فهرست مطالب

مهندسی عمران - سال پنجاه و پنجم شماره 5 (امرداد 1402)

نشریه مهندسی عمران
سال پنجاه و پنجم شماره 5 (امرداد 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/05/01
  • تعداد عناوین: 10
|
  • احد اوریا*، الیار حیدرلی، سعید کرم زادگان صفحات 929-942
    یکی از مهمترین عوامل تاثیرگذار در رفتار مکانیکی سیستم های خاک مسلح، پارامترهای اندرکنش بین خاک و مسلح کننده در فصل مشترک آنها می باشد. پارامترهای مکانیکی فصل مشترک خاک و مسلح کننده به مشخصات خاک و مسلح کننده وابسته است. در این تحقیق تاثیر اندازه دانه های خاک و نیز سختی مسلح کننده در مقاومت بیرون کشیدگی مسلح کننده از خاک بصورت آزمایشگاهی بررسی شده است. مقاومت بیرون کشیدگی سه نوع مسلح کننده با سختی های متفاوت در سه نوع خاک با دانه بندی های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش های بیرون کشیدگی در سه سطح تنش 50، 100 و 150 کیلوپاسکال انجام شده است. برای بررسی این موضوع و تعیین شاخصی برای سختی مسلح کننده، دستگاهی ساخته شده است تا بتوان مقدار نفوذ دانه های جامد خاک در مسلح کننده اندازه گیری کرد. نتایج آزمایش ها نشان می دهد فرورفتگی دانه های خاک در مسلح کننده تاثیر زیادی در مقاومت بیرون کشیدگی مسلح کننده از خاک داشته است. مقدار نفوذ دانه های جامد خاک در مسلح کننده با کاهش سختی مسلح کننده و افزایش اندازه قطر دانه های خاک افزایش می یابد. برای هر سطح تنش قایم مشخص، هر چقدر میزان نفوذ دانه های جامد خاک در مسلح کننده بیشتر بوده، مقاومت بیرون کشیدگی آن مسلح کننده نیز بیشتر بوده است. نتایج نشان می دهد با افزایش قطر دانه های جامد خاک، مقاومت بیرون کشیدگی مسلح کننده نیز افزایش یافته است ولی این افزایش در مورد مسلح کننده با سختی کمتر در مقایسه با مسلح کننده سختی بیشتر، چشم گیرتر بوده است و نیز اختلاف مقاومت بیرون کشیدگی سه مسلح کننده با سختی های مختلف در خاک ریزدانه  کمتر از اختلاف مقاومت بیرون کشیدگی سه مسلح کننده در خاک درشت دانه بوده است که نشان دهنده تاثیر همزمان سختی مسلح کننده و اندازه دانه های خاک در مقاومت بیرون کشیدگی می باشد.
    کلیدواژگان: مقاومت بیرون کشش، سختی مسلح کننده، اندرکنش خاک و مسلح کننده، اندازه ی دانه های خاک، خاک مسلح
  • داریوش جلیلی، مصطفی نصیری*، مرضیه رضازاده صفحات 943-966
    شبیه سازی هیبرید زمان واقعی، روشی برای تست اجزای فیزیکی یک سازه در کنار شبیه سازی عددی بقیه اجزای سازه است. نیروی بین قسمت فیزیکی و قسمت عددی توسط عملگر اعمال می شود. جابجایی و سرعت سازه فیزیکی به قسمت محاسباتی پس خوراند می شود تا نیروی لازم برای اعمال به قسمت فیزیکی بدست آید. در این مقاله، از شبیه سازی هیبرید زمان واقعی برای ارزیابی عملکرد یک میراگر تنظیم شده مایع استفاده شده است. یکی از عوامل مهم در ناپایداری این شبیه سازی، عدم توانایی عملگر در اجرای فرمان های ارسالی از طرف شبیه ساز زمان- واقعی است. در شبیه سازی هیبرید زمان- واقعی، دینامیک عملگر با یک تاخیر زمانی ثابت تقریب زده می شود که این تاخیر زمانی در حلقه بسته شبیه سازی باعث کاهش دقت یا ناپایداری می شود. بنابراین از معادلات دیفرانسیل تاخیری برای تعیین تاخیرهای زمانی بحرانی بر اساس پارامترهای میراگر تنظیم شده مایع استفاده شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که در تاخیرهای زمانی کم، محدوده پایداری برای نسبت جرم دارای حد پایین است و در تاخیرهای زمانی زیاد، محدوده پایداری برای نسبت جرم دارای حد بالا است. علاوه بر این، با افزایش نسبت جرم و دامنه، محدوده پایداری برای نسبت جرم کاهش می یابد. در نسبت جرم های بالا، حداکثر مقدار مجاز تاخیر زمانی با افزایش نسبت فرکانس افزایش یافته است ولی در نسبت جرم های پایین تر، محدوده مجاز تاخیر زمانی با افزایش نسبت فرکانس ابتدا کاهش و سپس افزایش یافته است.
