فهرست مطالب

مهندسی عمران - سال پنجاه و سوم شماره 2 (اردیبهشت 1400)

نشریه مهندسی عمران
سال پنجاه و سوم شماره 2 (اردیبهشت 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/02/13
  • تعداد عناوین: 23
|
  • حسین گنجی دوست*، علیرضا ارحمی دولت آباد صفحات 1-16

    در این تحقیق، فرآیند جذب سولفات به کمک گل قرمز فعال در یک سیستم ناپیوسته و به روش تک فاکتوریل (OFAT) مورد بررسی قرار گرفت. خصوصیات جاذب و صحت فرایند فعال سازی به کمک آنالیز های میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، سطح ویژه BET، پراش اشعه ایکس(XRD) و XRF بررسی و تایید شد. فرآیند جذب سولفات در حجم 200 میلی لیتر و دور همزن rpm 150 انجام شد. شرایط بهینه جذب برای جاذب در مدت زمان تعادلی 90 دقیقه، غلظت اولیه 100 میلی گرم بر لیتر، 4 = pH، دمای °C 65 و مقدار جاذب g/L 5/7 بدست آمد. راندمان حذف سولفات در شرایط بهینه 1/73 درصد بدست آمد. مطالعات ترمودینامیکی جذب نشان داد که فرآیند جذب در تمامی دماهای بررسی شده به صورت کاملا خود به خودی انجام شد. سینتیک جذب سولفات بر روی سطوح گل قرمز فعال از معادله شبه درجه دوم پیروی کرد. ایزوترم جذب به خوبی و با ضریب تشخیص 994/0 بر معادله ایزوترمی لانگمویر منطبق شد و ظرفیت جذب حداکثری آن طبق ایزوترم لانگمویر 07/13 میلی گرم سولفات بر گرم جاذب به دست آمد. نتایج حاصل شده از این تحقیق نشان داد که جاذب فعال شده با توجه به هزینه پایین ماده اولیه و مقدار ظرفیت جذب مورد قبول آن می تواند به عنوان جاذب کم هزینه مورد توجه قرار گیرد.

    کلیدواژگان: جذب، گل قرمز، گل قرمز فعال، سولفات، ترمودینامیک
  • نادر صولتی فر* صفحات 491-508

    مدول دینامیکی یکی از مهم ترین پارامترهای تعیین خصوصیات ویسکوالاستیک مخلوط های آسفالتی بوده و به عنوان ورودی کلیدی در روش طراحی مکانیستیک-تجربی روسازی (MEPDG) مورد استفاده قرار می گیرد. این مدول تابعی از دما و فرکانس بارگذاری بوده و نسبت به اجزای تشکیل دهنده مخلوط آسفالتی از جمله سنگدانه ها، درصد قیر و فضای خالی حساس می باشد. از این رو روش اندازه گیری و تعیین مقدار آن اهمیت ویژه ای در طراحی و پیش بینی عملکرد روسازی آسفالتی دارد. روش های مختلفی همچون اندازه گیری مستقیم در آزمایشگاه، روش های تجربی و رگرسیونی با توسعه مدل های پیش بینی مدول دینامیکی، استفاده از روش های محاسبات نرم (نظیر شبکه های عصبی)، روش های تحلیلی و عددی به منظور مدل سازی مدول دینامیکی و نیز روش های تعیین درجای مدول دینامیکی با استفاده از آزمایش های غیرمخرب برای تعیین مدول دینامیکی وجود دارد. در این مقاله تحلیلی جامع در خصوص مدل های پیش بینی مدول دینامیکی معمول مخلوط های آسفالتی شامل مدل ویتزاک، ویتزاک اصلاح شده، هیرش، الخطیب، مدل های رگرسیونی جدید و نیز شبکه های عصبی مصنوعی صورت گرفته و با ارایه سوابق پژوهشی به بررسی و ارزیابی عملکرد آنها از لحاظ دقت و قدرت پیش بینی، تحلیل حساسیت نسبت به پارامترهای ورودی، بررسی اثر نوع مخلوط و مقایسه برتری آنها نسبت به یکدیگر پرداخته شده است. همچنین سایر مدل های توسعه یافته با پرداخت و کالیبراسیون مدل های اصلی برای استفاده در شرایط محلی متفاوت نیز در انتها مورد بررسی قرار گرفته است. این بررسی نشان می دهد مدل های پیش بینی توسعه یافته روش های ساده ای بوده و قابلیت کاربرد در تعیین مدول دینامیکی مخلوط های آسفالتی را با اعمال تصحیحاتی برای مخلوط ها و شرایط محلی متفاوت دارند.

    کلیدواژگان: مدول دینامیکی مخلوط آسفالتی، مدل های پیش بینی، مدل های رگرسیونی، شبکه عصبی مصنوعی، طراحی مکانیستیک - تجربی روسازی
  • امیر ساعدی داریان*، سهیل پالیزی صفحات 509-526

    روش تحلیل پلاستیک از جمله موثرترین و پرکاربردترین روش ها در این حوزه می باشد. با وجود این که استفاده از روش تحلیل پلاستیک در قاب های خمشی به صورت دستی امری بسیار زمان بر و خسته کننده می باشد، روند تحلیل ساده بوده و محققین متعدد در این حوزه فعالیت هایی داشته اند. لکن تحلیل قاب های مهاربندی به دلیل مسئله کمانش مهاربندها و وجود نیروهای محوری و برشی در اعضای قاب بسیار پیچیده بوده و لذا تحقیق چندانی در این حوزه انجام نشده است. در این تحقیق ابتدا روشی ویژه جهت تحلیل پلاستیک قاب های فولادی مهاربندی بر اساس روش ترکیب مکانیزم های پایه ارایه شده است و در ادامه با استفاده از الگوریتم ژنتیک، برنامه مدونی جهت تعیین مکانیزم خرابی و بار فروریزش قاب های فولادی مهاربندی بر اساس این روش ابداعی ارایه شده است. مقایسه نتایج نشان می دهد روش ارایه شده بسیار دقیق بوده و با دقت بالایی توانایی تعیین مود خرابی و بار معادل آن را دارد. بر این اساس، سه قاب فرضی مختلف مورد بررسی قرار گرفت. مکانیزم فروریزش متناظر با ضریب بار فروریزش بحرانی، با کمک تیوری کار مجازی و بهینه یابی با استفاده از الگوریتم ژنتیک بدست آمد. به منظور صحت سنجی، یک تحلیل پوش اور هم برای تعیین مود فروریزش در هر مثال انجام شد. در دو مثال اول که سازه ها کوتاه مرتبه تر بودند، مود فروریزش هر دو روش یکسان بود. در حالی که اندکی خطا در تشکیل مفاصل در قاب بلندمرتبه مشاهده شد که این خطا به دلیل تفاوت بین دو روش تحلیل در برخی قاب های خمشی هم مشاهده شده بود.

    کلیدواژگان: تحلیل پلاستیک، تئوری کینماتیک، قاب مهاربندی، بهینه یابی، الگوریتم ژنتیک
  • امیرهوشنگ صادقی فاضل، جعفر بلوری بزاز* صفحات 527-548

    پی سطحی بسته به نوع سازه ای که بروی آن قرار دارد مانند ساختمان های شهری، سازه های دریایی، تابلو های تبلیغاتی، سدها و غیره تحت تاثیر انواع مختلف بار اعم از بار قایم، بار افقی و لنگر خمشی قرار می گیرد. این بارها با توجه به کاربری سازه با حالت های مختلف بارگذاری می توانند پی را تحت تاثیر قرار دهند. در این پژوهش با تعریف 32 آزمون آزمایشگاهی به بررسی رفتار دو نوع پی سطحی دایره ای و مربعی بروی خاک ماسه ای تحت سه حالت بارگذاری پرداخته شده و پوش گسیختگی هر کدام از پی های سطحی در فضای V-H (بارقایم- بار افقی) ترسیم گردیده است. همچنین جهت مطالعه بروی تاثیر تراکم نسبی بر پوش گسیختگی با استفاده از روش بارانی به ساخت مدل خاک ماسه ای با دو تراکم 50 و 70 درصد پرداخته شده است. نتایج نشان می دهد پوش گسیختگی برای پی های سطحی فارغ از شکل آن در فضای V-H از یک تابع درجه 2 تبعیت می کند که افزایش تراکم و به تبع آن افزایش زاویه اصطکاک داخلی در خاک ماسه ای تاثیر مستقیم بر اندازه پوش گسیختگی در فضای مذکور دارد؛ این پوش دارای یک نقطه بیشینه است که معادل 0.3Vmax می باشد. پی مربعی به نسبت پی دایره ای بار نهایی بیشتری را تحمل می کند به این جهت پوش گسیختگی در فضای V-Hبرای پی های مربعی بزرگتر می باشد. بطورکلی پوش گسیختگی در فضای V-H برای پی سطحی تابع حداکثر بار نهایی (Vmax) و مقدار زاویه اصطکاک داخلی خاک ماسه ای می باشد.

