فهرست مطالب

مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز - سال چهل و یکم شماره 2 (پیاپی 65، زمستان 1390)

نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز
سال چهل و یکم شماره 2 (پیاپی 65، زمستان 1390)

  • تاریخ انتشار: 1390/10/11
  • تعداد عناوین: 8
|
  • المیرا حسن زاده، یوسف حسن زاده، مهدی ضرغامی صفحه 1
    دریاچه ارومیه بزرگ ترین دریاچه داخلی کشور و دومین دریاچه آب شور جهان محسوب می شود. این دریاچه زیستگاه پرندگان، جانوران بسیاری بوده و از منظرهای مختلف اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی اهمیت بالایی در کشور دارد. طی سال های اخیر، هزاران پرنده مهاجر به علت شوری بیش از حد از بین رفته و در کمال تاسف این اکوسیستم با تهدیدها و مسائل بسیاری درگیر است. در واقع به علل خشکسالی، اضافه برداشت از منابع آب های سطحی و سدسازی بر رودخانه های ورودی دریاچه، تراز آب آن به شدت کاهش یافته و یک چهارم وسعت دریاچه به شوره زار تبدیل شده است. هدف مهم این تحقیق بررسی تاثیر کاهش منابع آب سطحی بر تراز آب دریاچه ارومیه می باشد. بدین منظور مدل شبیه سازی حوضه آبریز دریاچه ارومیه با استفاده از روش تحلیل پویایی سیستم تهیه شده و نسبت به سناریوهای احتمالی مربوط به علل کاهش آب، تراز آب دریاچه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشانگر آن است که از بین این عوامل مختلف، احداث چهار سد منتخب در حدود 25% و اضافه برداشت از منابع آب سطحی 65% نسبت به هم در کاهش تراز آب دریاچه در سال های اخیر تاثیر داشته است.
    کلیدواژگان: پویایی سیستم ها، دریاچه ارومیه، سدسازی، شبیه سازی، کاهش منابع آب های سطحی
  • ندا خان محمدی، حسین رضایی، مجید منتصری، جواد بهمنش صفحه 9
    پیش بینی سیلاب یکی از مسائل مهم در مدیریت منابع آب می باشد. اطلاعات حاصل از پیش بینی سیلاب در برنامه ریزی منابع آب نقش کلیدی دارد. هدف از این تحقیق، پیش بینی هیدروگراف سیلاب توسط نظریه Grey می باشد. بدین منظور، مدل بارش – رواناب با استفاده از نظریه Grey، نرم افزار MATLAB و داده های ایستگاه هیدرومتری و باران سنجی حوضه آبریز شهرچای تحلیل شد. مدل هیدرولوژیک – دیفرانسیلی Grey (DHGM)، توسط چهار رویداد ثبت شده در حوضه واسنجی شد و مدل برای دو رویداد دیگر ارزیابی گردید. در پایان آنالیز حساسیت پارامتر های مدل صورت گرفت. مقادیر بالای شاخص های همبستگی (74/0‍R2 >) و مقادیر کمتر شاخص های خطا، توانایی مدل جهت پیش بینی سیلاب با دقت قابل قبول را تایید می کند. نتایج آنالیز حساسیت نیز نقش هر پارامتر نظریه Grey را در شکل گیری هیدروگراف پیش بینی تعیین نمود. نتایج تغییر در پارامترهای مدل نشان داد که این تغییر نقش اساسی در هیدروگراف خروجی از مدل Grey دارد.
