فهرست مطالب

مهندسی عمران فردوسی - سال بیست و هشتم شماره 2 (پاییز 1395)

نشریه مهندسی عمران فردوسی
سال بیست و هشتم شماره 2 (پاییز 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/06/24
  • تعداد عناوین: 9
|
  • پژوهشی
  • محمدقاسم رحیمی، احمد خدادادی، بیتا آیتی صفحات 1-8
    آب آلوده به هیدروکربن های نفتی همواره بر روی محیط اطراف، اثرات منفی و زیان بار زیادی در ابعاد مختلف سلامتی جامعه، اقتصادی و محیط زیستی داشته است. بنابراین پژوهش حاضر با هدف مطالعه و بررسی تصفیه پذیری این نوع آلاینده ها از فاضلاب با استفاده از سیستم فتولیز و هم چنین مدل سازی آن صورت گرفت. در این سیستم به بررسی و مطالعه تاثیر COD های مختلف (50، 100، 250، 350 و 500 میلی گرم بر لیتر) و شدت تابش های متفاوت لامپ UV-C (60، 80، 100، 120 وات) پرداخته شد. براساس میزان مصرف انرژی به ازای حذف هر واحد COD، غلظت و شدت تابش بهینه به ترتیب 350 میلی گرم بر لیتر و 80 وات برای حذف هیدروکربن های نفتی به دست آمد. در مدل سازی این سیستم در شدت تابش 60 وات علاوه بر COD های مذکور، COD معادل 1000 میلی گرم بر لیتر نیز مورد بررسی قرار گرفت. با بررسی نتایج حاصل مشاهده شد که می توان از سیستم فتولیز به عنوان یک واحد پیش تصفیه مناسب برای سیستم های بیولوژیکی بهره گرفت.
    کلیدواژگان: فتولیز، هیدروکربن های نفتی، COD، شدت تابش، انرژی مصرفی
  • خسرو حسینی، حامد نوخاسته، حجت کرمی، سید امین سلامتیان صفحات 9-22
    بررسی پدیده آب شستگی پایین دست جت ریزشی پیچیده است و عوامل متعدد از جمله مشخصات جریان و رسوب و هم چنین هندسه مجرای عبور جریان بر آن تاثیر گذار است. در تحقیق حاضر، مدل سازی عددی آب شستگی ناشی از جت ریزشی از یک نمونه آزمایشگاهی، توسط نرم افزار SSIIM2 صورت گرفته است. مقدار زبری، مدل انتقال رسوب و مدل آشفتگی با استفاده از آزمون های ضریب تعیین و میانگین قدرمطلق خطا واسنجی گردیده است. نتایج مدل سازی عددی نشان داد که با افزایش عدد فرود جریان، عدد فرود مصالح و ارتفاع ریزش، عمق آب شستگی افزایش می یابد
    کلیدواژگان: آب شستگی، مدل عددی، SIIM، عدد فرود مصالح، جت ریزشی، ارتفاع ریزش
  • مجید قاسمی، بابک تقوی، سعید عباس بندی صفحات 23-38
    در این مقاله شناسایی ماتریس های مشخصه سیستم خطی (شامل ماتریسهای جرم، میرایی و سختی) با استفاده از حل معکوس معادلات حرکت، با تمرکز بر کاهش شرایط بدوضعی دستگاه معادلات حاصل، در حوزه فرکانس ارائه گردیده است. این روش با اندازه گیری پاسخهای شتاب در درجات آزادی سازه تحت یک تحریک اجباری، به شناسایی سیستم و تشخیص خرابی های محتمل می پردازد. بدوضعی معادلات حرکت و وجود نویز در پاسخهای شتاب اندازه گیری شده به عنوان یک مشکل ناگزیر، موجب ناپایداری پاسخ مسئله تشخیص سیستم، خطای فزاینده و عدم قابلیت اعتماد در ماتریس های مشخصه تعیین شده می شود. دراین مقاله الگوریتمی برای بهبود بخشیدن به مشکل بدوضعی حل معکوس مسئله در روند شناسایی سیستم ارائه گردیده است که یک روش خاص بالامثلثی سازی ماتریس است. الگوریتم پیشنهادی با شناسایی بردارهای موازی و شبه موازی موجود در ماتریس ضرایب دستگاه معادلات خطی به حذف بردارهای وابسته خطی می پردازد و با کاهش تکینگی ماتریس، موجب پایدارسازی و ارتقای پاسخ می گردد. در تخمین بهینه ماتریسهای مشخصه سیستم در روند شناسایی از روش حداقل مربعات و تابع جریمه استفاده شده است. به منظور بررسی کارایی الگوریتم پیشنهادی، ماتریس های مشخصه قاب هشت طبقه غیربرشی با میرایی نامتناسب با استفاده از الگوریتم کاهش تکینگی در شناسایی سیستم،تعیین شده اند. نتایج نشان می دهد استفاده از الگوریتم پیشنهادی در بهبود تخمین و پایداری پاسخ ها کاملا مفید است.