    کلیدواژگان: مدل سازی آزمایشگاهی، حالت بارگذاری، پی سطحی، خاک ماسه ای، پوش گسیختگی
  • حامد کوهستانیان، حسین پهلوان، جلیل شفائی*، محمد شامخی امیری صفحات 567-588

    بررسی خسارت های ناشی از زلزله های گذشته مانند زلزله ی کرمانشاه، موید این مطلب است که ساختمان هایی که دارای نامنظمی از نوع طبقه نرم هستند، آسیب های بیشتری را در زلزله تجربه کرده اند. همچنین پس لرزه ی زلزله های گذشته موجب افزایش آسیب در ساختمان ها گردیده است، درصورتی که در آیین نامه های فعلی اثر پس لرزه در محاسبات طراحی دیده نمی شود. در این پژوهش به منظور مشاهده اثرات نامنظمی و پس لرزه در سازه های بتن آرمه، منحنی های شکنندگی برای مدل های سه، پنج و هشت طبقه با سیستم لرزه ای قاب خمشی بتن آرمه، دارای طبقه نرم و خیلی نرم تحت اثر زلزله اصلی و توالی زلزله و پس لرزه بررسی شده است. این مدل ها مطابق با ضوابط آیین نامه های ایران طراحی و پس از نهایی شدن مقاطع، سازه در نرم افزار OpenSees به صورت سه بعدی مدل سازی گردید. سپس با انتخاب تعدادی شتاب نگاشت مناسب و سازگار با شرایط منطقه، مدل ها تحت تحلیل دینامیکی غیرخطی فزاینده IDA قرار می گیرند و بیشترین دریفت طبقات به عنوان پارامتر تقاضا محاسبه شده است، با انتخاب ظرفیت تغییر مکان نسبی سطوح عملکرد لرزه ای چهارگانه آسیب جزیی، متوسط، گسترده و کامل از آیین نامه Hazus آمریکا و با استفاده از روابط قابلیت اعتماد سازه ها منحنی های شکنندگی لرزه ای این سیستم برای چهار سطح آسیب متفاوت محاسبه شد. نتایج تحلیل های غیرخطی حاکی از آن است که در مدل های پنج و هشت طبقه در مقایسه با مدل سه طبقه تاثیر نامنظمی طبقه نرم و اثر پس لرزه در افزایش آسیب پذیری ساختمان بیشتر بوده است و با افزایش ارتفاع سازه از میزان تاثیر نامنظمی طبقه نرم و پس لرزه در آسیب پذیری ساختمان کاسته شده است.

    کلیدواژگان: ارزیابی احتمالاتی، قاب خمشی بتن مسلح، طبقه نرم، منحنی های شکنندگی، تحلیل دینامیکی فزاینده (IDA)
  • امیر مختاری، حمید صابری*، وسام کلمی زاده، وحید صابری صفحات 589-604

    ستون های مرکب دو لایه نیز از خانواده ستون های مرکب CFDSTمی باشد که از دو جداره فولادی دایره تشکیل شده و به صورت هم مرکز مونتاژ می-گردد و بین این دو جداره با بتن پر می گردد. در این نوع از ستون ها اثر مهم بتن این است که کمانش موضعی جداره فولادی را به تاخیر می اندازد و خود بتن در حالت محصور شدگی قادر است کرنش ها و تنش های بالاتری را نسبت به حالت غیر محصورشدگی تحمل کند. از مزایای ستون های مرکب دو لایه نسبت به ستون های مرکب تک لایه می توان به وزن کمتر ستون های مرکب دو لایه، شکل پذیری بیشتر و تحمل نیروهای محوری بیشتر اشاره کرد. رفتار این ستون ها تحت بار محوری خالص مورد توجه است لذا بررسی رفتار ستون های مرکب دو لایه تحت اثر بار محوری برای رفتار نزدیک به واقعیت این ستون ها از اهمیت ویژه ای برخوردار خواهد بود. در این مقاله ظرفیت ستون های دو جداره فولادی پر شده با بتن با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود ABAQUS تحت اثر فشار محوری بررسی شده است. در این تحقیق با تغییر پارامتر های ضخامت لایه ها و قطر هسته داخلی و وجود و عدم وجود بتن درون هسته، مقاطع با یکدیگر مقایسه گردیدند. بررسی ها نشان دادند که ستون های دایره ای با افزایش قطر هسته به طور حتم ظرفیت باربری آن ها نیز افزایش نمی یابد و پارامتر موثر در این مسئله نسبت ضخامت به قطر (D/t) می باشد. در بحث وجود و عدم وجود بتن در هسته، مسئله محصورشدگی نتیجه مهمی داشته و در نمونه-هایی که بتن هسته موجود بوده ظرفیت مقاطع افزایش یافته است.

    کلیدواژگان: ستون های دو جداره پر شده با بتن، بار محوری، ستون های مستطیلی، ستون های مربعی، ستون های دایره ای
  • محمدجواد طاهری امیری، میلاد همتیان، فرشیدرضا حقیقی*، مائده جواهری بارفروشی صفحات 605-624

    جانمایی دینامیکی سایت به معنای شناسایی مکانی بهینه برای تجهیزات موقت، مصالح و سایر ابزار و دفاتر موقت موجود در سایت ساختمانی است. جانمایی داخلی سایت، به عنوان یک مسئله دینامیک طبقه بندی می شود، چرا که تجهیزات مورد نیاز و همچنین نیازهای پروژه در مراحل مختلف و در طول عمر پروژه مدام در حال تغییر است. تحقیقات متعددی در گذشته به این مسئله پرداخته و با ارایه الگوریتم های مختلف، سعی در حل این مسئله پیچیده نموده اند. در این راستا، در این مطالعه یک مدل برنامه ریزی ریاضی خطی برای مسئله جانمایی داخلی دینامیکی پروژه های ساخت با هدف حداقل سازی مجموع هزینه های حمل و نقل بین بخش های مختلف، هزینه مکانیابی مجدد و هزینه جابجایی بین انبار و تجهیزات توسعه داده شده است. از آنجاییکه پیچیدگی مدل پیشنهادی با افزایش ابعاد مسئله زیاد می شود، به منظور حل آن یک الگوریتم بهینه سازی علفهای هرز ارایه شده است. نتایج محاسباتی، نشان-دهنده تنوع در جواب های بدست آمده از چیدمان بخش های مختلف با توجه به اولویت های در نظر گرفته شده برای آنهاست، بطوریکه با تغییر اولویت تجهیزات مختلف، چیدمان بهینه ای از آنها در کارگاه با کمترین فاصله ایجاد خواهد شد. اعتبارسنجی مدل پیشنهادی از طریق مقایسه نتایج بدست آمده از الگوریتم پیشنهادی برای مسئله در ابعاد کوچک با نتایج بدست آمده از حل آن در نرم افزار GAMS انجام گرفته است. همچنین بررسی سناریوهای مختلف، حاکی از عملکرد مناسب الگوریتم بهینه سازی علفهای هرز پیشنهادی بوده است.

    کلیدواژگان: جانمایی دینامیکی سایت، الگوریتم بهینه سازی علف های هرز، کاهش هزینه جانمایی، پروژه ساخت، مکان یابی تجهیزات
  • فاطمه السادات موسوی نژاد، حسن استادحسین* صفحات 625-644

    در روش های متداول طراحی لرزه ای، که نیروی اعضا به حد مقاومت محدود می گردند، عملکرد سازه بطور مستقیم در طراحی وارد نمی شود. تنها موردی که در روش نیرو بعنوان کنترل عملکرد سازه لحاظ می گردد، کنترل دریفت سازه در گام نهایی طراحی است. این ضعف روش طراحی مبتنی بر نیرو، سبب شده که توجه ویژه ای به روش های طراحی مبتنی بر عملکرد معطوف گردد. روش طراحی پلاستیک بر اساس عملکرد یکی از روش های طراحی عملکردی است که در آن سطح خرابی و مکانیزم خرابی مطلوب در گام های نخستین طراحی از پیش مشخص است. انتظار می رود که سازه طراحی شده با روش مذکور از لحاظ رفتاری انطباق بیشتری با مکانیزم مطلوب داشته باشد. در این تحقیق هر دو روش طراحی برای سازه های چهار، هشت، دوازده و شانزده طبقه بکارگرفته شده و رفتار غیر خطی سازه ها با تحلیل های غیر خطی استاتیکی و دینامیکی بررسی شده است. تحلیل های انجام شده نشان می دهد سازه های طراحی شده با روش پلاستیک بر اساس عملکرد دارای مکانیزم خرابی نزدیکتری به آنچه در روند طراحی فرض شده است، می باشند. همچنین سازه های مذکور در تحلیل استاتیکی غیرخطی، شکل پذیری بیشتری از خود نشان داده اند. در این سازه ها، توزیع مفاصل پلاستیک در تحلیل دینامیکی غیرخطی به صورت یکنواخت و فراگیر است. همچنین تمرکز خرابی شدید و مکانیزم موضعی در ستونهای سازه های طراحی شده با روش طراحی پلاستیک براساس عملکرد به دلیل مقاومت بیشتر آن ها ایجاد نمی شود.