    کلیدواژگان: پیش بینی سیلاب، نظریه Grey، حوضه آبریز شهرچای
  • محمود عدالتی، فریدون ایرانی صفحه 19
    این مقاله به بررسی تاثیر مولفه های مد کلی و جزئی نرخ رهایی انرژی کرنشی در تیرهای بتن مسلح تقویت شده با صفحات FRP می پردازد. یک روش عمومی برای تقویت تیرهای بتن مسلح، چسباندن صفحات FRP بر سطوح خارجی واقع در نواحی تحت کشش است. چنانچه در محل اتصال صفحه FRP و بتن پدیده ی جداشدگی بوجود آید در این صورت ممکن است به شکست ناگهانی سازه ها منجر گردد. نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی گواهی می دهند که شش نوع شکست در سطح مشترک FRP و بتن، به سبب پدیده ی جداشدگی در سازه های بتنی به وجود می آید. در اینجا به دو نوع از معمول ترین و در عین حال مهمترین آنها پرداخته می شود. نوع نخست آن، جدایش بین صفحه ی FRP و تیر بتنی در انتهای اتصال ایندو به یکدیگر، و دیگری نیز جداشدگی ناشی از ترک میانی است. جداشدگی نوع اخیر را ترک برشی- خمشی نیز نام نهاده اند. مقاله ی حاضر با ارائه ی الگویی مناسب، به بررسی جداشدگی مد ترکیبی و اثرات آن بر روی رفتار سازه های بتنی تقویت شده با صفحات FRP می پردازد. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که اثر پارامترهای مکانیکی و هندسی صفحه ی تقویتی بیش از تاثیر پارامترهای مزبور در لایه ی چسبنده بر روی مولفه های کلی و جزئی نرخ رهایی انرژی کرنشی است.
    کلیدواژگان: نرخ رهایی انرژی کرنشی، صفحات FRP، تیر بتن مسلح، جداشدگی مد ترکیبی
  • هوشنگ کاتبی، فرزانه کیومرزی صفحه 33
    اراضی دارای خاک های آلی از جمله موارد مشکل آفرین در مهندسی عمران می باشد. تاثیر مواد ارگانیک در خصوصیات مهندسی خاک ها با توجه به درصد آنها متغیر است. هدف اصلی پژوهش حاضر بررسی تاثیر درصد مواد ارگانیک در مقاومت و خصوصیات فیزیکی خاک های آلی و نحوه اصلاح آنها می باشد. تثبیت شیمیایی با آهک، سیمان و مواد مشابه از روش های متداول در بهسازی خاک های فوق می باشد. برای بررسی این موضوع، خاک آلی به صورت مصنوعی از اختلاط مواد آلی با خاک رس فاقد مواد آلی- با نسبت مواد آلی 3، 6 و 9 درصد- ساخته شد. خصوصیات فیزیکی این خاک ها با استفاده از آزمایش های حدود اتربرگ، تراکم، مقاومت فشاری تک محوری و آزمایش تورم مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایشات انجام یافته نشانگر این است که با افزایش درصد مواد آلی در خاک، میزان آهک مورد نیاز برای تثبیت به شدت افزایش می یابد. نتایج همچنان نشان می دهند که با افزایش سه درصدی مواد آلی در خاک، میزان آهک مورد نیاز جهت تثبیت حدود 2 درصد افزایش می یابد. بررسی خصوصیات خمیری و تورمی هر سه نوع خاک نشان می دهد که بعد از تثبیت، این خاصیت ها کاهش می یابد، البته با افزایش درصد ماده آلی در خاک، نرخ کاهش فوق، افت قابل توجهی پیدا می کند. جهت بررسی مهمترین خاصیت مکانیکی این نوع خاک ها یکسری آزمایش فشار تک محوری بر روی نمونه های مختلف انجام شد. نتایج حاکی از افزایش قابل توجه مقاومت تمامی نمونه ها بعد از 28 روز نگهداری بود. این افزایش مقاومت با افزایش درصد ماده آلی در خاک نسبت عکس دارد.pH کلیه نمونه های تثبیت شده بعد از 28 روز کاهش یافته و میزان این کاهش با افزایش درصد ماده آلی در خاک افزایش می یابد. با توجه به جمیع جهات، در خاک هایی با ماده آلی از 0 تا 9 درصد فقط نمونه های دارای سه درصد ماده آلی بعد از تثبیت، نتیجه قابل قبولی داشتند.