    کلیدواژگان: میراگر تنظیم شده مایع، شبیه سازی هیبرید زمان- واقعی، معادلات دیفرانسیل تاخیری، تاخیر زمانی، پایداری
  • رضا پورطهماسب*، عادل پورتقی مرزرود، نادر هویدائی صفحات 967-984
    اهمیت توسعه سامانه های پدافند غیر عامل خصوصا در مناطق جنگی ، بررسی و تحلیل سازه ها تحت اثر انفجارهای سطحی را ضروری می داند. با توجه به موضعی بودن پدیده انفجار، اثرات و ویژگی های محیطی و موانع موجود، این پدیده دارای پیچیدگی های خاص می باشد. در این پژوهش با استفاده از روش اجزا محدود و با کمک نرم افزار LS-Dyna ، رفتار غیر خطی دیواره های سازه بتنی مقاوم سازی شده به وسیله پلیمرهای مسلح با الیاف شیشه (GFRP) در الگویی از پناهگاه جنگی در برابر بار ناشی از تاثیر موج انفجار سطحی، در حالت سه بعدی شبیه سازی و مورد بررسی قرار گرفته است. در این مطالعه بار انفجاری، شرایط تکیه گاهی، ابعاد دیوار، جنس الیاف و ویژگی های مصالح مورد استفاده یکسان در نظر گرفته شده و تاثیر حالات مختلف تقویت با ورق GFRP و ضخامت آنها در این حالات بررسی شده است. نخست چگونگی توزیع تنش در دیواره های سازه بتنی مرجع محاسبه شده و ناحیه های بحرانی سازه شناسایی شدند. سپس پاسخ مربوط به دیواره های سازه مقاوم سازی در ناحیه بحرانی با ضخامت های متفاوت، با یکدیگر و با سازه مرجع مقایسه شده و میزان تاثیر استفاده از این روش مقاوم سازی برای دیواره های سازه در برابر بارگذاری انفجار سطحی مشخص گردیده است. در پایان میزان تغییر مکان و چگونگی توزیع تنش برای حالت های مختلف جانمایی هندسی ورق های GFRP محاسبه و با توجه به استخراج حالت بهینه تقویت در در مقایسه با پوشش کامل دیواره های سازه، بکارگیری این روش مناسب ارزیابی شده است.
    کلیدواژگان: نرم افزار LS-Dyna، پناهگاه جنگی، انفجار سطحی، ورق های GFRP، سازه بتنی
  • امیرحسین فتح الله پور، احسان تفکری، سید اصغر ارجمندی* صفحات 985-1004
    میراگر جرمی تنظیم شده یکی از ساده ترین و درعین حال پرکاربردترین ابزار کنترل سازه ها است. عواملی چون مشخصات خاک زیر سازه و نیز وجود سازه ی مجاور می تواند بر نحوه ی عملکرد این میراگر تاثیرگذار باشد. این مطالعه به بررسی اثرات استفاده از میراگر جرمی تنظیم شده بر پاسخ لرزه ‏ای ساختما‏ن‏ های قاب خمشی فولادی 20 طبقه با پایه ثابت و بستر انعطاف پذیر با دو نسبت ابعادی متفاوت و با در نظر گرفتن اثرات همسایگی دو سازه تحت عنوان اندرکنش سازه-خاک-سازه می پردازد. برای در نظر گرفتن این اندرکنش، ماتریس سختی کاهش ‏یافته سیستم پی-خاک-پی، از تحلیل مدل کرنش مسطحه محیط خاک در آباکوس به دست آمده و با استفاده از مجموعه ای از فنرها و المان جدید گسترش یافته در اپن سیس (OpenSEES) به مدل های دو بعدی از قاب انتهایی سازه ها اعمال می گردد. به منظور بهینه‎سازی پارامترهای مربوط به میراگر جرمی تنظیم شده، از الگوریتم ازدحام ذرات استفاده شده است. میانگین نتایج به دست آمده از تحلیل تاریخچه زمانی تحت اثر ده رکورد زلزله مقیاس شده حوزه دور نشان می دهد که استفاده از میراگر جرمی تنظیم شده با پارامترهای بهینه در سازه‏های 20 طبقه هم در حالت پایه ثابت و هم با در نظر گرفتن اندرکنش سازه-خاک-سازه می ‏تواند پاسخ سازه ‏ها را کاهش دهد. با این وجود، در نظر گرفتن اندرکنش سازه- خاک- سازه سبب تغییر پاسخ‏ های مربوط به سازه ‏های مجهز به میراگر شده؛ به گونه‏ ای که این تغییرات در سازه با نسبت ابعادی بیش‏تر (لاغرتر) افزایشی است. همچنین به منظور تعیین مشخصات میراگرهای جرمی در سازه های بلندمرتبه با پرویودهای ارتعاشی نزدیک به هم بهتر است اثرات اندرکنش سازه خاک سازه مدنظر قرار گیرد.
