فهرست مطالب

نشریه مهندسی عمران
سال پنجاه و دوم شماره 8 (آبان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/08/13
  • تعداد عناوین: 16
|
  • مهدی اسدی آقبلاغی*، مهسا اسماعیلی صفحه 1

    فرآیند ضدعفونی برای غیر فعال کردن میکروارگانیسم های (جانداران) بیماری زا برای جلوگیری از انتقال بیماری های آبی می باشد. جنبه مهم ضدعفونی شیمیایی طراحی حوضچه تماسی کلر است. سیستم های تماسی کلر با برقراری زمان تماس مناسب، واکنش های شیمیایی را برای غیر فعال سازی موجودات بیماری زا فراهم می کند و در نتیجه آب را ضدعفونی می کند. طراحی حوضچه های تماسی کلر یا مخازن تماسی کلر برای به حداکثر رساندن پدیده زمان ماند از طریق عبور جریان مارپیچی از بافل ها از میان حوضچه یا مخزن تماسی می باشد. از لحاظ تاریخی بررسی مخازن تماسی کلر توسط روابط تجربی، مطالعات مدل فیزیکی یا مطالعات ردیاب پس از ساخت مخزن تماسی بوده است. ساخت نمونه های آزمایشگاهی و مطالعات مربوط به ماده ردیاب بسیار زمان بر و پرهزینه می باشد. در سال های اخیر مدل های دینامیک سیالات محاسباتی برای بررسی جریان و فرآیندهای انتقال املاح در مخازن تماسی به کار برده شده است؛ که بهترین روش برای طراحی مخازن تماسی قبل از ساخت می باشد. در این پژوهش به شبیه سازی سه بعدی مدل مخزن تماسی CT-1 با استفاده از نرم افزار کامسول Multiphysics 5.3a پرداخته می شود. همچنین چندین شبیه سازی سه بعدی در مخزن تماسی CT-1 که در آن اثر جهت گیری بافل ها در راستای طولی با سه عرض کانال مختلف انجام شد و نتیجه شد که؛ کانال باریک با نسبت68/0 Winlet/Wch= (نسبت عرض کانال به عرض ورودی) و نسبت Lbo/Wch (نسبت طول دهانه بافل به عرض کانال) برابر 1 دارای بالاترین مقدار شاخص فاکتور بافل و کمترین مقدار اندیس موریل و در نتیجه حالت بهینه هیدرولیکی می باشد.

    کلیدواژگان: مخزن تماسی، ضدعفونی، کلر، بافل، شبیه سازی عددی
  • بهاره ابراهیمی علویجه، رضا پورحسینی* صفحه 2

    با قرار دادن عناصر مسلح کننده مقاومت برشی خاک بهبود می یابد. پژوهش های متعددی در زمینه ی تسلیح خاک های درشت دانه انجام شده و کمتر به خاک های ریزدانه پرداخته شده است. بر اساس پژوهش های موجود مقاومت خاک ریزدانه - ژیوسنتتیک در مقایسه با خاک های درشت دانه ضعیف تر بوده و لازم است تا اندرکنش خاک های ریزدانه- مسلح کننده تقویت گردد. در این پژوهش از نمونه خاک رس حاوی حدود 80 درصد ریزدانه عبوری از الک شماره ی 200 و دو نوع ژیوتکستایل بدون بافت استفاده شد. مقاومت برشی خاک در اثر افزودن الیاف ضایعات نخ پلی پروپیلن با 0.2، 0.7 و 1.2درصد نسبت به وزن خشک خاک مورد توجه قرار گرفت. مقاومت برشی خاک-ژیوتکستایل با استفاده از دستگاه برش مستقیم بزرگ مقیاس تعیین شد، پاره ای از این آزمایش ها با بارگذاری - باربرداری خاک به اجرا درآمدند. نتایج آزمایش نشان داد که بارگذاری - باربرداری، مقاومت برشی را افزایش می دهد. افزودن 0.7% الیاف به خاک مقاومت برشی فصل مشترک خاک - ژیوتکستایل را تا 15 درصد در شرایط بارگذاری - بدون باربرداری و تا 9 درصد در شرایط بارگذاری - باربرداری فزونی داده است. همچنین بارگذاری قایم بیشتر، استفاده از ژیوتکستایل با استحکام کششی بالاتر و کاهش رطوبت خاک از عوامل بهبود مقاومت برشی خاک- ژیوتکستایل در این مطالعه هستند.

    کلیدواژگان: اندرکنش خاک رس-مسلح کننده، ژئوتکستایل، آزمایش برش مستقیم بزرگ مقیاس، رس الیاف دار، رطوبت
  • محمدحسین تقی زاده ولدی*، محمدرضا عطرچیان، عطا جعفری شالکوهی، سید احمد حسینی صفحه 3

    در تراکم دینامیکی فراساحلی، تاثیر آب بر استهلاک سرعت برخورد کوبه با بستر دریا و عمق حفره ایجاد شده در خاک همواره به عنوان یک چالش اساسی مطرح است. در این مقاله با مطالعه آزمایشگاهی مسئله ورود به آب کوبه های مشبک 9، 16 و 25 سوراخ به ترتیب با آرایش ماتریسی 3x3، 4x4 و 5x5، تاثیر تعداد، ابعاد و آرایش سوراخ های کوبه، بر سرعت برخورد با خاک شبیه سازی شده از بستر دریا و عمق حفره ایجاد شده در آن به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که سرعت برخورد کوبه های مشبک وابسته به مساحت سوراخ های آن و عمق حفره ایجاد شده در خاک، میزان انرژی انتقال یافته از کوبه به خاک و شعاع و عمق بهبود آن وابسته به مساحت جان مشبک کوبه می باشد. لذا در تراکم دینامیکی بستر دریا، افزایش جرم کوبه بدون مشبک نمودن آن نمی تواند راهکار مناسبی جهت افزایش سرعت برخورد کوبه با بستر دریا و عامل تاثیرگذاری در نشست و تراکم خاک محسوب شود. همچنین افزایش جرم کوبه و ارتفاع سقوط آن بیش از ارتفاع بهینه سقوط علاوه بر افزایش هزینه های اجرایی، مستلزم استفاده از شناور های بزرگ و جرثقیل های طویل و با ظرفیت باربری زیاد است.

