فهرست مطالب

مهندسی عمران - سال پنجاه و یکم شماره 4 (مهر و آبان 1398)

نشریه مهندسی عمران
سال پنجاه و یکم شماره 4 (مهر و آبان 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/08/01
  • تعداد عناوین: 17
|
  • علیرضا کیانی، مهدی ترابی*، سید محمد میرحسینی صفحات 619-630
    معیارهای شدت زمین لرزه برای کمی سازی قدرت زلزله ها و ارزیابی پاسخ سازه ها به کار می روند. از آنجایی که این معیارهای شدت به عنوان رابطی بین نیاز لرزه ای و تحلیل خطر لرزه ای عمل می کنند، نقشی اساسی در مهندسی زلزله مبتنی بر عملکرد دارند. تحقیقات زیادی در زمینه تعیین معیار شدت بهینه برحسب کارایی و کفایت انجام شده است. اکثر این مطالعات بر سازه های متداول مثل ساختمان ها و پل ها متمرکز است و تعداد کمی از آنها در مورد خطوط لوله مدفون است. در مطالعه حاضر معیارهای شدت بهینه برای پیش بینی نیاز لرزه ای خطوط لوله فولادی مدفون پیوسته تحت زلزله های پالس گونه حوزه نزدیک مورد بررسی قرار گرفته است. سه لوله فولادی مدفون با قطر به ضخامت (D/t) ، عمق دفن به قطر (H/D) و مقاومت مصالح و نیز مشخصات خاک مختلف تحت تحلیل دینامیکی فزآینده با استفاده از بیست رکورد زلزله قرار گرفتند. از روش اجزاء محدود برای مدل سازی استفاده شده که در طی آن برای مدلسازی خاک از فنرها و میراگرهای معادل و برای مدلسازی لوله از المان پوسته استفاده شده است. کرنش فشاری محوری حداکثر در بحرانی ترین مقطع لوله به عنوان پارامتر نیاز مهندسی برای لوله فولادی مدفون پیوسته انتخاب شده و سپس شانزده معیار شدت زمین لرزه بالقوه در نظر گرفته شده اند. در نهایت نتیجه گرفته شد که VSI[w1(PGD+RMSd)]^0.5 و سپس حداکثر سرعت پایدار (SMV) معیارهای شدت مناسب برای مطالعه خطوط لوله فولادی مدفونی که در معرض زلزله های پالس گونه حوزه نزدیک قرار دارند، در چهارچوب مهندسی زلزله عمل کردی می باشند.
    کلیدواژگان: خط لوله مدفون پیوسته، زلزله حوزه نزدیک، تحلیل دینامیکی فزآینده، مهندسی زلزله عملکردی، معیار شدت
  • سلمان رحیمیان، رضا مرشد* صفحات 631-644
    در مناطقی که فعالیت لرزه خیزی زیاد نیست، وزن برج و بار باد، دو بار مهم در طراحی برج خنک کننده هستند. البته تاثیر بار های حرارتی را نمی توان نادیده گرفت. بر اثر ایجاد ریزترک های ناشی از بارهای حرارتی، مقاومت نهایی برجهای خنک کننده در پایان بارگذاری باد کاهش پیدا می کند. در گذشته تاثیر این بار ها کمتر مورد توجه قرار می گرفتند اما امروزه امکان مدل کردن برج های خنک کننده و اعمال بار های حرارتی و تحلیل این برج ها با روش اجزاء محدود فراهم شده است. در این تحقیق برج خنک کننده نیروگاه شهید رجایی با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود ABAQUS مدل سازی شده است برای مدل کردن پوسته این برج از مدل Damage plasticity که قابلیت مدلسازی ترک را دارد، استفاده شده است. در این تحقیق اثرات دو بارگذاری مقایسه شده که در بارگذاری اول بار ثقلی، باد و حرارت و در بارگذاری دوم بار ثقلی و باد به برج اعمال شده است .بر اساس نتایج حاصله اختلاف تغییر مکان پوسته برج در جهت اعمال باد در دو بارگذاری برابر 6/4 درصد و اختلاف آسیب فشاری در دو بارگذاری حدود 3 درصد و اختلاف آسیب کششی حدود 10 درصد است. آسیب فشاری و کششی در حضور بارگذاری حرارتی در ناحیه بزرگتری گسترش یافته است. بیشترین تاثیر بارگذاری حرارتی بر روی مقدار لنگرخمشی پوسته در قسمت پشت به باد است که نسبت اختلاف لنگر خمشی در دو بارگذاری (1) و (2) بیش از 40 درصد بدست آمده است. همچنین برج در حضور بار های حرارتی با فشار باد کمتری به مقاومت نهایی خود رسید.
    کلیدواژگان: برج خنک کننده، روش اجزاء محدود، مدل آسیب - پلاستیسیته، بار حرارتی، نرم افزار آباکوس
  • عباس پارسائی، شادی نجفیان، عبدالرضا ظهیری* صفحات 645-656
    پیش بینی دبی جریان در کانال های مرکب یکی از مهمترین مسایل مهندسی هیدرولیک است. از مهمترین پارامترهای جریان در کانال های مرکب نیز می توان به تنش برشی ظاهری اشاره کرد که در اثر اختلاف سرعت جریان در کانال اصلی و سیلاب دشت ها در محل اتصال کانال اصلی به سیلاب دشت ها به وجود می آید. تنش برشی ظاهری باعث ایجاد آشفتگی و گردابه های سه بعدی در مرز کانال اصلی و سیلاب دشت ها و نیز کاهش دبی کل جریان می گردد. در این پژوهش، دبی جریان در کانال های مرکب مستقیم با استفاده از روش های تجربی، روش دسته بندی گروهی داده ها و شبکه عصبی چندلایه مد ل سازی و پیش بینی شد. پارامترهای بی بعد مورد استفاده بدین منظور عبارتند از عمق نسبی جریان، شعاع هیدرولیکی نسبی، مساحت نسبی و زبری نسبی. نتایج نشان داد که روش دسته بندی گروهی داده ها با ضریب تبیین 91/0 و ریشه میانگین مربعات خطای 057/0 دارای مناسب ترین عملکرد در تخمین دبی جریان در کانال های مرکب است. بررسی ساختار روش دسته بندی گروهی داده های توسعه داده شده نشان می دهد که عمق نسبی جریان و مساحت نسبی تاثیر بیشتری را در مدل سازی ظرفیت کانال های مرکب دارند. بررسی عملکرد مدل شبکه عصبی چند لایه توسعه داده شده نشان می دهد که این مدل با ضریب تبیین 82/0 و ریشه مربعات خطای 065/0 دارای دقت بیشتری نسبت به روش های تجربی است. تحلیل حساسیت شبکه عصبی چند لایه نشان داد که پارامترهای شیب طولی، عمق و مساحت نسبی تاثیر بیشتری در دقت پیش بینی جریان دارند که این نکته ساختار بدست آمده از روش دسته بندی گروهی داده ها را تایید می نماید.
    کلیدواژگان: مدیریت سیلاب، عمق نسبی، مهندسی رودخانه، شبکه عصبی، روش دسته بندی گروهی داده ها
  • مقداد حمید زاده*، محمود حسنلوراد، رسول محمدپور سلوط صفحات 657-670
    بررسی مشخصات و مدل های رفتاری خاک جهت طراحی بهتر و عملکرد کاراتر پروژه های عمرانی از اهمیت زیادی برخوردار است. در این مقاله توانایی و قابلیت مدل رفتاری منظری و دافالیاس که یک مدل پیشرفته در زمینه مدل رفتاری خاک است جهت پیش بینی رفتار برشی یک خاک ماسه ی کربناته با دانه های شکننده، ارزیابی می گردد. پارامترهای خاک مورد نظر و چگونگی تاثیر آن ها بر نمایش رفتار خاک بررسی می شود. با مقایسه نمودارهای تنش کرنش حاصل از آزمایش سه محوری و مدل در نمونه های سست و متراکم، مشاهده شد که نتایج حاصل از مدل رفتاری با نتایج آزمایشگاهی تطابق خوبی دارد، ولی با بررسی نمودارهای کرنش حجمی در برابر کرنش محوری مشاهده می شود خروجی های مدل رفتاری منظری و دافالیاس در مقایسه با نتایج آزمایش دقت کافی را ندارد، با این وجود، مدل رفتاری مذکور روند تغییرات را به طور مناسب پیش بینی می کند. این مدل رفتاری در تنش های همه جانبه زیاد، نتایج بهتری در مقایسه با تنش های همه جانبه کم در بررسی کرنش حجمی نمونه ها دارد. به نظر می رسد دلیل اصلی ضعف مدل رفتاری در پیش بینی پاسخ حجمی خاک مورد نظر، قابلیت خردشوندگی دانه های خاک باشد که مدل آن را در نظر نمی گیرد.
    کلیدواژگان: خاک، مدل رفتاری منظری و دافالیاس، ماسه کربناته، پارامتر حالت، آزمایش سه محوری
  • حسین تحقیقی*، مهدی البرزی ورکی صفحات 671-684
    قاب مهاربندی کمانش تاب نوع ویژه ای از قاب های فولادی مهاربندی هم محور است که در آن مهاربندها در برابر فشار کمانش نمی کنند و در نتیجه اتلاف انرژی مطلوبی از خود نشان می دهد. لیکن هنگام وقوع زلزله های بزرگ، سختی پایین این مهاربندها بعد از تسلیم سبب تغییرمکان های دایمی بزرگ در قاب می شود. هدف تحقیق حاضر، ارزیابی رفتار لرزه ای یک سیستم نوین سازه ای موسوم به قاب فولادی مقید شده با مهاربندهای کمانش تاب هسته مرکب و مقایسه آن با رفتار قاب مهاربندی کمانش تاب متداول می باشد. بدین منظور، از سه روش تحلیل استاتیکی غیرخطی، تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی و تحلیل دینامیکی افزایشی روی انواع مدل های قاب مهاربندی کمانش تاب متداول و مرکب دارای طبقات مختلف استفاده می شود. مقادیر متوسط ضریب رفتار در قاب های فولادی مقید شده با مهاربند کمانش تاب مرکب برای روش های طراحی حالت حد نهایی و تنش مجاز به ترتیب برابر 2/10 و 7/14 بدست می آید. برای انجام تحلیل های تاریخچه زمانی، هفت زوج شتاب نگاشت از زلزله های گذشته در سطوح خطر مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. نتایج تحلیل ها حاکی از این است که قاب های فولادی مرکب از بهبود عملکرد قابل توجهی در ضریب رفتار و نیز کاهش چشمگیر در مقدار جابه جایی پسماند بام نسبت به قاب های مهاربندی کمانش تاب متداول برخوردار هستند. به علاوه، با توجه به ارتفاع قاب و شدت زلزله، تغییر مکان جانبی نسبی درون طبقه در قاب های مرکب می تواند کاهش قابل ملاحظه ای داشته باشد.
    کلیدواژگان: مهاربند، کمانش تاب مرکب، ضریب رفتار، تغییر شکل پسماند، تحلیل غیرخطی
  • بهروز فراهی، محمدرضا اصفهانی*، جواد سبزی صفحات 685-698