    کلیدواژگان: میراگر جرمی تنظیم شده (TMD)، اندرکنش سازه - خاک - سازه (SSSI)، روش زیرسازه، الگوریتم بهینه یابی ازدحام ذرات (PSO)، کنترل غیرفعال سازه ها
  • محسن متفرس، علی عصاره*، محمد پروین نیا، مهدی اسدی لور، داوود خدادادی دهکردی صفحات 1005-1020
    این تحقیق به بررسی تصفیه پذیری و احیای زه آب کشاورزی به کمک لایه های نفوذپذیر فعال می پردازد. برای ساخت مدل فیزیکی از یک مخزن مکعبی به ابعاد 1 متر طول، 1 متر عرض و 1 متر ارتفاع از جنس آهن استفاده شده است. لوله های زهکش با سوراخ استاندارد به قطر 16 میلی متر در عمق 20 سانتی متری از کف کارگذاری شدند. لوله های پیزومتر برای تعیین عمق سطح ایستابی در بدنه مدل کارگذاری گردید. پس از انجام آزمایش های نفوذپذیری و بررسی نتایج آن و همچنین با توجه به میزان در دسترس بودن مواد انتخابی در عمل، نسبت اختلاط وزنی مواد به کار رفته در PRB به صورت 25%ماسه، 25% آنتراسیت، 20% زیولیت، 20% براده آهن و 10% خاک اره چوب سپیدار در نظر گرفته شد. ضریب نفوذپذیری PRB با ترکیب فوق بعد از اشباع کامل و گذشت زمان 24 ساعت برابر 0322/0 سانتی متر بر ثانیه بدست آمد. تعیین منحنی شکست برای پساب مصنوعی با غلظت اولیه 100 میلی گرم بر لیتر نیترات برای ستون انجام گرفت. آشکار سازی و رخنه نیترات در زمان 15 دقیقه اتفاق افتاد. منحنی رخنه یک منحنی نرمال محسوب شده و مقدار تنها مجهول مساله یعنی ضریب انتشار طولی (D_L) 1.5×〖10〗^(-7) m^2/s با سعی و خطا بدست آمد، که مقدار منطقی و قابل قبولی می باشد. عدد پکلت برای PRB مورد نظر برابر 344/14 بدست آمد که حاکی از تاثیر یکسان دو فرایند پخشیدگی و انتشار می باشد. در این تحقیق، فیلتر زهکش که شامل PRB و خاک لوم شنی می باشد قادر بوده تا نیترات را به میزان 44/99 درصد بعد از 24 روز کاهش دهد.
    کلیدواژگان: زه آب کشاورزی، فیلتر خاکی، لایه های نفوذپذیر فعال، خاک لومی، حذف نیترات
  • مهدی کوه میشی، علیرضا آذرهوش* صفحات 1021-1038
    اضافه نمودن خرده لاستیک بین سنگ دانه های بالاست یک روش مناسب برای کاهش میزان خردشدگی سنگ دانه های بالاست است. با وجود این، عدم قطعیت هایی در ارتباط با زهکشی مناسب لایه دانه ای بدست آمده به ویژه در صورت وقوع خردشدگی قابل ملاحظه، وجود دارد. در این مطالعه، تراوایی مصالح بالاست که دچار خردشدگی گردیده اند و در آن اندازه ها و مقدارهای مختلفی از ذرات خرده لاستیک اضافه شده است، بررسی می شود. برای تهیه مصالح خرد شده بالاست، آزمایش بارگذاری ضربه تحت شرایط کنترل شده روی سنگ دانه های دست نخورده انجام می شود. سپس، آزمایش نفوذپذیری با ارتفاع ثابت، روی مخلوط بدست آمده از ترکیب سنگ دانه خرد شده بالاست و خرده لاستیک صورت می گیرد. نتایج بدست آمده نشان می دهند که اثر اندازه ذرات خرده لاستیک در مقایسه با مقدار درصد مورد استفاده، روی ضریب هدایت هیدرولیکی مخلوط بدست آمده بیشتر است، به نحوی که تا 45% باعث کاهش ضریب هدایت هیدرولیکی می شود. همچنین، هنگامی که ذرات ریزتر خرده لاستیک با بالاست دارای خردشدگی بالا ترکیب می شود، نتایج آزمایش نفوذپذیری روی مخلوط دانه ای بدست آمده تایید می کند که خط برازش داده شده روی تغییرات گرادیان هیدرولیکی اعمالی با سرعت جریان آب از حالت غیرخطی به سمت حالت خطی رایج میل می کند که تحت عنوان قانون دارسی شناخته می شود. مطابق انتظار، وقوع درصد بالاتر خردشدگی در سنگ دانه های بالاست باعث آلودگی این مصالح و در نتیجه افت ضریب هدایت هیدرولیکی می گردد، با این وجود میزان نفوذپذیری حتی برای نمونه های با میزان خردشدگی قابل ملاحظه و ترکیب شده با ذرات ریز خرده لاستیک، بالاتر از حداقل مشخص شده است.