    کلیدواژگان: خاک آلی، تثبیت، مقاومت فشاری، شاخص خمیری، پتانسیل تورم و آهک
  • فرامرز مودی، علی اکبر رمضانیانپور، امیررضا پیلوار، مهدی مهدی خانی صفحه 45
    تا به امروز آزمایش های مختلف نفوذ تسریع شده یون کلراید برای اندازه گیری مقاومت بتن در مقابل حمله کلرایدی، مورد استفاده قرار گرفته اند. به طور کلی، در اکثر این روش ها یک وجه نمونه بتن در مجاورت محلول حاوی یون کلراید قرار داده می شود و وجه دیگر آن در مجاورت محلولی فاقد یون کلراید قرار می گیرد. سپس میان دو وجه نمونه بتنی اختلاف پتانسیلی ایجاد شده و در نتیجه آن یون های کلراید با سرعت بیشتری به داخل نمونه بتنی نفوذ می نمایند. در تمامی این روش ها یا نتایج، متاثر از اندازه تغییرات رسانایی مایع منفذی بتن های مختلف می باشد که این شاخص ها الزاما متناسب با ضریب انتشار در حالت پایدار نیستند و یا آزمایش ها بسیار زمان بر می باشند تا انتشار یون کلراید اتفاق افتد. براساس اصول الکتروشیمیایی، روش تسریع شده رسانایی کلراید در دانشگاه صنعتی امیرکبیر ارائه شده است. این روش کاملا مستقل از رسانایی مایع منفذی بتن می باشد. همچنین دارای رویکرد تئوری واضح و دقیق برای به دست آوردن ضریب انتشار در حالت پایدار می باشد. قبل از اندازه گیری رسانایی نمونه ها، باید آن ها را توسط محلول 30% NaCl اشباع کرد. با اشباع کردن نمونه ها توسط محلول با رسانایی بالا، مایع منفذی نمونه ها، دارای رسانایی یکنواختی می شود. نمونه های مختلف بتن به علت ساختار متفاوت منافذ، قابلیت رسانایی مختلفی دارند. میزان رسانایی اندازه گیری شده مرتبط با ضریب انتشار می باشد. با توجه به نتایج بدست آمده از آزمایشات می توان گفت، روش ارائه شده (MRCPT) دارای عملکرد مناسب در مورد تمامی طرح های اختلاط مورد بررسی می باشد. نتایج این روش نسبت به دو روش RCPT و Wenner، در مورد بتن های حاوی دوده سیلیس و نانوسیلیس به واقعیت نزدیک تر می باشد و می توان از آن به عنوان شاخصی مناسب و قابل اطمینان در جهت ارزیابی عملکرد و دوام بتن های مختلف، استفاده کرد.
    کلیدواژگان: بتن، مقاومت الکتریکی، نفوذ پذیری، ریزساختار، دوام، نفوذ تسریع شده یون کلراید
  • مجید برقیان، سیدجاهد محمدی صفحه 57
    در پل های معلق، آویزها به دو صورت قرار داده می شوند، قائم یا مایل. آویزهای مایل در برابر ارتعاشات ناشی از بار های جانبی، باعث ایجاد میرایی در سازه پل می گردند در صورتی که در پل های معلق با آویزهای قائم این نوع میرایی وجود ندارد. اما برخی از آویزهای مایل بدلیل نحوه ی قرار گرفتنشان دچار شلی (سستی) شده و برخی دیگر در اثر بارهای خارجی تحت کشش بیش از حد مجاز قرار می گیرند. در این مقاله با مطالعه ی موردی یک نمونه از پل معلق با آویزهای مایل، به بررسی روشی برای کم کردن نیروهای داخلی و خستگی در آویزهای مایل و نیز حذف مسائل شل شدگی در آویزها، با معرفی کابل های افقی متصل به آویزهای مایل موجود، پرداخته شده است. این اعضای افقی اضافه شده، بار کششی را از آویزهای تحت کشش بیش از حد، به آویزهای مجاورش که دچار شل شدگی (Slackness) شده اند، انتقال می دهند. با توجه به این نوع اصلاح، تحلیل استاتیکی پل موجود و اصلاح شده با بارگذاری ترافیک متقارن و نامتقارن قائم با استفاده از برنامه نوشته شده به زبان FORTRAN انجام گرفته است. با بررسی نمودارهای حاصله و تفسیر نتایج، مشخص شد که رفتار پل اصلاح شده نسبت به پل موجود بهبود قابل ملاحظه ای می یابد.
