and while improving the engineering properties of concrete, not only greatly reduce cement consumption but also a valuable finding for environmental protection. Biology, construction, and production of green concrete.

    Keywords: Pozzolanic Concrete, fiber concrete, Greenhouse gas, impact effect, Drop weight Impact, SEM
  • Rezvan Ashouri, MahmoudReza Shiravand *, Sepehr Rassoulpour Pages 52-74

    Bridges play a key role in transportation networks, and damage to them during an earthquake may delay emergency rescues and first-aid efforts. Thus, the development of structures with low damage and reduced downtime after extreme earthquake events is necessary. Post-tensioned self-centering (SC) systems improve the serviceability of bridges by eliminating residual displacements after severe earthquakes. In these systems, post-tensioned tendons have a critical role in self-centering piers so that they return the structure to its initial position and remain their functionality. In this study, the seismic performance of post-tensioned rocking bridge piers was investigated and compared with monolithic reinforced piers through time history analysis. Demand and capacity of bridges in models with different heights were investigated using incremental dynamic analysis (IDA). The probability of failure of each bridge has been investigated by studying the fragility analyses based on the maximum drift ratio and the stress of the tendons. According to the results, the collapse probability of bridges with conventional piers is higher than their corresponding bridge models with SC piers. Adding dampers to the SC piers increases the lateral load capacity of the model and decreases the probability of failure under an earthquake record with specific peak ground acceleration (PGA). On the other hand, using dampers in SC piers improves the energy dissipation capacity of the system and reduces the possibility of tendon yield by reducing the maximum displacement.

    Keywords: Seismic Performance, Self-centering behavior, Concrete bridges, Fragility curves, Incremental Dynamic Analysis
  • Mohsen Mohamadi, Hossein Ali Rahdar *, Hossein Pahlavan, MahmoudReza Hposseini-Tabatabaei Pages 75-94

    Most of the bridges in the world are generally designed and built according to the old criteria and regulations, These bridges should be subjected to seismic improvement studies and strengthen with appropriate method if needed. One of the practical methods for assessing the performance of a structure under different levels of seismic hazard is the fragility models, which are presented as fragility curves. The fragility curve expresses the conditional probability of reaching or exceeding a limit state as a function of ground motion parameters and the probabilistic method is also used to consider the different states and uncertainties that affect structures and earthquakes.Boxed cross-section arch bridges have good mechanism for bearing vertical loads due to stability and proper distribution of gravity loads. LRB seismic isolation systems are used to improve the seismic performance of the bridge. This study investigates the seismic behavior of the Nanin Bridge Arc Case in Switzerland, which has a cross-section overpass deck with a LRB Then, by evaluating the structural response states and the capacity of the members. Examination of the results of the seismic response of this structure as well as the probability functions of the frailty curve in different situations showed that the use of this system resulted in a significant reduction in the amount of earthquake damage at all levels of failure in foundation. With the use of Rubber lead seismic isolator, displacement of the structural base, the likelihood of base failure and base shear has been greatly reduced and due to the use of maximum member capacity and reduced member dimensions as well as a significant reduction in the amount of financial damage the system has also benefited.

    Keywords: Arc Bridges, seismic isolation, Box Deck, Seismic Performance, Lead Rubber Isolator
  • Seyede Vahide Hashemi, Mahmoud Miri *, Mohsen Rashki, Sadegh Etedali Pages 95-119
    Uncertainty of design parameters is one of the most important variables in determining the reliability of structures. In the design and analysis of steel frames, buckling-restrained brace (BRB) equipped with intelligent materials such as shape memory alloy (SMA), there are various variables such as gravity loads, lateral loads, material properties, and geometrical specifications that the uncertainty of each of which can have a significant effect on the safety of the structure. In this research, considering the existing uncertainties in material properties, loading and geometry of members, the reliability of steel BRB frames equipped with intelligent materials has been investigated. Evaluation of sensitivity and reliability analyses based on kriging meta-model of BRB frames with and without SMAs under artificial near-fault earthquakes are conducted. For this purpose, two frames 5 and 15-story with BRB with and without SMA have been studied under 9 artificial near-fault earthquakes. Nonlinear dynamic analyses were performed using OpenSees software and reliability analyses were performed by linking MATLAB software on frames. The results of this research showed that in the studied frames, the random variables of the length of SMA and the cross-sectional area of the BRB were the most effective variables in calculating the probability of failure in BRB frames with and without intelligent materials, respectively. Also, by increasing the height of the frames, the reliability index has decreased. For example, the reliability index of a 5-story BRB frame with SMA has decreased by approximately 17% compared to a 15-story frame. Meanwhile, the maximum values of the reliability index using SMA in 5 and 15-story frames have increased by 10 and 6%, respectively.
    Keywords: Buckling-restrained brace (BRB), Shape Memory Alloy (SMA), Sensitivity analysis, Reliability, Kriging meta-model, Artificial near-fault earthquakes
  • Ramin Ansari *, Sayyid Ali Banihashemi Pages 120-137
    There are many factors involved in the lifecycle of construction industry projects, among them, resources and consequently human relations are the main criteria of activity development, so the conflict of interest between stakeholders in projects in this industry is an obvious and challenging issue. Claims are one of the most important factors influencing the failure to meet the project objectives. The most important result of claims are delays and overflows in construction industry projects. Therefore, in this research, an attempt has been made to improve the performance of projects by ranking the causes of claims and analyzing their effects on key performance indicators. In this research, first, the factors that create claims in Water and Sewage projects and also the key factors of success in projects have been identified. Then, by distributing the questionnaire among the experts, the importance coefficient of key success factors was calculated by the fuzzy SWARA method. The weighting results showed that among the 10 key factors of success, scheduling factors, safety and health, and cost have the first to third important factors. The causes of claim creation were ranked based on the key success factors and fuzzy TOPSIS method. The results showed that the factors of delays, changes, expediting orders, overtime, changing workshop conditions and finally, ambiguity in contractual terms have the first to sixth important ranks. The results of this research can guarantee the grounds for preventing the loss of human and physical capital, as well as ensuring timely and high-quality project completion, by considering all the effective factors in the occurrence of claims.
    Keywords: Construction Industry Projects, Performance Management, Claim Management, FSWARA Method, FTOPSIS Method
  • MohammadReza Mirjalili *, Hamed Tajammolian, Alireza Mnavi Pages 138-155