    کلیدواژگان: بالاست راه آهن، خردشدگی، بار ضربه ای، خرده لاستیک، نفوذپذیری
  • احسان نیکویی*، کسری کامران نژاد صفحات 1039-1056
    رفتار هیدرومکانیکی خاکهای غیراشباع تحت تاثیر وضعیت تنش قرار دارد. در سال های اخیر استفاده از تنش موثر به عنوان متغیر بنیادین که یک محیط چند فازی را به یک محیط پیوسته معادل تبدیل می کند بیش از پیش در بین محققان گسترش یافته است.  محاسبه تنش موثر نیازمند تخمین پارامتر تنش موثر است که خود تابعی از سایر متغیرهای فیزیکی تاثیرگذار و پارامترهای اساسی همانند خصوصیات منحنی نگهداشت آب-خاک می باشد. در این تحقیق از برنامه نویسی ژنتیکی چند ژنی (MGGP)  برای پیش بینی رابطه تنش موثر براساس پارامترها و متغیرهای فیزیکی تاثیرگذار استفاده شده است. مزیت اصلی رویکرد MGGP توانایی آن در پیش بینی معادلات بین متغیرهای یک سیستم پیچیده فیزیکی بدون هیچگونه فرض قبلی در مورد شکل احتمالی رابطه عملکردی است. مجموعه داده های ورودی شامل تنش خالص، مکش، شیب منحنی نگهداشت آب خاک (SWRC) ، فشار ورود هوا، مقدار آب حجمی باقیمانده و اشباع است. مقایسه پیش بینی مدل با داده های آزمایشگاهی و همچنین روابط سایر محققین نشان داد عملکرد مدل در تخمین پارامتر تنش موثر قابل قبول و از دقت بالایی برخوردار است. دقت بالای معادله پیشنهادی، توسط ضریب تعیین94% بدست آمده برای 101 داده پارامتر تنش موثر گردآوری شده از ادبیات تحقیق، تایید گردید.  مطالعه پارامتری نشان داد که افرایش نسبت تنش خالص به مکش ورود هوا، به افزایش پارامتر تنش موثر در مکشهای یکسان می انجامد. درحالی که افزایش شیب منحنی نگهداشت آب-خاک و یا کاهش نسبت آب باقیمانده به آب اشباع به کاهش پارامتر تنش موثر در مکشهای یکسان می انجامد.
    کلیدواژگان: پارامتر تنش موثر، هوش مصنوعی، برنامه نویسی ژنتیکی چندژنی، منحنی نگهداشت آب-خاک، خاک غیراشباع
  • فاطمه هاجری، حسین رهنما، سهراب میراثی*، محمد مومنی صفحات 1057-1080
    تحلیل لرزه ای پی های ماشین آلات واقع بر روی محیط های متخلخل اشباع می تواند با روش های متعددی انجام شود. برخی از این روش ها مانند روش اجزای مرزی، روش اجزای محدود پیچیده و روش اجزای محدود مرزی مقیاس شده بسیار دقیق هستند.  برخی روش ها، مانند روش مدل مخروطی، روش ساده و کاربردی اما با دقت مناسب و قابل قبول می باشند. در این مدل توده خاک با مخروط هایی ناقص مدل می گردد و انتشار امواج در این مخروط ها تا زمانی که موج به اندازه کافی میرا شود و و اثر آن در پاسخ پی تاثیر قابل اغماضی داشته باشد، دنبال می شود. در این پژوهش کاربرد روش مدل مخروطی در تعیین سختی دینامیکی با لحاظ نمودن اثر آب حفره ای (رویکرد دو فازی)، برای شرایط مختلف خاک زیر پی بررسی شده است. برای به دست آوردن سیستم معادلات دیفرانسیل حاکم بر ارتعاشات افقی و پیچشی در یک محیط متخلخل با در نظر گرفتن اثر اتساع خاک، بررسی دقیقی انجام شده است. همچنین اثر پارامترهای مختلف از جمله ضخامت لایه، پوکی، ضریب نفوذپذیری بر پاسخ پی تحت ارتعاشات برشی و پیچشی بررسی شده است. نتایج بدست آمده از این تحقیق نشان می دهد که فرمول های مدل مخروطی می توانند سطح خوبی از دقت و راندمان محاسباتی بالا را برای پیش بینی ارتعاشات افقی و پیچشی فونداسیون های واقع بر محیط متخلخل اشباع ارایه دهند. همچنین محیط دو فازی نسبت به محیط یک فازی میرایی قابل ملاحظه ای در فرکانس های پایین از خود نشان می دهد و این در حالی است که برای بستر سنگی عمیق ، تفاوت زیادی برای میرایی به چشم نمی خورد. علاوه بر این، هر چه ضخامت لایه بیشتر باشد عملکرد آن نزدیکتر به حالتی است که پی واقع بر روی یک نیم فضا است و چنانچه ضخامت لایه ی اول تقریبا بیشتر از 20 برابر شعاع دیسک باشد می توان محیط را با دقت خوبی مانند یک نیم فضا، صرف نظر از سایر لایه ها، تحلیل نمود. همچنین، با افزایش ضریب نفوذپذیری لایه، تاثیر این پارامتر در تحلیل علی الخصوص در فرکانس های کوچکتر، افزایش می یابد و کاهش ضریب نفوذپذیری منجر به افزایش میرایی می گردد. بخش دیگری از نتایج بدست آمده از این تحقیق نشان می دهد که پارامتر پوکی در ضرایب سختی افقی و پیچشی تاثیر بسیار ناچیزی دارد هر چند که حساسیت تحلیل دینامیکی به پوکی برای فرکانس های بالای بار متناوب قایم قابل ملاحظه است.
