فهرست مطالب
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز
سال چهلم شماره 2 (پیاپی 62، تابستان و پاییز 1389)
- تاریخ انتشار: 1389/08/25
- تعداد عناوین: 8
-
-
صفحه 1در این تحقیق خصوصیات بتن سبک (LWAC) سازه ای ساخته شده با مصالح سبک منطقه آذربایجان ایران بررسی شده است. با توجه به اینکه ایران منطقه زلزله خیز می باشد سبک سازی ساختمان ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. یکی از روش ها برای کاهش تاثیر زلزله روی سازه ها کاهش وزن ساختمان با استفاده از مصالح سبک می باشد. در این تحقیق از دو نوع مختلف سنگدانه سبک اسکوریا و پومیس که از منطقه آذربایجان ایران تهیه شده بود برای مخلوط های بتن استفاده شد. خصوصیات مکانیکی بتن سبک نظیر مقاومت فشاری، مقاومت کششی، مدول گسیختگی، مدول الاستیسیته و رفتار تنش کرنش مورد مطالعه قرار گرفته است. بر خلاف بتن معمولی (NWC)، نتایج نشان داده است که در شرایط مقاومت یکسان، مقاومت سنگدانه بیشتر به عنوان عامل اصلی تعیین کننده مقاومت بتن سبک می باشد. در این تحقیق از 27 مخلوط بتن سبک با مقاومت فشاری 28 روزه متفاوت 24 تا 51 مگاپاسگال استفاده شده و مقاومت فشاری، مقاومت کششی، مدول گسیختگی، مدول الاستیسیته و کرنش متناطر با تنش حداکثر آنها اندازه گیری و با بتن معمولی مقایسه شده است. مشخص شد برای مقاومت فشاری یکسان (Mpa 51- 24) مدول الاستیسیته بتن سبک (Gpa77/18- 92/10) کمتر از بتن معمولی (Gpa31/28- 53/17) است و مقاومت کششی و مدول گسیختگی بتن سبک نیز کمتر از بتن معمولی تعیین شد. کرنش متناظر با تنش حداکثر در بتن سبک در محدوده 00378/0– 00255/0 قرار داشت در حالی که در بتن معمولی در شرایط مقاومت یکسان در محدوده 00341/0-00228/0 قرار دارد، این موضوع کم بودن مقدار مدول الاستیسیته بتن سبک را در مقایسه با بتن معمولی نشان می دهد.
کلیدواژگان: اسکوریا، بتن سبک، پومیس، خصوصیات مکانیکی، سنگدانه -
صفحه 13در طبیعت، کمتر رودخانه ای به صورت مستقیم دیده می شود و بیشتر آنها پیچانرودی هستند. الگوی جریان در رودخانه های دارای پیچ و خم، بسیار پیچیده است و مکانیک جریان در قوس خصوصیات مشخصی دارد که در مسیرهای مستقیم دیده نمی شود. بنابراین استفاده از مدل های عددی بعنوان ابزاری کارآمد در پیش بینی چنین میدان جریانی می تواند بسیار مفید باشد. از آنجا که تمام قوس های رودخانه ای یکنواخت نیستند و ممکن است به صورت واگرا یا همگرا باشند، لذا در این تحقیق پس از کالیبره نمودن مدل ریاضی با استفاده از نتایج اندازه گیری روی یک قوس 180 درجه یکنواخت با پهنای 6/0متر، یک قوس180 درجه مشابه ولی همگرا با عرض متغیر m6/0 به m45/0 توسط مدل عددی سه بعدی SSIIM شبیه سازی شد. خصوصیات جریان از جمله پروفیل های طولی و قائم سرعت، جریان های اصلی و ثانویه، شیب های طولی و عرضی سطح آب و همچنین قدرت جریان حلزونی در آن با قوس 180 درجه یکنواخت مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج صحت سنجی نشان داد که مدل عددی به خوبی میدان جریان در قوس یکنواخت را شبیه سازی می نماید. علاوه براین در تحقیق حاضر مشخص شد گه در کانال همگرا، مسیر سرعت حداکثر در صفحه نزدیک سطح آب، خط مرکزی کانال را با زاویه تقریبی 30 تا 40 درجه قطع می کند، در حالی که این مورد در قوس یکنواخت با زاویه حدود 50 درجه رخ می دهد. محدوده تغییرات ارتفاع سطح آب در کانال همگرا بسیار بیشتر از کانال یکنواخت است و بطور کلی قدرت جریان حلزونی در کانال یکنواخت بیشتر از کانال همگرا می باشد. همچنین بر خلاف قوس یکنواخت، در مقطع 135 درجه قوس همگرا، سلول چرخشی خلاف جهت چرخش جریان ثانویه اصلی مشاهده نشد.