    The high costs of base-isolation systems is one of the obstacles for their application in developing countries. In this research, a low-cost base-isolation system for low-to-medium-rise building has been proposed. For this purpose, a soil layer with plain sand or sand-rubber mixture is applied under building base. To provide lateral movement, a gap is created around the soil layer and filled with flexible materials. This gap let the layer have shear deformations and thus the amplitude of the structural response will be potentially decreased. To evaluate the performance of the proposed base-isolation system, several models have been developed in OpenSees software, with the aim to study the effective factors: the type of layer material, gap width and layer thickness. In these models, a 9-story structure of steel moment frame system including soil layer with the prescribed factors has been analysed by nonlinear time-history analysis procedure with appropriate ground motion records. To evaluate the performance of the proposed base-isolation system, the responses of peak story drift, peak story displacement, maximum axial force of the column and maximum rotation of the plastic hinge of the beam in different models have been compared. The results show that the proposed system, have been very effective in reducing the structural seismic responses. The base-isolation with sand-rubber mixture and layer thickness of 0.5 m and gap width of 10 cm, showed the best performance.

    Keywords: Low-cost base-isolation, Geotechnical seismic isolation, Sand-rubber mixture, Sand isolation, Soil layer isolation
  • Alireza Rasekhi Sahneh, HESAM MADANI, MOHAMMADALI DASHTIABADI RAHMAT *, Hadi Dehghan Manshadi Pages 156-171

    Calcium aluminate cement is one of the special cements that performs much better than Portland cement in severe environmental conditions. Engineers, on the other hand, have been critical of this unique cement due to the loss of long-term strength and durability caused by the conversion phenomena. The goal of this study is to improve the durability of calcium aluminate mortar by replacing the cement with pumice powder. In this study, pumice was used as cement substitutes in proportions of 0, 5,15,25, 40, and 60%, and a total of 6 mortar mixes were developed and it was examined in terms of durability properties. The results showed that the plain mixture reached a compressive strength of 33 MPa at the age of 1 day, and 44MPa at the age of 28 days but at 90 days, due to the conversion phenomenon, its strength had decreased by 45%. Pumice had a considerable effect on the strength and, more significantly, the durability properties of mixtures by influencing the conversion phenomena. At the age of 90days, Compressive strength, chloride ion migration coefficient, and electrical resistance, for example, have improved 47%, 78%, and 400% in the ideal mixture (P40) compared to the plain mix. According to the review of the literature, the effect of replacing pumice with CAC cement has not been considered significantly and the effect of pumice on the durability of this type of cement has not been investigated, which can be considered an innovation of this study.

    Keywords: Pumice, Calcium aluminate cement, Durability, Conversion, Supplementary Cementitious Material, Mortar
  • Saideh Moazami Goodarzi, Fereydoon Omidinasab *, Amirhosein Sahraei Moghadam Pages 172-193
    Nowadays, the need to move towards sustainable development emphasizes the need to investigate the behavior of environmentally friendly concrete. So far, several studies have investigated the mechanical properties of this type of concrete, but their impact properties have rarely been investigated. In this research, impact performance of environmentally friendly fiber reinforced concrete was investigated under drop weight impact, according to the method proposed by ACI C544. In order to achieve environmentally friendly concrete, natural aggregates (NA) was replaced by recycled concrete aggregate (RCA) with amounts of 0, 50, and 100%, and ordinary Portland cement (OPC) was replaced by ground granulated blast furnace slag (GGBFS) with amounts of 0, 15, and 30%. Moreover, specimens made in this study were reinforced by 0, 0.5, and 1% hooked-end steel fibers. The results of this test include the number of impacts to create the first visible crack, the number of impacts to create ultimate destruction, and impact energy absorption. The results of investigations showed a 20.1% and 3.6% reduction in ultimate impact resistance due to the use of 100% RCA and 30% GGBFS, respectively, while the addition of 1% steel fibers increased this parameter by 8 times. Finally, statistical analysis on the results of impact tests showed that two-parameter Weibull distribution is a suitable statistical distribution for the statistical investigation of the impact resistance of concrete containing RCA and GGBFS.
    Keywords: Impact resistance, RCA, GGBFS, Steel Fiber, Weibull distribution
  • Fatemeh Tamjid, Ali Keyhani Pages 194-214