    کلیدواژگان: طراحی پلاستیک بر مبنای عملکرد، طراحی بر اساس نیرو، تحلیل پوش اور، تحلیل تاریخچه زمانی، اهداف عملکردی
  • میلاد قاسموند، مهدی حسینی*، محمدرضا همتی صفحات 645-664

    در عملیات آتشکاری در تونل ها، بروز عقب زدگی ناشی از انرژی زیاد مواد منفجره مشکلات فراوانی را به دنبال دارد. در این پروژه سعی می شود با اجرای آتشکاری کنترل شده به روش پیش شکافی در یکی از تونل های پیشروی معدن مس چهل کوره زاهدان، مشکلات بوجود آمده در اثر اجرای آتشکاری به روش غیر کنترلی تا حد زیادی برطرف شود. بمنظور طراحی الگوی آتشکاری در مقطع تونل روش های «تیوری انتقال انرژی» و «نیترونوبل(سویدی)» با چال های موازی و زاویه ای بررسی شد که در نهایت الگوی آتشکاری براساس «تیوری انتقال انرژی» با چال های موازی به عنوان طرح نهایی انتخاب و الگوی چال های کنترلی نیز به روش «پیش شکافی» طراحی شد. سرانجام طرح پیشنهادی در تونل پیشروی معدن چهل کوره اجرا شد. مشاهده نتایج آتشکاری بر اساس طرح پیشنهادی نشان داد که سطح سینه کار و سقف و دیواره ها ، نسبت به اجرای آتشکاری بر اساس طرح فعلی، بسیار صاف تر ایجاد شده اند که این امر موجب انطباق بیشتر و بهتر واحد های نگه داری با دیواره و سقف و جلوگیری از افزایش تمرکز تنش برآنها می شود. جهت ارزیابی عملکرد آتشکاری کنترل شده پیش شکافی بصورت کمی از فاکتور QCB استفاده شد که پس از بکارگیری فاکتور مذکور عملکرد آتشکاری کنترل شده در تونل پیشروی معدن چهل کوره بر اساس طرح پیشنهادی، عالی ارزیابی شد.

    کلیدواژگان: آتشکاری کنترل شده، پیش شکافی، تونلسازی، معدن، مس چهل کوره
  • سید الیاس هاشمیان*، یوسف شفاهی، فریدون مقدس نژاد صفحات 665-684

    سیستم حمل ونقل ریلی نقش مهم و حیاتی در توسعه اقتصاد کشورها دارد. این سیستم در طول زمان بر اساس بهره برداری و شرایط آب و هوایی فرسوده می شود و به تعمیر و نگهداری نیاز دارد. یکی از اهداف این عملیات، نگهداری خطوط در یک وضعیت قابل قبول و جلوگیری از انحراف بیش ازحد آن ها نسبت به وضعیت مطلوب است. در راه آهن سامانه مدیریت تعمیر و نگهداری خط آهن جهت بهینه کردن فعالیت ها و کاهش هزینه های مرتبط با آن ها مطالعه و پیاده سازی شده است. چنین سامانه هایی برای پیش بینی وضعیت آتی خرابی، از تکنیک های مختلفی استفاده کرده اند. انتخاب بهترین سیاست تعمیر و نگهداری هدف این سامانه ها است. برای اینکه سیاست اتخاذی، بهترین و مقرون به صرفه ترین انتخاب باشد، نیاز است که تحلیل هزینه دوره عمر صورت پذیرد. در ادامه به کمک مدل پیش بینی زوال مارکوف پیشین، مدل هزینه دوره عمر برای بالاست و ریل به عنوان اجزای نگران کننده پیشنهاد می شود. در انتها مشخص شد که هزینه های اصلی در بخش بالاست مربوط به هزینه نوسازی بالاست و عدم در دسترس بودن خط است. همانگونه که مشاهده شد کمترین هزینه دوره عمر بالاست در بازه تناژ 100 تا 150 میلیون تن ناخالص رخ می دهد. در این مطالعه با فرض تناژ سالیانه (16 میلیون تن ناخالص) که پیشتر عنوان شد، نتیجه می شود که عمر نوسازی بالاست حدودا 6 تا 10 سال است. این عدد برای ریل 500 تا 540 میلیون تن ناخالص است که معادل 30 تا 35 سال است.

    کلیدواژگان: هزینه دوره عمر، شاخص کیفیت، ریل و بالاست، مدل پیش بینی مارکوف، زیرساخت ریلی
  • محمود حسنلوراد*، محمد حسین زاده، سید ابوالحسن نائینی صفحات 685-698

    با گسترش مناطق صنعتی، فلزات سنگین از طریق پساب های صنعتی و یا نشت از مخازن ذخیره وارد محیط زیست گردیده، که پیامد آن آلودگی خاک و آب های زیرزمینی به این ترکیب های سمی شده است. نشت فلزات سنگین از قبیل سرب، روی، کادمیم و... علاوه بر اینکه یکی از بحران های محیط زیستی می باشد، منجر به تغییرات پارامترهای مقاومتی خاک نیز می گردد. جنس خاک و میزان غلظت آلاینده از پارامترهای تاثیر گذار بر روی رفتار خاک های آلوده می باشد. در این تحقیق به کمک آزمایش های سه محوری به بررسی رفتار خاک های ماسه ای با درصدهای مختلف کایولینیت در دو حالت آلوده و غیرآلوده با فلز سنگین سرب پرداخته شده است. نتایج نشان می دهد افزایش غلظت سرب باعث کاهش پیوند هیدروژنی بین ذرات کایولینیت و کاهش مقاومت خاک آلوده گردیده است. به طوریکه با افزایش غلظت آلاینده تا ppm 20000 مقاومت خاک ماسه رس دار با 15% و 25% کایولینیت به ترتیب 18% و 24% کاهش یافت. در ادامه به منظور بررسی اثر نوع کانی رسی در خاک های آلوده، پارامترهای مقاومتی خاک های حاوی کایولینیت و بنتونیت با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد با تغییر در نوع کانی رسی در خاک های آلوده با فلز سنگین، پارامترهای مقاومتی روند متفاوتی خواهند داشت. افزایش غلظت آلاینده سرب در خاک حاوی بنتونیت، منجر به ایجاد ساختار فلوکوله ای و افزایش مقاومت برشی شده است. همچنین افزایش غلظت نیترات سرب در خاک های بنتونیت دار سبب افزایش 20% تا 30% مقاومت خاک آلوده گردید.

    کلیدواژگان: نیترات سرب، کائولینیت، بنتونیت، آزمایش سه محوری، پارامترهای مقاومتی
  • محمدجواد خسرویانی، امید بهار*، سید هومن قاسمی صفحات 699-716

    تشخیص بهنگام آسیب پل ها یکی از دغدغه های همیشگی مهندسین بوده است. در این مقاله تلاش شده با ارایه ی روش جدیدی براساس پاسخ های شتاب سازه و دامنه های آنی آنها، محل آسیب در عرشه ی پل ها تشخیص داده شود. برای این منظور، ابتدا براساس پاسخ های شتاب، مقادیر دامنه آنی پاسخ های سازه ی سالم و آسیب دیده از طریق تبدیل هیلبرت-هوآنگ HHT محاسبه شده است. در ادامه، با معرفی شاخص جدید آسیب همبستگی متقابل (DICC) به تعیین محل های آسیب در حالت های کلی(Global) و موضعی (Local) پرداخته شده است. برای ارزیابی امکان پذیر بودن، و تخمین قابلیت اعتماد روش های پیشنهادی در تشخیص آسیب در دو سطح کلی و موضعی، از چند مدل تحلیلی پل بتنی یک تا سه دهانه، و همچنین یک مدل آزمایشگاهی تیر دو سر ساده فلزی استفاده شده است. از طرف دیگر، به منظور درنظرگرفتن اغتشاشات محیطی در هنگام برداشت داده ها، مقدار نوفه مشخصی به پاسخ های تحلیلی اضافه شده است. به این ترتیب شرایط برداشت داده های حقیقی در محل مشابه سازی شده است. نتایج ارزیابی ها در مدل های تحلیلی و آزمایشگاهی نشان دادند که روش پیشنهادی، می تواند برای سناریوهای مختلف آسیب، محل های آسیب را با دقت کافی تعیین نمایند. همچنین نتایج روش شاخص آسیب همبستگی متقابل DICC برای تمامی مدل های تحلیلی و آزمایشگاهی، بیانگر این نکته است که با ارزیابی سریع تر توانست است نتایج دقیق تری را ارایه دهد.

    کلیدواژگان: تشخیص آسیب، پایش سلامت سازه، دامنه آنی، شاخص همبستگی متقابل، اثر اغتشاش محیطی
  • غلامرضا هروی*، میلاد رستمی، مریم شکاری صفحات 731-750

    با توجه به روند افزایشی مصرف انرژی در سطح جهان و آثار مخرب زیست محیطی ناشی از آن و با توجه به بکارگیری منابع تجدیدناپذیر انرژی نظیر سوخت های فسیلی، توجه به بحث مدیریت و بهینه سازی مصرف انرژی اهمیت بیشتری یافته است. با توجه به سهم 40 درصدی صنعت ساختمان از کل مصرف انرژی و همچنین سهم 80 درصدی انرژی مصرفی دوره بهره برداری از کل انرژی مصرفی در طول چرخه حیات ساختمان، توجه به حوزه های مدیریت و بهینه سازی مصرف انرژی در طول دوره بهره برداری ساختمان ها می تواند تاثیرات عمده ای بر بهبود مصرف انرژی داشته باشد. در پژوهش حاضر ضمن شناسایی ابزارهای مدیریت هوشمند انرژی سیستم های سرمایش و گرمایش ساختمان و مطالعه پژوهش های پیشین و ارزیابی تاثیرات بکارگیری ابزارهای مدیریت مصرف انرژی ساختمان، تاثیرات اقتصادی و زیست محیطی بکارگیری این ابزارها بر روی میزان مصرف انرژی سالیانه در یک ساختمان اداری در شهر تهران به عنوان مطالعه موردی بررسی شده است. نتایج بدست آمده نشان دهنده کاهش 32 درصدی میزان انرژی مصرفی و همچنین کاهش قابل توجه انتشار آلاینده های زیست محیطی در حالت هوشمند در مقایسه با حالت پایه است. علاوه بر آن با در نظر گرفتن هزینه های اجتماعی ناشی از انتشار آلاینده های زیست محیطی و همچنین دوره بازگشت سرمایه سعی شده است تا عوامل موثر در توجیه پذیری اقتصادی بکارگیری سامانه های مدیریت هوشمند سیستم های سرمایش و گرمایش مشخص شود. ، بکارگیری فناوری های مدیریت هوشمند انرژی ساختمان می تواند به عنوان گام موثری در زمینه بهینه سازی و مدیریت مصرف انرژی در بخش ساختمان شناخته شود.