کلیدواژگان: شبیه سازی جریان، قوس 180 درجه همگرا، مدل عددی سه بعدی -
صفحه 25یکی از راه کارهای نوین دررابطه سازی ماتریس سختی، بهره جویی از روش قالب جزء محدود می باشد. در این شیوه، ماتریس سختی به دو بخش پایه و مرتبه ی بالا تقسیم می شود. بخش پایه برای اطمینان از همگرایی و بخش مرتبه ی بالا برای دست یافتن به مرتبه ی کافی و افزایش دقت پاسخ ها به کار می روند. برای به دست آوردن ماتریس سختی پایه، باید از حالت های حرکتی کرنش ثابت سود جست. ازسوی دیگر، برای رابطه سازی ماتریس سختی مرتبه ی بالا، بایدازحالت های حرکتی مرتبه ی بالابهره گرفت. دراین بخش، سهم حرکتی حالت های کرنش ثابت کنار گذاشته می شود. دراین مقاله از راهکار کرنش انحرافی طبیعی، برای رابطه سازی ماتریس سختی مرتبه ی بالا استفاده می شود. در فن قالب جزء محدود، ماتریس سختی پایه و مرتبه ی بالا باید عامل های آزادی را درخود جای دهند. قراردادن مقدارهای مناسب به جای این عامل ها شرایطی را فراهم می آورد که ماتریس سختی برای هندسه های نامنطم رفتار مناسبی داشته باشد. در این مقاله، یک ماتریس سختی جزء چهار پهلویی خمشی رابطه سازی می گردد. با بهره جستن از ماتریس سختی پیشنهادی، چندین مساله عددی تحلیل خواهد شد. نتیجه ها آشکار می سازند، جزء پیشنهادی نسبت به جزءهای پیشین، رفتار بهتری از خود نشان می دهد و حساسیت کمی نسبت به کجی و جهت شبکه دارد.
کلیدواژگان: قالب جزء محدود، اجزای محدود، صفحه ی کیرشهف، ماتریس سختی -
صفحه 39فرض توزیع فشار به صورت هیدرواستاتیک در بسیاری از مدل سازی های عددی همچون مدل سازی عددی سیل در کانال ها، رودخانه ها و مخازن سدها نمی تواند بکار رود. بنابراین در این مقاله، جزئیات یک مدل عددی توسعه یافته دو بعدی در صفحه قائم برای شبیه سازی جریان های غیر دائمی با توزیع فشار غیر هیدرواستاتیکی ارائه می شود. در مدل مذکور، معادلات رینولدز با شرایط مرزی مختلف و بدون فرض فشار هیدرواستاتیک با روش حجم محدود گسسته سازی می شوند. استفاده از این روش و شکل انتگرالی معادلات جریان، سهولت گسسته سازی میدان جریان و حل معادلات در شکل محافظه ای را در پی دارد. جهت تعیین فشار از روش دو مرحله ای و برای حل معادلات انفصال یافته حاصله از روش تکراری تخفیف استفاده شده است. برای حل معادلات و تعیین فشار و مولفه های سرعت در میدان جریان، برنامه رایانه ای به زبان فرترن تهیه شده است. مدل عددی مذکور برای شبیه سازی برخی از جریان های غیر دائمی که در آنها شتاب قائم نسبتا قابل توجه است مورد ارزیابی و سنجش قرار گرفته است. نتایج حاصله با نتایج آزمایشگاهی و مطالعات سایر محققین مقایسه شده است. مقایسه نتایج، نشان دهنده آنست که مدل عددی توصیف شده توانایی پیش بینی صحیح را داشته و به آسانی در انواع مسائل جریان با توزیع فشار هیدرواستاتیک و غیر هیدرواستاتیک می تواند بکار برده شود.