    کلیدواژگان: پل معلق، آویزهای مایل اصلاح شده، تحلیل استاتیکی، غیرخطی، شل شدگی
  • بهروز کشته گر، محمود میری صفحه 63
    برآورد اولین مرتبه شاخص قابلیت اعتماد (FORM) جهت تعیین احتمال خرابی سازه ها، به کمک روش های بهینه سازی ریاضی امکان پذیر می باشد. زمان محاسبه و همگرایی روش های مختلف بهینه سازی، عامل تعیین کننده ای جهت انتخاب یک روش مناسب است. در این مقاله، برای اولین بار از روش های بهینه سازی گرادیان مزدوج، جهت تعیین شاخص سلامتی سازه ها، استفاده شده است. از این رو، ابتدا فرمولاسیون مناسب گرادیان مزدوج غیرخطی جهت تعیین شاخص سلامتی سازه ها، صورت پذیرفته و سپس هفت روش بهینه سازی گرادیان مزدوج، معرفی گردیده است. به منظور بررسی کارایی روش های ارائه شده مثال های متعددی تحلیل گردیده، سرعت همگرایی و زمان تحلیل آنها با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج حاصله بیانگر استفاده موفقیت آمیز روش های گرادیان مزدوج غیرخطی و کارایی و سرعت همگرایی مناسب این روش ها، جهت محاسبه شاخص سلامتی سازه ها است. متناسب با نوع مساله، سرعت همگرایی و زمان تحلیل متفاوتی از روش های مختلف گرادیان مزدوج غیرخطی بدست آمده است.
    کلیدواژگان: قابلیت اعتماد سازه ها، گرادیان مزدوج غیر خطی، بهینه سازی، روش اولین مرتبه شاخص قابلیت اعتماد
  • علی نصیری، نادر مختارانی، حسین گنجی دوست صفحه 71
    جهت تصفیه شیرآبه روش های مختلفی وجود دارد که با توجه به کمیت و کیفیت شیرآبه، میزان تصفیه مورد نیاز و میزان سرمایه گذاری، روش مناسب انتخاب و مورد استفاده قرار می گیرد. در تصفیه شیرآبه باید وجود مواد آلی، فلزات سنگین، سولفات ها و سایر آلاینده های با غلظت بالا مورد توجه قرار گیرد. با توجه به حجم بالای زباله تولیدی در داخل کشور و در نتیجه، ایجاد مقادیر قابل توجهی شیرابه، انتخاب یک روش مناسب جهت تصفیه اینگونه پساب ها ضروری به نظر می رسد. جذب توسط کربن فعال دانه ای (GAC) یکی از روش های مناسب جهت تصفیه نهایی شیرابه می باشد. از این رو، در این مطالعه پس از شناسایی کامل خواص GAC بعنوان جاذب، کاربرد آن در تصفیه نهایی شیرابه از طریق آزمایش های ناپیوسته مورد بررسی قرار گرفت. براساس آزمایش های انجام شده در pH حدود هشت، زمان تعادل حدود 30 دقیقه و در حضور 200 گرم جاذب به ازای هر لیتر شیرابه، حداکثر میزان حذف COD به میزان 45 درصد حاصل شد. در این تحقیق همچنین داده های تجربی تعادل جذب با مدل های ایزوترم جذب فروندلیچ و لانگمایر مورد مقایسه قرار می گیرد. نتایج حاصل نشان داد که داده های تعادلی جذب تا حد زیادی با هر دو مدل ایزوترم فروندلیچ و لانگمایر مطابقت دارند. همچنین حداکثر ظرفیت جذب برای جاذب مورد مطالعه در شرایط بهینه برابر 3 میلی گرم آلاینده بازای هرگرم GAC تعیین گردید
    کلیدواژگان: کربن فعال دانه ای، شیرآبه، جذب، ایزوترم، ناپیوسته
|
  • E. Hassanzadeh, Y. Hassanzadeh, M. Zarghami Page 1
    Urmia Lake is the largest lake in Iran and the second largest saline lake in the world. This ecosystem is the habite for different species of birds and animals. Due to various aspects like economy, sociality, and ecology Urmia Lake has important role in the country. In fact, because of the high salinity of the lake, number of visiting birds is reduced significantly and thousands of them died. Unfortunately, this ecosystem faces many problems nowadays. Because of droughts, overuse of surface water resource, and dam construction, water level has been decreased and one quarter of the lake is changed to saline area within the last 10 years. The important aim of this research is to determine the effect of decrease in surface water on the lake's level. Therefore, in order to investigate the probability of lake's water level decrease in the result of each scenarios, a simulation model based on the system dynamic is developed for the Urmia Lake basin. Results show that between two factors, constructing 4 dams has 25%, and overuse of surface water resource has 65% effect in decreasing the lake's level in recent years respectively.