    کلیدواژگان: شناسایی سیستم سازه، حل معکوس معادله حرکت، مسئله بدوضع، تکینگی ماتریس
  • مهران زینلیان، مهدی مختاری صفحات 39-56
    ارزیابی و ارائه مدل های تحلیلی مناسب برای بررسی و پیش بینی رفتار چرخه ای سازه ها همواره مورد توجه محققان و طراحان سازه بوده است. در این مقاله یک مدل تحلیلی برای نشان دادن رفتار چرخه ای سازه ها با در نظر گرفتن اثرات کاهندگی شامل باریک شدگی، کاهش سختی، کاهش مقاومت و لغزش معرفی شده است. این مدل بر مبنای مدل مستقل می باشد، به طوری که اثر لغزش نیز مورد توجه قرار گرفته است. این مدل براساس یک سیستم تک درجه آزادی، چنددرجه آزادی-چندخطی و نیز توسعه معادلات دیفرانسیل مشتقات جزئی مرتبط بیان می شود. مدل پیشنهادی مشخصات اصلی سیکل های چرخه ای را با استفاده از پارامتر های قابل اندازه گیری سازه از طریق آزمایش، نشان می دهد. از آن جا که معمولا آزمایشهای رفتار لرزه ای صورت گرفته بر روی قاب های سازه ای توسط محققان، به صورت تغیییر مکان–کنترل میباشند، لذا برای تطبیق مناسب نتایج تحلیلی با نتایج آزمایشگاهی، مدل ارائه شده به صورت تغییر مکان–کنترل نیز توسعه داده شده است. این مدل برای ترکیبات سازه ای مختلف با انواع مصالح مختلف از جمله فولاد، بتن و... استفاده می گردد. رژیم بارگذاری چرخه ای اعمال شده به مدل براساس روش B استاندارد ASTM E2126-07 می باشد. به منظور بهتر نشان دادن عوامل کاهندگی بر رفتار چرخهای سازه و ارزیابی عملکرد مدل ارائه شده، مثال های متعددی از یک سیستم سازه ای ارائه گردیده است. نتایج حاصل، نشا ن دهنده اثر قابل ملاحظه هر یک از اثرات کاهندگی بر پاسخ چرخه ای انواع سیستم های ساز های می باشد. هم چنین نشان داده شده مدل اصلاح شده تغییر مکان کنترل، تطبیق بهتری با نتایج حاصل از آزمایش های تجربی دارد.