    کلیدواژگان: تراکم دینامیکی فراساحلی، کوبه مشبک، استهلاک سرعت، آرایش سوراخ ها، عمق حفره
  • حسن بهار، آرش بهار* صفحه 4

    در این پژوهش رفتار غیرخطی سازه های کنترل شده به کمک تحلیل دینامیکی افزایشی بررسی شده است. تحلیل دینامیکی غیرخطی سازه های کنترل شده به کمک روش قیاس نیرو و فضای حالت انجام گرفت. با ارایه منحنی های IDA برای سه نوع سازه بدون سیستم کنترلی، تحت اثر کنترل بهینه و نیز دارای کنترل نیمه فعال در کنار یکدیگر، می توان تاثیر سیستم کنترل بر رفتار سازه را مشاهده نمود. ابتدا معرفی اجمالی از IDA، کنترل سازه ای، کنترل نیمه فعال SHD و FAM ارایه شده است. در ادامه مدل فشرده سازی استاتیکی کامل (FSCM) به عنوان روشی که می تواند رفتار غیرخطی، فشرده سازی استاتیکی و ماتریس کامل میرایی رایلی را به طور همزمان در مدل لحاظ کند، معرفی و برای حالتی که کنترل نیمه فعال سازه ای به مدل اعمال شود تعمیم داده و فرمولاسیونهای مربوطه بیان شدند. مثالهای عددی برای تحلیل قاب پنج طبقه و زلزله های مقیاس شده ارایه و مدل سازه برای هر دو وضعیت کنترل شده و بدون کنترل، با رفتار غیرخطی در نظر گرفته شد. الگوریتمهای کنترل مورد استفاده در پژوهش، کنترل بهینه و کنترل نیمه فعال SHD بوده اند. به کمک برنامه نویسی در محیط MATLAB، سازه در سه حالت بدون کنترل، با کنترل بهینه و با کنترل نیمه فعال SHD (و در چند حالت مختلف جانمایی ابزار کنترل) تحلیل و منحنی های IDA آن ارایه شده اند. در انتها نتایج و تفسیرهایی که برای سازه های با و بدون کنترل می توان از منحنی های IDA دریافت نمود و منجر به درک بهتری از رفتار دینامیکی سازه خواهند شد، به تفصیل بیان شده اند.

    کلیدواژگان: تحلیل دینامیکی افزایشی، روش قیاس نیرو، کنترل سازه ها در محدوده غیرخطی، مدل فشرده سازی استاتیکی کامل، کنترل نیمه فعال
  • سمیه بختیاری*، فاطمه ستوده نیا، میثم شهرآشوب، طیبه امیری، حکیمه عباسلو صفحه 5

    جذب سطحی یکی از رایج ترین روش ها جهت حذف فلزات سنگین است. اخیرا توجه زیادی به استفاده از مواد ارزان قیمت مانند ضایعات صنایع، تولیدات غذایی و کشاورزی در مطالعات جذب سطحی شده است. ازآنجاکه قسمت عمده سازه ها، حوضچه ها و لوله های انتقال فاضلاب از بتن ساخته می شوند، استفاده از بتن با ظرفیت جذب فلزات سنگین می تواند یکی از روش های موثر در حذف آلاینده ها به خصوص فلزات سنگین از فاضلاب ها باشد. در این تحقیق از دو افزودنی دیاتومیت و ساقه آفتابگردان به عنوان جاذب فلزات سنگین کادمیوم و نیکل از فاضلاب و نیز موادی که بتوانند مقاومت، دوام و پایایی بتن را در سازه های آب و فاضلاب حفظ و حتی افزایش دهند، استفاده شد. دیاتومیت جایگزین بخشی از سیمان و آفتابگردان جایگزین بخشی از سنگ دانه مصرفی بتن شد. توانایی جذب نیکل و کادمیوم توسط اجزای مختلف تشکیل دهنده بتن (سیمان، سیلت، دیاتومیت و ساقه آفتابگردان) موردبررسی قرار گرفت. سیمان قادر به حذف کامل نیکل و کادمیوم بود. دیگر اجزای تشکیل دهنده بتن نیز توانایی خوبی در حذف نیکل و کادمیوم داشتند. ظرفیت جاذب ها برای نیکل و کادمیوم به ترتیب برای دیاتومیت، سیلت و ساقه آفتابگردان 85/2 و 88/1، 61/2 و 82/2، 45/18 و 82/6 میلی گرم بر گرم به دست آمد. همچنین روابط مربوط به هم دماهای جذب لانگمویر و فروندلیچ برای هرکدام از جاذب ها اندازه گیری شد و نتایج نشان داد هر دو هم دمای لانگمویر و فروندلیچ برای توصیف فرایند جذب نیکل و کادمیوم توسط جاذب ها مناسب هستند. تکه های بتنی کادمیوم را به طور کامل حذف کردند اما در جذب نیکل نمونه شاهد بهترین عملکرد را داشت.

    کلیدواژگان: بتن سبز، دیاتومیت، ساقه آفتابگردان، فلزات سنگین، ایزوترم های جذب
  • اکبر چشمی*، فریبرز محمدی، علی محمد رجبی صفحه 6

    بررسی تغییر دما بر مقاومت خاک یکی از موضوعاتی است که در دهه های اخیر مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته است. در تحقیق حاضر به منظور بررسی تاثیر دما بر مقاومت برشی زهکش نشده (Cu) خاکهای رسی، ابتدا سلولی با قابلیت تغییر و ثابت نگه داشتن دمای نمونه در طول بارگذاری، طراحی و ساخته شد. پس از تعیین ویژگی های شاخص نمونه ای از خاک رس کایولینیت، آزمایش تعیین مقاومت برشی زهکش نشده بر روی خاک اشباع در دماهای 10، 20، 30، 40، 50، 60 و70 درجه سانتی گراد انجام گردید. با تکرار آزمایش بر روی نمونه هایی با ویژگی های ثابت و در دمای مشخص تکرارپذیری نتایج تایید شد. نتایج نشان می دهد با افزایش دما، Cu کایولینیت کاهش یافته بطوریکه افزایش دما از 10 درجه به 70 درجه سانتی گراد باعث کاهش مقدار Cu از 6/26 به 94/10 کیلوپاسکال شده است. بر این اساس، در محدوده دمایی مورد مطالعه رابطه ای تجربی بین دما و Cu (با ضریب تعیین 96/0) برای رس مورد مطالعه پیشنهاد شد. شکل کلی منحنیهای تنش - کرنش نمونه ها در دماهای مختلف یکسان بوده و در کرنش 20% بصورت خطی در میآیند. افزایش دما باعث کاهش محدوده تغییر شکل الاستیک و افزایش محدوده تغییر شکل پلاستیک نمونه ها شده و زاویه صفحه گسیختگی با افق، با افزایش دما کاهش می یابد. اندازه گیری تنش ناشی از انبساط محوری نمونه (AES) نشان دهنده افزایش آن با افزایش دما است.

    کلیدواژگان: دما، کائولینیت، مقاومت برشی زهکش نشده، خاک رس، گسیختگی
  • افسانه شهبازی*، مهدیه آقایی، حبیب کولیوند صفحه 7