    خاصیت بازگشت پذیری آلیاژهای هوشمند حافظه دار (SMAهای) فوق الاستیک، ویژگی منحصر به فردی است که از آن می توان در ساخت و تقویت اجزای بتن مسلح استفاده کرد. اجزای بتنی تقویت شده با این آلیاژها، قابلیت شکل پذیری و جذب انرژی بالاتری نسبت به تیرهای بتن مسلح معمولی دارند و هم چنین در چرخه های متوالی بارگذاری و باربرداری، خسارت کم تری نسبت به تیرهای بتن مسلح رایج متحمل می شوند. هدف از پژوهش پیش رو، بررسی آزمایشگاهی رفتار تیرهای بتن مسلح تقویت شده با آلیاژهای هوشمند حافظه دار به روش تقویت خمشی نصب در نزدیک سطح (NSM-SMA) و مقایسه ی آن ها با تیرهای بتن مسلح معمولی و نیز تیرهای بتن مسلح تقویت شده با روشNSM-FRP است. برای دست یابی به اهداف پژوهش، 11 تیر بتن مسلح به ابعاد مقطع 200×150 میلی متر و طول 1150 میلی متر ساخته شد. از میان این تیرها، 3 نمونه بدون تقویت بودند، 4 نمونه به وسیله روش NSM-SMA تقویت شدند و 4 نمونه با میلگردهای GFRP و با روش NSM-FRP مورد تقویت قرار گرفتند. نمونه ها به صورت دو سر ساده تحت آزمایش خمش سه نقطه ای و بارگذاری های استاتیکی و بارگذاری- باربرداری قرار گرفتند و عوامل متعددی از جمله مقاومت، میزان جذب انرژی، قابلیت بازیابی تغییر شکل و توانایی بستن عرض ترک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد تیرهای بتن مسلح تقویت شده با روش NSM-SMA تحت بار استاتیکی، تغییر مکان وسط دهانه و جذب انرژی بالاتری نسبت به سایر تیرها دارند. هم چنین تحت بارگذاری- باربرداری، تیرهای تقویت شده با روش NSM-SMA خسارت کم تری نسبت به سایر تیرها داشتند.

    کلیدواژگان: تیر بتن مسلح، آلیاژهای هوشمند حافظه دار، روش تقویت نصب در نزدیک سطح، جذب انرژی، بازیابی تغییر شکل
  • رحیم دباغ*، خسرو علینژاد، اکبر شیرزاد صفحات 699-712

    کنترل کیفیت آماری روشی برای نظارت بر فرایند در جهت شناسایی علل اصلی تغییرات و انجام اقدامات اصلاحی می باشد. نمودارهای کنترل و کارایی فرایند دو ابزار کاربردی مهم برای کنترل کیفیت آماری محسوب می شوند. در بسیاری از سیستم های واقعی که همواره اطلاعات دقیق و قطعی در دسترس نبوده و اطلاعات به صورت مبهم و فازی وجود دارد، روش های فازی با استفاده از عبارات زبانی مناسب و اعداد فازی می توانند بررسی دقیق تری از وضعیت فرایند تولید داشته باشند. در این تحقیق نمودارهای کنترل فازی با استفاده از قوانین فازی بسط داده شده و سپس شاخص کارایی واقعی فرایند () جهت ارزیابی دقت، صحت و عملکرد فرایند تولید در حالت فازی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده از بررسی کیفیت کنتورهای آب خانگی در شرکت آب و فاضلاب شهری استان آذربایجان غربی نشان داد که استفاده از قوانین فازی در مقایسه با حالت داده های غیرفازی، گزینه های تصمیم گیری بیشتری را در اختیار تصمیم-گیرندگان قرار داده و تقسیم بندی دقیق تری از کیفیت تولیدات را ارایه می کند. همچنین شاخص فازی کارایی واقعی فرایند با در نظر گرفتن میانگین، مقدار هدف و واریانس فرایند بطور همزمان، می تواند یک تحلیل دقیق تر از فرایند ارایه دهد. مقادیر شاخص واقعی فرایند در شرکت مورد مطالعه کمتر از یک بدست آمده است که شرایط فرایند تولید را نامساعد نشان می دهد.