    کلیدواژگان: رفتار چرخه ای، مدل تحلیلی، تغییر مکان، کنترل، باریک شدگی، کاهش سختی، کاهش مقاومت، لغزش
  • علی پریزاده قوشخانه، محمد جواد خانجانی صفحات 57-76
    یکی از روش های کاهش اختلاف خیز در سازه شناور استفاده از سلول های گیل است. در زیر این سلول ها نیروی شناوری حذف می شود. در این مطالعه با ساخت مدل آزمایشگاهی، رفتار سلول های گیل بررسی شده است. نتایج آزمایش استاتیکی نشان می دهد، استفاده از 10 درصد سلول گیل در دو انتهای مدل، باعث بهترین عملکرد را در کاهش اختلاف خیز شده است. مدل دارای 5 درصد سلول گیل با چینش مثلثی در گوشه ها بیشترین کاهش لنگر خمشی داشته است. همچنین از نتایج آزمایش دینامیکی می توان دریافت؛ این راهکار در کاهش جابجایی در برابر امواج چندان موثر نیست.
    کلیدواژگان: سلول گیل، سازه شناور بسیار بزرگ، مدل سازی آزمایشگاهی، اختلاف خیز، بارگذاری نامتقارن
  • بهروز کشته گر صفحات 77-90
    رویه اندازه گیری عملکرد (PMA) یک روش برای ارزیابی قیدهای احتمالاتی در مسائل طراحی بهینه براساس قابلیت اعتماد سازه ها می باشد. روش مقدار متوسط ارتقا یافته (AMV) به صورت ساده و کارایی برای رویه PMA مناسب است. رویه تکرار AMV ممکن است در بعضی از قیدهای احتمالاتی غیرخطی دچار واگرایی به صورت نوسانی یا اغتشاش گردد. در مقاله حاضر، یک رویه انتقال پایدار برای هم گرایی مناسب توابع عملکرد غیرخطی ارائه شده است. این روش براساس تعریف یک طول گام مناسب بین صفر و یک که به سادگی برمبنای نتایج جدید رویه AMV و نتایج تکرار قبلی روش بهبودیافته انتقال پایدار قابل محاسبه است، پایه گذاری شده است. بهمنظور هم گرایی مناسب روش بهبودیافته انتقال پایدار، شرط شیب در تکرارهای متوالی لحاظ شده است. نتایج عددی چندین تابع غیرخطی عملکرد مسائل بهینه برمبنای قابلیت اعتماد نشان می دهد که روش بهبودیافته انتقال پایدار موجب کنترل ناپایداری حل رویه PMA می شود و هم چنین، در مسائل سازه ای با عملکرد غیرخطی، نسبت به رویه AMV توانمندتر و نسبت به رویه انتقال پایدار، کاراتر است.
    کلیدواژگان: روش اندازه گیری عملکرد، مقدار متوسط پیشرفته، طراحی بهینه براساس قابلیت اعتماد، روش بهبودیافته انتقال پایدار
  • محمد ذونعمت کرمانی، خاطره امیرخانی صفحات 91-108
    در این تحقیق دو روش شبکه عصبی مصنوعی و روش بر پایه تئوری آشوب به منظور پیش بینی روزانه، هفتگی و ماهانه رواناب ایستگاه پل کهنه بر رودخانه قره سو به کار گرفته شده اند. نتایج حاصل از پیش بینی با استفاده از روش پیش بینی موضعی مبین نزدیکی نتایج با داده های مشاهداتی در مقیاس های روزانه و هفتگی و عدم تطابق مناسب در مقیاس ماهانه بوده که بیانگر وجود آشوبناکی در مقیاس های روزانه و هفتگی است. همچنین نتایج پیش بینی شده با استفاده از شبکه عصبی در مقیاس های روزانه و هفتگی برخلاف مقیاس ماهانه ضعیف تر از روش پیش بینی موضعی بوده است.