    This paper investigates the dynamic response of the vertical arch bridge due to the moving vehicle. These responses include the record of vertical, horizontal displacements, and the rotation of various points of a single-span arch bridge. Moreover, the reference points were positioned at one-quarter, half, and three-quarters of the bridge span length. Considering the complicated behavior of these structures, field experiments are essential to assess their behavior. However, it is impossible to perform field experiments for every type of these structures due to their diversity. Therefore, accurate simulation seems essential to study their behavior. Accordingly, the Finite Element Method (FEM) has been employed to model the bridge structure. Primarily, the modeling was coded using FEM in MATLAB software, furthermore, the bridge-vehicle interaction model was applied, then the effect of arch radius modifications on bridge parameters was examined. Validation was carried out in two methods. The first included the modeling of the bridge in finite element software and a comparison of the modes shape and frequency of the first three modes with the results of the modeling and The second, compared the time history responses of displacement in the middle of the bridge and the degree of freedom of vehicle in the present study with previous prominent studies. The results of validation showed appropriate consistency, which confirmed the modeling. According to the results of the present study, by increasing the curvature radius of the beams, the vertical displacement in the middle of their spans increases. Furthermore, by reducing the curvature radius of the beams, the horizontal displacement of the middle of its span increases, which shows the reverse result compared to the vertical displacement. Moreover, the advantages of the presented study include simplicity, appropriate accuracy, and practicality in the monitoring of bridge health.

    Keywords: vehicle-Bridge interaction (VBI), curved bridge, structural health monitoring, indirect system Identification method, finite element method
  • Mostafa Zalnejad, Seyed Shahab Emamzadeh * Pages 215-231

    One of the most important hazards that threaten earth dams is hydraulic failure. This phenomenon often occurs during the first flooding of the dam, when the water pressure rises suddenly. There are several ways to study hydraulic fracture and damage in a dam core. In this paper, the phenomenon of hydraulic fracture and seepage in Hajilerchai dam body in Tabriz has been investigated. For this purpose, first, using Geo-Studio, which is a program based on finite element, investigates the phenomenon of hydraulic failure in the two middle sections of the core and the upstream side of the dam core for two types of clay with low and high plasticity. The phenomenon has been identified. In modeling, layer-by-layer construction of the dam is also considered and the weight of the layers is taken into account in calculating stresses and deformations. As a result of these evaluations, high plasticity clay was selected as the selected soil and low plasticity clay was selected as the critical soil for use in the dam core. Also, Fukushima criteria and Ghanbari criteria had the most optimistic and conservative data, respectively, and the possibility of hydraulic failure in parts of the dam core was identified as possible.

    Keywords: Hydraulic failure, hydraulic cracking, earthen dam, Hajilerchai dam, Geo - Studio Software
  • Freydoon Rezaie *, Newsha Sayad Sedgh Herfeh Pages 232-253
    Due to the large number of fire and the resulting financial and human costs, it is necessary to prevent the roof from collapsing as one of the key members of the building during a fire. Because concrete has an inherent weakness in tensile stress, cracking in the tensile area of slabs is inevitable. On the other hand, in a system of prestressed concrete joist slab system, the tensile area of the concrete is usually completely eliminated or effectively reduced, and the performance of the floor can be expected to improve under fire conditions. The critical temperature was obtained and compared in 9 samples that differed in the amount of prestressing force, strength and concrete cover as well as the span length. The thermal load was applied to the studied samples according to the ISO 834-1 standard protocol. The temperature distribution across the slab was applied uniformly and incrementally and the failure states in the model were predicted and verified with laboratory results. The results showed that the prestressing force has the greatest effect and the span length has the least effect on decreasing or increasing the critical temperature index. Changing the prestressing parameter from zero to 600 and 1120 MPa, increases the critical temperature index by 20 and 43% and changing the beam length parameter from the initial value of 4.5 m to 6 and 7.5 m, decreasing the critical temperature index by 1 and 2%, respectively. Changing the parameter of concrete cover from 20 mm to 10 and 30 mm has caused a decrease and increase of critical temperature index by 11 and 9%, respectively. Also, in all samples, the same failure mode occurred in the middle of the joist in a bending manner.
    Keywords: Fire, Numerical Study, Prestressing force, Prestressed concrete joist. Critical temperature, Concrete Cover