    کلیدواژگان: سیستم مدیریت هوشمند ساختمان، ساختمان هوشمند، مدیریت مصرف انرژی، مدیریت پاسخ به تقاضا، بهینه سازی مصرف انرژی
  • سعید خسروجردی، حامد سرکرده* صفحات 751-762

    در طراحی بهینه گنبد که معمولا برای پوشش فضاهای وسیع و بدون استفاده از تکیه گاه داخلی ساخته می شود، فرم پوسته خارجی گنبد از جهت رویکرد معماری، ظرفیت باربری و سازه ای در بارهای ثقلی و بارهای جانبی نقش اساسی دارند. بنابراین طراح برای طراحی بهینه، علاوه بر زیبایی باید به تاثیر فرم سازه در ظرفیت باربری بارهای ثقلی و جانبی به صورت توام، با توجه به منطقه احداث سازه توجه نماید. در این مقاله اثر ارتفاع قوس بر بار باد سازه های گنبدی شکل تاثیر ارتفاع قوس در گنبدها تحت اثر جریان باد بصورت عددی شبیه سازی و مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. از این رو گنبدها با نسبت ارتفاع به دهانه ثابت و ارتفاع قوس های مختلف در زمین نوع C و با سرعت و شدت آشفتگی مطابق آیین نامه ASCE7، شبیه سازی عددی شده است. همچنین مقادیر ضرایب فشار (Cp) بر روی خط مرکزی گنبد در راستای جهت وزش باد، و بر روی حلقه های دور گنبد در ارتفاع های 0، 0.25h، 0.5h، 0.75h و h ارایه شده است. نتایج این مطالعه تاثیر ارتفاع قوس بر توزیع ضریب فشار روی سطح خارجی گنبد، تاثیر تیزی راس گنبد در مقدار حداقل ضریب فشار و تاثیر ارتفاع قوس بر درصد سطح تحت فشار و کشش در گنبدها را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: گنبد، دینامیک سیالات محاسباتی، بار باد، سازه فضاکار، قوس
  • محمد اسماعیل نیا عمران*، عباس حسینی کرانی صفحات 763-782

    خرابی پیشرونده در پلهای کابلی به خصوص در زمان وقوع زمین لرزه های شدید، می تواند پایداری این سازه ها را به طور کلی مورد تهدید قرار داده و منجر به انهدام آن ها شود. لذا در این پژوهش سعی شده تا عملکرد پل های کابلی جداسازی شده با استفاده از جداسازهای نوین غلطکی درون قفس تحت بارهای لرزه ای حوزه ی نزدیک گسل و بعد از حذف یک کابل از آن مورد مطالعه قرار گیرد. به همین منظور پل کابلی بیل امرسون تحت سه رکورد لرزه ای حوزه ی نزدیک و بعد از حذف یک کابل مورد بررسی قرار گرفته و تاثیر مکانیسم خودنگهدار جداساز غلطکی درون قفس بر ممانعت از وقوع خرابی پیشرونده مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد استفاده از جداساز غلطکی درون قفس با مکانیسم خودنگهدار موجب افزایش سختی جداساز و نیروی مقاوم آن تا 10 برابر شده که کاهش نیروی کابل های مجاور کابل حذف شده را تا 30 درصد موجب می گردد. در نتیجه جابجایی تحت رخداد های لرزه ای حوزه ی نزدیک گسل و تحت پدیده ی حذف کابل تا حدود 45 درصد کاهش می یابد. در مواردی که گسیختگی در بحرانی ترین حالت، یعنی خرابی در کابل متصل کننده ی انتهای عرشه به بالای پایه، مکانیسم خودنگهدار باعث جلوگیری از توسعه ی خرابی به کابل های مجاور شده است. این در حالی است که عدم استفاده از جداساز غلطکی درون قفس و مکانیسم خود نگهدار موجب گسترش خرابی و به طبع آن بروز خرابی پیشرونده و انهدام کامل می گردد.

    کلیدواژگان: پل کابلی، جداساز غلطکی درون قفس، لرزه ی حوزه ی نزدیک گسل، خرابی پیشرونده، حذف کابل
  • مرتضی جیریایی شراهی*، امیر سعید گیاهی، بایرام علی محمدنژاد صفحات 783-798

    تثبیت خاک ، یکی از مهمترین روش های بهسازی خاک های ضعیف در مهندسی ژیوتکنیک است. تثبیت کننده های سنتی مثل سیمان و آهک از دیرباز تاکنون مورد استفاده و تحقیق قرار گرفته اند اما استفاده از این مواد تثبیت، مشکلات زیست محیطی در پی دارد. لیگنو سولفونات کلسیم یک پلیمر طبیعی است که از پسماند صنعت کاغذ و تمبرسازی تولید می شود و طبق آمار های دولتی سالانه 50 میلیون تن از آن دور ریخته می شود. این پودر قهوه ای رنگ، سمی و خورنده نیست و برای سلامت انسان و محیط زیست خطر آفرین نمی باشد. در این پژوهش اثر افزودن درصدهای مختلف از لیگنو بر حدود اتربرگ، خصوصیات تراکمی و مقاومت تک محوری خاک رس مورد بررسی قرار می گیرد و هم چنین اثر افزودن لیگنو با روش های مختلف اختلاط بر مقاومت خاک و مورفولوژی خاک بررسی می شود. نتایج آزمایش ها نشان داد که افزودن لیگنو به طور کلی باعث بهبود خواص مکانیکی خاک می شود، شاخص خمیری خاک (PI) کاهش، مقاومت و شکل پذیری خاک افزایش می یابد. برای خاک مورد استفاده در این پژوهش، درصد بهینه از افزودنی لیگنو سولفونات کلسیم 1% وزن خشک خاک تعیین شد که توانست پس از 28 روز عمل آوری مقاومت خاک را از 322 به 828 کیلوپاسکال (5/2 برابر افزایش) برساند. همچنین نحوه ی اختلاط نیز بر مقاومت نمونه ها تاثیر به سزایی دارد. در تثبیت خاک توزیع مناسب افزودنی در بین ذرات خاک می تواند بر خصوصیات مهندسی خاک اثر گذار باشد به عنوان مثال نمونه های مخلوط شده به روش های مختلف، مقاومت حداکثری شان تا تا 80% افزایش یافته است.

    کلیدواژگان: تثبیت خاک، خاک رس، لیگنو سولفونات کلسیم، زیست سازگار، روش اختلاط
  • عادل عساکره*، محمد امیری، ریحانه السادات بحرینی صفحات 799-810

    در بسیاری از مناطق ساحلی به علت کمبود آب شیرین محدودیت های فراوانی برای استفاده در فرآیند تثبیت خاک وجود دارد. از سوی دیگر به علت گستردگی آب های شور در سطح زمین نیاز به مطالعات بیشتری در مورد اثرات استفاده از آب شور در بهسازی خاک است. از این رو در این مقاله با انجام آزمایش های بزرگ ساختاری و ریزساختاری به مطالعه اثر یون های موجود در آب دریا، بر فرآیند تثبیت شیمیایی خاک های رسی با آهک و نانوسیلیس پرداخته شده است. برای تثبیت خاک رس کایولینیت از مقادیر مختلف آهک، نانوسیلیس، آب مقطر و آب دریای خلیج فارس استفاده شده است. نمونه رسی کایولینیت با مقادیر مختلف آهک و نانوسیلیس اصلاح و عمل آوری شده است. در این راستا آزمایش های دانه بندی، حدود اتربرگ، تغییرات pH نمونه-ها، تغییرات مقاومت فشاری در طی زمان مورد بررسی قرار گرفته است و همچنین برای ارزیابی ریزساختاری از آنالیز پراش اشعه ایکس و تصاویر میکروسکوپ الکترونی پویشی استفاده شده است. براساس نتایج حاصل شده مقاومت تک محوری نمونه های فاقد مواد افزودنی که با آب دریا ساخته شده اند نسبت به نمونه های حاوی آب مقطر بهبود یافته است. همچنین در حالتی که نمونه ها توسط 6% آهک اصلاح شده اند، مقاومت نمونه های حاوی آب دریا نسبت به نمونه های آب مقطر در دوره عمل آوری 28 روزه 4 درصد افزایش یافته است.

