فهرست مطالب

مهندسی عمران مدرس - سال چهاردهم شماره 3 (پاییز 1393)
  • سال چهاردهم شماره 3 (پاییز 1393)
  • ویژه نامه
  • تاریخ انتشار: 1393/11/18
  • تعداد عناوین: 15
|
  • علی آرین فر، مرتضی احمدی، عبدالهادی قزوینیان صفحات 1-9
    تخمین تنش برجا به روش آزمایشگاهی به خاطر هزینه کم و سریع بودن، امروزه مورد توجه پژوهشگران مکانیک سنگ قرار گرفته است. از روش های آزمایشگاهی تخمین تنش برجا که پژوهش روی آن افزایش یافته است، روش انتشار اکوستیک(Acoustic Emission) و آنالیز نرخ تغییر شکل(Deformation Rate Analysis) است. دقت نتایج در این روش ها برگرفته از بافت سنگ، نوع ترک ها و اثر زمان تاخیر است. در این پژوهش توانایی روش AE و DRA در تخمین تنش برجا و اثر زمان تاخیر در مقدار تنش اندازه گیری شده و بررسی شده است. زمان تاخیر فاصله زمانی بین کرگیری از محل و زمان آزمایش است. برای اندازه گیری تنش برجا از تکیه گاه سد سیمره، 6 سری نمونه با زمان تاخیرهای متفاوت (دو سری نمونه با زمان تاخیر 5 سال و چهار سری نمونه با زمان تاخیر 20 روز) تهیه و آزمایش روی آنها انجام شد. مقدار تنش تخمین زده شده از روش های AE و DRA محاسبه و با نتایج روش شکست هیدرولیکی (Hydroulic Fracturing) مقایسه شد. نتایج حاکی از هم خوانی خوب بین روش AE و DRA با روش شکست هیدرولیکی است. تنها اختلاف در مقدار تنش قائم بوده که علت این امر این است که در روش HF فرض برابری تنش قائم اصلی معادل با وزن روباره است. نتایج نشان می دهند که زمان تاخیر باعث پراکندگی نتایج در دو روش AE و DRA شده و برای حصول نتیجه بهتر در مقدار اندازه گیری شده زمان تاخیر باید کمینه ممکن باشد.
    کلیدواژگان: انتشار آوایی، آنالیز نرخ تغییر شکل، تنش سنجی، زمان تاخیر
  • محمد امامی، سید شهاب الدین یثربی صفحات 11-25
    آزمایش پرسیومتری، یکی از مهم ترین آزمایش های برجای مهندسی ژئوتکنیک است. در این مقاله از سه نوع شبکه عصبی مصنوعی (ANN) به منظور تفسیر نتایج آزمایش پرسیومتری استفاده شده است. در ابتدا از شبکه عصبی چند لایه پرسپترون، در ادامه از شبکه نروفازی بهره گرفته شده و در پایان از شبکه عصبی تابع مبنای شعاعی استفاده شده است. مدل ها از ساختار کلی دارای 5 ورودی و یک خروجی تشکیل شده اند. در پایان مدل های مختلف شبکه های عصبی با یکدیگر مقایسه شده و شبکه ای که بهترین عملکرد را داشته مشخص شده است. برای ارزیابی قدرت تعمیم مدل، عملکرد شبکه مورد نظر در مقابل داده های تجربه نشده با نتایج تجربی مورد مقایسه قرار گرفت. مدل های مبتنی بر شبکه های عصبی توضیحی در مورد چگونگی اثر پارامترهای ورودی بر خروجی نمی دهند. در این پژوهش با انجام آنالیز حساسیت برروی ساختار بهینه مدل معرفی شده سعی شده است تا حدودی به این سوال پاسخ داده شود.
    کلیدواژگان: تفسیر آزمایش پرسیومتری، شبکه عصبی مصنوعی، چند لایه پرسپترون، نروفازی، تابع مبنای شعاعی، آنالیز حساسیت تفسیر آزمایش پرسیومتری، آنالیز حساسیت
  • علی اکبر گلشنی، مظاهر برنتی، سید شهاب الدین یثربی صفحات 27-36
    اثر عواملی نظیر ناهمسانی محیط خاک در برگیرنده یک شمع، اجرای شمع، جنس شمع و شکل آن، تخمین صحیح ظرفیت باربری یک شمع را با مشکل همراه می سازد. با آن که آزمایش بارگذاری شمع می تواند با وجود دقت بالا، به عنوان یک روش قابل اعتماد در مراحل مختلف تحلیل و طراحی به کار رود، هزینه های زیاد و زمان انجام طولانی را برای پروژه های عمرانی تحمیل می کند و همین مساله باعث ایجاد محدودیت هایی در انجام این آزمایش می شود. در این میان مدل سازی با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی روشی است که بر اساس داده ها و اطلاعات قبلی بوده و نیازی به ساده سازی و استفاده از ضرایب اطمینان بالا ندارد.
    در این مقاله، شبکه های عصبی مصنوعی برای پیش بینی ظرفیت باربری شمع های فلزی ته باز کوبیده شده در خاک های ماسه ای، به کار گرفته شده اند. از 4 پارامتر طول شمع، قطر شمع، مدول الاستیسیته خاک و زاویه اصطکاک داخلی آن به عنوان ورودی و از ظرفیت باربری شمع به عنوان خروجی استفاده شده است. چگونگی طراحی شبکه و عوامل موثر بر رفتار آن در مسئله مربوطه به صورت خلاصه بررسی شده است. در پایان با آنالیز حساسیت بر روی ساختار بهینه مدل های معرفی شده، در خصوص چگونگی اثر 4 پارامتر ورودی بر خروجی شبکه بحث شده است.
    کلیدواژگان: آزمایش بارگذاری شمع، دستگاه تعیین ظرفیت باربری، شبکه های عصبی مصنوعی، چند لایه پرسپترون، آنالیز حساسیت
  • بررسی تاثیر بلوک های میانی حوضچه آرامش در حالت پرش هیدرولیکی مستغرق بر الگوی جریان
    فاطمه جعفری، سیدعلی اکبر صالحی نیشابوری صفحات 37-47
    در این مقاله به بررسی عددی گردابه های به وجود آمده و مقدار چرخش در پرش هیدرولیکی مستغرق شکل گرفته در حوضچه آرامش بدون و با بلوک های میانی پرداخته شده است. پرش هیدرولیکی مستغرق تحت تاثیر بلوک های میانی حوضچه آرامش، تنها به صورت دو نوع رژیم اتفاق می افتد؛ جریان منحرف شده به سطح یا بطور مختصر رژیم (DSJ) و یا به صورت جت دیواره ای دوباره متصل شونده یا بطور مختصر رژیم (RWJ). در مطالعه حاضراز نرم افزار فلوئنت برای شبیه سازی جریان استفاده شده است. میدان محاسباتی با استفاده از شبکه منشوری گسسته گردیده است. برای دقت بیشتر از مدل آشفتگی هفت معادله ای RSM استفاده شد که در صحت سنجی نتایج بهتری تولید کرد. مقایسه برای سه مدل به ترتیب در شرایط پرش هیدرولیکی بدون بلوک به شکل جت دیواره ای مستغرق، پرش هیدرولیکی مستغرق در شرایط رژیم DSJ و پرش هیدرولیکی مستغرق در شرایط رژیم RWJ انجام گرفته و گردابه های شکل گرفته حول سه محور x، y و z و مقدار چرخش مورد بررسی قرارگرفته است. نتایج بیانگر این است که گردابه هایی که حول محور Zها در گردش هستند، با توجه به قدرت و ابعاد بزرگتری که دارند، رژیم اصلی جریان را تعیین می کنند. این گردابه ها در رژیم DSJ قوی تر بوده و باعث استهلاک بیشتر انرژی می شوند.