    رنگ های راکتیو جزء رنگ های محلول در آب هستند. مقدار زیادی یون هیدروکسید (OH-) وارد محیط کرده و سبب تغییر رنگ و pH می شوند. این رنگ ها سبب ایجاد مشکلاتی برای انسان و گیاهان و جانوران ساکن در محیط می شوند. بنابراین حذف رنگ های مذکور از محیط آبی امری ضروری است. در پژوهش حاضر ابتدا نانوصفحات گرافن اکساید با استفاده از روش اصلاح شده ی هامر سنتز گردید و گرافن اکساید مغناطیسی با روش سولوترمال تهیه شد. ویژگی نانوفیلرها با استفاده از آنالیزهای SEM، XRD و VSM بررسی شد. غشاء PES با استفاده از نانوفیلرهای GOو mGO طی فرآیند جدایش فاز ساخته و مورفولوژی سطح و آبدوستی غشاء با استفاده از آنالیزهای SEM، تخلخل و زاویه تماس بررسی شد. پس از اندازه گیری شار و خواص ضدگرفتگی غشاء، میزان حذف رنگ های RG19 و RR198 توسط غشاء بررسی شد. نتایج نشان داد که خاصیت آب دوستی در همه غشاهای اصلاح شده نسبت به غشاء خالص بهبود یافته. غشاء PES-mGO آب دوستی بیشتری نسبت به غشاء PES-GO دارد؛ غشاء حاوی PES-mGO زاویه تماس آب، 07/4 درجه نسبت به غشاء PES-GO کاهش یافت. تخلخل غشاء PES-mGO نسبت به PES-GO بیشتر بوده و میزان شار غشاء PES-mGO، h L/m^2 03/3 نسبت به غشاء PES-GO بیشتر شد. بازیابی شار غشاء PES-mGO به مقدار 7/5 % از غشاء PES-GO بیشتر شد. کارایی غشاء PES-mGO در مقابل حذف رنگ RG19 و RR198 به تربیب %1 و 4% بیشتر از غشاء PES-GO شد. با توجه به نتایج میتوان گفت که نانوفیلر گرافن اکساید مغناطیسی کارایی بهتری در اصلاح غشاء و حذف رنگ از محلول آبی دارد.

    کلیدواژگان: حذف رنگ، گرافن اکساید مغناطیسی، نانوفیلتراسیون، راکتیوقرمز 198، راکتیو سبز 19
  • محمد راشکی قلعه نو*، مهدی اژدری مقدم، محمود شفاعی بجستان، حاضی محمد عظمت الله صفحه 8

    کنترل آبشستگی پایین دست سرریزهای پرش اسکی یکی از مهمترین مسایلی است که مهندسین هیدرولیک با آن روبرو هستند. در این تحقیق با هدف بررسی کارایی مصالح جدید برای کنترل آبشستگی پایین دست سرریز پرش اسکی، به کمک مطالعات آزمایشگاهی به بررسی کاهش حجم گودال آبشستگی در حضور توام المان شش پایه‏ی بتنی با نام تجاری A-Jack به همراه سنگچین در پایین دست سرریز پرش اسکی در شرایط مختلف هیدرولیکی جریان پرداخته شد. آزمایش‏های انجام شده شامل یک اندازه المان بتنی و دو سایز سنگچین با پنج دبی و سه عمق پایاب متفاوت بوده که در نتیجه با توجه به تغییر عمق پایاب، سرریز در سه وضعیت آزاد، نیمه مستغرق و مستغرق قرار گرفت. نتایج حاکی از آن است که با افزایش عمق پایاب میزان آبشستگی دچار کاهش قابل ملاحظه‏ای شده و با حضور همزمان المان بتنی و سنگ چین میزان حداکثر حجم آبشستگی در بین شرایط مختلف هیدرولیکی تا 100 درصد نسبت به آزمایش‏های شاهد کاهش یافت. همچنین مقایسه اقتصادی بین استفاده از هر یک از دو سازه پوششی سنگ چین و المان شش پایه بتنی در مساحت 100 متر مربعی انجام گرفت که نتایج نشان می‏دهد استفاده از شبکه متراکم المان‏های شش پایه بتنی می‏تواند هزینه‏های محافظت بستر را تا حدود 10 درصد کاهش دهد.

    کلیدواژگان: آبشستگی، المان شش پایه بتنی، سنگچین، سرریز پرش اسکی، مقایسه اقتصادی
  • ابوالفضل اکبرپور*، محسن پوررضا بیلندی، محمدجواد زینلی صفحه 9

    در این تحقیق دو تابع هدف متضاد برای حل مسئله بهینه سازی بهره برداری از مخازن چاه نیمه مورد استفاده قرار گرفت. تابع هدف اول کمینه سازی مجموع توان دوم اختلاف تقاضای کشاورزی از رهاسازی و تابع هدف دوم بیشینه سازی شاخص اعتمادپذیری تعریف گردید. در این مطالعه برای مقایسه الگوریتم های مورد بررسی از معیارهای زمان اجرای الگوریتم، تعداد راه حل های واقع در جبهه بهینه پارتو و معیارهای فاصله، پراکندگی، همگرایی و فاصله نسلی بهره برده شد. نتایج حاصل از بررسی الگوریتم های فرا ابتکاری نشان داد که از بین الگوریتم های MOPSO، MOGOA و MOALO، الگوریتم های MOALO و MOGOA از کارایی بالاتری نسبت به الگوریتم MOPSO برخوردار بودند. بر اساس معیارهای عملکرد زمان اجرای الگوریتم و معیار پراکندگی الگوریتم MOPSO کارایی بالایی را از خود نشان داد و بر اساس معیارهای فاصله، همگرایی و فاصله نسلی الگوریتم MOGOA کارایی بالایی را از خود نشان داد. با توجه به معیار تعداد راه حل های واقع در جبهه بهینه پارتو الگوریتم MOALO کارایی بالاتری را نسبت به دیگر الگوریتم ها از خود نشان داده است. همچنین الگوریتم های MOALO و MOGOA جبهه بهینه پارتو را به نحو موثری پوشش داده اند و می توان گفت راه حل هایی که این دو الگوریتم در جبهه بهینه خود یافته اند یک مجموعه غنی از راه حل های بهینه را ایجاد نموده که نه تنها جبهه بهینه پارتو را به نحو موثری پوشش داده بلکه بر راه حل های الگوریتم دیگر نیز غلبه دارد. بنابراین به نظر می رسد هیچ یک از معیارهای مذکور نمی تواند به تنهایی ملاک برتری یک الگوریتم نسبت به دیگر الگوریتم ها در حل یک مسئله بهینه سازی باشد.

    کلیدواژگان: الگوریتم ازدحام ذرات، الگوریتم ملخ، الگوریتم مورچه گیر، معیار عملکرد، همگرایی
  • هادی میبدیان، رضا مرشد*، ابوالفضل اسلامی حسن آبادی صفحه 10

    در مقایسه با سایر مصالح متداول، مصالح خشتی دارای مزایایی ازجمله سازگاری با محیط زیست، در دسترس بودن، کاربرد آسان، ارزانی و همچنین عایق مناسب صوتی و حرارتی هستند. با این وجود عملکرد ضعیف لرزه ای سازه های خشتی در زلزله های گذشته منجر به تلفات جانی و خسارت های مالی گسترده شده است. از این رو مقاوم سازی این ساختمان ها در برابر نیروهای جانبی زلزله و تدوین آیین نامه طراحی این سازه ها ضروری است. همچنین تقویت سازه های خشتی با مصالح طبیعی و سنتی اثر گذاری بیشتری خواهد داشت. با توجه به اینکه در سازه خشتی باربری اصلی بر دوش دیوارها است، مقاوم سازی دیوارهای خشتی از اهمیت بیشتری برخوردار است. از این رو تحقیق حاضر بر اساس استفاده از الیاف طبیعی خرما در مقاوم سازی دیوارهای خشتی طرح ریزی شد. در مجموع 6 نمونه دیوار خشتی به ابعاد 1000×900×200 میلیمتر شامل یک نمونه کنترل و پنج نمونه نقویت شده تحت بار جانبی چرخه ای مورد آزمایش قرار گرفتند. روش تقویت شامل نصب مش خرما بر روی سطح خارجی دیوار و پوشش آن ها با ملات کاه-گل بود. پارامترهای متغیر در آزمایش شامل ابعاد شبکه مش، تعداد مهار مش دو طرف دیوار و آرایش مش بوده است. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که با استفاده از روش تقویت خارجی با مش الیاف خرما، ضمن ایجاد یکپارچگی بیشتر در اجزای دیوار خشتی، مود شکست برشی به تاخیر افتاده و به مود شکست گهوار ه ای و خردشدگی پاشنه تبدیل شد. همچنین مقاومت جانبی، ضریب شکل پذیری و جذب انرژی نمونه های دیوار بطور قابل توجهی بهبود یافت.