    کلیدواژگان: انتشار امواج، محیط متخلخل اشباع، مدل مخروطی، نیم فضا، ارتعاش افقی، ارتعاش پیچشی، تحلیل دینامیکی پی
  • هادی حسینی، علی فاخر* صفحات 1081-1102
    برخی از گودبرداری های ساختمانی لازم است تا برای مدت طولانی طراحی شوند یا گاهی به مدت طولانی رها می شوند. پایدارسازی اغلب این گودها با استفاده از میل مهارها یا انکرها انجام می شود. مشاهدات و مطالعات میدانی این گودها نشان می دهد که در برخی موارد با گذشت زمان تغییر شکل دیوار گود افزایش و نیروی قفل شدگی میل مهارها کاهش می یابد و خطراتی را به دنبال دارد. بنابراین شناخت رفتار طولانی مدت سیستم پایدارسازی به وسیله میل مهار بسیار مهم است. هدف اصلی این پژوهش، مطالعه تغییرات بار میل مهار در گودبرداری ها است. مدلسازی عددی رفتار طولانی مدت خاک ها پیچیدگی های زیادی دارد و ممکن است منطبق بر واقعیت نباشد. بنابراین در این پژوهش ابتدا داده هایی در خصوص رفتار طولانی مدت از یک مطالعه موردی در تهران جمع آوری شده و سپس با بهره گیری از مدلسازی عددی در نرم افزار تفاضل محدود به مطالعه رفتار سیستم میل مهارها در طول زمان پرداخته شده است. همچنین با استفاده از روش تحلیل برگشتی، متغیرهای خزشی ورودی مدل رفتاری تابع زمان در مدل عددی تعیین و استفاده شد. مقایسه نتایج حاصل از این پژوهش و نتایج میدانی، رفتار تابع زمان مدل عددی انجام شده در نرم افزار مورد نظر را تایید می نماید. نتایج این پژوهش نشان می دهد که در یک میل مهار نصب شده در اعماق میانی گود در یک سال پس از پیش تنیدگی، در حدود 7 درصد کاهش بار رخ می دهد. همچنین در طول زمان خزشی، حداکثر تغییرشکل افقی دیوار گود 13 درصد در طول یک سال افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: گودبرداری، میل مهار، رفتار تابع زمان، مدلسازی عددی، خاک درشت دانه تهران
  • علیرضا رشنو، محمدرضا عدل پرور*، محسن ایزدی نیا صفحات 1103-1120
    امروزه استفاده از بتن های نوین در حال گسترش است، یکی از انواع این نوع بتن، بتن خود تراکم فوق توانمند الیافی است که شناخت خواص ریولوژی و مکانیکی آن از اهمیت بالایی برخوردار است. ساخت بتن و انجام آزمایش های مربوط به آن هزینه های مختص به خود را داراست، یکی از راه کارهای کاهش این هزینه ها استفاده از روش هایی است که بتواند خواص بتن را پیش بینی کند. در این تحقیق در قسمت اول از سنگدانه های گارنت و بازالت، میکرو سیلیس، خاکستر بادی، نانو سیلیس و الیاف فولادی جهت ساخت بتن خود تراکم فوق توانمند الیافی (UHPSCC) استفاده شده و خواص ریولوژی، مقاومت فشاری، کششی و ریزساختار آن بررسی شده است. جهت صرفه جویی در هزینه های ساخت و در قسمت دوم این تحقیق، پیش بینی و تخمین دو شبکه عصبی مصنوعی ANN-GA (ترکیب شبکه عصبی مصنوعی و الگوریتم ژنتیک) و RBF-NN (شبکه عصبی توابع بنیادی شعاعی) از خواص ریولوژی بتن خود تراکم فوق توانمند الیافی و مقایسه آن با نتایج آزمایشگاهی بررسی شده است. خواص ریولوژی بتن خود تراکم فوق توانمند الیافی که در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفته شامل قطر جریان اسلامپ (D)، زمان جریان اسلامپ (T50)، آزمایش قیفV و آزمایش جعبه L است. نتایج آزمایشگاهی نشان دهنده مقاومت فشاری و کششی بالا و قرارگرفتن خواص ریولوژی در محدوده مورد پذیرش EFNARC است. تخمین و پیش بینی دو شبکه عصبی مورد بررسی از خواص ریولوژی این نوع بتن، نشان دهنده دقت قابل قبول پیش بینی هر دو شبکه عصبی دارد. در میان این دو شبکه عصبی مصنوعی، دقت پیش بینی ANN-GA بیشتر است.