    کلیدواژگان: استهلاک انرژی، پرش هیدرولیکی مستغرق، بلوکهای میانی حوضچه آرامش، شبیه سازی عددی، حوضچه آرامش
  • مسعود سلطانی محمدی، سپیده رحیمی صفحات 49-63
    بررسی احتمال برخورد سازه های مجاور تحت اثر زلزله، اساس تدوین ضوابط آئین نامه ای برای تعیین کمینه ابعاد درز انقطاع است. در پژوهش های پیشین از قانون ترکیب تفاضلی دوگانه برای تعیین این فاصله استفاده شده است و تنها تفاوت بین روش ها در تعیین ضریب وابستگی پاسخ لرزه ای دو سیستم مجاور هم است. این ضریب که وابسته به پریود و میرایی دو سیستم است، با فرض رفتار خطی سازه ها به دست آمده است، و در محدوده غیرخطی، با معادل سازی رفتار سازه با حالت خطی و معرفی مقدار پریود و میرایی موثر به دست آمده است. مقادیر پریود و میرایی موثر وابسته به مقدار نیاز شکل پذیری سیستم و تنها برای یک مدل رفتاری مشخص حاصل شده است. در این پژوهش یک الگوریتم جامع برای تعیین ضریب وابستگی بین دو سیستم با استفاده از تئوری ارتعاشات تصادفی برای سیستم با مدل رفتاری بوک- ون با رفتار های هیسترزیس مختلف، ارائه شده است. علاوه بر این، روش پیشنهادی برای انواع تحریک ورودی با چگالی طیفی های مشخص قابل کاربرد است و جامعیت بیشتری نسبت به روابط قبلی دارد. نیاز شکل پذیری سیستم متناظر با چگالی طیفی ورودی با استفاده از روابط ارتعاشات تصادفی تعیین و توزیع احتمالاتی تغییرمکان نسبی بین دو سیستم حاصل از روابط ارائه شده با روابط موجود مقایسه می شود. برای صحت سنجی روابط ارائه شده، از آنالیز مونت کارلو برای دو سیستم غیرخطی مجاور، تحت رکوردهایی که برای یک چگالی طیفی به صورت ایستا و غیرایستا شبیه سازی شده اند، استفاده شده است.
    کلیدواژگان: ساختمان های مجاور، روابط احتمالاتی، مدل بوک، ون، ارتعاش تصادفی
  • مهدی شفیعی فر، علی اکبر آقاکوچک، محمدرضا محرمی گرگری صفحات 65-79
    در مقاله حاضر تاثیر یک مخزن متحرک مستغرق جهت کاهش دامنه پاسخ سکوهای ثابت دریایی که در عمق های زیاد قرار می گیرند، مورد بررسی قرار گرفته است. در این طرح ابتکاری با قرار دادن یک مخزن متحرک توخالی با نیروی شناوری زیاد، کاهش دامنه پاسخ سکو حاصل می شود. با توجه به حجم زیاد مخزن، جرم افزوده ایجاد شده ناشی از حرکات آن مقدار بزرگی را به خود اختصاص می دهد، لذا نیروی اینرسی تولید شده قابل ملاحظه است. از طرف دیگر نیروی شناوری مخزن که نیرویی قائم و به سمت بالا می باشد، با نوسان مخزن تولید لنگر بازگرداننده ای می کند که وابسته به مکان قرار گیری مخزن یا به عبارتی زمان است. با تلفیق این دو موضوع و انتخاب سختی مناسب جهت اتصال مخزن به سکو برای عملکرد دوگانه بهینه، موجبات کاهش دامنه پاسخ سکو فراهم می شود. فرآیند تحلیل دینامیکی با در نظر گرفتن اثرات غیر خطی هندسی و تغییر شکل های بزرگ انجام شده است. برای این منظور، از برنامه ای مفصل که در محیط متلب توسعه داده شده، استفاده شده است. با انجام تحلیل های دینامیکی مشخص شد که مخزن در مقابل امواج رفتاری شبیه یک میراگر جرمی از خود نشان می دهد. در این حالت جرم افزوده مخزن نیز در تولید نیروی اینرسی مشارکت می کند، لذا اینرسی زیادی تولید می شود. نتایج بررسی های انجام شده روی سیستم پیشنهادی نشانگر آن است که کارایی مخزن با عملکرد دوگانه میراگری و شناوری بیشتر از کارایی یک میراگر تنها می باشد؛ این درحالی است که حتی میراگر، جابجایی های به مراتب بزرگتری را نسبت به مخزن تجربه کرده است. به هنگام عملکرد دوگانه میراگری و شناوری می توان سختی بهینه را به گونه ای تعیین کرد که مخزن عملکرد توام مناسبی را در هر دو حالت داشته باشد. همچنین نتایج نشان می دهند با عبور از حالت گذرا و ورود به پاسخ های حالت پایا عملکرد بهتری حاصل می شود.
    کلیدواژگان: سکوی ثابت، مخزن مستغرق، میراگر جرمی، عملکرد دوگانه اینرسی و شناوری
  • رضا علی نسب، امیر کاووسی، امین احمدی صفحات 77-85
    هدف از این تحقیق بررسی تاثیرات دو نوع فیلر آهکی (یکی پودر سنگ آهک و دیگری آهک هیدراته) بر مقاومت مخلوط های آسفالتی به خصوص در برابر عریان شدگی بوده است. در صورتی که چسبندگی قیر و مصالح سنگی کاهش یافته و یا از بین رود مخلوط آسفالتی دچار عریان شدگی و اضمحلال می شود. این پدیده در صورت استفاده از سنگ های اسیدی و سیلیسی که دارای بارالکتریکی سطحی منفی هستند تشدید می شود. در این تحقیق مخلوط های آسفالتی با استفاده از مصالح سنگی کارخانه های شرق و غرب تهران و با درصدهای مختلف فیلرآهکی و آهک هیدراته تهیه شدند و طرح اختلاط بهینه آنها به روش مارشال به دست آمد. سپس مقاومت مخلوط های آسفالتی در برابر رطوبت و یخبندان با استفاده از آزمایش لاتمن اصلاح شده تحت استاندارد AASHTO T283 و مقاومت فشاری تحت استاندارد ASTM D1075 و با مقایسه مقاومت کششی غیر مستقیم و مقاومت فشاری نمونه ها در شرایط اشباع و خشک مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزودن حدود 4 درصد فیلر آهکی و 1 تا 5/1 درصدآهک هیدراته به ترکیب سنگدانه ها نسبت مقاومت کششی نمونه های اشباع به نمونه های خشک افزایش یافته و میزان عریان شدگی سنگدانه ها در مخلوط کاهش یافت. با افزایش بیش تر قیلر آهکی و آهک هیدراته، به دلیل سخت شدگی مخلوط آسفالتی، مقاومت نمونه ها در برابر رطوبت نیز دچار کاهش گردیدند.
    کلیدواژگان: عریان شدگی، فیلر آهکی، آهک هیدراته، مقاومت کششی غیر مستقیم، مقاومت فشاری
  • ابوالفضل عرب زاده، محمد جواد ظهره وند صفحات 87-99
    به طور کلی تیر های عمیق به عنوان شاه تیر های حمال و سرپوش شمع ها و همچنین در دیوار های ساختمان های بلند کاربرد دارند. برای اجرای سرویس های اساسی مثل کانال های هوا، دسترسی به کابل های شبکه های الکتریکی و کامپیوتری، تاسیسات مکانیکی و یا رفت و آمد از اتاقی به اتاق دیگر، در جان تیر های عمیق بتن مسلح بازشو طراحی می کنند. در این مقاله به بررسی رفتار تیر های عمیق بتن مسلح دو سر ساده دارای بازشو با استفاده از روش اجزاء محدود پرداخته شده است. برای مدل سازی نمونه ها از نرم افزار Abaqus استفاده شده است. 24 تیر عمیق دارای بازشو مدل و پارامتر های اندازه ی بازشو، محل بازشو، چیدمان آرماتور جان بررسی شده است. در تمام این تیر ها ارتفاع و ضخامت ثابت و به ترتیب mm750 و mm100 است. بارگذاری تیرها به صورت بار متمرکز دو نقطه ای و متقارن است. تیرهای دارای بازشوی بزرگتر مقاومت کمتری نشان می دهند و محل بازشو تاثیر زیادی روی رفتار و مقاومت نهایی تیر ها ندارد. بیشترین تاثیر روی رفتار و بار نهایی با تغییر چیدمان آرماتور جان ایجاد می شود که به ترتیب چیدمان مورب، شبکه ای، قائم و افقی منجر به افزایش بیشتر بار نهایی می شوند. به گونه ای که مقاومت چیدمان مورب آرماتور به طور متوسط 67/1 برابر چیدمان افقی است. همچنین برای شبیه سازی تیرهای عمیق موجود در سازه های واقعی 12 تیر عمیق با ارتفاع mm2000 و دهانه ی خالص mm3500 و ضخامت mm220 مدل شدند. بازشو در این تیرها دارای ابعاد mm200×350 است. نتایج تحلیل نشان می دهد که برای تیرهای عمیق با این ابعاد نیز به ترتیب چیدمان مورب، شبکه ای، قائم و افقی بیشترین تاثیر را در افزایش بار نهایی دارند و محل بازشو در ارتفاع تیر عمیق تاثیر زیادی روی مقاومت نهایی ندارد.