    کلیدواژگان: دیوار خشتی، عملکرد لرزه ای، تقویت، الیاف خرما، بارگذاری چرخه ای
  • مجتبی شهرکی، رضا جمعه منظری صفحه 11

    مواد هدفمند (FGM) گونه ای از مواد مرکب هستند که به واسطه ی پیوستگی ترکیب مواد تشکیل دهنده به صورت هدفمند، خواص مکانیکی موثر تری نسبت به مواد مرکب چند لایه دارا می باشند. بیش ترین کاربرد این مواد در سازه های جدار نازک نظیر صفحه ها و پوسته ها می باشد. همچنین به دلیل بعضی مسایل اجرایی، ایجاد بازشو و سخت کننده در ورق ها ضرورت می یابد لذا در این مقاله به بررسی پارامترهای تاثیرگذار بر روی ارتعاشات آزاد صفحه های هدفمند دارای بازشو و سخت کننده پرداخته شده است. برای این کار، با استفاده از نرم افزار آباکوس در ابتدا، اثر پارامترهای مهم نظیر شاخص توان حجمی، ابعاد هندسی و شرایط تکیه گاهی صفحه مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که ضخامت و شاخص توان حجمی به ترتیب دارای بیش ترین و کم ترین میزان تاثیر بر روی فرکانس های طبیعی هر یک از مدهای صفحه ی FGM می باشند و با افزایش شرایط تکیه گاهی ساده در لبه های صفحه (کاهش گیرداری تکیه گاهی) مقدار فرکانس های طبیعی صفحه کاهش یافته است. در ادامه، تاثیر بازشو و سخت کننده بر روی فرکانس های طبیعی صفحه صورت گرفته است که ملاحظه شد بازشوی دایره ای تاثیر بیش تری بر روی فرکانس طبیعی صفحه نسبت به بازشوی مربعی دارد و همچنین، ضخامت سخت کننده نسبت به ارتفاع آن دارای اثر بیش تری بر روی فرکانس طبیعی صفحه ی FGM می باشد.

    کلیدواژگان: صفحه ی FGM، شاخص توان حجمی، ارتعاشات آزاد، بازشو، سخت کننده
  • سمیرا اخگر*، کیومرث روشنگر صفحه 12

    از مشخصه های بارز در عملکرد سرریز پلکانی، قابل ملاحظه بودن استهلاک انرژی در طول آن در مقایسه با انواع سرریزهای دیگر است. با توجه به این ویژگی، کسب دیدگاهی دقیق تر در ارتباط با پارامتر استهلاک انرژی و نهایتا افزایش مقدار آن، محور اکثر تحقیقات مربوط به این نوع سرریزها بوده است. در این تحقیق، جهت افزایش و بهبود اثربخشی استهلاک انرژی روی سرریز پلکانی طرحی در نظر گرفته شده است. بدین منظور ابتدا با استفاده از مدل عددی Flow-3D تاثیر ایجاد حفره روی پله بر مشخصه های هیدرولیکی و استهلاک انرژی روی سرریز پلکانی بررسی شده و مدل مناسب از جنبه بیشترین استهلاک انرژی در آزمایشگاه ساخته و مورد مطالعه قرارگرفته است. نتایج عددی و آزمایشگاهی نشان می دهدکه ایجاد حفره روی پله موجب کاهش سرعت تا حدود (%69-%82) و کاهش ارتفاع آب در پایین دست سرریز تا حدود 33% و استهلاک انرژی روی سرریز پلکانی تا حدود 4 برابر افزایش یافته است. با ترسیم پروفیل های توزیع فشار در لبه قایم پله ملاحظه شد که مقدار فشار منفی در دیواره قایم پله تا حدود 82% کاهش و فشار مثبت در محل وجود حفره و در داخل حفره به ترتیب تقریبا 3 و 4 برابر افزایش یافته است. فشار منفی در پروفیل های توزیع فشار روی کف پله به فشار مثبت تبدیل شده و فشار مثبت در نزدیکی لبه به دلیل وجود حفره افزایش یافته است. همچنین درصد خطای پارامترهای مورد بررسی در مدل عددی و آزمایشگاهی بسیار اندک و در حد قابل قبول بوده که نشان از تطابق مناسب بین داده های عددی و آزمایشگاهی است.

    کلیدواژگان: سرریز پلکانی، پله های حفره دار، استهلاک انرژی، توزیع فشار و سرعت، Flow-3D
  • نشاط موحدی، امیراحمد دهقانی*، کریستین اشمیت، نیکو ترات، مهدی مفتاح هلقی صفحه 13

    تبادل آب و مواد محلول بین جریان سطحی و جریان داخل محیط متخلخل بستر رودخانه بعنوان تبادلات هایپریک شناخته می شود. تبادلات هایپریک آب و مواد مغذی را به ارگانیسم‎هایی که در ناحیه هایپریک زندگی می کنند، رسانیده و شرایط اکولوژیکی و چرخه مواد غذایی را در این ناحیه تحت تاثیر قرار می دهد. یکی از عوامل موثر بر این تبادلات، گرادیان های فشار در اطراف فرم بستر رودخانه می باشد. خیزاب ها و گوداب ها از اشکال ژیومورفیک رودخانه ها تلقی می شوند که گرادیان فشار در امتداد آن ها منجر به تبادلات هایپریک شده و اخیرا در پروژه های احیاء رودخانه‎ها مورد توجه قرار گرفته اند. هدف از تحقیق حاضر مقایسه میزان دبی تبادلات هایپریک و زمان ماندگاری جریان داخل بستر رسوبی در خیزاب-گوداب دو بعدی و سه بعدی می باشد. برای این منظور ابتدا به شبیه سازی جریان سطحی با استفاده از مدل OpenFOAM پرداخته شده و سپس فشار حاصله بر روی فرم بستر بعنوان شرط مرزی به مدل آب زیرزمینی MODFLOW معرفی می گردد. نتایج این تحقیق نشان می دهد با افزایش تقریبا 50 درصدی دامنه فرم بستر، دبی تبادلات هایپریک هم در حالت دو بعدی و هم در حالت سه بعدی 26 درصد افزایش و زمان ماندگاری در مدل دو بعدی 36 درصد و در مدل سه بعدی 41 درصد کاهش می یابد. همچنین، مقایسه نتایج خیزاب-گوداب سه بعدی با مدل دو بعدی معادل آن نشان می دهد که دبی تبادلات هایپریک و زمان ماندگاری به ترتیب 3 و 4 درصد افزایش می یابند.