    کلیدواژگان: کنترل کیفیت، نمودارهای کنترل، کارایی واقعی فرایند، منطق فازی، کنتور آب
  • جهانگیر خزائی*، عباس عابدی، حسین مویدی صفحات 713-724

    اگر یک دیوار با ارتفاع بلند به چند دیوار با ارتفاع کوتاه تر تقسیم شود به آن دیوار پله ای(تراس بندی شده) اطلاق می شود. در دیوارهای خاک مسلح زمانی که اجرای دیوار با ارتفاع زیاد مورد نظر باشد به دلیل بالا رفتن هزینه ها بحث اجرای دیوار پله ای می تواند مفید واقع شود. بدین منظور مدل سازی در مقیاس آزمایشگاهی بر روی دیوار خاک مسلح انجام شد تا عملکرد آن ها در هندسه های مختلف مورد مطالعه و ارزیابی قرار گیرد. در این پژوهش تاثیر پارامترهای عرض پله (فاصله افقی پله ها) و تعداد پله ها بر عملکرد دیوار پله ای نسبت به دیوار قایم مورد بررسی قرارگرفته است. در این راستا جمعا 12 مدل دیوار در مقیاس آزمایشگاهی ساخته شد و عملکرد آن ها تحت بارگذاری استاتیکی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در دیوار پله ای با افزایش عرض پله و افزایش تعداد پله ها تغییرشکل های افقی رویه دیوار و نشست پی نواری مستقر بر خاک بالادست دیوار، نسبت به دیوار قایم کاهش و ظرفیت باربری پی نواری افزایش می یابد. با افزایش عرض پله، تغییرمکان افقی رویه دیوار به خصوص در قسمت بالایی دیوار به طور قابل توجهی کاهش می یابد به طوری که مناسب ترین حالت برای اندرکنش دیوار بالایی و پایینی ازلحاظ عملکرد در حالت خاص چهار لایه تسلیح و دیوار یک پله ای ، برای شرایط نسبت عرض پله به ارتفاع دیوار برابر 35/0 می باشد.

    کلیدواژگان: ژئوگرید، خاک مسلح، دیوارحائل پله ای، عرض پله، تعداد پله
  • مهدی ایران نژاد*، رحمان سلطان پور، فردیس نخعی صفحات 725-732
    ظرفیت حمل(Ca) یکی از پارامترهای لازم در طراحی و بزرگ مقیاس کردن ستون های فلوتاسیون است که بر اساس جرم جامد کنسانتره به ازای واحد زمان در واحدی از سطح مقطع ستون تعیین می شود. مدل های تخمین ظرفیت حمل حباب برای یک فرآیند فلوتاسیون، به طور معمول با استفاده از یک بیان تجربی مبتنی بر اندازه و دانسیته ذرات کانی قابل شناور با درنظر گرفتن چندین فرض در دامنه محدودی از داده ها حاصل می شود. در تعیین ظرفیت حمل بایستی تاثیر متغیرهای عملیاتی نظیر ابعاد ذرات، نرخ جامد پالپ، قطر حباب، نرخ جریان هوا، محتوای جامد پالپ، مقدار کف ساز و ارتفاع کف در نظر گرفته شود. در این مطالعه، تاثیر این عوامل بر ظرفیت حمل حباب ها در فلوتاسیون ستونی مورد بررسی قرار گرفت. نمونه مورد استفاده در این مطالعه از کنسانتره مدار رافر واحد فلوتاسیون مس سونگون تهیه شد. نتایج نشان داد که با افزایش نرخ جریان پالپ تا cm/s 4/1، با راه یابی بیشتر ذرات جامد به ستون سطح بیشتری از حباب ها پوشیده شده و Ca افزایشی می یابد ولی در در نرخ های بالاتر ظرفیت حمل کاهش می یابد. در سرعت های پایین پالپ ورودی، افزایش میزان کف ساز منجر به ظرفیت حمل بالاتر شد ولی در نرخ های پالپ بالاتر از cm/s 2/1، حداکثر ظرفیت حمل (g/min.cm2 54/2) در غلظت کف ساز ppm 45 به دست آمد. با کاهش ارتفاع کف و افزایش درصد جامد (تا 30 درصد)، Ca افزایش یافت. همچنین نتایج بررسی آزمایش ها با ذرات با دانه بندی مختلف نشان داد که پالپ ورودی با ابعاد 63-44 میکرون از بالاترین ظرفیت حمل برخوردار است.
    کلیدواژگان: سولفید مس، ظرفیت حمل، قطر حباب، فلوتاسیون ستونی، متغیرهای عملیاتی
  • بهروز یوسفی، محمدرضا اصفهانی*، محمدرضا توکلی زاده صفحات 733-748

    ارزیابی دقیق رفتار یک سازه با روش تحلیلی، بایستی توانایی تخمین مناسبی از سختی اولیه سازه، بیشینه ظرفیت و شکل پذیری های محلی و کلی را داشته باشد. در این پژوهش به منظور شبیه سازی رفتار غیرخطی سازه های بتنی مسلح تحت بارگذاری یکنواخت، یک المان تیرستونی فیبری با روش کنترل جابجایی مبتنی بر روش طول قوس خطی شده توسعه داده شده است. فرمول بندی این المان بر مبنای ترکیب تیوری تیر اویلر- برنولی و تیموشنکو به همراه اثرات اندرکنشی محوری، خمشی و برشی در دامنه هر المان پیاده سازی شده است. در جریان حل غیرخطی، سطح مقطع هر المان در نقاط گوسی، با مجموعه فیبرهای گسسته با رفتار تک محوری معادل می شود. همچنین به منظور درنظرگرفتن تغییرشکل برشی المان، رویکرد ترک پخشی چهارجهته و تیوری میدان فشاری اصلاح شده (MCFT) در قالب تحلیل غیرخطی برشی به روش الگوریتم کنترل تغییرمکان مستقیم در زیربرنامه اصلی مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش مبنای فرمول بندی عددی پیکربندی مرجع، پیکربندی گام قبل و پیکربندی تغییرشکل نیافته اولیه به صورت همزمان در نظر گرفته شده است و رویکرد تحلیلی الگوریتم، توانایی تغییر فرمولاسیون لاگرانژی به روز شده به لاگرانژی کل منطبق با الگوریتم حاکم بر مساله را نیز دارد. المان فیبری توسعه داده شده توسط آزمایش های تجربی متعددی مورد اعتبارسنجی شده و ارزیابی روش تحلیلی ارایه شده مورد آزمون قرار گرفته است. روش ارایه شده با فرضیات صورت گرفته، در سازه های با مودهای ترکیبی حاکم خمشی- برشی تقریب نسبتا مناسب و روند همگرایی قابل قبول با سرعت پردازش تحلیلی بالا را در مسایل را نتیجه می دهد.