    کلیدواژگان: تیر عمیق، بتن مسلح، بازشو، اجزاء محدود، بار نهایی
  • امیر فایضی، حمید محرمی صفحات 101-113
    در این مقاله استراتژی کنترل بهینه ساختمانهای مجهز به میراگر MR با استفاده از شبکه عصبی فازی ANFIS ارائه گشته است. ابتدا یک تابعک هدف (J) پیشنهاد گشته و از معادلات دینامیکی سازه به همراه میراگر MR به عنوان قیود آن استفاده گردیده است. با حداقل کردن این تابعک هدف، تاریخچه زمانی بهینه ولتاژهای اعمالی به میراگرها بدست آورده شده است. از این ولتاژها و پاسخهای سازه ای متناظر، برای آموزش ANFIS استفاده شده است. با به کار گیری ANFIS می توان به سرعت و به دقت ولتاژهای بهینه ی میراگرها را در حین وقوع زلزله واقعی تعیین نمود. برای نمونه، یک قاب برشی 15 طبقه توسط ANFIS کنترل شده است. نتایج حاصل، کاهش مناسبی را در حداکثر و میانگین زمانی دریفت نسبی طبقات و برش پایه نسبت به حالت کنترل نشده و کاهش قابل توجهی را در حداکثر و میانگین زمانی شتاب مطلق طبقات نسبت به حالت کنترل شده به صورت غیر فعال نشان می دهد.
    کلیدواژگان: کنترل بهینه، میراگر MR، ANFIS، تابع هدف، قاب برشی
  • علی کمک پناه، کمیل خاکپور، محمد نوروز علیایی صفحات 127-135
    جابه جایی های ناشی از روانگرایی باعث خسارت های عمده ای به زیرساخت ها، مانند ساختمان ها، پل ها، لوله های مدفون و... می شود. وقتی سطح زمین دارای شیب باشد امکان وقوع پدیده گسترش جانبی در خاک های روانگرا وجود دارد که باعث جابه جایی هایی تا حد چند متر نیز می شود. با توجه به کاربرد وسیع پی های شمعی، ایمنی شمع ها در زمان زلزله از اهمیت ویژه ای برخوردار است. مطالعات پس از وقوع زلزله در خاک روانگرا نشان داده است که هم نیروی ناشی از سازه و هم اندرکنش سینماتیکی بین شمع و خاک نقش مهمی در رفتار مکانیکی شمع ها دارد، در نتیجه باید تحلیل براساس اندرکنش شمع – خاک – سازه صورت گیرد.
    در این پژوهش از روش تفاضل محدود (FDM)، برای بررسی تاثیر ضخامت لایه روانگرا، شیب لایه روانگرا و تراز آب زیرزمینی بر پی های شمعی استفاده شده است. نتیجه آن است که با افزایش شیب لایه روانگرا، لنگر خمشی ماکزیمم، افزایش می یابد ولی شیب این نمودارها در ترازهای آب پایین (نزدیک به سطح زمین) بیشتر است. این نوع رفتار در نیروی برشی ایجاد شده در شمع ها نیز مشاهده شده است.
    کلیدواژگان: شمع، خاک روانگرا، تفاضل محدود، تحلیل دینامیکی، اندرکنش خاک و شمع
  • نادر مختارانی، سعید خدابخشی، بیتا آیتی صفحات 137-146
    یکی از اقدامات لازم در خصوص مدیریت پسماند، جمع آوری و تصفیه شیرابه است. تاکنون از روش های مختلفی برای تصفیه شیرابه استفاده شده که یکی از این روش ها که به تازگی مورد توجه قرار گرفته، فرایند فتوکاتالیستی است. در این پژوهش تصفیه تکمیلی شیرابه کمپوست با استفاده از نانو ذرات TiO2 تثبیت شده بر بستر بتنی و با تابش نور UV، در مقیاس آزمایشگاهی بررسی شد. شیرابه استفاده شده از خروجی تصفیه خانه یکی از مراکز تولید کمپوست کشور که در دو مرحله تصفیه بیولوژیکی می شود تامین شد. در این فرایند از لامپ های UV-C با توان های مختلف در محدوده 107-8 وات که در فاصله ثابت 10 سانتی متر از سطح شیرابه قرار داشت استفاده شد. ابتدا به منظور تعیین تاثیر هر یک از پارامترهای اصلی موثر بر فرایند، آزمایش های شاهد در شرایط تاریکی مطلق، بستر بتنی بدون پوشش نانو ذرات و اشعه UV تنها انجام، و تاثیر هر یک از عوامل مذکور به صورت مجزا بر حذف بار آلی از شیرابه ارزیابی شد. در ادامه تاثیر هم زمان عوامل یاد شده مورد بررسی قرار گرفته و در شرایط بهینه بیشینه حذف COD و رنگ به ترتیب 62 و 33 درصد در 5pH=، زمان ماند 20 ساعت، پوشش دهی نانو ذرات به میزان 60 گرم بر متر مربع و با استفاده از لامپ UV با توان 77 وات حاصل شد. با در نظر گرفتن استانداردهای سازمان حفاظت محیط زیست کشور، فرایند فتوکاتالیستی UV/TiO2قادر به کاهش بار آلی شیرابه برای استفاده در کشاورزی است.
    کلیدواژگان: تصفیه شیرابه، فرایند فتوکاتالیستی، دی اکسید تیتانیوم، رنگ، COD
  • امیررضا ممدوحی، محمود صفارزاده، بازرگانی علی رضا صفحات 147-158
    کنترل رمپ در بزرگراه های شهری یکی از سیاست های کنترل ترافیک کاراست که می تواند وضعیت ازدحام بزرگراه ها را با محدود کردن تعداد خودروهای ورودی به بزرگراه بهبود بخشد. چالش اصلی این استراتژی، تعیین نرخ های بهینه ورود وسایل نقلیه به تفکیک رمپ های مختلف به مسیر اصلی است به گونه ای که منجر به حداکثر حجم تردد در مسیر اصلی شود. در این تحقیق، یک مدل برنامه ریزی خطی جهت کنترل بهینه رمپ ها با توجه به محدودیت ظرفیت مسیر اصلی و محدودیت طول صف در رمپ های ورودی توسعه یافته است. هدف اصلی این تحقیق پیاده سازی و اجرای مدل برنامه ریزی ریاضی توسعه یافته برای یک نمونه واقعی و پرازدحام در شهر تهران و بررسی چالش ها و آثار آن است. در عملیات میدانی نسبتا وسیع شامل گردآوری داده های حجم تردد بزرگراه شهید همت تهران رویکرد شرق به غرب حد فاصل بزرگراه مدرس تا خروجی بزرگراه شهید چمران و رمپ های در این محدوده در مدت 3 ساعت، حدود 15000 خودروی عبوری شمارش شدند. نتایج اجرای مدل برای این محدوده نشان دهنده بهبود سطح سرویس مسیر اصلی از F به E و افزایش سرعت در مقاطع اصلی آزادراه بین 18 و 24 کیلومتر در ساعت و همچنین کاهش زمان سفر در مسیر اصلی به مقدار 9 دقیقه است.