    کلیدواژگان: خیزاب-گوداب، OpenFOAM، MODFLOW، تبادلات هایپریک، زمان ماند
  • مازیار فهیمی فرزام*، بابک علی نژاد، سید علی موسوی گاوگانی صفحه 14

    کنترل ارتعاشات سازه های بلند تحت تحریک زلزله و باد به ترتیب بدلیل ایمنی سازه و حس آسایش ساکنین آن ها، همیشه جزء موضوعات مهم در حوزه مهندسی سازه بوده است. یکی از ابزارهای توسعه یافته به منظور کنترل ارتعاش سازه ها، میراگر جرمی هماهنگ شده (TMD) می باشد که به روش های مختلفی در سازه ها بکار برده می شود. در این مقاله مدل خطی یک ساختمان 10 طبقه برشی در محیط متلب تحت تحریک 28 رکورد زلزله حوزه دور و نزدیک مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور کنترل ارتعاش سازه ، میراگر جرمی هماهنگ شده فعال (ATMD) مورد استفاده قرار گرفته است. همچنین با توجه به ماهیت تصادفی تحریک زلزله از منطق فازی و سیستم استنتاج ممدانی به منظور تعیین نیروی کنترل استفاده شده است. به علاوه از الگوریتم ازدحام ذرات (PSO) برای تعیین مقادیر بهینه توان عملگر در میراگر جرمی فعال استفاده شده است که در این بهینه یابی اثر اشباع عملگر نیز مد نظر قرار گرفته است. در ادامه با استفاده از نتایج بدست آمده از این الگوریتم و تحت رکوردهای مختلف، روشی جهت طراحی مقاوم کنترل کننده معرفی گردیده است. نتایج نشان می دهد که در صورت استفاده از این سیستم کنترلی و مقدار بهینه توان عملگر، پاسخ سازه به مقدار 44 درصد کاهش می یابد. همچنین به دلیل عدم قطعیت موجود در رکوردهای زلزله، اگر توان عملگر میانگین مورد استفاده قرار گیرد، به صورت کلی پاسخ سازه کنترل شده به روش فعال 33 درصد کاهش یافته که به مراتب بیشتر از سازه کنترل شده به روش غیرفعال (16 درصد) می باشد.

    کلیدواژگان: کنترل فعال، منطق فازی، میراگر جرمی، زلزله حوزه نزدیک، الگوریتم ازدحام ذرات
  • علی لکی روحانی*، مجید بخشی، افشین زهدی صفحه 15

    ترکیب، بافت و ریزساختار سنگ ها بر روی ویژگی های فیزیکی و مکانیکی آن ها، مانند وزن مخصوص، سرعت موج فشاری و موج برشی و مقاومت کششی و فشاری آنها موثر هستند. یکی از پارامترهای مهم در بخش ریزساختار سنگ ها، درصد کانی کوارتز می باشد. در این پژوهش، هدف بررسی تاثیر ویژگی های کانی شناسی ماسه سنگ ها بالاخص درصد کانی کوارتز بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی سه گروه ماسه سنگ با میانگین درصد کوارتز کم (کمتر از 65 درصد)، متوسط (مابین 65 تا 80 درصد) و بالا (بیشتر از 80 درصد) می باشد. تعداد 26 نمونه از جنوب استان زنجان جمع آوری و طی برنامه ی جامعی از آزمون های مکانیک سنگی، ویژگی های کانی شناسی و پارامترهای مهندسی مانند وزن مخصوص خشک، درصد تخلخل، سرعت موج فشاری و آزمایش کششی برزیلی تعیین و ارتباط آنها با استفاده از آنالیز رگرسیون تک متغیره بررسی شد. نتایج نشان می دهد که ترکیب کانی شناسی بر روی ویژگی های مقاومتی تاثیرگذار بوده و با افزایش درصد کانی کوارتز در نمونه ها دو پارامتر فیزیکی وزن مخصوص خشک و سرعت موج فشاری و پارامتر مکانیکی مقاومت کششی برزیلی افزایش می یابند. همچنین با توجه به همبستگی مابین پارامترهای فیزیکی می توان سرعت موج فشاری را با تقریب مناسبی با استفاده از پارامتر تخلخل برای ماسه سنگ های مناطق مورد مطالعه پیش بینی نمود.

    کلیدواژگان: ماسه سنگ، ترکیب کانی شناسی، سرعت موج فشاری، درصد تخلخل، مقاومت کششی برزیلی
  • غلام حسین حامدی*، یونس آذریون، حمید شیرمحمدی، داود ساعدی صفحه 16

    رطوبت باعث آسیب رساندن به خواص قیر و چسبندگی قیر-سنگدانه در مخلوط های آسفالتی می شود. مطالعات بسیاری نشان می دهد که استفاده از افزودنی های ضد عریان‏شدگی می تواند به عنوان یکی از روش های موثر در بالا بردن مقاومت مخلوط های آسفالتی در مقابل خرابی رطوبتی مورد استفاده قرار گیرد. بر این اساس در این پژوهش، به بررسی مکانیسم تاثیر مواد ضد عریان‏شدگی نانو و مایع بر اساس روش‏های مکانیکی و ترمودینامیکی پرداخته شده است. 24 ترکیب مختلف مخلوط آسفالتی با استفاده از سه نوع سنگدانه، دو نوع قیر پایه و سه نوع افزودنی ضد عریان‏شدگی مورد بررسی قرارگرفته است. مولفه های انرژی آزاد سطحی قیر و سنگدانه با روش قطره چسبیده و دستگاه جذب جهانی و نسبت عمر خستگی مخلوط های آسفالتی از طریق آزمایش کشش غیرمستقیم اندازه گیری شده است. همچنین ویژگی های ساختاری سنگدانه ها با استفاده از دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد که استفاده از افزودنی های نانو مواد باعث افزایش خاصیت آبگریزی و کاهش خاصیت آب دوستی در سنگدانه ها می شود. همچنین، استفاده از این نوع افزودنی ها باعث می شود که نسبت عمر خستگی و مقاومت کششی در مخلوط های آسفالتی افزایش یابد. مقادیر افزایش نسبت عمر خستگی بین 2 تا 9 درصد بوده است. مقدار افزایش عمر خستگی در شرایط مرطوب بین 10 تا 22 درصد بوده است. به علاوه، افزودنی های نانو مواد بر روی اجزای انرژی آزاد سطحی قیر، اجزای انرژی آزاد سطحی سنگدانه، انرژی چسبندگی قیر-سنگدانه و انرژی پیوستگی در مخلوط های آسفالتی تاثیر مثبت می گذارد و باعث بهبود عملکرد این مولفه ها در مقابل خرابی رطوبتی می گردد.