    کلیدواژگان: تثبیت، آب حفره ای، کائولینیت، آهک، نانوسیلیس
  • نیما عباس مرام کندولی، سید مهدی زهرائی* صفحات 811-830

    قاب های مهاربندی متداول در مقایسه با قاب های خمشی دارای سختی جانبی بالایی بوده اما شکل پذیری پایینی دارند. قاب های خمشی دارای شکل پذیری بالایی بوده اما به علت سختی جانبی کم به هنگام زلزله تغییرمکان های بزرگی از خود نشان می دهند که مطلوب نیست. در این تحقیق قصد بر این است که با استفاده از استقرار قطعات کمانی شکل بریده شده از ورق فولادی در گوشه قابهای ساده و تسلیم آنها، با ایجاد یک سیستم باربر جانبی مناسب عملکرد لرزهای این قاب های فولادی بهبود یابد. این قطعات به علت وجود خروج از مرکزیت موجود، به صورت اندرکنشی از نیروی محوری و لنگر خمشی تسلیم شده و مشابه یک میراگر جاری شونده، انرژی ورودی را مستهلک می‎کنند. در این مطالعه، ابتدا منحنی هیسترزیس قطعات کمانی شکل با فولاد ST37، با استفاده از نرم افزار اجزای محدود آباکوس به دست آمد و سپس این عضو کمانی با تطابق منحنی هیسترزیس به دست آمده، در نرم افزار SAP مدل سازی گردید. در ادامه قاب های 3، 6 و 9 طبقه خمشی تنها و قاب مفصلی به همراه قطعات کمانی، مدل سازی شده و تحت تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی رکورد زلزله‎های مختلف قرار گرفتند. بر اساس نتایج به دست آمده، حداکثر جابه جایی بام و جابه جایی نسبی طبقات، در حالت قاب ساده به همراه قطعات قوسی نسبت به حالت قاب خمشی تنها، به طور میانگین، به ترتیب 22 و 8 درصد کاهش یافت. همچنین در قاب های ساده به همراه قطعات کمانی، به طور میانگین 46 درصد انرژی ورودی توسط قطعات کمانی مستهلک شده که حاکی از عملکرد نسبی خوب این سیستم می باشد.

    کلیدواژگان: سیستم باربر جانبی، قطعات کمانی، قاب خمشی، تحلیل تاریخچه زمانی، اتلاف انرژی
  • علی عسگری*، علی اکبر گلشنی صفحات 831-846

    به منظور افزایش بهره وری استخراج هیدروکربن ها و گسترش ترک ها تا محل مخزن آن ها، ترک ها معمولا عمود بر تنش حداقل و به صورت دسته ای رشد داده می شوند. از دهه اخیر، هر ساله در قاره آمریکا بیش از ده هزار چاه افقی برای ایجاد و رشد ترک عمودی بر تنش کمینه در حال حفاری است و در هر چاه افقی بالغ بر صد ترک هیدرولیکی ایجاد می گردد. به منظور کاهش هزینه اجرایی، معمولا 3-8 ترک را به طور هم زمان در یک محدوده 10-30 متری ایجاد می کنند و آن ها را در مخزن گسترش می دهند. رشد هم زمان ترک ها با توجه به شکل، تعداد، موقعیت، فاصله و طول آن ها بر چگونگی رشد یکدیگر موثر است. به عبارت دیگر وقتی ترکی در سطوح خود تحت فشار ناشی از تزریق سیال قرار می گیرد، باعث رشد آن می شود اما ممکن است این فشار بر روی رشد ترک های مجاور اثر منفی داشته باشد، که به این اثر سایه یا اندرکنش گفته می شود. مسلما برآورد صحیح از اثر تنش سایه بین ترک ها منجر به طراحی بهینه تری می شود در این نوشتار به کمک روش کشش کاذب ارتقا یافته به بررسی اثر اندرکنش بین ترک های هیدرولیکی با توجه به فواصل ترک ها بر روی یکدیگر پرداخته می شود. نتایج نشان می دهدکه در ترک های میانی تحت تاثیر تنش سایه بیشتری نسبت به ترک های کناری قرار دارند و از طرفی افزایش فواصل بین ترک ها باعث کاهش اثر سایه می شود. نتایج این پژوهش در تعیین تعداد و فواصل ترک ها، در طراحی شکست هیدرولیکی بسیار کاربردی است.

    کلیدواژگان: شکست هیدرولیکی چندتایی، اندرکنش ترک ها، رشد همزمان، روش کشش کاذب، روش تحلیلی
  • محمدجواد ذوقی*، محمدرضا دوستی، وحید گل کاری صفحات 847-856

    آنتی بیوتیک ها به دلیل اثرات سمی بر زنجیره غذایی و بوم سازگان های آبی و ایجاد مقاومت دارویی، مشکلات زیست محیطی و بهداشتی برای انسان ایجاد می نمایند. در این مطالعه با استفاده از تالاب مصنوعی جریان افقی، حذف پنی سیلین جی، از فاضلاب مصنوعی انجام شد. هدف کلی این تحقیق، تعیین کارآیی سیستم پایلوت تالاب مصنوعی با جریان افقی زیرسطحی در حذف آلاینده دارویی آنتی بیوتیک پنی سیلین جی است. برای بررسی تاثیر و بهینه سازی متغیر غلظت آلاینده در فاضلاب ورودی، زماند ماند و وجود و عدم وجود گیاه در تالاب بر روی حذف آلاینده از روش سطح پاسخ استفاده شد. تالاب مصنوعی زیرسطحی در شرایط مختلف مورد بهره برداری قرار گرفت و 30 نمونه فاضلاب از خروجی تالاب در شرایط مختلف، آزمایش شد. نتایج نشان داد که وجود گیاه نی، و زمان ماند با راندمان حذف، رابطه مستقیم و غلظت ورودی آلاینده با راندمان حذف رابطه معکوس دارد، همچنین وجود گیاه سبب افزایش تاثیر زمان ماند بر کاهش غلظت آلاینده در خروجی تالاب می شود. بطوریکه در تالاب مصنوعی گیاه کاری شده، راندمان حذف برای زمان ماند 72 ساعت و غلظت های ورودی مختلف بین 17/94 % تا 61/73 % بود. بر مبنای نتایج حاصل از این مطالعه تالاب مصنوعی زیر سطحی می تواند فاضلاب حاوی پنی سیلین جی با غلظت دوبرابر متوسط غلظت حداکثری موجود در فاضلاب های بیمارستانی را با راندمان بالای 90 درصد حذف و به عنوان یک سیستم تصفیه مناسب در حذف پنی سیلین جی، مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: تالاب مصنوعی، پنی سیلین جی، روش سطح پاسخ، گیاه نی، فاضلاب بیمارستانی
  • فرزاد رضایی مقدم*، بهمن جعفری نادر، تقی رضایی مقدم صفحات 857-872

    ماسه بادی جزو مصالحی است که در نواحی بیابانی و ساحلی به مقدار زیاد وجود دارد. در این تحقیق نمونه هایی از مناطق ساحلی دریای خزر در شهر آستارا و مازندران و همچنین مناطق بیابانی اطراف شهر کرمان شناسایی و جمع آوری شده است و بر روی نمونه های گردآوری شده تاثیر افزودن پلیمر طبیعی معدنی نیکوفلاک به همراه سیمان به صورت تثبیت شده بر روی مقاومت آنها بررسی شده است. در این تحقیق سعی بر آن است تا با بهبود مقاومت فشاری و کششی ماسه بادی موجود در سواحل دریاها و بیابان ها، امکان استفاده از این مصالح در لایه های خاک بستر، زیراساس و اساس راه ها بصورت تثبیت شده با سیمان مورد بررسی قرارگیرد. در این تحقیق تعداد 200 نمونه با 3 درصد، 6 درصد و 12 درصد سیمان به همراه 3/0% درصد، 6/0 درصد و 2/1 درصد نیکوفلاک از مصالح ماسه بادی نمونه برداری شده، ساخته شده است و مقاومت فشاری و کششی غیرمستقیم 7 روزه و 28 روزه نمونه ها بدست آمده است و سپس میزان افت مقاومت آنها در 45 سیکل ذوب و یخ مورد آزمایش قرار گرفته است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داده است، تثبیت مصالح ماسه بادی با سیمان به همراه افزودنی نیکوفلاک، بدلیل افزایش مقاومت فشاری و کششی این مصالح، امکان استفاده از آن را در لایه های روسازی راه ها فراهم می آورد.

    کلیدواژگان: ماسه بادی، نیکوفلاک، سیمان، مقاومت فشاری و کششی، تثبیت
  • نسرین ابوذری، محمدرضا مجدزاده طباطبایی*، جعفر یزدی صفحات 873-890

    آبشکن یکی از سازه های حفاظتی برای ساماندهی رودخانه است که اهمیت بسیاری داشته و به منظور جلوگیری از فرسایش در رودخانه احداث می شوند. به منظور ارایه طرحی که از لحاظ فنی و اقتصادی بهینه باشد، از مدل بهینه سازی چند هدفه استفاده شده است. در تحقیق حاضر طراحی هیدرولیکی و همچنین طراحی سازه ای آبشکن در قالب یک مساله بهینه سازی فرمول بندی شده که برای حل آن از الگوریتم NSGA-II استفاده شده است. توابع هدف مدل بهینه سازی شامل حداقل سازی هزینه ها و حداکثر سازی انتقال بار رسوب به صورت همزمان در نظر گرفته شده است. هدف اول برای مقرون به صرفه کردن طرح و تابع هدف دوم بر اساس تعاریف پایداری رودخانه به منظور پایدار ماندن رودخانه لحاظ شده است. واسنجی مدل با استفاده از اطلاعات رودخانه زنجانرود معادله بار بستر و آبشستگی انجام و مدل نسبت به تغییر پارامترهای ورودی دبی جریان و شیب طولی حساسیت سنجی و تاثیر آن روی پارامترهای خروجی بررسی شده و صحت سنجی مدل با اطلاعات سازه ای مطالعه موردی انجام شد. جبهه جواب مساله بهینه سازی بر اساس توابع هزینه و بار بستر استخراج شد. با مقایسه پنج طرح بهینه از جبهه جواب با طرح موجود و نقطه ایده آل نتایج نشان می دهد طرحی که به عنوان طرح منتخب از بین 5 سناریو برگزیده شده نزدیکترین نتیجه را با نقطه ایده آل دارد. طرح منتخب به اندازه64/95 % هزینه کمتر و 39/96 % بار رسوب انتقالی را نسبت به طرح موجود افزایش می دهد.