    کلیدواژگان: کنترل رمپ، بهینه سازی، برنامه ریزی خطی
  • حاجتمراد موسوی رحیمی، شریف شاه بیک صفحات 159-170
    در این پژوهش، خواص تک محوری فوم آلومینیومی بازتولیدی با ریزساختار منظم به صورت عددی محاسبه و مورد ارزیابی قرار گرفته است. به منظور شبیه سازی ساختار چنین ماده ای، سعی گردیده فرآیند تولید آن با استفاده از روش های عددی مناسب شبیه سازی شود. به همین منظور و در گام نخست، روش اجزای محدود غیرخطی برای شبیه سازی فرآیند متراکم کردن ماده ی مولد و تعیین هندسه ی ریزساختار آن در یک نسبت حفره ی مشخص به کار رفته است. در گام دوم، هندسه به دست آمده با بکارگیری المان های وکسل معکوس سازی می گردد و با اعمال خصوصیات ارتجاعی- خمیری آلومینیوم و شرایط تکیه گاهی مناسب، آماده تحلیل نهایی می شود. در تولید ماده ی مولد از کره هایی با اندازه برابر و رفتار صلب خمیری کامل با سه قطر 1/0، 1 و 10 میلیمتر و در سه آرایش استاندارد جامدات کریستالی sc، bcc و fcc استفاده شده که بر اساس هر یک از آن ها و با اعمال فشار هیدروستاتیکی مناسب، فوم-هایی با پنج چگالی نسبی تقریبی 5، 10، 15، 20 و 25% تولید گردیده است. در پایان و پس از اعمال فشار تک محوری به صورت جابجایی-کنترل، خواص مکانیکی نمونه ها شامل مدول ارتجاعی، نسبت پواسون و نقطه تسلیم استخراج و بررسی می شود.
    کلیدواژگان: فوم بازتولیدی، مدل سازی عددی، فشار تک محوری، روش اجزا محدود، المان وکسل
  • عباسعلی تسنیمی، معصومه وزیری وفا صفحات 171-181
    ارزیابی عملکرد لرزه ای سازه های مختلف نیازمند انجام تحلیل های غیرخطی (استاتیکی و دینامیکی) است. از روش های تحلیل دینامیکی غیرخطی می توان به تحلیل تاریخچه زمانی (TH) و از روش های تحلیل استاتیکی غیر خطی می توان به تحلیل طیف ظرفیت با استفاده از مفهوم طیف غیر خطی با شکل پذیری ثابت (CSA) و تحلیل طیف نقطه تسلیم (YPSA) اشاره کرد. در ارزیابی عملکرد لرزه ای سازه های مختلف نیازمند انجام تحلیل های غیرخطی (استاتیکی و دینامیکی) است. از روش های تحلیل دینامیکی غیرخطی می توان به تحلیل تاریخچه زمانی (TH) و از روش های تحلیل استاتیکی غیر خطی می توان به تحلیل طیف ظرفیت با استفاده از مفهوم طیف غیر خطی با شکل پذیری ثابت (CSA) و تحلیل طیف نقطه تسلیم (YPSA) اشاره کرد. در این مقاله دقت دو روش CSA و YPSA در تعیین پاسخ به عنوان روش اصلی نسبت به روش TH به عنوان روش شاهده و دقیق، مورد مقایسه قرار گرفته است. به این منظور 3 سازه ساختمانی سه بعدی با تعداد طبقات 8، 12 و 15 با شکل پذیری متوسط که در یک جهت شامل سیستم دوگانه (قاب-دیوار) و در جهت دیگر شامل سیستم مقاوم قاب خمشی است، انتخاب شده اند. هر یک از این سازه ها ابتدا بر اساس استاندارد 2800 و آیین نامه بتن ایران تحلیل و طراحی و سپس با سه روش CSAو YPSA و TH تحلیل شدند. نتایج به دست آمده نشان می دهد روش YPS در زلزله هایی که سازه را تا حد زیادی وارد ناحیه غیرخطی می کند، دقت کافی ندارد. همچنین این روش برای تعیین پاسخ، حساسیت بالایی به جابه جایی تسلیم تعیین شده دارد. از این رو راهکارهایی برای رفع این کاستی ها ارائه شده است. در ادامه نشان داده شده است که بهترین بازه برای در نظر گرفتن جابه جایی تسلیم در سازه های دوگانه بتن مسلح تا حداکثر ارتفاع 50 متر 0.6% تا 0.8% ارتفاع سازه است.
    کلیدواژگان: طیف ظرفیت، طیف نقطه تسلیم، تحلیل غیرخطی تاریخچه زمانی، جابجایی تسلیم، سازه دوگانه بتن مسلح
  • مجید یزداندوست، محمود یزدانی صفحات 183-195
    در این پژوهش با مطالعه آزمایشگاهی تاثیر با هم نسبت وزنی میکروسیلیس، مدول نرمی سنگدانه و نسبت آب به سیمان بر پارامترهای فیزیکی و مکانیکی بتن بررسی شده است. به این منظور با استفاده از 5 نسبت وزنی میکروسیلیس، 3 نسبت وزنی آب به سیمان، و 3 نوع دانه بندی از مصالح سنگی با مدول نرمی متفاوت، 45 طرح اختلاط مختلف طراحی و مورد آزمایش اسلامپ، وزن مخصوص، مقاومت فشاری، مدول الاستیسیته و مقاومت کششی قرار گرفت. نتایج به دست آمده بیانگر تاثیر مستقیم نسبت وزنی میکروسیلیس برخواص فیزیکی و مکانیکی بتن است، به این صورت که افزایش نسبت وزنی میکروسیلیس از 0 تا 10 درصد در تمامی نسبت های آب به سیمان و مدول نرمی سنگدانه، کاهش اسلامپ و افزایش خواص مکانیکی بتن را به همراه دارد حال آنکه ضمن ادامه یافتن روند کاهش اسلامپ با افزایش نسبت وزنی میکروسیلیس از 10 تا 20 درصد، پارامترهای مکانیکی بتن با افت مواجه می شود. همچنین مشاهده می شود که میزان تاثیر پذیری پارامترهای فیزیکی و مکانیکی بتن از تغییرات نسبت وزنی میکروسیلیس، با افزایش نسبت آب به سیمان کاهش و با افزایش مدول نرمی سنگدانه، افزایش می یابد..
    کلیدواژگان: میکروسیلیس، نسبت آب به سیمان، مدول نرمی سنگدانه، پارامترهای فیزیکی، پارامترهای مکانیکی
|
  • Ali Arianfar, Morteza Ahmadi Pages 1-9
    There are several direct and indirect methods to estimate in-situ stress. Generally in all methods rock breaking is required for in-situ stress determination in which broken rock response is due to displacement/strain or hydraulic pressure. Hydraulic fracture, Relief method, Jacking method, Strain Recovery method and borehole breakout method are known as direct methods. On other hand, the indirect methods estimation is based on changing of some physical or other properties of rock which represent from applying stress. Even though, these methods are also laboratory methods, however, indirect techniques are non destructive, low cost and simple for estimation of in-situ stress. This is the reason which has motivated rock mechanics researchers to use Acoustic Emission (AE) and Deformation Rate Analysis (DRA) methods. Results aaccuracy of the methods are affected by rock texture, cracks type and delay time. The delay time means that time between coring in field and test time for stress measuring. The capability of AE and DRA methods in stress estimation have been assessed in this research and the effect of delay time on estimated stress are worked out. AE and DRA tests were carried out on the samples for estimation of in-situ stress. Stress has a nature tensor with 9 components, in which six of them are independent components and the rest (3 components) are dependent components. Each component of tensor need to be determined with a total of six tensors which required six tests in six different orientations. Six series of samples with different delay times (4 series with 20 days as delay time and 2 series with 5 years as delay time) were obtained from abutments of Seyamreh dam (South-West of Iran). AE and DRA tests were carried out. The values obtain from these AE and DRA tests were compared with result of Hydraulic Fracturing (HF) method which carried out at the same locations. The comparison shows a good conformity between the result of AE and DRA methods with those of HF method for horizontal stresses where as there are variations noticed for vertical stress values. This may be due to this fact that in the HF method assumes the vertical stress is equal to overburden weight which is not correct assumption. The other result of this assumption is that the others two principal stresses are horizontal. It is obvious if one of principal stresses would be vertical the two other have to be horizontal. Furthermore, this investigation infers that delay time is very important parameter on the results obtained by AE & DRA methods. Thus better accuracy can be computed when the delay time is minimized.