    کلیدواژگان: بتن خود تراکم فوق توانمند الیافی، خواص رئولوژی، پیش بینی، ANN-GA، .RBF-NN
|
  • Ahad Ouria *, Eliar Heidarli, Saeed Karamzadegan Pages 929-942
    The interaction parameters between soil and reinforcement at their interface play a critical role in influencing the mechanical behavior of reinforced soil systems. Interaction parameters between soil and reinforcement influence reinforced soil behavior mechanically. In this research, the effect of the size of soil grains and the stiffness of the reinforcement on the pull-out resistance of the reinforcement from the soil has been investigated in a laboratory. The pullout resistance of three types of reinforcements with different stiffness in three types of soil with different grain sizes has been investigated. Pull-out tests have been performed at three stress levels of 50, 100, and 150 kPa. To investigate this issue and determine an evaluation for the stiffness of the reinforcement, a device has been built to measure the penetration of solid soil grains in the reinforcement. The results of the tests show that the penetration of soil grains into the reinforcement has a significant impact on the resistance of the reinforcement to being pulled out of the soil. The amount of penetration of solid soil grains into reinforcement increases by reducing the stiffness of the reinforcement and increasing the size of the diameter of the soil grains. For each specific vertical stress level, the greater the penetration of solid soil grains into reinforcement, the higher the pull-out strength of that reinforcement. The results show that with the increase in the diameter of the solid grains of the soil, the pullout resistance of the reinforcement has also increased, but this increase has been more significant in the case of reinforcement with lower stiffness compared to reinforcement with higher stiffness. Also, the difference in the pullout resistance of three reinforcements with different stiffness in fine-grained soil was less than the difference in the pullout resistance of three reinforcements in coarse-grained soil, which indicates the simultaneous effect of reinforcement stiffness and soil grain size on pullout resistance.
    Keywords: Pull out strength, Reinforcement stiffness, Soil, reinforcement interaction, Soil grain size, Reinforced soil
  • Dariush Jalili, Mostafa Nasiri *, Marzieh Rezazadeh Pages 943-966
    Real-time hybrid simulation (RTHS) is a form of testing where the physical component of structure communicate with numerical model which simulates the behavior of the rest of the structure. Interface forces between the experimental and computational substructure are imposed by an actuator. The resulting displacement and velocity of the experimental substructure are fed back to the computational engine to determine the interface forces applied to the computational and experimental substructures for the next time step. In this paper, the RTHS technique is used to conduct experiments with a numerically simulated structure and physically tested tuned liquid damper (TLD). One very important factor which causes instability in RTHS is the actuator's inability to perform the commands from the simulator in real-time. In RTHS, an actuator dynamic is approximated by a pure time-delay, and the time-delay in the closed loop system causes inaccuracy results or even instability. Therefore, Delayed Differential Equation (DDE) is used to determine the critical time-delays depending on the TLD parameters. Then, the compound stability condition is investigated for a general case and the results show that the mass ratio has a lower limit for low delays and upper limit for high delays to remain stable. As frequency and amplitude ratios increase, the margin of stability for the mass ratio increases.
    Keywords: Tuned liquid damper (TLD), Real-time hybrid simulation (RTHS), Delayed differential equation (DDE), time-delay, stability
  • Reza Pourtahmaseb *, Reza Pourtaghi Marzrood, Nader Hoveydaei Pages 967-984
    The importance of developing passive defense systems requires the study and analysis of structures in this area due to surface explosions. Due to the localization of the explosion phenomenon and the effects and environmental characteristics and existing obstacles, this phenomenon has special complexities. In this research, using the finite element method and with LS-Dyna, the nonlinear behavior of the walls of concrete structures reinforced with GFRP in a war shelter against The charge due to the impact of the surface blast wave is simulated and investigated in a more precise three-dimensional space. In this study, the explosive load, abutment conditions, wall dimensions, fiber material, and characteristics of the materials used are considered the same, and the effect of different reinforcement modes with GFRP sheet and their thickness in these modes is investigated. First, the stress distribution in the walls of the reference concrete structure was calculated and the critical areas of the structure were identified. Then, the response of the walls of the reinforcement structure in the critical area with different thicknesses is compared with each other and with the reference structure and the effect of using this reinforcement method for the walls of the structure against surface explosion loading is determined. Finally, the amount of displacement and stress distribution for different geometric locations of GFRP sheets is calculated and due to the extraction of the optimal state of reinforcement against full coverage of the walls of the structure, the use of this method in this method is considered appropriate.