کلیدواژگان: مدل سازی عددی، فشار غیر هیدرواستاتیک، روش حجم محدود، جریان قائم -
صفحه 51دراین تحقیق جمع شدگی و مقاومت فشاری بتن خود متراکم حاوی دوده سیلیس با نسبت آب به مواد سیمانی 3 /0 (آب به سیمان 36/0) بررسی می شود. سپس بخشی ازحجم سنگدانه معمولی با سبکدانه لیکای اشباع جایگزین گردید تا تاثیر رطوبت موجود در سبکدانه برروی جمع شدگی بررسی گردد. چنانچه عمل آبرسانی از خارج به منافذ موئین خمیر سیمان میسر نباشد، رشد فزاینده جمع شدگی خودزای ناشی از خود خشک شدگی، دوام این نوع بتن را تهدید می کند. پایش جمع شدگی خودزا بلافاصله پس از اینکه بتن در یک قالب مخروطی شکل ریخته شد، با استفاده از اشعه لیزر انجام گردید و تا 24 ساعت به طور اتوماتیک درهر ده دقیقه به ثبت رسید. ضمنا جمع شدگی خودزا و ناشی از خشک شدن بعد از 24 ساعت، مطابق روش پیشنهاد شده در استاندارد ASTM C157 اندازه گیری شد. برای این منظور از هر مخلوط، چهار نمونه منشوری ساخته شد و پس از 24 ساعت که قالب ها باز شدند از مخلوط ها، دو نمونه با نوار چسب آلومینیومی پوشانده شدند و دو نمونه دیگر بدون پوشش باقی ماندند. ثبت تغییر طول نمونه ها از زمان باز کردن قالب ها تا 20 روز ادامه داشت. نتایج (نمونه مخروطی) نشان می دهند که در 24 ساعت اول، جمع شدگی خودزا در بتن کنترل قابل ملاحظه است و استفاده از سبکدانه اشباع در حذف این جمع شدگی و حتی ایجاد تورم بسیار موثر می باشد. عملکرد دانه های ریز بهتر از دانه های درشت بوده و با افزایش مقدار سبکدانه، کاهش جمع شدگی بیشتر می شود. بعد از 24ساعت جمع شدگی خودزای (نمونه های منشوری) مخلوط کنترل تا یک هفته بعد از باز کردن قالب رشد کرد و سپس رشد آن متوقف شد بطوری که تا دو هفته بعد از آن تغییر محسوسی مشاهده نگردید. جمع شدگی ناشی از خشک شدن مخلوط کنترل چندین برابر جمع شدگی خودزای آن مخلوط بدست آمد و بر خلاف جمع شدگی خودزا رشد آن متوقف نشد و سبکدانه اشباع نتوانست از آن جلوگیری کند. مقاومت فشاری مخلوط های حاوی سبکدانه کاهش یافت و با افزایش مقدار جایگزینی، کاهش مقاومت نیز بیشتر شد.