    Keywords: Acoustic Emission, Deformation Rate Analysis, Stress Measurement, Delay Time
  • Mohammad Emami, S.Shahabodin Yasrebi Pages 11-25
    In-situ tests play important role in any geotechnical investigation. Pressuremeter test can be considered one of the most important in situ tests.This test can be considered one of the most important in situ tests in Geotechnical Engineering. This test is capable to properly estimate deflection parameters of soil. Three types of pressuremeters exist based on their placement in the boreholes: Predrilled pressuremeters (P.D.P), Self-boring pressuremeters (S.B.P) and Push-in pressuremeters (P.I.P). The Predrilled pressuremeters (P.D.P) have been used in this project. Based on expansion of a cylinder that is placed inside the borehole the pressure-volume variation during testing is recorded. In this research, the results of approximately 500 conducted Pressuremeter tests on the soils by Pajohesh Omran Rahvar Ltd (2006-2007) are employed. The number of tests decreased to 400 due to lack of accuracy and also high changes in the range of Pressuremeter modules. The tests have been carried out on the soils of Northwest Iran (Tabriz), South Iran (Kharg Island) and Northeast Iran (Mashhad). The Pressuremeter instrument used is menard pre-boring. Conducted tests in accordance with ASTM-D4719 represented acceptable accuracy. In the current paper, three types of Artificial Neural Network (ANN) are employed in interpretation of pressuremeter test results. First, multi layer perceptron neural network, one of the most applicable neural networks, is used. Then, neuro-fuzzy network, combination of neural-phase network is employed and finally radial basis function, a successful network in solving nonlinear problems, is applied. Neural network models showed prosperity to interpret Pressuremeter test. Soil physical and compaction properties are used in all these models. The applied models own 5 input parameters and 1 output parameters. Hidden layers with different number of neurons are tested in both one and two layers networks so as to select the most proper network architecture. It has been shown that a three-layer perceptron with differential transfer functions and sufficient number of neurons in hidden layer can approximate any nonlinear relationship. Consequently, one hidden layer is used in the present study. The neural network toolbox of MATLAB7.4, a popular numerical computation and visualization software, is used for training and testing of the MLPs. Transfer functions of networks are selected by trial and error. A large complex of carried out tests on the extensive range of fine and course grained soils is used as database. In order to determine the most exact network in the perceptron neural network, some networks with different architecture are employed. Of all neural network models, multi-layer perceptron neural network proved to be the most effective. However, other applied networks have shown favorable performance. Finally, different models have been compared and network with the most outstanding performance is determined. In order to evaluate the capability of model generalization, the performance of mentioned network against inexperienced data has been compared with empirical results. Contrary to conventional behavioral models, models based neural network do not demonstrate the effect of input parameters on output parameters. This research is response to this need through conducting sensitivity analysis on the optimal structure of proposed models. Also, derivation of governing equation for neural network model give more assurance to user to employ such models and consequently this facilitates the application of models in the engineering practices.
    Keywords: Interpretation, Pressuremeter test, Artificial Neural Network, multi, layer perceptron, Neurofuzzy, Radial basis function, sensitivity analysis
  • Pages 27-36
    Determining the bearing capacity of piles is an important issue that always Geotechnical engineers focus on. Effect of factors such as environmental dissonance of soil which contains a pile، pile implementation، pile gender and its shape make correct estimation of bearing capacity difficult. Pile load testing as a reliable method could be used in various stages of analysis، design and implementation of piles to determine theaxial bearing capacity of piles. On the other hand، pile load testing، despite high accuracy، imposes high cost and long duration for development projects and it causes limitations in this experiment. Thus acceptance of numerical analysis at geotechnical studies is increasing. The modeling using artificial neural networks is the method that is based on previous data and don’t need to simplify and improve the high reliability coefficient. In this study serious models of multi-layer perceptron neural network، one of the most commonly used neural networks، was used. Network design and factors influencing its behavior in this issue has been studied as a summary. In this study، artificial neural networks are used for prediction of bearing capacity of driven steel piles in sandy soil، in all models four parameters are used as input data which are length and diameter of the pile، the coefficient of elasticity and internal friction angle of soil and the bearing capacity of piles is used as output data. Models have reasonable success in predicting the bearing capacity of piles. In order to evaluation of networks، the different indices such as RMSE، MAE، MAXAE and SDAE were used. To increase the accuracy of predicting bearing capacity، for the network training stage the real tests that has been done at the geotechnical studies of dry dock area hormozgan by POR Consulting Engineers were used. Acording to (Because we) need of more data for training and testing network، several tests on pile bearing capacity، in smaller dimensions were performed in the laboratory. The sixty tests have been performed on piles with various length (35، 40، 45 and 50 cm)، various diameters (20، 25 and 32 mm) and different relative compacted sandy beds (50، 60، 70، 75 and 80%). To perform these tests the device of pile bearing capacity، made in university of TarbiatModarres، was used. Models based on neural networks، unlike traditional models of behavior don’t explain effect of input parameters on output parameters. In this study، by the sensitivity analysis on the optimal structure of introduced models in each stage it has been somewhat trying to response this question.
    Keywords: pile load testing, device of determining pile bearing capacity, artificial neural networks, multi, layer perceptron, sensitivity analysis
  • Numerical Study of Performance of Baffle Blocks in Submerged Hydraulic Jumps
    Fatemeh Jafari, S. Ali Akbar Salehi Neyshabouri Pages 37-47
    Hydraulic jumps occur in natural systems like streams and rivers as well as manufactured systems. Samples of the latter occurance are jumps in water distribution and irrigation networks formed downstream of hydraulic structures such as spillways, sluice gates, and drops. These structures are usually designed for a specific tailwater depth. Stilling basins with baffle blocks are frequently used as energy dissipators downstream of hydraulic structures. Baffle blocks are often used to stabilize the jump, decrease its length and increase the energy dissipation. If the flow rates become more than the design discharge, the tail water depth will be greater than the one required for a free jump. These situations are common in low head hydraulic structures including low diversion dam spillways and gates. Under such conditions the hydraulic jump will be submerged. The performance of the blocks in submerged jump (SJ) condition differs from the free jump (FJ) case. According to some factors such as Froude number, block shape and location and submergence factor, flow regimes on baffle blocks in condition of submerged hydraulic jumps which occurs in stilling basins, are classified into two regimes, the deflected surface jet (DSJ) and reattaching wall jet (RWJ). In this article a numerical study was conducted to investigate flow pattern, vortexes and the magnitude of vorticity in submerged hydraulic jumps with baffle blocks downstream of a sluice gate. The results were compared to ones in same conditions without blocks. 3D RANS simulations have been applied by Fluent software. RSM turbulence model were used which illustrated much precise results in verification. Three numerical models have been created; Submerged wall jet without blocks, submerged hydraulic jumps with baffle blocks in the condition of deflected surface jet flow regime and submerged hydraulic jumps with baffle blocks in the condition of reattaching wall jet flow regime. Flow pattern has been exhibited for each model and results were compared with each other. Vortexes formed in such situations classified into three groups according to axis which they whirl around. It was observed that deflected surface jet regime has more vortexes in comparison to the two other conditions. In addition, by measuring the average magnitude of vorticity in cross-sections it has been concluded that z-vortexes –vortexes which rotate around z axis– much more powerful than x- and y-vortexes as they determine the kind of flow regime. Furthermore, this magnitude is about two times larger in deflected surface regime than two other situations. This fact leads to more turbulence in the flow that makes deflected surface jet regime the desirable condition in which baffle blocks perform more efficiently as energy dissipators in comparison to two other investigated models. In order that, from energy vantage point, conditions should be provided in a way to form submerged hydraulic jump as deflected surface jet regime.