    کلیدواژگان: آبشکن، ساماندهی رودخانه، بهینه سازی، NSGA-II، هزینه
  • ابوالفضل حسنی*، سید جواد وزیری کنگ علیائی، محمد رضا حاجی زاده صفحات 891-908

    در نظر گرفتن اثر مقاومت پس از ترک خوردگی و هزینه ی ساخت روسازی در طراحی ضخامت روسازی های بتنی درزدار ، منجر به طراحی موثر تر و اقتصادی تر روسازی می گردد. بدین جهت این تحقیق به ارزیابی اثر افزودن الیاف ماکروسینتتیک بر ضخامت و هزینه ی ساخت روسازی های بتنی درزدار ، با در نظر گرفتن اثر مقاومت خمشی پس از ترک خوردگی بتن می پردازد. اثر الیاف ماکرو از جنس پلی پروپیلن در مقادیر 0، 1، 2 و 3 کیلوگرم بر مترمکعب بر تغییرات ضخامت و شاخص هزینه ی ساخت روسازی های بتنی درزدار، با در نظر گرفتن مدول گسیختگی و نسبت مقاومت خمشی معادل هر طرح اختلاط در طراحی ضخامت روسازی، بررسی گردید. مشاهده شد که افزودن الیاف ماکرو، باعث کاهش ضخامت روسازی بتنی درزدار تا میزان 25 درصد گردید. بیشترین نرخ کاهش ضخامت روسازی در مقدار مصرف الیاف 0 تا 1 کیلوگرم اتفاق افتاده، و با افزودن بیشتر الیاف، کاهش ضخامت چشمگیر بیشتری رخ نداد. افزودن الیاف، باعث افزایش شاخص هزینه ی ساخت روسازی تا میزان 57 درصد شد. مصرف الیاف ماکروسینتتیک تا مقدار 1 کیلوگرم بر متر مکعب، باعث ایجاد کمترین نرخ رشد شاخص هزینه روسازی، نسبت به مقادیر مصرف دیگر گردید. نتیجه شد که با در نظر گرفتن شدت رشد شاخص هزینه ی روسازی، می توان مقدار مصرف بهینه ی الیاف ماکروسینتتیک را جهت کاهش اقتصادی ضخامت روسازی تعیین کرد که در این تحقیق، به مقدار 1 کیلوگرم بر متر مکعب به دست آمد.

    کلیدواژگان: روسازی های بتنی درزدار، الیاف ماکروسینتتیک، ضخامت روسازی، شاخص هزینه ساخت، مقاومت خمشی پس از ترک خوردگی
|
  • Hossein Ganjidoust *, Alireza Arhami Dolat Abad Pages 1-16

    In this study, absorption of sulfates on activated aluminum industry waste (red mud) has been investigated in a batch system by OFAT method. The properties of the absorbents were analyzed using scanning electron microscope (SEM), BET surface area, X-ray diffraction (XRD), XRF. The process of sulfate absorption was done in a volume of 200 mL and a mixer speed of 150 rpm. The optimum adsorption conditions were derived for in an equilibrium time of 90 minutes, the initial concentration of 100 ppm, pH=4, the temperature of 65 ◦C and 1.5 g/L dose of the absorbent. The efficiency of sulfate removal was 73.1 percent at the optimum conditions. Thermodynamic analysis of absorption showed that the absorption process at all analyzed temperatures had occurred spontaneously. Sulfate adsorption kinetics on composite surfaces followed a pseudo second order equation and absorption isotherm had a high conformity with Langmuir, Dobinin-Radoshkovich and Temkin isotherms respectively and the maximum absorption capacity of it according to Langmuir isotherm is 13.07 mg of sulfate per gram of the absorbent.

    Keywords: Adsorption, Red mud, Activated red mud, Sulfate, Thermodynamics
  • Nader Solatifar * Pages 491-508

    Dynamic modulus is a fundamental property of asphalt materials that is used as a key parameter in the Mechanistic-Empirical pavement analysis and design (MEPDG). This modulus is a function of loading frequency and temperature that is sensitive to the aggregates, binder content and air voids in the mixture. Hence, the method of measurement and determination of dynamic modulus is important in pavement design and predicting its performance. There are several methods to determine dynamic modulus of asphalt mixtures. These methods include: Directly measuring in laboratory; Empirical and regression-based methods using prediction models; Modeling dynamic modulus using soft computing techniques like Artificial Neural Networks (ANN); Analytical and numerical methods for modeling the dynamic modulus; and, In-situ methods using nondestructive testing (NDT). This paper presents a comprehensive analysis of prediction models for dynamic modulus of asphalt mixtures including Witczak, Modified Witczak, Hirsch, Al-Khateeb, New Regression-based and ANN models. With reference to the literature, performance of prediction, sensitivity analysis with respect to input parameters, the effect of mixture type, and finally a comparison of goodness for these models were evaluated and reported. In addition, calibrated models for different local conditions were presented. The results show developed conventional predictive models are simple and applicable in determination of dynamic modulus of asphalt mixtures using some modifications for different mix types and local conditions.

    Keywords: Dynamic Modulus of Asphalt Mixture, Predictive Models, Regression-Based Models, Artificial Neural Networks, Mechanistic-Empirical Pavement Design
  • Amir Saedi Daryan *, Soheil Palizi Pages 509-526

    Plastic analysis method is one of the most effective and most used methods in this field. Analysis of moment frames has been carried out with the aid of simple plastic analysis by many researchers. However, the analysis of braced frames due to the buckling of braces and the presence of axial and shear forces simultaneously in the frame members is very complex and therefore, little research has been done in this area. In this research, a special theory based on combination of mechanisms method for the plastic analysis of steel braced frames has been presented. Using the genetic algorithm, a program has been proposed to determine the failure mechanism and collapse load of the steel braced frames based on this methodology. The comparison of the results shows that the proposed formula is very accurate and can accurately determine the failure mode and its corresponding load. According to this, three arbitrary frames with different in number of stories is investigated. The collapse mechanism corresponding to the critical load factor is obtained by means of Genetic optimization algorithm and the virtual work theory. For Verification, a pushover analysis is performed for determination of collapse mode of each frame. In examples one and two which the frames are low-rise, the solution is the same, while in the third example, a slight difference is observed in the location of hinge formations. However, this error had been observed in moment frames due to the difference of the principals in the two applied analysis.

    Keywords: Plastic Analysis, Kinematic Theory, Braced frame, optimization, genetic algorithm
  • Amir Houshang Sadeghi Fazel, Jafar Bolouri Bazaz * Pages 527-548

    In shallow footings depending on the type of structure which is located on it, such as urban buildings, marine structures, billboards, dams and etc; it is influence by different types of loads, such as vertical, horizontal and bending moment. Depending on the type of structure, These loads can affect the shallow with different loading states. In this paper, by defining 32 experimental tests, the behavior of two circular and square shallow footings located on the sandy soil under the three loading states have been investigated and the failure envelope of each footing have been ploted in the V-H space (vertical load- horizontal load). Also, to study the effect of relative density on the failure envelope using the rainy method, sandy soil with two densities of 50 and 70 percent was developed. The results show that the failure envelope for shallow footing regardless of its shape in the V-H space, follows a second-order function, which the increase of density and consequently the increase of soil friction angle in the sandy soil has a direct impact on the failure envelope in the V-H space; the envelope has a maximum point which is equivalent to 0.3Vmax. The square footing has a bigger ultimate load than the circular footing; that’s why failure envelope in the V-H space for the square footing is larger. In general, the failure envelope in the V-H space for shallow footings depends on the ultimate load (Vmax) and soil friction angel.

    Keywords: Experimental modeling, Loading state, Shallow footing, Sandy Soil, failure envelope
  • Hamed Kouhestanian, Hossein Pahlavan, Jalil Shafaei *, Mohammad Shamekhi Amiri Pages 567-588

    Recent Iranian earthquake damages like the damages caused by the Kermanshah earthquake, revealed that RC buildings having soft story irregularities experienced more seismic vulnerability. Moreover, earthquake aftershocks increased the seismic failures in past earthquake events. But RC buildings having soft story irregularities and effects of earthquake aftershocks are not included in recent seismic design codes. In this article, for assessing the effects of soft story irregularities and also the effects of earthquake aftershocks, three, five, and eight story RC building models having intermediate sway moment frames are designed and then modeled in OPENSEES software platform and then IDA analysis are performed in order to producing the seismic fragility curves consistent with HAZUS definitions. The analytical results of seismic fragility curves revealed that the influence of soft story irregularities and also main earthquake shock-aftershock sequences on the vulnerability of considered RC building models. By increasing the height of the RC building structures, the effects of soft story irregularities and the earthquake aftershocks decreased in seismic vulnerability of the considered RC buildings.