    Keywords: LS-Dyna software, war shelter, surface blast, GFRP Sheets, concrete structure
  • Amirhosein Fatollahpour, Ehsan Tafakori, Seyyed Asghar Arjmandi * Pages 985-1004
    Tuned Mass Damper (TMD) is amongst the simplest and, the most usable passive control tools, to improve the behavior of various structures. However, factors such as the characteristics of the soil beneath the structure and the presence of an adjacent structure could also affect the performance of that. This study investigates the effects of using a TMD in two 20-story steel moment frames with two different aspect ratios on the seismic response of them in fixed and flexible bases and considers the adjacency of two structures, known as Structure-Soil-Structure Interaction (SSSI). To apply the effects of SSSI, the reduced stiffness matrix of the foundation-soil-foundation system, considering as a plane strain problem, is obtained through analysis of a finite element model in Abaqus and is applied to the 2D models of the end frame of the structures using a set of springs and a newly developed element in OpenSEES. Furthermore, the particle swarm optimization (PSO) algorithm is used to optimize the design parameter of TMD. The average results obtained from time history analysis under ten far-field seismic records specifies that, exploiting a TMD with parameters optimized in a 20-story structure in both fixed-base cases and considering SSSI, can reduce the seismic responses in the form of the average of maximum drift and displacement. However, the SSSI effect can change the responses of structures equipped with dampers; in such a way that, in high-rise structures with a higher value of the height to dimension ratio (thinner structure), the response of structures is increased.
    Keywords: Tuned Mass Damper (TMD), Structure- Soil-Structure Interaction (SSSI), Substructure Method, optimization, Particle Swarm Optimization (PSO), Structural Passive Control
  • Mohsen Motafares, Ali Asareh *, Mohammad Parvinnia, Mehdi Asadi Lor, Davood Khoddadi Dehkordi Pages 1005-1020
    This study is focused on the treatment and reuse of agricultural drainage water using permeable reactive barriers (PRBs). To construct the physical model, a cubic iron tank with dimensions of 1×1×1 is used. Drainage pipes with a standard diameter of 16 mm are installed at a depth of 20 cm. To determine the depth of the static level, piezometer tubes are used in the model. After permeability tests and evaluating the obtained results as well as considering the availability of materials, the mixture weight ratios of the materials in PRB are selected as follows: 25% sand, 25% anthracite, 20% zeolite, 20% iron borings, and 10% poplar wood sawdust. The permeability coefficient of the PRB with this mixture after complete saturation over 24 hours is equal to 0.0322 cm/s. An initial nitrate concentration of 100 mg/liter is considered for the column to obtain the break through curve of the synthetic wastewater. It takes 15 minutes to detect the nitrate breakthrough. The breakthrough curve is considered a normal curve, and the only unknown of the problem, i.e., the longitudinal diffusion coefficient (D_L), is obtained by trial and error as 1.5×〖10〗^(-7) m^2⁄s, which is an acceptable value. The Peclet number for the proposed PRB is 14.344, which indicates the identical effects of the dispersion and diffusion processes. In this study, the drainage filter, which includes PRB and sandy loam soil, is able to eliminate nitrate by 99.44% after 24 days.
    Keywords: Agricultural drainage, Earth filter, Permeable reactive barrier, Loam soil, Nitrate removal
  • Mehdi Koohmishi, Ali Reza Azarhoosh * Pages 1021-1038
    The incorporation of crumb rubber (CR) among ballast aggregate is characterized as an advantageous way to considerably lessen the degradation rate of granular particles. Meanwhile, there is uncertainty about the proper drainage performance of the mixture whenever the ballast aggregate is further degraded. The present study evaluates the drainage capability of degraded ballast aggregate in which disparate percentages and sizes of discarded granulated rubber particles are incorporated. To provide degraded aggregate, the impact loading test under controlled conditions is implemented on fresh railway ballast. Afterward, the large-scale constant head permeability test is carried out on prepared mixtures of degraded aggregate and CR particles. The results confirm that the effect of CR size on the drainage potential of degraded ballast combined with discarded CR particles is more than the influence of CR percentage. Also, the nonlinear trend line observed between the applied hydraulic gradient and the water flow velocity approaches the conventional linear trend line represented by Darcy’s law whenever the smaller-sized CR particles are incorporated into the most degraded ballast aggregate. As expected, a higher level of degradation of aggregate decreases the hydraulic conductivity of ballast specimens, meanwhile, the permeability is yet considerably more than the acceptable limit even for specimens subjected to the significant level of degradation combined with the smaller-sized crumb rubber particles.
    Keywords: Railway ballast, Degradation, Impact loading, Granulated rubber, Permeability
  • Ehsan Nikooee *, Kasra Kamran Nejad Pages 1039-1056
    The hydromechanical behavior of unsaturated soils depends on their state of stress. In recent years, the use of effective stress as a fundamental variable converting a multiphase medium to a continuum has appealed to researchers’ attention. The determination of effective stress needs estimation of the so-called effective stress parameter, which is a function of other physical variables and essential parameters such as those of the soil water retention curve (SWRC). In the current study, multigene genetic programming (MGGP) has been employed to predict a relationship between the effective stress parameter of soils. The input variables are the net stress, suction, slope of the soil water retention curve, air entry value, and residual and saturated water contents. The comparison of the performance and accuracy of the obtained equation with the available equations as well as the values of effective stress parameters obtained from experimental tests indicate the reasonable adequacy and accuracy of the proposed equation.  For this purpose, 101 data points of effective stress parameters from the literature were gathered and used. The high coefficient of determination obtained for the proposed equation, namely, 0.94, confirmed its reasonable accuracy. The parametric study revealed that an increase in the ratio of net stress to the air entry value will lead to an increase in the effective stress parameter for the same suction levels. However, a decrease in the effective stress parameter values was observed with the increase in the SWRC slope, and with the decrease in the ratio of residual to saturated water content.