    کلیدواژگان: سری زمانی رواناب، نظریه آشوب، پیش بینی موضعی، شبکه عصبی مصنوعی
  • یادداشت پژوهشی
  • علیرضا کردجزی، فریدون پویانژاد، فرزاد شهابیان صفحات 109-124

    در سال های اخیر روش های یادگیری ماشین به طور گسترده در مدل سازی مسائل علوم مختلف مورد استفاده قرار گرفته اند. روش ماشین بردار پشتیبان نیز یکی از روش های نسبتا جدید یادگیری ماشینی است که در مدل سازی مسائل مهندسی به طور موفقیت آمیز مورد استفاده قرار گرفته است. در این پژوهش از روش ماشین بردار پشتیبان برای پیش بینی مقاومت نهایی تیرورق های تحت اثر بارهای موضعی استفاده شده است. بارهای موضعی یکی از انواع بارگذاری ها است که می تواند سبب بروز ناپایداری و گسیختگی تیرورق ها شود. عوامل مهم و موثر در ناپایداری تیرورق ها، از قبیل کمانش جان وبال و ایجاد لهیدگی در محل اتصال بال به جان، باعث پیچیده شدن رفتار تیرورق ها می شود. به همین دلیل نتایج روش های نیمه تجربی موجود و یا نتایج تحلیل این مسئله با روش اجزای محدود همواره با خطاهای قابل توجهی همراه بوده است و نیاز به روش های کارآ تر هم چنان وجود دارد. در این مقاله از یک مجموعه داده شامل 126 نمونه از نتایج آزمایش های موجود برای گسترش مدل ماشین بردار پشتیبان استفاده شده است. این داده ها از مقالات منتشرشده استخراج شده اند و هر نمونه شامل مشخصات هندسی تیرورق، مشخصات بارگذاری و مشخصات مکانیکی مصالح تیر ورق می باشد. مقایسه نتایج حاصل از مدل های ارائه شده در این مقاله با مقادیر اندازه گیری شده، خطای متوسط کمتر از %7 را بر روی نمونه های آزمایش نشان می دهد و درنهایت مقایسه نتایج مدل های ارائه شده در این مقاله با یک روش سنتی متداول، برتری مدل SVM را تایید می کند.

    کلیدواژگان: تیرورق ها، بارهای موضعی، ماشین بردار پشتیبان
  • عباس حق اللهی، امیر طریقت، محمد شفیعی زاده صفحات 125-139
    این مقاله، تاثیرات متقابل میکروسیلیس و پلیمر استایرن بوتادین (SBR) را بر مقاومت فشاری بتن بررسی می نماید. تحلیل نتایج مقاومت فشاری 32 مخلوط بتنی با 2 نسبت آب به مواد سیمانی (45/0 و 35/0) و چهار درصد جایگزینی میکروسیلیس ( 10%، 5/7%، 5%، 0% ) و چهار درصد پلیمر استایرن بوتادین (15%، 10%، 5%، 0% ) بررسی شده است. یک مدل ریاضی براساس قانون آبرامز، بهمنظور پیش بینی مقاومت بتن های حاوی SBR و میکروسیلیس پیشنهاد شده است. این مدل ساده، ممکن است به عنوان راهنمایی مناسب برای اختلاط مخلوط های بتنی حاوی میکروسیلیس و پلیمراستایرن بوتادین به کار رود.
    کلیدواژگان: بتن، میکروسیلیس، پلیمر استایرن بوتادین، مقاومت فشاری، مدل ریاضی
|
  • Mohammad Ghasem Rahimi, Ahmad Khodadadi, Bita Ayati Pages 1-8
    Water contaminated with petroleum hydrocarbons has harmful effects on health, economy and environment. In this study, photolysis process for treating petroleum hydrocarbons was investigated. Hence different initial CODs with different UV-C radiation power were examined. Based on the energy consumption per unit of COD removed, COD of 350 mg/L and radiation power of 80 W were chosen as the optimum conditions. To improve model prediction, in addition to the aforementioned CODs, COD=1000 mg/L in 60 W was also tested. The findings indicated that photolysis can be considered as a suitable pretreatment process for the biological systems.