    Keywords: System Dynamics, Urmia Lake, Constructing dams, Simulation Surface water decrease
  • N. Khan Mohammadi, H. Rezai, M. Montaseri, J.Behmanesh Page 9
    Flood prediction is one of the important issues in water resources management. The produced information from the flood prediction has a key role in planning of water resources. The goal of this research is the prediction of flood hydrograph with Grey system theory. For this purpose, rainfall-runoff model was analyzed using Grey theory, MATLAB software and hydrometery and rainfall gauge data for Shaharchay watershed. Differential hydrological Grey model (DHGM) was calibrated by four recorded circumstances and the model was evaluated for two other circumstances. Finally, sensitivity analysis of model parameters was accomplished. High values of correlation coefficients (R2>0.74) and low values of error coefficients showed the ability of model for flood prediction with acceptable accuracy. The results of sensitivity analyses specified the role of any Grey parameter in forming of predicted hydrograph. Change results in model parameters showed that this change has an important role in output hydrograph from Grey model.
    Keywords: Flood prediction, Grey theory, Shaharchay watershed
  • M. Edalati, F. Irani Page 19
    This paper investigates the effects of the partial and total mode components for strain energy release rate (ERR) in strengthened reinforced concrete beams (SRCBs) by fiber reinforced polymer (FRP) sheets. External bonding of FRP sheets in regions under tension is a general method of strengthening of RC beams. If the debonding phenomenon occurs along the FRP and concrete interface, a sudden failure of structures may be produced. Previous experimental results and analytical methods show that six types of failure due to debonding phenomena exist in the interface of reinforced concrete structures strengthened by FRP sheets. In this paper, two of the most important and common debonding types have been chosen. These two types of debonding are: 1) the separation between FRP sheet and concrete beam at the end of their connection, and 2)- the intermediate crack which is an essential problem in debonding phenomena. This type of debonding has called shear-flexure crack. The present paper provides a parametric study method in realization of debonding phenomena and its effects on behavior of concrete structures strengthened by FRP sheets using mixed mode debonding analysis. The obtained results prove that the effect of mechanical and geometric parameters on the partial and total mode components of strain energy release rate are much more considerable in soffit plate with respect to adhesive layer.
    Keywords: Strain energy release rate, FRP sheets, Reinforced concrete (RC) beam, Mixed mode debonding
  • H. Katebi, F. Kaumarzi Page 33
    Organic soil is one of the important problematic soils in construction industry. The effect of organic materials on engineering features of soils is variable depending on the type and content of organic matter. The main purpose of this study is to investigate the effects of organic matter on the strength and physical properties of organic soils and its improvement. One of common improvement methods in this type of soils is chemical stabilization with lime, cement, etc. For this purpose, organic matter (peat) was added to inorganic clayey soil at three levels (3%, 6%, 9% by weight). The physical properties of the mixtures were determined by conducting a series of laboratory tests including Atterberg limits, compaction, unconfined compressive strength, and swell characteristics tests. The results showed that with increasing organic matter content, the percentage of lime required to modify the soil, changed too dramatically. Also results indicate that by increasing three percent in organic matter, the amount of required lime increases by two percent. The study of plasticity and swelling in each three soil types shows that these parameters are decreased after stabilization, but with increasing amount of organic matter, the rate of reduction can be reduced. To evaluate the mechanical properties of these soils, unconfined compression strength (UCS) test was carried out on lime treated samples. The results show that in all samples after 28 days of curing, the UCS has been increased noticeably. This growth in strength decreases with increasing organic matter content. pH of all samples has been reduced after 28 days of curing and the amount of reduction has been increased with higher organic matter. Considering the results, with increasing organic matter content from 0 to 9%, only soil with organic matter of 3% suitably stabilized.