    Keywords: Effective stress parameter, Artificial Intelligence, Multi-gene genetic programming, Soil-water retention curve, unsaturated soil
  • Fatemeh Hajari, Hossein Rahnema, Saohrab Mirassi *, Mohammad Momeni Pages 1057-1080
    Seismic analysis of machine foundations located on saturated porous media can be carried out with several methods. Some of these methods are very accurate such as the boundary element method, complex finite element method, and scaled boundary finite element method. Other methods, such as the cone model method, is not only simple and practical but also have appropriate and acceptable accuracy. In the cone model, the soil mass is modeled with incomplete cones and the propagation of waves in these cones is followed until the wave is sufficiently damped and its effect on the foundation response is negligible. In this research study, the application of the cone model method in determining the dynamic stiffness, taking into account the effect of pore water (two-phase approach), has been investigated for different soil conditions. The system of differential equations governing horizontal and torsional vibrations in a porous medium is obtained by considering the effect of soil dilatancy. Also, the effect of different parameters such as layer thickness, porosity, and permeability coefficient has been investigated on the foundation’s response under shear and torsional vibrations. The obtained results show that the cone model can provide a good level of accuracy and high computational efficiency for predicting the horizontal and torsional vibrations of foundations resting on saturated porous media. Also, the two-phase environment shows considerable attenuation in low frequencies compared to the one-phase one, and in the case of deep rock bed, there is no significant difference in attenuation. In addition, the greater the thickness of the layer, the closer its performance is to the case where the foundation is based on a half-space, and if the thickness of the first layer is more than 20 times the radius of the disk, the environment can be accurately described as a half-space regardless of other layers. Also, with the increase of the permeability coefficient of the layer, the influence of this parameter in the analysis increases, especially in smaller frequencies, and the decrease of the permeability coefficient leads to an increase in damping. Another part of the results obtained from this research shows that the porosity parameter has a very small effect on the horizontal and torsional stiffness coefficients, although the sensitivity of the dynamic analysis to porosity is significant for high frequencies of vertical alternating load.
    Keywords: cone model, Wave propagation, dynamic analysis of foundations, horizontal, torsional vibrations, saturated porous medium
  • Hadi Hosseini, Ali Fakher * Pages 1081-1102
    Some excavations need to be designed for a long time or sometimes they are left for a long time. Stabilization of most of the excavations has been done using anchors. Field surveys of these excavations show that in some cases, deformation of the excavations increases over time, and the locking force of anchors decreases, leading to dangers. Therefore, it is very important to know the long-term behavior of stabilization systems by an anchor and reduce the anchor load. The main purpose of this study is to evaluate the changes in anchor load in excavations. Numerical modeling of the long-term behavior of soils has many complexities and may not correspond to reality. Therefore, in this study, data on the long-term behavior of an excavation project in Tehran were collected and then numerical modeling in finite difference software was used to study the long-term behavior of this system. Also, using the back analysis method, the input creep variables of the rheological model of the time function in the numerical model were determined and used. Comparison of the results of this research and field survey results confirms the time function behavior of the numerical model performed in software. The results of this research show that in an anchor installed in the middle depth of the excavation project, a 7% reduction in load occurs one year after prestressing. Also, during the creep time, the maximum horizontal deformation of the excavation walls increases by 13% during one year.
    Keywords: Excavation, anchor, Time-dependent behavior, Numerical modeling, Tehran coarse-grained soils
  • Alireza Rashno, Mohamadreza Adlparvar *, Mohsen Izadinia Pages 1103-1120
    This study investigates the rheological and mechanical properties of ultra-high performance fiber reinforced self-compacting concrete (UHPSCC) using garnet and basalt aggregates, microsilica, fly ash, nanosilica, and steel fibers. To reduce construction costs, two artificial neural networks (ANN-GA and RBF-NN) are used to predict UHPSCC properties and compared with laboratory results. The studied rheological properties include slump flow diameter, slump flow time, V-funnel test, and L-box test. The laboratory results show high compressive and tensile strength, and acceptable rheological properties within EFNARC acceptance range. Both neural networks demonstrate acceptable accuracy in predicting rheological properties, with ANN-GA having higher prediction accuracy. Understanding UHPSCC properties is essential for the construction industry, and the use of ANN-GA can save on costs while maintaining accuracy in predicting its properties.
    Keywords: Fiber-reinforced ultra-high performance self-compacting concrete, Rheology properties, Prediction, ANN-GA, RBF-NN