    کلیدواژگان: المان تیرستونی فیبری، ترک پخشی چهارجهته، تیر تیموشنکو، روش طول قوس خطی شده، الگوریتم کنترل تغییرمکان مستقیم
  • سینا رازی، فرزین سلماسی*، علی حسین زاده دلیر صفحات 749-756
    سرریز پله ای توریسنگی، سازه محیط زیست پسند و هیدرولیکی ساده ای است که جهت استهلاک انرژی جریان در سدهای مختلف و یا جهت کنترل فرسایش پایین دست سازه های مختلف مورد استفاده قرار میگیرد. در این تحقیق با استفاده از روش آزمایشگاهی و مدل فیزیکی، مولفه های مختلفی که بر روی افت انرژی جریان عبوری از روی سرریزهای پله ای توریسنگی (گابیونی) موثر میباشند، مطالعه و با تحقیقات دیگر دانشمندان نیز مقایسات لازم صورت گرفته شده است. جریان عبوری از سرریز توری-سنگی هم به صورت درونگذر و هم به صورت روگذر (هر دو به طور همزمان) صورت گرفت و مقدار انرژی تلف شده در طول سازه بر اساس رابطه انرژی محاسبه گردید. در این تحقیق از ذرات کاملا یکنواخت با سه قطر متوسط (d50) 10 ، 25 و 40 میلی متر استفاده شده است. ارتفاع و عرض مدل های فیزیکی ساخته شده از سرریز پلکانی توریسنگی ثابت و به ترتیب 60 و 40 سانتیمتر، با پله های 3 ، 6 و 12 تایی و ارتفاع پله ها 5 ، 10 و 20 سانتی متری و شیب سرریزها 1:1 ، 1:2 و 1:3 (2و3 افقی، 1 قایم) می باشد. نتایج نشان داد که در سرریزهای پله ای توریسنگی شیب نمای پایین دست سرریز تاثیر ناچیزی بر افت انرژی جریان دارد. هم چنین با بیشتر شدن تعداد پله های سازه (برای h/l ثابت) افت انرژی کاهش مییابد. قطر متوسط ذرات 10 میلیمتر به ازای و قطر متوسط ذرات 40 میلیمتر به ازای دارای بیشترین افت انرژی نسبی میباشند.
    کلیدواژگان: گابیون، سرریز پله ای، توری سنگی، افت انرژی، اندازه ذرات
  • علیرضا رهایی*، علی میرزازاده، نگین صادقی صفحات 757-766

    ارزیابی آسیب پذیری و بهسازی لرزه ‏ای پل‏ ها به عنوان شریان‏های حیاتی از اهمیت زیادی برخوردار است. در سال های اخیر روش های طراحی بر اساس عملکرد در پل‏ها مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. در این مقاله پس از بررسی روش های پیشنهادی جهت ارزیابی عملکرد لرزه ‏ای پل ها، ابتدا مدلی آزمایشگاهی از پایه ‏های قوطی شکل یک پل فولادی به منظور اعتبار سنجی مورد تحلیل قرار گرفته و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. سپس بر اساس مشخصات یک پل واقعی، تعدادی مدل پل برای انجام مطالعات پارامتری طراحی شده است. پل مذکور از نوع پیوسته و از لحاظ زیرسازه دارای قاب ‏های فولادی خمشی در راستای طولی است. در ادامه ضمن ارزیابی سطوح عملکردی پل‏ها، نتایج به دست آمده با شاخص‏های خرابی مقایسه شده و اختلاف مشخصات سازه‏‏ای در هر سطح عملکردی با شاخص ‏های خرابی نشان داده شده است. برای تحلیل مدل‏ها از روش تحلیل استاتیکی غیرخطی و به منظور بررسی خسارات از شاخص ‏های سختی موثر، انرژی و پارک-آنگ استفاده شده است. از جمله نتایج به دست آمده می توان به عدم وابستگی شاخص ها به تغییرات هندسه سازه ها، تطبیق زیاد نتایج شاخص خرابی پارک- آنگ با شاخص انرژی به دلیل استفاده از مفهوم مشترک انرژی و نتایج دقیق تر شاخص خرابی انرژی در سطوح عملکردی مختلف اشاره نمود.