    Keywords: Energy dissipation, submerged hydraulic jumps, baffle blocks, numerical simulations, stilling basin
  • Masoud Soltani Mohammadi, Sepideh Rahimi Pages 49-63
    Seismic pounding between adjacent buildings is an undesirable phenomenon. Depending on the characteristics of the colliding buildings, pounding might cause severe structural damage in some cases, and even collapse is possible in some extreme situations. In order to mitigate the risk of seismic pounding between new buildings, current seismic design codes prescribe a minimum separation distance between adjacent structures. The value of the minimum separation distance is assumed equal to the peak relative displacement computed at the most likely pounding location and corresponding to a site-specific seismic intensity. Examining the collision possibility of adjacent structures as a result of earthquake is the basis of formulating regulations for determining minimum dimensions of separation distances. This distance can be calculated in different ways. In previous studies, double difference combination has been generally used to determine this distance and their only difference is in determining correlation coefficient of seismic response in two adjacent systems. This coefficient which depends on period and damping of the two systems has been obtained in previous works with the assumption of a linear behavior of structures. In the nonlinear range, the same correlation coefficient obtained from the linear mode is used by making structure behavior equivalent to linear mode and introducing values of effective damping and period. Modified values of period and damping depend on the requirement of system ductility under the applied record, which has been obtained for a specific behavioral model and from numerous numerical studies. In this study, the correlation coefficient of the two systems was presented using random vibration equations for the systems by Bouc - Wen different hysteresis behavior model. Moreover, the proposed relation could be applied for different input stimulation with specific spectral density and is more comprehensive than previous relations. Ductility demand of the system corresponding to the input spectral density was determined by random vibration relations and the probability distribution of relative displacement between the two systems which was obtained from the presented relations was compared with the existing ones. This study evaluates the accuracy of two different criteria to calculate the separation necessary to prevent seismic pounding between nonlinear hysteretic structural systems. All of the criteria considered in this paper make use of the same basic equation of the Double Difference Combination rule, but they adopt different procedures to estimate the correlation between displacement responses of nonlinear hysteretic systems. Monte Carlo analysis used to verify the relations presented for two adjacent nonlinear systems under the applied record which were simulated by a specified spectral density in stationary and non-stationary forms. Results obtained through Monte Carlo simulations indicate that the relation presented in this study is completely satisfactory and none of the two criteria evaluated in this study is exact.
    Keywords: Adjacent structures, Probability equations, Bouc, Wen model, Random vibration
  • M. Shafieefar, A.A. Aghakouchak, M.R. Moharrami Pages 65-79
    By increasing demand for oil in recent years، explorations from deep offshore fields are feasible. In such deep waters، even fixed offshore structures may have considerable movements under design loads، while having less displacements of the platform is often requested. Many innovative concepts have been proposed to minimize responses of structures under environmental loads in recent decades. In a tension leg platform، the buoyancy force causes tension in the tendons، which is changed by platform movement and produces a lateral stiffness to reverse the platform into its initial position. The amount of generated additional stiffness depends on the platform displacement and buoyancy forces. Fixed submerged tanks may be used in design of a compliant platform in deep water to reduce transfer weight of the structure to the support and to decrease the effects of legs buckling. However، the tanks should be located in an appropriate water depth to minimize the effect of wave forces. In order to decrease the response of fixed offshore platforms in deep waters، an innovation concept is presented. In this concept، a submerged tank is tied up to the platform in an appropriate location acting a buoyancy force to the system. This force adds tension force to the legs which may reduce the required chord diameters and/or eliminate some braces. However، the added mass of the tank due to wave action has considerable effect on dynamic behavior of the system. In addition، the vertical buoyancy force of the tank generates a resistance moment in the system when the tank oscillates. This resistant moment depends on the location of the tank and time. In this paper، considering the effects of the tank on the platform responses، solutions for reducing platform displacement are investigated. Analyses have been carried out by taking into account the large deflection and nonlinear geometry effects for which a MATLAB program has been developed featuring the following capabilities: Calculation of wave forces based on the Morison equation for jacket members and the Froude-Krylov method for the tank. Taking into account waves and structure interaction. Non-linear analysis of the structure considering large deformations effects. Dynamic analyses results showed that the tank acts as a weight damper under wave actions. In this case، the added mass has also contribution on the inertia force. So، there is an optimum stiffness for each mass. For dual mass damper and buoyancy functioning of the tank، the stiffness should be defined in such a way that the performance of the tank would be appropriated in both consequences. Results of analyses on a case study platform show that the performance of the tank on reducing the platform responses is much better for the dual mass damper and buoyancy functioning comparing to only the mass damper functioning.
  • Reza Alinasab Pages 77-85
    Pavement performance in Iran is not compatible with expectations and demands of contemporary society. The poor performance of pavement results in shortening country roadways lifetime and paying heavy cost. One of the pavement major problems particularly in wet conditions is stripping of aggregates. Stripping is a major distress occurring in hot mix asphalt (HMA) pavements in Iran and in various parts of the world The stripping of aggregates in hot mix asphalt not only is considered as an independent problem but also it may cause damages like cracking، rutting، raveling، fatigue cracking. The moisture first inflicts damage on the HMA mix by destroying the bond between the aggregate and the asphalt binder or by destroying the internal cohesive strength of the binder. This loss of adhesion causes the asphalt concrete to ravel under traffic loads. Stripping occurs in the presence of water، so it is often referred to as moisture damage. In this paper، the effective parameters causing stripping have been identified and the methods of increasing asphalt mixture durability have been investigated، focusing on the recognition of how stripping can be made. In this regard، limestone fillers and hydrated lime have been used in different amounts as antistripping agents (which can be found widely in the country) and the optimum resistant mixture against stripping have been prepared. In this thesis two kinds of aggregate from the east and west of Tehran and two kinds of bitumen (60/70) from Tehran and Isfahan refineries have been collected and the required experiment (on aggregates، bitumen and hot mix asphalt) have been carried out. Then according to marshal method and based on ASTM D6926 and ASTM D6927 standards، marshal specimen have been made and the optimum bitumen has been determined، using the required parameters by marshal method. Using indirect tensile strength and compressive strength tests over saturated and dry specimen، according to AASHTO T283 and ASTM D1075 standards، asphalt mixture stripping potential has been investigated. Since the resistance of asphalt mixture again moisture was not satisfactory، two kinds of limestone filler and hydrated lime were used for improving asphalt mixture resistance and their effect was investigated on asphalt mixture. Hydrated lime and limestone filler، when added to the asphalt prior to preparation of the mixtures، dramatically improved mixture resistance to moisture damage for both aggregates. The results obtained from indirect tensile strength and compressive strength tests over saturated and dry specimen، according to AASHTO T283 and ASTM D1075 standards show that using 1. 5% hydrated lime or 4% limestone filler (by weight of aggregates) in asphalt concrete، significantly increased the asphalt mixture resistance against stripping. Also in this study the results obtained from two experiments methods (tensile strength and compressive strength tests) are compared.
    Keywords: Stripping, Hydrated lime, indirect tensile strength, limestone filler, compressive strength
  • Pages 87-99
    Generally reinforced concrete deep beams are used as transfer girders، pile caps، coupling beams and foundation walls. Openings are frequently provided in RC deep beams to facilitate essential services، such as ventilating ducts، water supply and drainage pipes، network access، or even movement from one room to another. Existence of opening leads to disturbance of compressive force path from the loading point to the support. Due to the lack of experiment on deep beam with opening، code provisions do not give any explicit guidance to designing these elements with opening. So this research studies the behavior of reinforced concrete deep beams with opening using finite element methods. To this end the commercial software ABAQUS/standard was used. The accuracy of model was verified with available experimental data. in two separate parts the behavior of these members was studied. First، 68 beams with opening were modeled to study the effect of size and position of opening، arrangement of web reinforcement، ratio of clear span to depth and ratio of shear span to depth. In all of these beams depth and thickness was 750 and 100 millimeter respectively. The most effective parameter on behavior and ultimate load capacity was arrangement of web reinforcement. Also the size effect on the behavior of these members was studied. So 8 beams were modeled and result indicates that by increasing size of the beams the normalized shear strength decreases. Generally reinforced concrete deep beams are used as transfer girders، pile caps، coupling beams and foundation walls. Openings are frequently provided in RC deep beams to facilitate essential services، such as ventilating ducts، water supply and drainage pipes، network access، or even movement from one room to another. Existence of opening leads to disturbance of compressive force path from the loading point to the support. Due to the lack of experiment on deep beam with opening، code provisions do not give any explicit guidance to designing these elements with opening. So this research studies the behavior of reinforced concrete deep beams with opening using finite element methods. To this end the commercial software ABAQUS/standard was used. The accuracy of model was verified with available experimental data. in two separate parts the behavior of these members was studied. First، 68 beams with opening were modeled to study the effect of size and position of opening، arrangement of web reinforcement، ratio of clear span to depth and ratio of shear span to depth. In all of these beams depth and thickness was 750 and 100 millimeter respectively. The most effective parameter on behavior and ultimate load capacity was arrangement of web reinforcement. Also the size effect on the behavior of these members was studied. So 8 beams were modeled and result indicates that by increasing size of the beams the normalized shear strength decreases.