    Keywords: Probabilistic Assessment, Reinforced Concrete Moment-Resisting Frame, Soft Story, Fragility Curves, incremental dynamic analysis (IDA)
  • Amir Mokhtari, Hamid Saberi *, Vesam Kolmi Zadeh, Vahid Saberi Pages 589-604

    Two-layer composite columns are a family of single-layer composite columns consisting of two circular steel tubes, which are assembled in a center and are filled with concrete. In this type of column, the important effect of concrete is that it delays local buckling of the steel skin, and that the concrete in its confined state can tolerate higher strains and tensions than the non-confined state. The advantages of two-layer composite columns, in comparison to single-layer columns, can be attributed to the lower weight of two-layer composite columns, more ductility and greater axial force strengthening. The behavior of these columns under pure axial load is of interest. Therefore, the study of the behavior of two-layer composite columns under the influence of axial load is of particular importance due to the behavior close to the reality in these columns. In this paper, the capacity of double-skin steel columns filled with concrete has been investigated using ABAQUS finite element, under the influence of axial stress. in this paper, sections were compared with changing the thickness of the layers and the diameter of the inner core and the existence and absence of concrete core. the results showed that the diameter of the tube increases with increasing the core diameter and the effective parameter in this issue is the ratio of thickness to diameter (D/t). In the discussion of the existence and absence of concrete in the core, the confinement effect has an important result and has increased the load strength capacity of the columns.

    Keywords: Double skin concrete filled columns, Axial load, rectangular columns, square columns, circular columns
  • Mohammad Javad Taheri Amiri, Milad Hematian, Farshidreza Haghighi *, Maedeh Javaheri Barforooshi Pages 605-624

    Dynamic site layout is identifying the optimum location for temporary equipment, materials, and other available tools and offices at construction sites. The Site layout is classified as a dynamic problem because the necessary equipment is changed continuously during the project lifetime. Some research investigated this issue in recent years and tried to develop various algorithm to solve such problem due to its complexity. In this study, a linear programming model is proposed to minimize total transportation cost among different parts, relocation cost for moveable facility, and transportation cost between warehouse and other parts. An invasive weed optimization algorithm is developed to solve large scale problems. Computational results show that different layout is obtained based on priorities considered for each parts so that their layout can be changed if priority is varied. To validate the proposed algorithm, its results for small scale problem is compared with results obtained from solving it in GAMS software. Results obtained from proposed algorithm for small problem reveal that they are so close to obtained from exact method. Furthermore, scenarios analysis indicates that the proposed meta heuristic algorithm is outperformed, thus the proposed IWO algorithm can be applied for solving large scale problem in real world.

    Keywords: Dynamic Site Location, IWO algorithm, Location cost reduction, Construction Project, Equipment Location
  • Fatemeh Mousavinejad, Hassan Ostad-Hossein * Pages 625-644

    In conventional seismic design methods the performance of structure has not been considered in base shear estimation and structural drift as a measure of damage will be checked at the end of design stages. This weakness of force-based design (FBD) methods causes to special attention to performance based design. Performance-based plastic design (PBPD) is one of performance based design in which the desired damage level and plastic mechanism of structure are predefined in the beginning of design procedure, to estimate internal forces. It is expected that applying PBPD ends to a structural behavior with more compliance with desired mechanism. In this paper the priority of PBPD over FBD has been investigated. The PBPD and FBD methods are applied to design of four special steel moment frames of 4, 8, 12 and 16 stories. Nonlinear behavior of designed structures have been evaluated by push-over and nonlinear time history analyses. Analyses results show that PBPD frame have mechanism mode closer to assumed mechanism mode in design procedure. Another conclusion is that PBPD frame mechanism in push-over analysis is more ductile than FBD frame. Also it concluded that in PBPD frame, plastic hinges approximately distributed uniformly all over the structure. General reason of PBPD ductility improvement, versus FBD, is strength of columns which prevent undesirable mechanism.

    Keywords: Performance-based plastic design, Force-based design, Push-over analysis, Nonlinear Time History Analysis, Performance level
  • Milad Ghasemvand, Mehdi Hosseini *, Mohammad Reza Hemmati Pages 645-664

    In blasting operations in tunnels, the occurrence of back break caused by the high energy content of explosives leads to many problems. In this project, it is tried to solve the problems caused by non-controlling blasting by controlled blasting in a pre-splitting method in one of the march tunnels of the chehel Kooreh mine in Zahedan. In order to design the blasting pattern in the tunnel section, the "theory of energy transfer" and "nitronobel (Swedish) methods" were investigated with parallel and angular holes, which ultimately led to a blast pattern based on the "energy transfer theory" with parallel holes as the final design of the selection And the control hole pattern was also designed in a "pre-splitting" manner. Finally, the proposed design was implemented in the march tunnel of the Chehel kooreh mine. Finding the results of the blasting on the basis of the proposed design showed that the face and the roof and walls were much more smooth than the blasting based operation according to the current design, which would result in more and better matching of the units with the walls and roof And preventing increased stress concentration on them. To evaluate the pre-splitting controlled blasting performance, the QCB factor is used quantitatively, after which the factor was used, the controlled blasting performance of the Chehel kooreh mine march tunnel was excellent based on the proposed design.

    Keywords: controlled blasting, pre-splitting, tunneling, mine, Chehel kooreh copper mine
  • Seyed Elyas Hashemian *, Yousef Shafahi, Fereydoon Moghaddasnezhad Pages 665-684

    Rail transportation system plays an important role in the development of the economies of the countries. This system will be worn over time by operation and weather conditions and will require maintenance. One of the goals of this operation is to keep the tracks in an acceptable condition and prevent their excessive deviation from the optimal situation. Railways maintenance and repair management system has been studied and implemented to optimize activities and reduce related costs. Such systems have used various techniques to predict the future state of failure. Choosing the best maintenance policy is the goal of these systems. For policy making, the best and most cost-effective option, life-cycle cost analysis is required. In the following, with the help of the Markov prediction model, the life cycle cost (LCC) model is suggested for rail and ballast. In the end, it was found that the main costs in the ballast part are renewal costs and the track unavailability costs. The effect of renewal tonnage on these two costs is far higher than other costs. As you can see, the lowest ballast life cycle cost in the range of 100 to 150 million gross tons. In this study, assuming annual tonnage (16 million gross tonnages) as previously mentioned, it results a renewal life of about 6 to 10 years. This value for the rails is from 500 to 540 million gross tons, which is equivalent to 30 to 35 years.

    Keywords: Life Cycle Cost, Quality index, Rail, ballast, Markov, LCC
  • Mahmoud Hassanlourad *, Mohmmad Hossein Zade, Seyed Abolhassan Naeini Pages 685-698

    By the expansion of the industrial zones, heavy metals enter the environment through industrial wastewater or leakage from storage tanks, which contaminates the soil and groundwater. The leakage of heavy metals such as lead, zinc, cadmium and etc. is not only an environmental crises, but also causes changes in soil shear resistance parameters. Type of soil and initial concentration of contamination are most prominent parameters that affect the behavior of contaminated soils.In this research, with Triaxial tests, the behavior of sandy soils with different percentages of kaolinite in two cases of non-contaminated and contaminated with lead is investigated. It can be seen that by increasing the lead concentration, the hydrogen bonding between kaolinite particles reduce and it decreases the resistance of contaminated soils. By increasing the concentration of heavy metals up to 20,000 ppm, the shear resistance of clayey sand with 15% and 25% kaolinite decreases by 18% and 24%, respectively. Then, to investigate the effect of clay minerals on contaminated soils, the shear resistance parameters of soil with kaolinite and soil with bentonite are compared. The results show, with variation of clay minerals in contaminated soils, resistance parameters have different behavior. Increasing the lead concentration in bentonite causes a flocculated structure, thus the shear strength increased. In soils with bentonite, shear strength parameters increase 20% to 30% with increasing the lead nitrate concentration

    Keywords: Lead nitrate, Kaolinite, Bentonite, Triaxial Test, Shear Strength Parameters
  • Mohammad Javad Khosraviani, Omid Bahar *, Seyed Hooman Ghasemi Pages 699-716

    The damage detection (DD) of the bridge has always been major concerns for engineers. This paper attempts to detect damage in the continuous deck bridges by providing a new method based on acceleration responses and their instantaneous amplitudes. The DD in this paper has two steps: firstly, determining the vicinity of damage in global DD. Secondly, determining the location of damage in local DD. Then by acceleration signals, the instantaneous amplitude values of healthy and damaged structural responses extracted via HHT. Further, for accurate evaluation of the proposed method, damage locations are determined by the cross-correlation damage index (DICC). To assess the feasibility and reliability of proposed methods, several analytical models of concrete bridges of one to three-spans, as well as experimental model a simply supported steel beam, have been used. In order to consider noise pollution during data acquisition, a certain amount of noise is added to the response. The results in the analytical and experimental models showed that the proposed methods can determine the damage locations with appropriate accuracy for different damage scenarios and it could provide more exact results with a rapid estimation.