    کلیدواژگان: آسیب پذیری، عملکرد لرزه‏ای، پل‏ فولادی، تحلیل استاتیکی غیر خطی، شاخص خرابی
  • احسان درویشان* صفحات 767-780
    پل های کابلی از جمله شریان های حیاتی با اهمیت زیاد هستند که همه ساله هزینه های بالایی صرف تعمیر و نگهداری آنها می شود. پایش سلامت این پل ها می تواند از خسارت های مالی و جانی نامطلوب بکاهد. در این مقاله یک روش پایش سلامت پل های کابلی بر اساس پردازش سیگنال و خوشه بندی داده ها ارایه شده است. از آنجا که دقت روش پردازش سیگنال می تواند به شدت بر دقت شناسایی خسارت تاثیر گذار باشد، در بخش اول مقاله، ابتدا مقایسه ای شده است بین کارایی روش محبوب FDD و دو روش جدیدتر AFDD و TDD که تعدادی از ضعف های این روش را برطرف کرده اند، و در نهایت روشی که کارامدتر می باشد انتخاب شده است. از میان این روش ها، روش FDD با موفقیت در بسیاری از روش های مبتنی بر پردازش سیگنال به کار رفته است ولی روش های جدیدتر AFDD و TDD هنوز به اندازه FDD مورد مطالعه قرار نگرفته اند. در بخش دوم با بهره گیری از شبکه عصبی رقابتی برای خوشه بندی فرکانسها، یک شاخص خسارت جدید با محاسبه فاصله اقلیدسی مراکز خوشه ها ارایه شده است. نتایج نشان می دهد که روش ارایه شده می تواند با دقت مناسبی حالت های سالم و آسیب را از یکدیگر تفکیک کند.
    کلیدواژگان: شناسایی خسارت، پایش سلامت سازه ها، پردازش سیگنال، خوشه بندی داده ها، شبکه عصبی رقابتی
  • حامد سرورام*، فاطمه رستمی، مهدی شاهرخی صفحات 781-792
    حوضچه های ترسیب یکی از سازه های مهندسی ضروری جهت ته نشینی ذرات رسوب بوده و در تجهیزات آب و فاضلاب، به منظور جلوگیری از خسارات ذرات رسوب، به طور معمول مورد استفاده قرار می گیرد. هدف از این تحقیق ارایه مدل عددی یک بعدی جهت شبیه سازی جریان و رسوب در حوضچه ترسیب مستطیلی می باشد. معادلات حاکم معادلات متوسط گیری شده در عمق جریان و انتقال رسوب بوده و برای حل عددی، روش تفاضل محدود بکار رفته است. مدل را می توان برای جریان غیرماندگار و ذرات غیریکنواخت مورد استفاده قرار داده و می توان اطلاعات مهمی مانند راندمان حذف، ضخامت و توزیع اندازه ذره گل و لای را پیشبینی کرد. مقایسه نتایج مدل عددی پیشنهادی با نتایج سایر پژوهشگران، دقت قابل قبول مدل پیشنهادی را بیان کرده به گونه ای که در تمامی موارد مورد بررسی میزان خطا کمتر از 3% بود. نتایج آنالیز حساسیت نشان داد که بیش از 50 درصد رسوبات معلق در 5 متر اول حوضچه رسوب می کند؛ از اینرو افزایش در ابعاد حوضچه ترسیب مستطیلی بهترین راه برای بهبود عملکرد حوضچه نیست. در واقع افزایش راندمان حذف را می توان با کاهش عمق حوضچه ترسیب، افزایش مساحت سطح مقطع جریان و کاهش میزان جریان سرریزی بدست آورد.
    کلیدواژگان: حوضچه ترسیب مستطیلی، رسوب، راندمان حذف، مدل عددی، گل و لای
  • محسن کرامتی*، حسین مرادی مقدم، امین رامش صفحات 793-804
    گسیختگی مراکز دفن زباله در سال های اخیر سبب اهمیت بررسی رفتار زباله ها گردیده است. زباله ها به عنوان اصلی ترین عنصر تشکیل دهنده در لندفیل ها دارای عملکرد پیچیده ای می باشند. در این تحقیق با استفاده از نتایج انجام آزمایش های برش مستقیم بزرگ مقیاس در ابعاد 150*300*300 میلی متر بر روی زباله های با سنین تازه و سه ماهه، 2 مدل جهت پیش بینی رفتار زباله ها ارایه شده است. هدف از این تحقیق نیز پیش بینی رفتار تنش-کرنش زباله های جامد شهری تحت اثر افزایش سن برای لندفیل کهریزک تهران به عنوان نمونه ای از لندفیل های کشورهای در حال توسعه با استفاده از مدل های ساختاری می باشد. این مدل ها عبارتند از: مدل هیپربولیک و روش مبتنی بر الگوریتم ژنتیک به نام رگرسیون چند جمله ای تکاملی (EPR). در این سری آزمایش ها فرآیند افزایش سن تا 3 ماهگی، به صورت مصنوعی در آزمایشگاه به نمونه ها اعمال شده است و از سه تنش قایم 20، 50 و 100 کیلو پاسکال، همچنین سه نرخ کرنش برشی 8/0، 8 و 19 میلی متر بر دقیقه برای نمونه های با سنین مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج این تحقیق علاوه بر ارزیابی رفتار زباله ها تحت اثر افزایش سن و پوسیدگی، نشان دهنده ی تطابق بالای برازش تابع هیپربولیک و EPR با آزمایش های انجام شده توسط دستگاه برش مستقیم می باشد. این مطالعه در نهایت مزیت مدل EPR نسبت به مدل هیپربولیک، در دقت بالاتر برای تمامی آزمایش های انجام شده را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: زباله، لندفیل، اثر افزایش سن، هیپربولیک، EPR
  • مرتضی کلاهدوزان*، احسان امانی، صائب فرجی صفحات 805-816
    روش بدون شبکه حداقل مربعات گسسته کارایی مناسب خود را برای حل معادلات دیفرانسیلی مشتقات جزیی حاکم بر مسایل مهندسی نشان داده است. این روش بر پایه کمینه کردن تابعک حداقل مربعاتی استوار است. تابعک حداقل مربعاتی به صورت مجموع وزن داری از باقیمانده ی معادله دیفرانسیلی و شرایط مرزی حاکم تعریف شده است. معمولا از تابع تخمین حداقل مربعات متحرک (MLS)، برای ساختن توابع شکل در روش بدون شبکه حداقل مربعات گسسته استفاده می شود. هرچند با استفاده از این نوع تابع تخمین سازگاری مورد نیاز توابع تخمین ارضا می شود، اما روش در صورت تجمع و نزدیکی بیش از اندازه گره ها کارآیی مناسب خود را از دست می دهد. در این مطالعه مشکل مطرح شده، با استفاده از تابع تخمین نوینی که حداقل مربعات متحرک نگاشتی (MMLS) نامیده شده است، برطرف شده است. در این روش خوشه های گرهی مجتمع به یک آرایش گرهی استاندارد نگاشت می یابند؛ سپس تابع تخمین و مشتقات آن با در نظر گرفتن ملاحظاتی محاسبه می شوند. کارایی روش تخمین پیشنهادی MMLS برای برطرف کردن مشکل تابع تخمین MLS با تخمین توابع ریاضیاتی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده قابلیت روش پیشنهادی MMLS را جهت رفع مشکل نشان داده اند. تابع تخمین پیشنهادی در روش بدون حداقل مربعات گسسته مختلط استفاده شده و برای حل معادلات غیر خطی برگرز به کار گرفته شده است. نتایج بدست آمده کارایی و دقت بالای روش پیشنهادی را نشان می دهند.
    کلیدواژگان: حداقل مربعات متحرک نگاشتی، حداقل مربعات متحرک، معادلات دیفرانسیلی مشتقات جزیی، روش عددی بدون شبکه، روش بدون شبکه حداقل مربعات گسسته
  • مهسا تجدید خواجه، مسعود رنجبرنیا*، وحید نورانی صفحات 817-830
    بدلیل وجود عدم قطعیت در تعیین پارامترهای ژیوتکنیکی، لازم است تا مسایل و بطور کلی پروژه های با اهمیت زیاد از دیدگاه احتمالاتی مورد مطالعه قرار گیرند. با توجه به اهمیت پایداری محل تقاطع غیرهم سطح تونل های شهری و بعبارتی اثر ساخت تونل جدید متقاطع غیرهم سطح بر تونل موجود، در این مطالعه محل عبور خط 6 متروی تهران از بالای خط 7 تحلیل گردید. بر این اساس، از نرم افزار FLAC3D جهت مدلسازی عددی مسئله مورد نظر و از روش مونت کارلو برای تولید اعداد تصادفی و اختصاص توزیع های احتمالاتی متغیرهای ژیوتکنیکی استفاده شد. برای هر مجموعه ی اعداد تصادفی، جابجایی ها در چهار نقطه از تونل موجود ثبت شده و توزیع احتمالاتی مناسب هریک از آنها با توجه به مقادیر میانه، میانگین و چولگی اختصاص داده شد. با استفاده از این توزیع ها می توان در مورد احتمال وقوع جابجایی هایی بیشتر یا کمتر از مقداری خاص در هر نقطه و بطور کلی میزان ریسک موجود، قضاوت مهندسی انجام داد. نتایج نشان داد که علی رغم اینکه متغیرهای ورودی از توزیع نرمال تبعیت می کنند، پارامترهای خروجی توزیع متقارنی ندارند و از توزیع نرمال تبعیت نمی کنند. همچنین جابجایی های به دست آمده از تحلیل با استفاده از روش قطعی با مقادیر میانگین به دست آمده از تحلیل های احتمالاتی یکسان نیست. به ازای کلیه پارامترهای تصادفی، احتمال وقوع جابجایی های بزرگتر از مقدار میانگین در کف و سمت راست تونل موجود به دلیل حفاری تونل جدید به ترتیب 56 % و 5/55 % است.
    کلیدواژگان: تونل های متقاطع، تحلیل احتمالاتی، روش مونت کارلو، پایداری، توزیع های احتمالاتی
|
  • Alireza Kiani, Mehdi Torabi *, S. Mohammad Mirhosseini Pages 619-630