    کلیدواژگان: مخلوط آسفالتی، افزودنی ضد عریان‏شدگی، تئوری انرژی آزاد سطحی، آزمایش کشش غیرمستقیم، عمر خستگی
|
  • Mahdi Asadi Aghbolaghi *, Mahsa Esmaeili Page 1

    Disinfection is a process designed to disable pathogens, thereby preventing the transmission of waterborne diseases. An important aspect of chemical disinfection is the design of chlorine contact basins. Chlorine contact systems with sufficient time (contact time) disinfect the water for chemical reactions to inactivate pathogens. Design of chlorine contact basin or chlorine contact tanks is to maximize the phenomenon of Residence time through the flow of spiral of baffles through the basin or contact tank. Historically, chlorine contact tanks have been investigated by empirical relationships, physical model studies, or tracer studies after the construction of a contact tank. Construction of laboratory samples and tracer studies are time consuming and costly. In recent years, computational fluid dynamics models have been used to investigate the flow and processes of solute transport in contact tanks, which is the best way to design contact tanks before construction. In this study, a 3D simulation of the CT-1 contact tank is performed using Multiphysics 5.3a software. Also, several 3D simulations in the CT-1 contact tank, in which the effect of the baffle orientation in a longitudinal direction with three different channel widths was performed, it was concluded that the narrow channel with a ratio of Winlet /Wch=0.68 (channel to inlet width ratio) and Lbo / Wch ratio (baffle opening length to Channel width ratio) equal to 1 has the highest baffle factor and the least amount of Morill index and therefore optimal hydraulic.

    Keywords: Contact Tank, Disinfection, Chlorine, baffle, numerical simulation
  • Bahareh Ebrahimi Alavijeh Page 2

    By placing the reinforcing elements, the shear strength of the soil improves. Several studies have been carried out on reinforcing of coarse grained soils, and less has been done on fine-grained soils. Researches show that the shear strength of fine grained soil-geosynthetics is weaker than the coarse soils and should be to improve its interaction with reinforcing elements. In this research, soils with about 80% passing the No.200 sieve and two types of non-woven geotextiles have been used. Shear strength of soil was considered by adding polypropylene waste fibers with 0.2%, 0.7% and 1.2% by weight of dry soil. Shear strength of soil – geotextile determined by large direct shear machine and some of these tests were done in vertical loading – reloading conditions. Experimental results show that vertical loading – reloading conditions increase interface shear strength. Addition of 0.7% fibers increase interface shear strength up to 15% and 9% in loading – without reloading and loading - reloading conditions, respectively. Also increasing of normal stress in loading step, geotextile with higher tension strength and reduction of moisture content are factors improving shear strength of soil-geotextile in this study.

    Keywords: Clay soil-reinforcement interaction, geotextile, Large scale direct shear test, Fibrous clay, Moisture
  • MohammadHossein Taghizadeh Valdi *, MohammadReza Atrechian, Ata Jafary Shalkoohy, Seyed Ahmad Hosseini Page 3

    In offshore dynamic compaction, the water effect on the depreciation of the pounder impact velocity on seabed and the crater depth created in the soil is always a major challenge. In this paper, the water entry problem of lattice pounders of 9, 16, and 25 holes, with 3x3, 4x4, and 5x5 matrix arrangement respectively, the effect of the number, dimensions and arrangement of the pounder holes, on the impact velocity with simulated soil of the seabed and the crater depth created in it was studied experimentally. The results showed that the impact velocity of the lattice pounders depends on the holes area, and the crater depth created in the soil, the amount of energy transferred from the pounder to the soil and the improvement radius and depth of soil depend on the area of the pounder's lattice web. Therefore, in dynamic compaction of the seabed, increasing the pounder weight without reticulating it cannot considered as a suitable solution to increase the impact velocity on seabed and the effective factor on soil settlement and compaction. Also increasing the pounder weight and its drop height over the optimum drop height lead to increasing the operating costs, and it requires the use of large barges and long cranes with a high load capacity.

    Keywords: Offshore dynamic compaction, Lattice pounder, Velocity depreciation, Holes arrangement, Crater depth
  • Hassan Bahar, Arash Bahar * Page 4

    It this paper, incremental dynamic analysis (IDA) of the controlled structures is presented. Nonlinear dynamic analyses for controlled structures are performed through Force Analogy Method (FAM) and State-space. IDA curves are demonstrated for un-controlled structures, under optimal control and under semi-active control. Therefore, the influence of control system for structures and changes in its behavior could be observed. Introductions for IDA, structural control, Semi-active Hydraulic Damper (SHD) and Force Analogy Method (FAM) are explained in the article. Full Static Condensation Model (FSCM) is introduced as a recent method that could consider non-linear behavior (through FAM and State-Space), static condensation and full Rayleigh damping matrix. In this article, FSCM is extended for the structures which are protected by optimal or semi-active control system. Therefore nonlinear behavior of controlled structures was considered. Numerical examples for a 5-story frame under scaled earthquakes were presented. The structure, for both controlled and un-controlled conditions, was modeled by the way that it could consider non-linear behavior. Control algorithms that have been used in the program were optimal control and SHD semi-active control. Programming was performed in MATLAB and IDA curves for no-control, optimal control and SHD control (with different arrangements of SHD control tools) are calculated and illustrated. At the end of the numerical section, some results and interpretations were extracted from IDA curves of controlled and un-controlled. They are explained in details and could give better understanding for dynamic behavior of the structures.

    Keywords: incremental dynamic analysis (IDA), Force Analogy Method (FAM), Structural Control in Nonlinear Domains, Full Static Condensation Model (FSCM), Semi-Active Control
  • Somayeh Bakhtiari *, Fatemeh Sotoodeh Nia, Meysam Shahrashoub, Tayebeh Amiri, Hakimeh Abbslou Page 5

    Adsorption is one of a common treatment applied in heavy metal removal. Recently, studies of low-cost adsorbent are intensively gain attention to the scientist were usually waste product from industrial, agricultural and food production which produced abundantly. Since most of the structures, ponds, and drainage pipelines are made of concrete, the use of adsorbent concrete can be an effective way to remove pollutants, especially heavy metals from wastewater. In this research, diatomite and sunflower stems were used as concrete additives to adsorb cadmium and nickel from wastewater as well as materials that could maintain and even increase the strength, durability, and stability of concrete in water and wastewater structures. Diatomite was replaced with part of the cement and sunflower replaced with part of aggregates used in concrete. The adsorption of Nickle and cadmium by concrete components (cement, silt, diatomite and sunflower stem) was investigated. Cement was able to remove nickel and cadmium completely. Other components of the concrete also have a good ability to remove nickel and cadmium. The maximum adsorption capacities of Ni and Cadmium for diatomite, silt, and sunflower stem were 2.85 and 1.88, 2.61 and 2.82, 18.45 and 6.82 mgr/gr, respectively. Metal adsorption onto adsorbents was evaluated by Langmuir and Freundlich isotherms. Results indicate that both Langmuir and Freundlich isotherm models are suitable. Concrete pieces removed cadmium completely, but in nickel absorption, the control sample had the best performance

    Keywords: green concrete, Diatomite, Sunflower Stem, Heavy Metals, adsorption Isotherms
  • Akbar Cheshomi *, Fariborz Mohammadi, Alimohammad Rajabi Page 6

    Investigation of the effect of temperature on soil strength is one of the issues which has been considered by many researchers in recent decades. In this study to investigate the effect of temperature on the undrained shear strength (Cu) of clay soils, a cell with the capability of both changing and keeping fixed the temperature of sample, was designed and constructed. After determining the index properties of samples for Kaolinite clay soil, undrained shear strength (Cu) test was carried out on saturated clay soil at 10, 20, 30, 40, 50, 60 and 70 ° C. Repeatability of the results was confirmed by repeating tests on samples with the same properties a given temperature. The results showed that by increasing the temperature, the Cu values decreased so that, as the temperature raised from 10 ° C to 70 ° C, the values Cu were reduced from 26.6 to 10.94 kPa. Accordingly, in the studied temperature range, an empirical relationship between temperature and Cu (with R2= 0.96) was proposed. The general shape of the stress–strain curves of the samples in different temperature was the same and in strain level of 20% was linear. Increasing the temperature caused to decline in the range of elastic deformation and enhancement in the range of plastic deformation of the samples; in addition, by increasing the temperature, the angle of the failure plane was decreased. The measurement of axial expansion stress (AES) indicated enhancement of the stress by increasing the temperature.