کلیدواژگان: بتن خود متراکم، جمع شدگی خود زا، عمل آوری داخلی، سبکدانه لیکای اشباع -
صفحه 63رودخانه مهابادچای که در دشت مهاباد قرار گرفته یکی از مهم ترین رودخانه های استان آذربایجان غربی است. مساحت حوضه آبریز و متوسط آورد سالانه رودخانه مهابادچای به ترتیب 806 کیلومتر مربع و 5/296 میلیون متر مکعب می باشد. اهداف این تحقیق مقایسه شاخص های کیفی زیست محیطی مختلف و انتخاب شاخص مناسب برای پایش رودخانه می باشد. در نهایت، با استفاده از شاخص منطقه ای انتخاب شده کیفیت آب رودخانه به صورت ماهانه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. در این تحقیق، چهار ایستگاه نمونه برداری مورد استفاده قرار گرفته است. سپس با استفاده از سه شاخص اصلی NSFWQI، SUBWQI و DSWQI، کیفیت آب در هر ایستگاه به صورت ماهانه به مدت یک سال ارزیابی شد. روش مقایسه ای Giljanovic برای مقایسه شاخص های انتخاب شده مورد استفاده قرار گرفت. نتیجه گیری که انجام شد، نشان داد که شاخص NSFWQI بهترین شاخص از بین شاخص های مورد استفاده برای پایش رودخانه مهابادچای بود. تحلیل ماهانه شاخص NSFWQI نشان داد که کیفیت زیست محیطی و اکولوژیکی رودخانه مهابادچای به صورت متوسط طبقه بندی شده است.
کلیدواژگان: شاخص های کیفی آب، NSFWQI، SUBWQI، DSWQI، رودخانه مهابادچای، پایش کیفی -
صفحه 77محافظت سدهای خاکی در برابر فرسایش بر عهده فیلتر می باشد. آزمایش فیلتر مانع فرسایش NEF، توانایی خوبی در ارزیابی عملکرد سیستم خاک مبنا-فیلتر دارد. این آزمایش و معیارهای بدست آمده از آن، مورد تایید موسسه های ICOLD و USBR قرار گرفته است. این آزمایش در مراجعی همچون ASTM و غیره ذکر نشده و روش واحد و استاندارد برای انجام این آزمایش موجود نیست. در این تحقیق با استفاده از سه خاک مبنا با خاصیت خمیری متفاوت، و انجام آزمایش های NEF، اثر تغییرات خاصیت خمیری و هد آب، بر نتایج آزمایش ها بررسی شده است. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که میزان هد آب مورد استفاده، به عنوان نیروی فرسایش دهنده و خاصیت خمیری خاک مبنا، به عنوان عامل پیوستگی ذرات، تاثیر قابل ملاحظه ای بر عملکرد سیستم خاک مبنا-فیلتر دارد.
کلیدواژگان: فیلتر، سدهای خاکی، آزمایش NEF، هد آب، خاصیت خمیری -
صفحه 85تحلیل سدهای خاکی با مدل سازی در مرحله ساخت لایه به لایه و تراوش پایدار شروع شده و نهایتا به مرحله اعمال زلزله در مناطق لرزه خیز منتهی می شود. با توجه به اینکه مدل سازی استاتیکی در 2 مرحله ذکر شده به عنوان شرایط اولیه برای مدلسازی دینامیکی محسوب می شود لذا این بخش از مدلسازی از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. جهت بررسی تاثیر تعداد لایه های بکار رفته در مدلسازی مرحله پایان ساخت، سد مسجد سلیمان به عنوان مطالعه موردی انتخاب و با استفاده از روش اجزاء محدود در 2 مرحله همراه با تغییر تعداد لایه ها به مدل سازی و بررسی پارامترهای مختلف پرداخته شده است. نتایج بدست آمده در امتداد خط مرکزی مقطع، حاکی از اختلاف عمده در میزان جابجایی ها و تنش برشی XY در مدل تک لایه نسبت به مدل های چند لایه در مرحله پایان ساخت می باشد. همچنین با اضافه شدن آب مخزن و مدل سازی مرحله تراوش پایدار تنها در میزان تغییرمکان قائم اختلاف فاحشی مشاهده شده است. نهایتا با مقایسه پارامترهای حاصل از مدل های چند لایه در 5 نقطه خاص مورد ارزیابی، تعداد 10 لایه برای انطباق عینی رفتار سد با نتایج بدست آمده از مدل سازی مناسب تشخیص داده شده است.