    Performance-Based Earthquake Engineering (PBEE) attempts to improve seismic risk through assessment and design methods that are more informative than current approaches. However, little work has been performed investigating the seismic response of buried steel pipelines within a performance-based framework. In this paper the seismic response of buried steel pipelines are studied in a performance-based context. Multiple nonlinear dynamic analyses of three buried steel pipes with different D/t and H/D ratios, steel grade and various soil characteristics carried out using an ensemble of near-field ground motion records were scaled to various intensities to capture the behavior of buried pipeline in the range of elastic response to dynamic instability. Peak axial compressive strain in critical section of the pipe was considered as engineering demand parameter (EDP) of pipelines. Several ground motion intensity measures (IMs) are considered to investigate their correlation with EDP. Using the regression analysis in logarithmic space the efficiency and sufficiency of investigated IMs are studied.Among the models investigated in this study it was seen that VSI[w1(PGD+RMSd)]^0.5 , PGV and SMV are the most sufficient IMS. For buried steel pipelines investigated in the studied it was concludede that PGD is the most sufficent IM for near-field fround motions. It was seen that VSI[w1(PGD+RMSd)]^0.5 followed by SMV are the optimal IM for buried steel pipelines under near-field ground motions based on both efficiency and sufficiency conceptions.
    Keywords: Continues buried steel pipeline, Near-field ground motion, Incremental dynamic analysis, Performance-based earthquake engineering, Intensity measure
  • Salman Rahimian, Reza Morshed * Pages 631-644
    In regions where seismic activity is not high, the weight of the tower and the wind load are main loads for the cooling tower design. However, the effect of thermal load cannot be ignored. Due to the microcracks caused by thermal loads, the ultimate strength of the cooling towers at the end of wind loading may decrease. In this study, the cooling tower of Shahid Rajaee Power Plant was simulated using ABAQUS finite element software. Damage plasticity model which is capable of modeling cracks was used to model the tower shell. The effects of two load combinations were calculated and compared. In the first load combination, gravity, wind and thermal loads, and in the second, gravity and wind loads were applied to the given tower. According to the results, the differences of tower shell displacement toward the wind direction, compression-induced damage, and tensile damage in two loadings were 6.4%, 3%, and approximately 10%, respectively. It was revealed that compressive and tensile damages spread out over a wider area in the presence of thermal loading. The highest impact of thermal loading was upon the bending moment of the shell and the back-winded side, such that the difference of bending moment in two loadings was estimated to be more than 40%. Moreover, in the presence of thermal loads, the tower reached its ultimate strength with lower wind pressure.
    Keywords: Cooling Tower, finite element method, Damage Plasticity, Thermal loads, Abaqus
  • Abbas Parsaie, Shadi Najafian, Abdolreza Zahiri * Pages 645-656
    Prediction of flow through the compound open channel is one of the main problems in the field of hydraulic engineering. One of the main parameter related to the flow properties in the compound open channel is Shear Stress. The shear stress is because of difference of velocities between the main channel and floodplains. The Shear Stress causes of turbulence and vortex creation on the border of main channel and floodplains. The difference between the roughness of main channel and floodplains intensities the shear stress in the border zone and also decreases total discharge. In this paper, the discharge of flow in compound open channels was predicted using group method of data handling technique. To this end, related dataset were collected from literature. Involved parameters in modeling are relative hydraulic depth ( ), relative hydraulic radius ( ), and relative roughness ( ) and relative area ( ). To compare the performance of GMDH with other types of soft computing methods, the MLPNN as most well-known soft computing technique is developed as well. Results indicate that the GMDH model with coefficient of determination 0.91 and root means square error 0.057 is more accurate than the MLPNN. Reviewing the structure of developed GMDH model shows that and are the most effective parameters on prediction of discharge in compound open channels.
    Keywords: Flood Management, Depth Ratio, River Engineering, artificial neural network, GMDH
  • Mehgdad Hamidzadeh *, Mahmoud Hassanlourad, Rasoul Mohammadpour Salout Pages 657-670
    Investigating soil characteristics and models for better design and performance of construction projects is very important. In this paper, the ability and capability of the behavioral model of Manzari and dafaliais, which is an advanced model in the field of soil behavioral model, is evaluated to predict the shear behavior of carbonate sand with brittle seeds. Soil parameters are examined and their effects on soil behavior display. By comparing strain stresses obtained from a tri-axial test and a model in loose and dense samples, it was observed that the results of the behavioral model are in good agreement with experimental results. However, by examining the volumetric strain graphs against the axial strain, the outcomes of the Manzari and dafaliais behavioral model in comparison with the experimental results are not sufficiently accurate; the main reason for this is that the crushing of soil grains and its effect on soil volume variation in the Dafalias model, there is no perspective on the prediction of the volumetric strain. Nevertheless, the above-mentioned behavioral model predicts the trend of change. This behavioral model in high imbibed tensions has better results in comparison with the immensely low stresses in the study of strain volumes of samples.
    Keywords: Soil, Manzari, Dafalias Behavioral Model, Carbonate Sand, Mode Parameter, Triaxial Test
  • Hossein Tahghighi *, Mehdi Alborzi Verki Pages 671-684
    Bucking restrained braced frame (BRBF) is a special type of concentrically braced frames that the braces do not buckle in compression and as a result shows a desirable energy dissipation behavior. However, low post-yield stiffness of these braces causes large residual deformations at high levels of earthquake itensities. The aim of this article is to evaluate the seismic behavior of a new steel structural system known as hybrid buckling-restrained braced frame (HBRBF). Nonlinear static analysis, nonlinear time history analysis and nonlinear incremental dynamic analysis (IDA) methods are used for standard and hybrid core BRBFs with different stories. The average values of seismic behavior factor (R) for HBRBFs are obtained as 10.2 and 14.7 for ultimate limit state and allowable stress design methods, respectively. In order to carry out response history analyses, past earthquakes records were used with different hazard levels. Hybrid buckling-restrained braced frames are shown to have a significant improvement over standard BRBFs in terms of behavior factor and damage measures including inter-story drift ratios and residual displacements.
    Keywords: Brace, Hybrid buckling-restrained, behavior factor, residual displacement, Nonlinear Analysis
  • Behrouz Farahi, Mohammadreza Esfahani *, Javad Sabzi Pages 685-698