    Keywords: Finite Element, ultimate load, size effect
  • Amir Fayezi, Hamid Moharrami Pages 101-113
    Due to high capacity and low energy consumption of Magneto-Rheological (MR) dampers، they are vastly being utilized to control seismic responses of structures. Presenting more precise methods for control algorithm، and including more realistic physical chara­­cteristics of MR dampers (e. g. nonlinearities، uncertainties and …) will help engineers to employ this kind of damper more efficiently. In order to achieve a controller that quickly and accurately determines the input voltages to the MR dampers، in this paper، a new strategy is proposed. The proposed strategy utilizes Adaptive Network based Fuzzy Inference System، (ANFIS) for optimal control of structures that are equipped with MR dampers. To obtain optimal time histories of demanded voltages، a new objective functional (J) that is a combination of some control criteria including reduction of relative drifts، absolute accelerations and absorbed energy is suggested. The optimization problem is such formulated that the set of equations of motions and equations representing the nonlinear model of MR dampers (here Bouc-Wen) are solved simultaneously. The optimization problem is solved by the enhanced method of steepest descend algorithm by Moharrami and Fayezi [3]. In this way، for a 15-storey building frame subjected to two deterministic earthquakes، the time histories of optimal input voltages of dampers are numerically computed. Next، the optimal voltages associated with the data on drifts، velocities and accelerations of stories are used as desired input- output data pairs to train the ANFIS as a quick and accurate controller. Three ANFISs were trained by different weights for drift (q1) and absolute acceleration (q2) data versus voltages. The weights of q1 and q2 controlling data were assumed to be (1،0)، (0،1) and (1، 0. 42) for ANFIS1، ANFIS2 and ANFIS3، respectively. Finally، to establish a context for assessment of the effectiveness of the proposed strategy in comparison with other conventional methods and to analyze the effects of weights in the objective functional، two numerical cases are presented. In the first case، the aforementioned 15-storey building frame is controlled against some earthquakes which were not applied for training process of ANFIS. Results show that ANFIS1 has decreased maximum and time-averaged relative drifts more than other control methods. In addition، this controller has somehow attenuated base shear similar to passive-on but has not been successful in reduction of absolute acceleration values. The ANFIS2 has controlled absolute accelerations better than other controllers whereas drifts have been reduced fairly well. By the ANFIS3، one can achieve reasonable decrease in all controlling criteria. Their values are between ANFIS1 and ANFIS2. It can be concluded that depending on the relative importance of control on drifts or accelerations of stories، one can chose proper weights for q1 and q2. In the second example، a benchmark six-storey building that is equipped with 2 dampers in the first، and 2 dampers in the second storey، has been controlled by the three proposed controllers. The results are compared with several conventional methods. The proposed strategy show more flexibility in reduction of the structural control criteria in comparison with some other conventional methods.
    Keywords: optimal control, MR damper, ANFIS, objective function, shear frame
  • Ali Komak Panah, Komeil Khakpour, Mohammad Norooz Olyaei Pages 127-135
    Lateral ground displacement due to liquefaction causing damages to major infrastructures like buildings، bridges، pipe، shore line utilities etc. When the surface slope is mild، a common mode of failure is lateral spreading with surface displacements that can exceed several meters. Considering the widespread use of pile foundations، their safety in the occurrence of earthquake has a special importance. Studies after the earthquake have shown that both the force due to structure and the Kinematics interaction between the pile foundations and the soil play an important role in mechanical behavior of piles. Since the effect of the superstructure on the pile-soil interaction analysis is significant; the analysis should be done based on the interaction axis of pile-soil-structure. In this study، finite difference method (FDM) has been used to investigate the effect of the thickness of liquefied layer، slope of liquefied layers and the underground water level on behavior of pile foundations. Results indicate that with an increase in the slope of liquefied layers، the maximum bending moment raises but the slope of this graph for low underground water level (near the surface) is higher. This type of behavior also is observed in the shear force created in the pile foundation.
    Keywords: Pile, Liquefied soil, Finite difference, Dynamic analysis, Pile, soil interaction
  • Nader Mokhtarani, Saeid Khodabakhshi, Bita Ayati Pages 137-146
    The growing rate in solid wastes production leads to considerable generation of leachate. Leachate is defined as the aqueous effluent generated as a consequence of precipitation percolation through wastes، biochemical processes in wastes body and the inherent water content of wastes themselves. Since the leachate contains significant amount of organic and inorganic compounds، it is not allowed to be directly discharge to the environment. Conventional treatment techniques to remove organic matters from leachate include physical، chemical and biological processes. Most of these techniques are non-destructive and do not solve the environmental problems because the wastes are simply transferred from water to another phase creating secondary wastes pollution. Biological method was regarded as the most efficient and cheapest process to eliminate organic materials from leachate. However، biological process cannot usually remove refractory substances. Therefore، the effluent values of the organic content do not meet the standards of the treated wastewater with respect to persistent contaminants. Due to limited biodegradability، the treatment of leachate، apart from biological methods necessitates the application of other methods، which complement and support the main process. Advanced oxidation process has been intensively studied in the past decade to improve the removal of these large refractory organic molecules or to transform them into more easily biodegradable substances. Among them photocatalytic process is one of the appropriate methods for final treatment of these kinds of waste. In this study، application of photocatalytic process via UV light and TiO2 Nano particles immobilized on concrete surface in post-treatment of composting leachate was investigated. This investigation was conducted in laboratory scale and batch mode. A biological pre-treated leachates sample which contains some macromolecular organic substances that were resistant to biological degradation were collected from the effluent of leachate treatment facility، of Gorgan composting plant (Golestan، Iran). UV-C lamps with different power in the range of 8-107 W at a constant distance of 10 cm from the surface of the leachate were used as the source of irradiation. Pervious concrete was constructed using LECA lightweight aggregates with the dimension of 30*10*10 cm. Immobilization of TiO2 on concrete surface was done by using concrete sealer. In order to investigate the effect of each parameter individually، some experiments were carried out. The results showed that the presence of nanoparticles and UV radiation alone did not significantly affect on the COD removal. According to the conducted experiments the maximum COD removal of 62% was achieved after 20 hr radiation with 7. 5 mW. Cm-2 intensity in pH value of 5 and in presence of 60 g. m-2 of TiO2 coated on concrete. According to Iranian environmental standards and with regard to organic loading of leachate، removal efficiency of this process was in such a way that it could be directly discharged into the environment.
    Keywords: Leachate treatment, Photo Catalysis reaction, TiO2, light intensity, Color, COD
  • Amirreza Mamdoohi, Mahmood Saffarzadeh, A. Bazargany Pages 147-158
    Freeways have a particular role in urban transportation networks due to their high capacity compared to other facilities of lower hierarchical classification. Although these facilities do not have any at-grade junctions and are of the highest mobility and least access classification، their flow control can help general urban traffic condition. Traffic control strategies are thus of particular importance to urban transportation. Ramp metering of urban freeways and highways is one of the efficient traffic control policies that can alleviate traffic congestion by restricting on-ramp flows to the main stream. A main challenge of this policy is the determination of optimal flow rates of the on-ramps leading to optimal flow rate of the main stream. In this paper، a linear programming model is developed considering the capacity constraint of the main stream and the constraints of queue length of ramps. Although the queue length of the on-ramps increase due to the ramp metering strategy by holding up vehicles on these ramps، the travel time of the main stream as the main body of traffic whose traffic condition is of higher importance، decreases due to the increase in the speed of this stream caused by the drop in vehicle density. The main objective of this paper is the implementation of a mathematical programming model developed for a rather congested case study in Tehran; and the analysis of its challenges and impacts. This model takes into account the maximization of flow in the transportation network while flow conservation and capacity constraints are not violated. In the field survey، flow rate data of about 15000 vehicles west-bound of Shahid Hemmat highway segment from Modares freeway to Shahid Chamran off-ramp were gathered for three hours. This segment includes five on-ramps and four off-ramps whose flow rate data along with that of the main stream was collected on a Tuesday in summer 2011. The data was collected through video recording and then obtaining the necessary variables like flow rate data by re-watching the films carefully and counting the vehicles. Although very time and budget consuming، but this survey method made possible the data collection phase to be valid and reliable. Flow rates for 5 minute time intervals for all the ramps and the main stream were obtained to comprise part of the research data base. Capacity، as a model parameter، was predicted for the segment under study. Results of the mathematical programming optimization model indicate that level of service of the segment under study increases from F to E and that the speed in the main stream increases between 18 and 24 kilometers per hour and that travel time in this segment has a decrease of nine minutes. Results of the optimization model indicate that freeway traffic performance can be optimized by careful management of on-ramp monitoring and control realized through ramp metering strategy، emphasizing quantitatively and scientifically the importance and necessity of detailed traffic data and its analysis for the betterment of traffic conditions through merely management techniques which do not require much time or budget to use the existing facilities more efficiently.