    Keywords: Temperature, Kaolinite, Undrained Shear Strength, Clay soil, failure
  • Afsaneh Shahbazi *, Mahdieh Aghaei, Habib Koulivand Page 7

    Reactive dyes are water-soluble and causes color changes and pH. These colors create problems for humans and plants and animals living in the environment. Therefore, removal of these colors from the aquatic environment is essential. In the present study, grapen-oxide nanosheets were first synthesized using the modified Hammer method and magnetic graphene oxide was prepared using a solothermal method. The properties of nanofillers were investigated using SEM, XRD and VSM analyzes. PES membrane was studied using GO and mGO nanofilers during the phase separation process and the surface and membrane morphology of the membrane using SEM analyzes, porosity and contact angle. After measuring the flux and the properties of the membrane, the removal of RG19 and RR198 by membranes was investigated. The results showed that the hydrophilic property in all modified membranes was improved compared to pure membranes. The PES-mGO membrane has a higher pH than the PES-GO membrane; the membrane containing the PES-mGO has a contact angle of 4.24 degrees relative to the PES-GO membrane. The PES-mGO membrane porosity was higher than PES-GO and the PES-mGO membrane flux, 3.3 L / m2h, was higher than the PES-GO membrane. PES-mGO membrane flux recovery was increased to 5.7% of the PES-GO membrane. The performance of the PES-mGO membrane against RG19 and RR198 removal was 1% and 4% higher than the PES-GO membrane. Regarding the results, it can be said that magnetic nanoparticle graphon oxide has a better efficiency in membrane repair and removes dye from aqueous solutions.

    Keywords: Dye removal, Magnetic Graphene oxide, Nanofiltration, Reactive Red 198, Reactive Green 19
  • Mohammad Rashki Ghaleh Nou *, Mehdi Azhdary Moghaddam, Mahmood Shafai Bajestan, Hazi Mohammad Azamathulla Page 8

    Scouring control in the downstream of the ski jump spillway is one of the most important issues faced by hydraulic engineers. In this study, an experimental investigation was done to evaluate the reduction of the maximum scour volume due to the combination of six-legged concrete elements (A-Jacks) in different hydraulic conditions. These elements were placed in the downstream of the ski jump spillway. The experiments included a single size of concrete element and two sizes of riprap with five discharges and three different tail-water depths. The change in depth of tail-water resulted in the spillway having free, semi-submerged and submerged states. The results showed that as the scour depth increased, the scour rate is reduced significantly. The simultaneous presence of concrete elements and riprap amid different hydraulic conditions caused a 100% decrease to the maximum scour volume when compared to the control tests. The use of A-Jacks when equated to riprap covered structures in a 100 m2 area indicated a 10% reduction in bed protection costs ( By use of Price list ).

    Keywords: Scour, Six-legged element, Riprap, Ski Jump Spillway, Economic comparison
  • Abolfazl Akbarpour *, Mohsen Mohsen Pourreza Bilondi, MohammadJavad Zeynali Page 9

    in this research, two conflicting objective functions used to solve the problem of optimization operation of Sistan's Chah Nimeh reservoirs. The first objective function defined minimizing the total of second power of difference between agricultural demand and release and the second objective function defined maximizing the reliability index. In this study, to compare the studied algorithms, the criteria of the algorithm's run time, the number of solutions in the optimal Pareto front, and distance, dispersion, convergence and generation distance were taken. The results of the study of Meta-Heuristic algorithms indicated that among MOPSO, MOGOA and MOALO algorithms, MOALO and MOGOA algorithms were more efficient than MOPSO algorithm. According to the performance criteria of the algorithm's run time and the dispersion criteria, the MOPSO algorithm showed high efficiency and according to the performance criteria of the distance, convergence and generation distance criteria, the MOGOA showed high efficiency. According to the performance criteria of the number of solutions on the optimal Pareto front MOALO algorithm showed high efficiency. Also, MOALO and MOGOA algorithms effectively covered optimal pareto front. It can be said, the solutions of these algorithms find in themselves optimal pareto front, create a rich set of optimal solutions that not only effectively cover the optimal Pareto front, but also dominate the solutions of the other two algorithms. Therefore, it seems that none of these performance criteria can alone determine the superiority of an algorithm than other algorithms in solving an optimization problem.

    Keywords: Antlion Algorithm, Convergence, Grasshopper Algorithm, Particle swarm algorithm, Performance Ceriteria
  • Hadi Meybodian, Reza Morshed *, Abolfazl Eslami Page 10

    Use of adobe materials is considered as a common construction method in rural and historic cities of developing countries. Compared to other conventional building materials, adobe offers some advantages such as eco-friendly features, local availability, easy application, cost-efficiency, and high thermal and sound insulation. However, the weak seismic performance of adobe buildings under past earthquakes has led to extensive economic losses and casualties. Therefore, retrofitting of such buildings and development of guidelines for their seismic design seem to be vital. In addition, retrofitting of adobe buildings with natural and traditional materials would be more desirable. Due to the critical role of walls as the main load bearing element in adobe buildings, their retrofitting would be of high priority. Towards this, the current study was aimed at utilizing palm fibers as a natural and sustainable material in lateral retrofitting of adobe walls. In total, six adobe wall panels, with dimensions of 1000×900×200 mm, including one control and five retrofitted specimens were tested under the combination of a constant vertical load and incremental lateral displacement reversals. The retrofitting technique involved external application of palm meshes plastered with a straw-mud mortar. The experimental parameter comprises dimensions of meshes, number of anchors on both sides of the walls, and arrangement of meshes. The test results indicated that using externally bonded fiber meshes can led to retaining the overall integrity and change the shear failure mode to a rocking/toe crushing. Further, the lateral strength, ductility factor, and energy dissipation capacity of wall were improved remarkably

    Keywords: Adobe wall, seismic performance, Retrofitting, Palm fiber, Cyclic loading
  • Mojtaba Shahraki, Farzad Shahabian *, Reza Jome Manzari Page 11

    Functionally Graded Materials (FGMs) are kinds of composite materials that due to the continuity of mixture of constituent materials as Functionally Graded, have more effective mechanical properties. Also, due to some executive needs, make opening and stiffener in shells will be necessary. Therefore, In this paper, the effective parameters on the free vibrations of Functionally Graded plates with opening and stiffener have been studied. In order to do this, ABAQUS finite element software has been used, in the first, the effect of important parameters such as volume fraction index, geometric dimensions and plate support conditions have been analyzed. The results show that the thickness and volume fraction index have the highest and lowest effects, Respectively, on the natural frequencies of each of the FGM plate modes and with the increase of simple support conditions in the edges of the plate (the decrease of fixed conditions), the natural frequency of the plate decreases. In the following, the effect of opening and stiffener on the natural frequencies of the plate has been observed, that Circular opening has a greater effect on the natural frequency of the plate than the square opening, and also the stiffener thickness has a greater effect on The natural frequency of the FGM plate than its height.