    Keywords: Organic soil, Stabilization, Lime, Compression strength, Plasticity index, Swelling
  • F. Moodi, A.A. Ramezanianpour, A.R. Pilvar, M. Mahdikhani Page 45
    The paper describes the development of a very rapid test that measures the permeability of concrete to chloride ions. Once sample conditioning has been done, up to 15 concrete samples can be tested in an hour using a single conductivity cell. The test involves saturating a concrete sample with a 30% NaCl solution, before measuring the conductivity of the sample. By saturating samples with a highly conductive solution, they have virtually the same pore water conductivity. Different concrete samples yield different conductivities primarily because of differences in their pore structure. The measured conductivity is related to the diffusibility ratio as well as to the chloride diffusivity of the concrete.
    Keywords: Concrete, Surface resistivity, Permeability, Microstructure, Durability, Rapid chloride penetration
  • M. Barghian, S.J. Mohammadi Page 57
    Two kinds of hangers are used in suspension bridges: vertical and inclined hangers. Inclined hangers provide a damping system in the bridge structures to reduce vibration produced by lateral loads, whereas this kind of damping is not available for vertical hangers. Some of inclined hangers become slack because of their arrangement in bridges and some others are overstressed under external loads. In this paper a case study of a suspension bridge with inclined hangers has been investigated. Special attention has been made to reduce internal forces and fatigue in inclined hangers, as well as to eliminate slackness problems in hangers. A horizontal cable, attached to existing hanger system, has been proposed by the authors. The attached horizontal cables transfer the tension forces from overstressed hangers to the adjacent slack hangers. A Finite Element program in FORTRAN language has been provided to analyze the bridge. The results of analysis of the bridge with this program show that the modified system has improved the behavior of the bridge.
    Keywords: Suspension bridge, Inclined hangers, Static analyzing, Non, linear, slackness
  • B. Keshtegar, M. Miri Page 63
    Estimation of the first-order reliability method (FORM) for computation of structural failure probability is possible by using mathematical optimization methods. Computational time and global convergence of various optimization methods are criteria for evaluating an appropriate optimization method in the reliability analysis. In this paper, the Nonlinear Conjugate Gradient (NCG) methods have been established for determination of the structural reliability index for the first time. Seven NCG methods have been proposed based on appropriate formulation of the reliability analysis for calculation of the reliability index of structures. The ability and efficiency of these methods are checked in several examples. The convergence and CPU run-times of examples are compared together. The results illustrated that the NCG methods successfully are applied for computation of the reliability index and these methods have suitable efficiency and convergence for estimation of the failure probability of structures. In the basis of problem property has been obtained irregular convergence and run-times of various NCG methods.
    Keywords: Structural reliability, The nonlinear conjugate gradient, Optimization, The first, order reliability method
  • A. Nasiri, N. Mokhtarani, H. Ganjidoust Page 71
    There are different methods for treatment of composting leachate. Parameters dictating which method to be chosen include quantity of the leachate, required amount of treatment and economical issues. In treatment of composting leachate existence of organic matters, heavy metals, sulfates and other inappropriate material with high concentration should be considered. Adsorption by GAC is one of the appropriate methods for treatment of these kinds of leachates. In this study, after complete identification of GAC’s specifications as an adsorbent, its application in final treatment of leachate was investigated via batch reactor experiments. According to the conducted experiments in pH=8 and in presence of 200 gr /liter adsorbent, removal rate of 42% was achieved at the equilibrium time of 30 minutes. In addition, in this research, experimental data of adsorption equilibrium was compared with freundlich and langmuir isotherm models. The results indicated that equilibrium data of adsorption is highly compatible with freundlich and langmuir models. Moreover, maximum capacity of adsorption for the adsorbent, in optimized condition, was estimated to be 3 mg of pollutant per each gr of GAC.
    Keywords: Granular activated carbon, Landfill leach ate, Adsorption, Isotherm, Batch reactor