کلیدواژگان: سد خاکی، سد مسجد سلیمان، تحلیل لایه به لایه، تحلیل تراوش پایدار، مرحله پایان ساخت
-
Page 1In this research, the properties of structural lightweight aggregate concrete (LWAC) made of local lightweight aggregates in East Azarbaijan-Iran were investigated. Considering Iran earthquake zone, the weight of structures is of high importance. Reducing the weight of building using lightweight aggregates is one of the methods to decrease the harmful effects of earthquake on structures. In this study two different types of lightweight aggregates, Scoria and Pumice, provided from Azarbaijan-Iran, were used in concrete mixes. Mechanical properties of LWAC, including compressive strength, tensile strength, modulus of rupture, modulus of elasticity and stress-strain relationship were studied. In spite of NWC, the results show that at the same conditions, strength of aggregates is the main factor controlling the compressive strength of LWAC. Twenty-seven different concrete mixes with different 28 days compressive strengths varying from 24 to 51 Mpa were used in this study to measure the compressive strength, tensile strength, modulus of rupture, modulus of elasticity and strain at maximum stress which were compared with those of NWC. It was found that for the same compressive strength (24-51 Mpa) the modulus of elasticity of LWAC (10.92-18.77 Gpa) was less than that of NWC (17.53-28.31 Gpa) and tensile strength and modulus of rupture of LWAC was also less than NWC. The corresponding strain of the maximum stress in LWAC was found to be in the range of 2.55-3.78 mm/m, whereas for the same compressive strength, it was at range of 2.28-3.41 mm/m in NWC, this imply to lower modules of elasticity in LWAC compared with NWC.
-
Page 13Rivers often do not pass the land directly under the nature conditions and most of them are the meanders. Flow pattern in such rivers is very complex and flow mechanics has certain specifics which dose not exists in straight channels. Thus, utilization of numerical models as an efficient manner for predicting such flow fields is useful. All the bends are not uniformed and they may be convergent or divergent, therefore in this research after verification of model with measurement data on a uniform 180 degree bend with 0.6 meter bed width, a similar bend but convergent with varied width from 0.6(m) to 0.45(m) is simulated by a 3D numerical model named SSIIM. Flow parameters like longitudinal and vertical velocity profiles, primary and secondary flows, longitudinal and latitudinal water surface slopes and helical flow strength are compared with the same parameters in a uniform 180 degree bend. The verification results showed that the numerical model simulates the flow field of the uniform bend very well. Additionally, the present research indicates that in the convergent bend near water surface maximum velocity path passes the channel centerline between the 30 and 40 degrees while in uniform flow that occurs in vicinity of 50 degree. Water surface changes range in the convergent bend is more than the uniform one. Generally, the helical flow strength in uniform bend is more than convergent one. Unlike the uniform bend, in 135 degree cross-section of the convergent bend, rotational cell in the opposite direction of the original secondary flow is not observed.
-
Page 25Finite Element Template is a new approach for constructing the stiffness matrix. In this strategy, the stiffness matrix is decomposed into the basic and higher order parts. The basic part is used to assure the convergence, and the higher order part is applied for the rank sufficiency and accuracy. The basic stiffness matrix must satisfy the rigid body and constant strain modes. On the other hand, the higher order strain modes must be applied to the higher order stiffness matrix. In fact, the constant strain modes are not considered for the higher order stiffness matrix. In this paper, the assumed natural deviatoric strain approach has been used for constructing the higher order stiffness matrix. In the template approach, the basic and higher order stiffness matrices contain some free parameters. By considering appropriate values for these parameters, a better behavior of the stiffness matrix for analyzing irregular shapes will be achieved. In this study, a bending quadrilateral element is presented. Furthermore, some numerical examples will be solved by the suggested formulation. The results show that the proposed element has a better behavior and lower sensitivity to mesh distortion and mesh direction in comparison to the previous presented elements.
-
Page 39Hydrostatic pressure assumption cannot be used in many numerical modeling such as flood flow modeling in channels, rivers and reservoirs of dams. So in this paper, details of development of a two-dimensional vertical numerical model for simulating unsteady flows, using a non-hydrostatic pressure distribution are given. In this model, the Reynolds equations with different boundary conditions and non-hydrostatic pressure distribution are discretized with finite volume method. Simplicity in discretization flow field and related conservative equations are achieved, using this method and integrated form of the flow equations. For determining pressure in domain, the projection method and for solving the discretized equations, the relaxation method is used. A computer program was developed using FORTRAN for solving equations to determine the velocity components and pressure at flow field. The numerical model has been applied to simulate a range of unsteady flow problems involving relatively strong vertical accelerations. Results were compared to the results obtained by experimental data and other researcher's results. The comparisons indicate that the numerical model described, is able to produce accurate predictions and is also simple to apply with hydrostatic and non hydrostatic pressure assumption in fluid flow.