    Re-centering is an exclusive characteristic of superelastic Shape Memory Alloys (SMAs) which can be used in manufacturing and retrofitting of reinforced concrete elements. Reinforced concrete beams retrofitted with SMA bars have more ductility and higher energy dissipation compared to conventional RC beams. Furthermore, these beams experience less damage in consecutive loading-unloading cycles. The current research aims to investigate the behavior of reinforced concrete beams retrofitted with SMA bars using Near-Surface Mounted (NSM) flexural retrofitting method. Eleven RC beam specimens with the cross section of 200*150 mm and length of 1150 mm were cast. Three of the specimens had no external strengthening, four of them were retrofitted with SMA bars and other four beams were retrofitted with GFRP reinforcements. The specimens were subjected to three-point bending test under either monastic or loading-unloading. Different parameters including load-carrying capacity, energy dissipation, deformation recovery and reduction capability of crack width were investigated. The results showed that RC beams retrofitted with SMA bars had more mid-span deflection and higher energy dissipation compared to other specimens under monotonic loading. Moreover, under loading-unloading, RC beams retrofitted with SMA bars method experienced less damage.

    Keywords: Reinforced concrete beam, shape memory alloys, Near-Surface mounted method, energy dissipation, deformation recovery
  • Rahim Dabbagh *, Khosro Alinejad, Akbar Shirzad Pages 699-712

    Statistical quality control is a method for monitoring the process to identify the underlying causes of changes and carrying out corrective actions. Process and capability control charts are two important applied tools for statistical quality control. In many actual systems in which accurate and certain information is not always available and the information is vague and fuzzy, fuzzy based methods can survey production process more precisely using appropriate linguistic terms and fuzzy numbers. In this study, fuzzy control charts are developed using fuzzy rules, and then the fuzzy actual capability index of process ( ) is investigated to evaluate the precision, accuracy and performance of production process in the fuzzy state. The results of the study on the quality of water flowmeters in the urban water and wastewater company of West Azarbaijan province showed that using fuzzy rules compared to the crisp data, provides more decision-making options to decision- makers and provides more precise division about the product quality. Also, the fuzzy actual capability index of process can propose a more precise analysis of the process taking into account the average, target value and process variance, simultaneously. The values of the fuzzy actual capability index of process in the studied case are less than one, showing that the conditions of the production process are unfavorable.

    Keywords: quality control, control charts, actual efficiency of process, Fuzzy Logic, water meters
  • Jahangir Khazaei *, Abas Abedi, Hossein Moayedi Pages 713-724

    Current design of Geo synthetic-reinforced soil (GRS) walls, shows that the horizontal deformations in the walls increases rapidly with height. To take advantage of both the aesthetics and the economics of GRS walls while considering high heights, multi-tiered walls are often used. In this context, 12 models of the walls were constructed and their performance was determined under static loading. This study presents a series of model tests on the GRS walls in a tiered configuration, to evaluate the effects of factors, including the offset distance between adjacent tiers and number of tiers, on the lateral displacements of the wall facing and ultimate bearing capacities of the strip footings on the multi-tiered GRS walls. The ultimate bearing capacity and wall deflection can be significantly improved by increasing the number of tiers wall and increase of tier-offset. Interaction between the upper and lower walls significantly influences the tier-offset, and the interaction between the walls, significantly increase in the horizontal deformation in the wall face for the upper wall. With an increase in the offset distance, the lateral displacement decreased significantly, particularly in the upper tier. The experimental results showed that, the Performance in Four layers of reinforcement, and two tier walls, the optimum offset distance obtained for D/H= 0.35. When the offset becomes significantly large, each tier functions independently

    Keywords: Geogrid, Reinforced soil, Retaining walls, Multi-tiered configuration, offset distance
  • Mehdi Irannajad * Pages 725-732
    One of the necessary parameters in designing and scaling up flotation columns is carrying capacity (Ca) which can be determined in terms of mass of solids per unit time per unit column cross sectional area. The prediction of Ca for a given flotation technology has been commonly achieved using a simplified expression based on a representative particle size and density of the floatable material, regarding several assumptions in limited data ranges. In determining the Ca, the effect of operational parameters, such as particle size, pulp solids rate, bubble diameter, air flow rate, pulp solid content, frother dosage and froth height should be considered. In this study, the effect of these parameters on the Ca was investigated in column flotation. The studied sample was obtained from rougher circuit concentrate of Sungun copper complex flotation plant. It was found that when the pulp solid rate increased up to 1.4 cm/s, more surface of bubbles is covered by entering more solid particles to the column and Ca increased, but it decreased in higher rates. In lower speed of input pulp, the increase of frother dosage led to higher Ca, but in pulp rate higher than 1.2 cm/s, the maximum Ca was obtained in frother dosage of 45 ppm. By decreasing the froth height and increasing the solid percent up to 30%, Ca increased. Likewise, the results of the experiments with particles of different size distribution showed that the input pulp with size 44-63 μm had the maximum Ca.
    Keywords: Copper sulphide ores, Carrying capacity, Bubble diameter, Column flotation, Operating parameters
  • Behrooz Yousefi, Mohammadreza Esfahani *, Mohammad Reza Tavakolizadeh Pages 733-748

    An accurate assessment of the behavior of structures by an analytical method should be able to estimate the initial stiffness of the structure, the maximum capacity and the local and global ductility. In this research, in order to simulate the nonlinear behavior of reinforced concrete structures under monotonic loading, a new fiber beam-column element has been developed with a displacement control method using linearized arc-length approach. The formulation of the implemented element is based on the combination of Bernoulli and Timoshenko's theory along with the axial, flexural, and shear interaction effects of each element. The cross-sectional area of each element in Gaussian points is equivalent to a set of discrete fibers with uniaxial constitutive behavior in the process of nonlinear solution. Also, in order to consider the elemental shear deformation, the four-way smeared cracked approach and the modified compression field theory (MCFT) have been considered in nonlinear shear analysis by using the direct-displacement control algorithm in the main sub-program. The reference configuration of numerical formulation is considered according to the configuration of the previous step and the initial configuration, simultaneously. The analytic approach of the algorithm has the ability to change the updated Lagrangian formulation to the total Lagrangian in accordance with the problem-solving convergence. The developed fiber element has been validated by numerous experimental experiments and the evaluation of the proposed analytical method has been tested. The proposed method leads to an appropriate solution and an acceptable convergence process with high processing speed for problems with mixed combinational mechanisms.

    Keywords: Fiber Beam-Column Element, Displacement Control, Linearized Arc-Length, Timoshenko's Theory, Modified Compression Field Theory
  • Sina Razi, Farzin Salmasi *, Ali Hoseinzade Dalir Pages 749-756
    Gabion stepped weir is a simple hydraulic and environment friendly structure that can be used to dissipate flow energy in different dams or to control downstream erosion of various structures. Most researches have been related to concrete and rigid stepped spillways, so studies on gabion stepped weirs are very small. In this research using the experimental method and physical model various components that affect the energy loss in gabion stepped weirs have been studied and comparisons with other studies by researchers have also been made. The flow passes in gabion stepped weir was carried out both in overflow and inflow (both simultaneously) and the amount of energy dissipation along the structure was calculated based on the energy relation. In this study, completely uniform particles with three diameters ( ) of 10, 25 and 40 mm were used. The height and width of physical models made of gabion stepped weirs were 60 cm and 40 cm respectively, with stairs of 3, 6 and 12 and height of stairs 5, 10 and 20 cm and the slope of the weirs are 1:1, 1:2 and 1:3 (2 and 3 horizontals, 1 vertical). In the gabion stepped weirs, the downward slope of the weir has a negligible impact on the energy dissipation. As the number of steps increases (for constant ), the energy loss decreases. The average diameter of the particles of 10 mm for and the average diameter of the particles of 40 mm for has the highest of relative energy loss.
    Keywords: Gabion, stepped, spillway, energy loss, particle size
  • Alireza Rahaei *, Ali Mirzazade, Negin Sadeghi Pages 757-766