    Keywords: FGM Shells, Volume Fraction Index, Blast Loads, Opening, Stiffener
  • Samira Akhgar *, Kiyoumars Roushangar Page 12

    One of the most prominent features of the stepped spillway performance is the considerable loss of energy during it compared with other types of spillway. Considering this feature, obtaining a more detailed view on the energy dissipation parameter and, finally, increasing its amount has been the focus of most studies related to this type of spillway. For this purpose, using a Flow-3D model, the effect of pitched steps (steps with hole) on the velocity and pressure variations, water height at downstream and energy dissipation has been investigated. As well as the appropriate model of the most energy dissipation in the laboratory was developed and studied. Numerical and experimental results show that pitched steps reduces the velocity to about (82-69%) and reduces the water height at the downstream by up to 33%, and the energy dissipation is increased to about 4 times. According to the pressure distribution profiles at the vertical edge of the step, it was observed that the amount of negative pressure in the vertical wall decreased by about 82%, and the positive pressure was approximately increased by 3 and 4 times. The negative pressure on the floor of the steps is turned into positive and the positive pressure near the edge is increased due to the presence of the hole. Also, the results showed that the error rate of the studied parameters in the numerical and experimental models was very low and acceptable, indicating a good fit between numerical and experimental data.

    Keywords: stepped spillway, pitched steps, energy dissipation, pressure, velocity distribution, Flow-3D
  • Neshat Movahedi, AmirAhmad Dehghani *, Christian Schmidt, Nico Trauth, Mehdi Meftah Halaghi Page 13

    Exchanges of water and solute between stream flow and flow through river bed porous media are known as hypoerheic exchanges. Hyporheic exchanges transfer water and nutrient to the organism lived in the hyporheic zone, so affect ecological conditions and food cycle. One of the important factor effects on these exchanges is pressure gradient along the bed form. Riffle-pools are geomorphic features of rivers which pressure gradient along them drive hyporheic exchanges and recently considered in river restoration projects. The goal of this study is to compare the hyporheic flux and residence time of flow within sediment bed, in 2D and 3D riffle-pool. For reaching this goal, the surface flow simulated with OpenFAOM and then the results of pressure along bed form, set as a boundary condition on groundwater model (MODFLOW software). The results show that, by increasing bed form amplitude, hyporheic exchanges flux increases by 26 percent for both 2D and 3D models, and residence time decreases by 36 percent for 2D and 41 percent for 3D models. Also, comparison of 3D riffle-pool with equal 2D model shows that hyporheic exchanges flux and residence time increase by 3% and 4%, respectively.

    Keywords: Riffle-Pool, OpenFOAM, MODFLOW, Hyporheic Exchanges, Residence Time
  • Mazyar Fahimi Farzam *, Babak Alinejad, Seyyed Ali Mousavi Gavgani Page 14

    Due to structural safety and residential comfort, the vibration control of tall buildings under earthquake and wind excitations has always been one of the important issues in the structural engineering context. One of the well-established approaches for controlling the structural vibration is the use of Tuned Mass Dampers (TMD) employed with different methods in structures. In this paper, a 10-story shear building with linear behavior is studied under twenty eight far-field and near-field earthquakes in MATLAB. Active Tuned Mass Damper (ATMD) is used to control the structural vibration. According to the earthquake excitation random nature, Fuzzy Logic and Mamdani Inference System are applied to determine the control force. In addition, the Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm is used to determine the optimum TMD actuator power, and in this optimization, the effect of the actuator saturation is also considered. Furthermore, a method is introduced for robust optimum design of the suggested controller. Using the proposed control system and the optimum actuator power, structural responses decline about 44 pct. Additionally, due to the existence of uncertainty in earthquake records, applying a controller with average actuator power generally results in 33 pct. structural response reduction, and the performance of the active controlled system always outperforms the passive controlled system with 16 pct. structural response reduction.

    Keywords: active control, Fuzzy Logic, Tuned Mass Damper, Near-Field Earthquake, Particle Swarm Optimization Algorithm
  • Ali Lakirouhani *, Majid Bakhshi, Afshin Zohdi Page 15

    The composition, texture and microstructure of rocks affect their physical and mechanical properties such as dry unit weight, porosity, p-wave velocity and Brazilian tensile strength. The aim of this study was to investigate the effect of mineralogy sandstone characteristics on physical and mechanical properties of sandstone in three groups with low mean quartz (less than 65%), moderate (65 to 80%) and high (more than 80% ) and 26 samples were collected from southern province of Zanjan city Then, a comprehensive program of rock mechanic tests are planned and mineralogical properties and engineering parameters such as dry unit weight, porosity, P-wave velocity and Brazilian tensile strength were determined and their relationship was investigated using linear regression analysis. The results show that the mineral composition is effective on the strength properties and increasing the quartz mineral content in the samples, two physical parameters of dry unit weight and P-wave velocity and a mechanical parameter Brazilian tensile strength increase. Also, due to the correlation between physical parameters, P-wave velocity can be predicted with appropriate approximation using porosity parameter for sandstone in studied regions and the results can be used in geomechanical studies.

    Keywords: Sandstone, Mineralogical composition, P-wave velocity, POROSITY, Brazilian tensile strength
  • GholamHossein Hamedi *, Yunes Azaryun, Hamid Shirmohammadi, Davud Saedi Page 16

    Moisture can damage the rheological properties of bitumen and adhesion of bitumen to aggregates in asphalt mixtures. Many studies have shown that the use of anti-stripping additives can be used as one of the effective methods for improving the quality and enhancing the resistance of asphalt mixtures against moisture damage. Accordingly, in this research, an attempt has been made to investigate the mechanism of the effect of nano-amine anti-nailing materials on the basis of mechanical and thermodynamic methods. 24 different mixes of asphaltic mixes have been investigated using three types of aggregates, two types of base bitumen and three types of anti-scaling additives. The surface free energy components of bitumen were measured using the droplet method and the global absorption coefficient and the ratio of fatigue life of the asphaltic mixtures through indirect traction testing, respectively. The structural properties of aggregates were also investigated using a SEM scanning electron microscope (SEM). The results of this study show that the use of nanomaterials adds to the increase of hydrophobicity and the reduction of hydrophilicity in aggregates. Also, the use of this type of additives will increase the ratio of fatigue life and tensile strength in asphalt mixtures. In addition, nanomaterial additives on bituminous surface free energy components, aggregate surface free energy components, adhesion energy Bituminous aggregate and affinity energy in asphalt mixtures Beth leaves and improves the function of these components is against moisture damage.

    Keywords: Asphalt mixtures, Anti-stripping additives, Surface free energy theory, Indirect tensile test, fatigue life