    Keywords: Photolysis, Petroleum Hydrocarbons, COD, Radiation Power, Energy Consumption
  • Khosrow Hosseini, Hamed Nokhasteh, Hojat Karamis., Amin Salamatian Pages 9-22
    Investigation on local scour phenomenon downstream of impinging jets is very complicated. Different parameters such as geometry of stream, characteristics of flow and sediments have great influences on the scour phenomenon. The present study is preceded to numerical modeling of scouring by impinging jet via SSIIM 2 model founded on a physical model tests. The numerical model is calibrated for roughness coefficient, turbulence model and the bed load sediment transport function by using the coefficient of determination and the mean absolute error. Effects of Froude number, densimeteric Froude number and drop height on scouring by impinging jet were investigated. The results indicate that the maximum scour depth increases by increasing Froude number; densimeteric Froude number and drop height.
    Keywords: Scouring, Numerical Modeling SSIIM, Densimetric Froude Number, Impinging Jet, Drop Height
  • Majid Ghasemi, Babak Taghavi, Saeid Abbasbandy Pages 23-38
    This paper presents a method for identification of linear system physical parameters (structural mass, damping and stiffness matrices) using the inverse solution of equation of motion in the frequency domain, by focus on the reducing the illconditioning effect. The method utilizes the measured responses from the forced vibration test of structure in order to identify the system properties and detect the probable damages. Inputs and outputs data is gathered in an augmented matrix [A|b], that large number of this data is caused to ill condition problem. Moreover, as an inevitable problem, there is a noise in the measurement and makes discrepancy in result of identification. Ill conditioning causes instability in the result of identification, the instability and noisy result reduce validity of the results and accordingly will be valueless statistic methods in the system identification (SI). This paper is presented an algorithm to improve the ill conditioning problem that is a special upper triagularization matrix method. The proposed algorithm can identify parallel and pseudo parallel vectors in coefficient matrix of linear equations. By removing these linearly dependent vectors and thus reducing singularity of the matrix, stabilization is resulted which is a key objective in numerical linear algebra. In order to optimal estimation of identification results, least-squares and penalty function methods is used. The validity and efficiency of the reduce singularity of matrix method is tested on a eight non shear story frame structure by using direct model updating method. Aforementioned structures have a non-proportional damped matrix and subjected to sweep harmonic forces. The results show that the proposed algorithm improves the stability of the estimation and the answer is quite useful.
    Keywords: System Identification, Inverse Problem in Equation of Motion, Ill, Condition Problem, Singularity of Matrix
  • Mehran Zeynalian, Mehdi Mokhtari Pages 39-56
    In this paper, an analytical model is introduced to show the cyclic behavior of the structures, considering degradation phenomena including pinching, stiffness degradation, strength deterioration and sliding effects. This model is based on well-known Mostaghel’s model though some essential modifications as well as sliding effect are also taken into account. This model is developed based on a simple single degree of freedom and multi-degree of freedom multi-linear mechanical systems and developing of partial differential equations. The proposed model includes basic characteristics of the hysteresis cycles that can be easily measured through the experimental tests. It is notable that usually the experiments conducted on the structural members are displacement-control based. Hence, in order to properly implement the analytical model with the experimental results, the proposed model has been developed according to displacement-control. The cyclic loading regime applied to this model is based on standard ASTM E2126-07 method B. In order to demonstrate the degrading phenomena of the hysteresis behavior of the structures, several examples of a structural system are presented to show that the proposed analytical model can provide realistic descriptions of the structural hysteretic performances.
    Keywords: Hysteretic Behavior, Analytical Model, Displacement, Control, Pinching, Stiffness Degradation, Strength Deterioration, Sliding
  • Ali Parizadeh, Mohammad Javad Khanjani Pages 57-76
    When very large floating structure) VLFS (is heavily loaded in the central portion, the difference deflection between its central section and its corners would increase. One cost effective solution for reducing the differential deflection is gill cell. Gill cells are compartments in the VLFS that the buoyancy forces are eliminated at their locations. In this study, for examine the gill cells behavior, an experimental model was fabricated. Results showed that model with 10% of gill cells had best performance in difference deflection reduction. Also, model with 5% of gill cells and triangular arrangement in its corners had highest degree of bending moment reduction. Dynamic experiments results showed that the use of gill cells against the waves isn’t effective.