    Vulnerability assessment and seismic retrofit of bridges as lifelines is of great importance. In recent years, performance based procedures in bridges is taken into consideration by researchers. In this paper after evaluating proposed methods for seismic performance assessment of bridges, first a laboratory model of box-shaped steel bridge piers was analyzed for verification and results were compared with laboratory data. Then based on the properties of a real bridge, several bridges were designed for parametric studies. The mentioned bridge is continuous and consists of steel moment frames in longitudinal direction. Further, after evaluating performance levels of the bridges, obtained results were compared with damage indices and difference between structural specifications and mentioned indices was indicated. The nonlinear static analysis procedure was used to analyze models. For evaluating damages, energy, effective stiffness and, Park-Ang damage indices were used. Independence of indices from geometric changes of structures, high adaptation of Park- Ang index with energy index due to use of energy as a common concept and more accurate results of energy damage index in each performance level are some of results.

    Keywords: vulnerability, seismic performance, steel bridge, Nonlinear Static analysis, damage index
  • Ehsan Darvishan * Pages 767-780
    Cable-stayed bridges are vital structures which need significant maintenance and repair costs every year. Therefore, health monitoring of such structures can mitigate human and financial losses. In this paper, a damage detection method for cable-stayed bridges is proposed using signal processing and clustering. Since the accuracy of signal processing can considerably affect the accuracy of damage detection results, in the first part of the paper, a comparison is carried out between the popular FDD method and two newer AFDD and TDD methods which have improved some of the FDD drawbacks. Then, the most effective method is selected. Among these procedures, FDD is successfully implemented in signal-based procedures. However, the two newer ones have not adequately investigated in comparison to FDD. In the second part, by using competitive neural network for clustering, a new damage index is introduced by calculation of the Euclidian distances of cluster centers. Results show that the proposed damage detection algorithm can differentiate healthy and damage states with acceptable accuracy.
    Keywords: damage detection, Structural health monitoring, signal processing, clustering, competitive neural network
  • Hamed Sarveram *, Fatemeh Rostami, Mehdi Shahrokhi Pages 781-792
    Settling basins are one of the most important structures is commonly used for deposition of sediment particles in water and wastewater systems, in order to prevent the damage of sediment particles. The purpose of this study is to provide a one-dimensional numerical model for simulating flow and sediment in a rectangular sedimentation tanks. The governing equations are depth averaged equations of flow and sediment transport. In order to the numerical solution, the finite difference method has been used. The model can be used for non-uniform flow and non-uniform particles and could predict important information such as removal efficiency, thickness, and distribution of particle size of sludge. Comparison of the results of the proposed numerical model with the results of other researchers stated the acceptable accuracy of the proposed model, so that in all cases the error rate was less than 3%. The results of the sensitivity analysis showed that more than 50 percent of suspended sediment deposited at the first 5 meters of the basin; therefore, the increase in the dimensions of the rectangular reservoir is not the best way to improve the performance of the pond. In fact, increasing the removal efficiency can be achieved by reducing the depth of the settling basin, increasing the cross-sectional area of flow and reducing the surface loading rate.
    Keywords: Rectangular settling basin, sediment, removal efficiency, numerical Model, Sludge
  • Mohsen Keramati *, Hossain Moradi Moghaddam, Amin Ramesh Pages 793-804
    In recent years the rupture of landfill centers has resulted in the importance of studying the behavior of municipal solid waste (MSW). MSW as the main constituent element in landfills has a complicated performance. In this study, by using the results of large –scale direct shear experiments with dimensions of 300 mm x 300 mm x 150 mm, 2 models to predict the behavior of MSW with ages of fresh and 3 months are presented. The purpose of this investigation is to predict MSW stress-strain behavior for kahrizak landfill as a sample of developing countries landfills under aging and by structural models. These models are Hyperbolic model and Evolutionary polynomial regression (EPR). In these collection of experiments, aging process up to 3 months, was artificially applied to samples. Three normal stresses 20, 50,100 kpa and three shear strain rates 0.8,8,19 mm per minute were used for samples with different ages. The results of these two models, in addition to predict MSW behavior under aging and degradation, shows high accordance with experimental results by direct shear apparatus. Finally this study states the advantage of EPR model relative to Hyperbolic model in higher accuracy for all experiments.
    Keywords: Municipal solid waste, Landfill, Aging effect, Hyperbolic, EPR
  • Morteza Kolahdoozan *, Ehsan Amani, Saeb Faraji Pages 805-816
    The Mixed Least Squares Meshfree (MDLSM) method has shown its appropriate efficiency for solving Partial Differential Equations (PDEs) governing the engineering problems. The method is based on the minimizing the residual functional. The residual functional is defined as a summation of the weighted residuals on the governing PDEs and the boundaries. The Moving Least Squares (MLS) is usually applied in the MDLSM method for constructing the shape functions. Although the required consistency and compatibility for the approximation function is satisfied by the MLS, the method loss its appropriate efficiency when the nodal points cluster too much. In the current study, the mentioned drawback is overcome using the novel approximation function called Mapped Moving Least Squares (MMLS). In this approach, the cluster of closed nodal points maps to standard nodal distribution. Then the approximation function and its derivatives compute noting the some consideration. The efficiency of suggested MMLS for overcoming the drawback of MLS is evaluated by approximating the mathematical function. The obtained results show the ability of suggested MMLS method to solve the drawback. The suggested approximation function is applied in MDLSM method, and used for solving the Burgers equations. Obtained results approve the efficiency of suggested method.
    Keywords: Mapped Moving Least Squares (MMLS), Moving Least Squares Meshfree (MLS), Partial Differential Equations (PDEs), Meshfree method, Discrete Least Squares Meshfree method (DLSM)
  • Mahsa Tajdid Khaje, Masoud Ranjbarnia *, Vahid Nourani Pages 817-830
    Various uncertainties exist in the engineering problems, so it is necessary to study these problems from probabilistic point of view. This paper aims to evaluate the interactions between new tunnel over – crossing the underlying existing tunnel. Metro line-6 tunnel above-crossing line-7 tunnel in Tehran was chosen as a case study project. In this study the numerical investigation was performed using the FLAC3D software and cohesion and friction angle of third layer and the surcharge on the ground level were assumed as random variables. Generating the random numbers and fitting the probabilistic distributions to the geotechnical variables was done using the Monte – Carlo method. The displacements at four points of existing tunnel (line 7) were recorded due to new tunneling and the appropriate probabilistic distribution was fitted according to the mean, median and skewness of each set of random numbers. According to these probabilistic distributions the probability of occurrence of the displacements more or less than a specific displacement can be determined. The results indicated that although input parameters have normal distributions, not all the outputs have symmetric or normal distributions and the results of deterministic method aren’t as the same of mean values of stochastic approach. For all random parameters the probability of displacements greater than the mean value at the bottom and right side of the existing tunnel due to the new tunneling is 56 % and 55/5 %, respectively.
    Keywords: Intersecting tunnels, Probabilistic analysis, Monte-Carlo method, stability, Probabilistic distributions