  • Pages 159-170
    It is a decade that replication process has gained lots of interests in the production of open-cell metallic foams. Replication process usually involves the steps of preparing porous preform، filling the free spaces by foaming material، and removing the space-holders (usually by dissolution). Independent control of pore size، pore shape، and relative density، the possibility of producing foams with pores of few microns، nearly fault free and uniform structures critical in conducting reproducible mechanical tests، applicability to various metal and alloys، and the simplicity of producing functionally graded structures are some of the benefits making replication process quite appealing for researchers involved in the field of cellular solids. This study assumes that the space-holders are initially monomodal spheres packed in regular simple cubic (sc)، body-centered cubic (bcc)، and face-centered cubic (fcc) configurations. However، the primary shapes and structures of these assemblies undergo considerable changes in the process of compaction. Thus، the realistic numerical simulation of replicated foams is required to address this compressing stage. Accordingly، the physical processes of cold isostatic pressing and preform removal (dissolution) is simulated using nonlinear finite element method and voxel element method، respectively. A code is written to take the deformed shape of a preform (as a set of finite elements)، efficiently invert the geometry، and create the FE model of replicated structure as a set of voxel elements. Three pore sizes of 0. 1، 1، and 10 mm are assumed. The corresponding unit cells are compressed to reach the desired void volume fractions of around 5 to 25%. Assuming an aluminum alloy as the foaming material، uniaxial compressive load is applied to the samples and their elastic moduli، Poisson’s ratios، and yield stresses are extracted. In the range of preforms and pore sizes simulated، no cell size dependency of the results has been observed. The fcc structure، owing to its oblique beam-like elements، shows the most flexible behavior. On the other hand، the sc structure is found the stiffest in the group. The dependencies of elastic and yield properties to relative density increase by migrating from the sc to the bcc and next to the fcc structures. More in-depth study of the results reveals that the bcc samples of higher relative densities have inherent elastic behaviors near those of the sc specimens. From yield stress point of view، the bcc and fcc foams are found superior and inferior، respectively. The computed yield stresses are also compared to some previously reported analytical estimations from which the strength level of each structure is identified. The power law exponents of numerically calculated yield points are shown to be less than their empirical counterparts. This is attributed to the random structure of actual foams and their imperfect struts. Finally، it needs to note that، the extended application of the developed computational procedure to the random assemblies of spherical preforms is already under investigation.
    Keywords: replicated foam, Numerical Simulation, uniaxial compression, Finite element method, voxel element
  • Pages 171-181
    Seismic performance evaluation of different structures requires nonlinear analysis utilizing static or dynamic methods. Among the dynamic nonlinear methods is the time history (TH) method can be noted. Performing dynamic nonlinear methods is not decree because of these methods has complex process and need long time to perform so often engineers do evaluations of seismic performance of different structures by using static nonlinear methods. In static nonlinear methods، capacity spectrum analysis using the concept of nonlinear spectra with constant ductility (CSA) and yield point spectrum analysis (YPSA) can be pointed. Both of these methods determine maximum displacement of structure by comparison capacity spectrum and demand spectrum but YPS method is easier than CSA and need lesser attempts. In additional of this advantage YPSA can be used in design. In order to Performing any of these Methods seven records is needed as history of the sever ground motions. These records are proportionate with the soil of type II. To allow comparison and homogenization of results of these methods scaling of the records is necessary. Also in scaling process the effect of vertical component of ground motion is neglected. In this paper the accuracy of CSA and YPS methods in determining the structural responses، has been assessed by their comparison with the TH method as the witness and accurate method of analysis. In this comparison is used the average of the results. Results include of Displacement of roof of the structures and Inter-story drifts. For this purpose، three 3D structural models of 8، 12 and 15 stories of moderate ductility were selected. These structures consist of a dual system (wall-frame) in one direction and moment resistant system in another direction of the plan against seismic load. All these structures were analyzed and designed according to the Iranian standard 2800 (IS-2800) for seismic analysis and Iranian concrete code of practice respectively. For 12 and 15 stories structures، all records scaled base on demand spectrum given by IS-2800. In the case of 8 story structure the records scaled base on equal maximum acceleration (0. 4g). All structures analyzed utilizing all the methods of TH، CSA and YPSA. In all these analysis the flexural and axial behavior of elements and the shear behavior of the walls were considered nonlinear. Also in the both nonlinear static methods، the strength reduction in the demand spectrum of applied earthquakes was not taken into consideration. Results show that the YPSA method is not accurate enough in case of the earthquakes that cause the structure to largely enter the nonlinear state. Also this method is highly sensitive to the yield displacement for determining the response. Thus، strategies to address these deficiencies are presented. It’s also been shown that the best range for considering the yield displacement in dual system of concrete structures up to 50 meter height is 0. 6% to 0. 8% of the height of structures.
    Keywords: Capacity Spectrum Method, Yield Point Spectrum, Time History Nonlinear Analysis, Dual System, Reinforced Concrete Structures
  • Majid Yazdandoust, Mahmood Yazdani Pages 183-195
    Concrete properties are dependent on many parameters such as ingredients، production and technology، construction methods and curing conditions that have made concrete as a complex and unpredictable material. But these are virtually ignorable against its precious advantageous and precise studies on above parameters may help us to produce concretes with our desirable properties. Ingredients are of those important parameters that play an essential role. Therefore it is seriously important to have enough knowledge about ingredients، their combined effects and interactions and also effects of their properties on concrete properties. Pozzolan materials can help us to achieve desirable characteristics of concrete and develop its mechanical and physical parameters، hence they are used widely. Improvement of mechanical parameters، permeability reduction، and durability increase are among their fabulous benefits of application. They are deemed as essential ingredients of high durable and strength concretes. Pozzolan weighted ratio is major parameters which develop a homogenous and united medium and improve the physical and mechanical parameters of concrete. The effects of pozzolan on physical and mechanical properties of concrete، moreover it’s specifications، depend on the parameters of other ingredients، such as type of aggregates، particle size distribution of aggregates، fineness modulus of fine aggregates، water-cement ratio، cement type and ect. Then study of combined effects of pozzolan specifications and parameters of other ingredients is inevitable for achieving to a concrete with ideal parameters. As we know، microsilica is the most popular pozzolan material which is used widely and it’s parameters and other ingredients parameters (such as type of aggregates، particle size distribution of aggregates، fineness modulus of fine aggregates، water-cement ratio، cement type and ect) have combined effects on the variation of concrete physical and mechanical parameters. So، in this study we selected microsilica as a pozzolan to determine the combined effects of its weighted ratio content، fineness modulus of fine aggregates and water-cement ratio on physical and mechanical properties of concrete. In this study، the combined effects of microsilica weighted ratio content، fineness modulus and water-cement ratio on physical and mechanical properties of concrete were investigated. For determination the effects of microsilica weighted ratio content on concrete parameters in different water-cement ratios and particle size distributions، 5 different microsilica weighted ratio contents، 3 water-cement ratios and 3 particle size distributions، were selected and totally 45 mix designs were prepared and subjected to slump test and compressive strength، tensile strength and modulus of elasticity tests. Obtained results show a direct relationship between microsilica weighted ratio content and physical and mechanical properties of concrete. Increase in microsilica content from 0% to 10 % in all water-cement ratios and fineness modulus، leads to slump decrease and mechanical parameters increase، while from 10 % to 20 % of microsilica content، mechanical properties fall down، but the reduction trend of slump continues. Also it can be seen that the effect of different weighted of microsilica، on physical and mechanical properties of concrete، reduces by increasing in water-cement ratio and intensifies with increment of fineness modulus of fine aggregates.
    Keywords: microsilica, fineness modulus, water, cement ratio, concrete mechanical, physical properties