    Keywords: Very Large Floating Structure, Gill Cell, Differential Deflection, Experimental Modeling, Uneven Loading
  • Behrooz Keshtegar Pages 77-90
    Performance measure approach (PMA) is a method for evaluating the probabilistic constraints in reliability-based design optimization of structures. The advanced mean-value (AMV) method is suitable for PMA, simply and efficiently. The iterative AMV scheme could be yielded to unstable solutions such as periodic-oscillation and chaos for highly nonlinear performance functions. In the present paper, an improved stability transformation method (ISTM) is proposed for appropriate convergence of nonlinear performance functions. This iterative approach has been established based on a suitable stepsize between one and zero that is simply calculated on the basis of the new results of AMV scheme and the previous results of the improved stability transformation iterative formula. The descent condition was applied in the iterative sequences of the ISTM to achieve stable convergence. The results of several nonlinear performance functions in reliability-based design optimization demonstrate that the ISTM is laded to control instability solutions of PMA and also, it is more robust than AMV and more efficient that stability transformation method in structural problems with nonlinear performance functions.
    Keywords: Performance Measure Approach, Advanced Mean, Value, Reliability, Based Design Optimization, Improved Stability Transformation Method
  • Mohammad Zounemat Kermani, Khatereh Amirkhani Pages 91-108
    In this research prediction methods of artificial neural network and chaos theory are employed to predict daily, weekly and monthly runoff. For this, runoff series data observed at Pole-Kohneh located in the Qareh-Soo River. The nonlinear predictions of chaos are found to be in close agreement with the observed runoff, with high correlation coefficient for daily and weekly time scales. Predicted results of monthly time scale are not satisfying which indicating the chaos behavior in daily and weekly scales. The predicted results of ANN are inferior to chaos for daily and weekly scales but superior to chaos for monthly scale.
    Keywords: Runoff time series, chaos theory, local prediction method
  • Ali Reza Kordjazi, Fereydoon Pooya Nejad, Farzad Shahabian Pages 109-124

    The support vector machine (SVM) is a relatively new machine learning method which is increasingly being applied to engineering problems and have yielded encouraging results. Because of complex behavior of elastoplastic of web panels of plate girders under patch loading, almost none of the proposed methods provides consistent and accurate predictions of patch load capacity. Consequently, alternative solutions are required to overcome these limitations. In this paper SVM models are developed for predicting the ultimate resistance of plate girders subjected to patch loading. The training and testing patterns of the proposed SVM models are based on well established experimental results taken from literature. Finally a comparison is made between predictions obtained from the SVM models and a traditional method for determining patch loading resistance. The comparison confirms that the SVM models developed in this paper, outperform the traditional method.

    Keywords: Plate Girders, Patch Loading, Support Vector Machine
  • Abbas Haghollahi, Amir Tarighat, Mohammad Shafieyzadeh Pages 125-139
    This paper deals with the interfacial effects of silica fume (sf) and styrene-butadiene polymer (SBR) on compressive strength of concrete. Analyzing the compressive strength results of 32 concrete mixes performed over two water-binder ratios (0.35, 0.45), four percentages replacement of silica fume (0%, 5%, 7.5%, 10%) and four percentages of SBR (0%, 5%, 10%, 15%) were investigated. A mathematical model base on Abrams’ law has been proposed for evaluation strength of silica fume-SBR concretes. This simplified model might serve as useful guides for commixture concrete admixtures containing of silica fume and SBR. The accuracy of the proposed model is investigated.
    Keywords: Concrete, Silica Fume, SBR, Compressive Strength, Mathematical Modeling