-
Page 51At the beginning of 21st century a concrete mix was introduced to the construction industry which, based on its mix proportion design, can be self-compacted and self-cured. Its performance is very promising and must be studied carefully. In this research the effect of internal curing, using saturated lightweight aggregate (Leca), on autogenous shrinkage of high strength self-consolidating concrete with water to cementitious material ratio of 0.3 was investigated. Two amounts of 30 and 40 percent by volume replacement of fine and medium size aggregate were considered. After testing the fresh properties of each mixture, early age autogenous shrinkage was measured using a laser beam, starting immediately after casting and was recorded automatically at 10 minutes intervals. Compressive strength, autogenous and drying shrinkage of hardened concrete was also studied. The results indicate that the autogenous shrinkage of control mix is considerable and the major portion of it, occurs in the first 24 hours after casting. With 30% replacement of normal sand with saturated Leca of same size, this early age shrinkage decreased and did not increase much in the first week. For the medium size aggregates, the amount of replacement should be increased in order to avoid shrinkage. The drying shrinkage of control mix and mixtures with 30% aggregate replacement were similar. The 28 days compressive strength of mixture with 30% medium size LWA was reduced by 13%. Using smaller size LWA or increasing the amount of replacement lead to more reduction of the compressive strength. To reduce this negative effect stronger aggregate with sufficient absorption capacity is recommended.
-
Page 63Mahabadchay river situated in Mahabad plain is one of the most important rivers in west Azarbayjan. Watershed area and the mean annual flow rate of Mahabadchay river are 806 km2 and 296.5 Mm3 respectively. The objectives of this study are the comparison of different environmental qualitative indices and selection of the suitable index for river monitoring. Finally, using the selected regional index, river water quality has been analyzed monthly. In this research four sampling stations have been used. Then, using three main indices, NSFWQI, SUBWQI and DSWQI water quality at each station was evaluated monthly for one year period. The Giljanovic comparative method was used for the comparison of the selected indices. It is concluded that the NSFWQI index is the best index among the other used for river quality monitoring in Mahabadchay river. Monthly analyzing of NSFWQI index showed that environmental and ecological quality of Mahabadchay river could be classified moderate and in the stations where water quality is in bad conditions, it should be improved.
-
Page 77The role of filter in earth dams is prevention of soil erosion. No Erosion Filter (NEF) test has a high capability to evaluate the base soil-filter system. This test confirmed by research institutes like ICOLD and USBR. However there is not a standard procedure in ASTM or similar institutes for this test. In this study, the effects of changes in the water head and plastic properties of base soil on NEF test results have been investigated using three base soils with different plastic properties. The obtained results revealed considerable effects of water head and plastic properties of base soils as erosion and cohesion forces between particles on a base soil-filter system performance, respectively.
-
Page 85Embankment dam analyses have been started on stage construction and then have been continued in steady seepage stage. Finally analyses have been finished with seismic analyses in seismic area. The static modeling has been considered as a primary condition for dynamic modeling. This part of analyses is important. In order to investigate the effect of number of used layer in modeling at the end of construction, Masjed Soleiman dam has been selected as a case study. Different parameters have been investigated using of finite element method in two stages with changing in number of the layers. In the center line of dam section, Results shows that different rate of displacements and XY shearing stress in monolayer model rather than multilayer model in end of the construction. Modeling of steady seepage stage has continued by adding water in the reservoir. In this segment of analyses, vertical displacement had significant differences. Finally, by studying the parameters of multilayer models in 5 special points that have been located in body of dam, 10 layers have been offered for suitable modeling of dam behavior.
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.