    Keywords: damage detection, Structural health monitoring, Instantaneous amplitude, Cross-correlation, ambient noise
  • Gholamreza Heravi *, Milad Rostami, Maryam Shekari Pages 731-750

    Considering the worldwide increasing rate of energy consumption and its environmental degradation effects, and considering the use of none-renewable energy sources such as the fossil fuels, consideration of energy management issues has become more important. Given the 40% share of the building industry's total energy consumption, as well as the 80% share of energy consumed during the operation period, of the total energy consumption during the life cycle of the building, attention to the areas of energy management and optimization during the operation period of the buildings can have a major impact on energy efficiency. In this research, through identifying building energy management tools and studying previous studies and assessing the effects of building energy management systems, the economic and environmental impacts of using building energy management systems on the annual energy consumption in an office building in Tehran as a case study has been investigated. The results indicate a 32 percent reduction in the energy consumption and a significant reduction in the release of the environmental pollutants in smart mode compared to the baseline. Moreover, considering the social costs associated with the emitted pollutants as well as the return period, it has been attempted to identify the factors contributing to the economic justification of using smart heating and cooling systems. According to the results, the use of smart energy management systems can be considered as an effective step in optimizing and managing energy consumption in the construction sector.

    Keywords: Building management systems, Smart building, Energy consumption management, Demand response management, Energy consumption optimization
  • Saeed Khosrowjerdi, Hamed Sarkardeh * Pages 751-762

    In the optimal design of the dome buildings, which is usually constructed to cover vast spaces without using the interior support, the outer shell curved shape plays an important role in the architectural approach, bearing capacity, and structural strength in vertical and lateral loads. Therefore, the designer for optimum design, in addition to beauty, should pay attention to the effect of the form of the structure on the load capacity of vertical and lateral loads in conjunction with the construction site condition. In this article the effect of arch in domes against wind is studied numerically. For this purpose, domes with fixed height – diameter proportion in type C ground and with the speed and turbulence intensity matching ASCE7 regulations are numerically simulated and the amounts of pressure coefficients (Cp) are represented on central line corresponding to wind direction and the rings around the dome with different heights including 0, 25h, 0.5h, 0.75h and h. The results of study indicate the great effects of arch height in pressure coefficient and the percent of under pressure surface and section on domes.

    Keywords: Dome, CFD, Wind load, Spatial structure, Arch
  • Mohammad Esmaeilnia Omran *, Abbas Hoseini Karani Pages 763-782

    Structural safety can be threatened by failure of one member of the structure if it results the failure of other members of the structure. This phenomenon, which has recently attracted the attention of designers and engineers, is known progressive collapse. Progressive collapse, especially during a severe earthquakes, could threaten the general stability of structures and lead to their collapse. In this research, it has been aimed to investigate the performance of the isolated cable stayed bridges with modern Rolled-N-Cage (RNC) isolators under near-fault seismic loads and after losing a cable. In this regard, Bill Emerson isolated Cable-Stayed Bridge is implemented under three near-fault seismic events and assessed the results of the cable loss. Then, buffer mechanism of RNC isolator and its effects against preventing progressive collapse is evaluated on preventing progressive collapse of the bridge. The results indicate that the RNC isolator with activated buffer mechanism appropriately decreases the permanent displacement under near-fault seismic loads. While, not using of the RNC isolator and buffer mechanism, causes the damage propagation and progressive collapse of the bridge.

    Keywords: Cable-Stayed Bridge, Roll-N-Cage (RNC) isolator, near-fault earthquake, Progressive Collapse, Cable loss
  • Morteza Jiryaei Sharahi *, Amirsaeed Giahi, Bayramali Mohammadnezhad Pages 783-798

    One of the best methods for improvement of clayey soils is stabilization. Traditional stabilizer such as lime, and cement have been used extensively for improving engineering properties of poor soils by earlier researcher. But using these additives involved with environmentof problems. However, lignin is a kind of natural polymer that is derived as a by-product from paper and timber processing industry, and according to government figures, annual amount of 50 million tons of lignin is discarded. This brown powder is not toxic or corrosive and does not endanger the health of humans and the environment. In this study, the effect of adding different percentages of lignin on atterberg limits, compaction properties and unconfined strength of clay is studied. Also, the effect of adding lignin with different mixing methods on resistance and soil morphology is investigated. The results of this investigation shows that the addition of lignin, generally improves the mechanical properties of soil, decreases the soil's plastic index, and enhances the strength and ductility of the soil. For soil used in this study, the optimum percentage of calcium lignosulfonate is determined as 1% of dry weight, which allowes to increase soil strength from 322 to 828 kPa after 28 days. Also, the mixing method has a significant effect on the resistance of the samples. In soil stabilization, the proper distribution of the additive among soil particles can affect the soil engineering properties. For example, mixed specimens in different ways, their maximum strength increased by up to 80%.

    Keywords: Soil Stabilization, calcium lignosulfonate, Clay, eco-friend, mixing method
  • ADEL ASAKEREH *, Mohammad Amiri, Reyhaneh Alsadat Bahreini Pages 799-810

    In many coastal areas, due to lack of fresh water, there are many limitations to use in soil stabilization. On the other, due to the extension of saline water on the surface of the earth, more studies are needed on the effects of saline water on soil improvement. Therefore, in this paper, by conducting large structural and microstructural experiments, the effect of ions in sea water on the process of chemical stabilization of clay soils with lime and nanosilica has been studied. Different amounts of lime, nanosilica, distilled water and Gulf Sea water have been used to stabilize kaolinite clay .Sample clay of kaolinite has been modified with different amounts of lime and nanosilica. In this regard, soil gradation test, Atterberg limits, pH changes of samples, compressive strength variations over time have been investigated. Also, for microstructure evaluation, X-ray diffraction analysis and scanning electron microscopy have been used. Based on the results, Unconfined Compression Strength of seawater samples has improved compared to distilled water samples. Also, when the sample were modified by 6% lime, the strength of seawater samples increased by 4% compared to distilled water samples during the 28-day processing period.

    Keywords: Soil Stabilization, Pore Water, Kaolinite, Lime, Nano Silica
  • Nima Abbasmaram, S. Mehdi Zahrai * Pages 811-830

    Typical braced frames, in comparison with rigid frames, have higher stiffness but they have low ductility. On the other hand, rigid frames have high ductility but due to their low lateral stiffness, they maintain large displacements throughout earthquake, which is not favorable. Furthermore, in rigid frames, the beam to column connection is a critical area that often experiences damage during earthquake. In this research, the objective is to create a lateral load-carrying system and improve the seismic performance of steel frames using placement of arch segments cut of steel plates at the corner of simple steel frames and their yielding. Due to the eccentricity, these components are subjected to an interaction of axial and flexural forces and like yeielding dampers absorb the major part of the input energy. In this study, first, hysteresis curve of arch segments made by ST37 steel was achieved using finite element software, ABAQUS. Then this damper was modeled in SAP software to create the same hysteresis curve. Then, 3, 6 and 9-story bare rigid frames and simple frames with arch segments were modeled and subjected to time-history analysis of 12 different earthquakes. Based on achieved results, maximum roof displacement and maximum story drifts of frames, in simple frames with arch segments compared to bare rigid frames in average reduced 22 and 8%, respectively. Also in simple frames with arch segments in average 46% of input energy was absorbed by arch segments that indicates relatively good performance of this system.

    Keywords: Lateral load-carrying system, arch segments, rigid frame, time-history analysis, energy dissipation
  • Ali Asgari *, Aliakbar Golshani Pages 831-846

    In order to increase the productivity of extraction of hydrocarbons reservoirs, the well is usually drilled in the direction of the minimum horizontal in situ stress and hydraulic fractures simultaneously initiate and propagate perpendicular/transverse to the wellbore. The last decade, more than 10,000 horizontal wells per year have been bored and hydraulically fractured, with up to a hundred hydraulic fractures placed in the horizontal segment of the well. The well is therefor stimulated in stages, with one stage consisting of a single pumping operation aimed at initiating and propagating simultaneously typically between3-8 cracks spaced about 10–30 m apart. When, the fluid pressure is applied on the surface of the fracture, the crack can propagate in the medium, but the pressure, induced from fluid injection, may have a negative influence on the extension of adjacent cracks which is stated as shadow or interaction stress. Certainly, an accurate estimation of interaction/shadow stress between the cracks leads to a more optimal design. In this research, the effect of the interaction between the hydraulic cracks with respect to the spacing and the number of cracks on the each other and considering position of the fractures are evaluated using the enhanced pseudo traction method. The results are shown that inner-fractures are further affected from shadow stress compared to outer-fractures. On the other hand as distance of hydraulic fractures increases, shadow stresses decrease. In the last, the results can be useful in determining the optimum number and spacing of cracks in the design of hydraulic fractures.

    Keywords: Multiple hydraulic fractures, Shadow stress, Simultaneous propagation, Pseudo traction technique, Analytical method
  • Mohamad Javad Zoqi *, Mohamad Reza Doosti, Vahid Golkari Pages 847-856

    Antibiotics are potential pollutants that represent an important environmental problem because of their toxic effects on the food chain and aqueous streams. The goal of this study was determining the efficiency of a horizontal subsurface flow constructed wetland for a pharmaceutical pollutants antibiotic penicillin G. This study used constructed wetland pilot system for removal of penicillin G in artificial wastewater.in this study, the effects of initial concentration of wastewater, hydraulic retention time and reed on the pollutant removal efficiency were investigated. The data was analyzed using the central composite design which is the most commonly used response surface methodology design. 30 Samples of wastewater were taken from the output of constructed wetlands subsurface and tested in laboratory based on the standard reference method for experiments in water and wastewater. The results showed that reed, and retention time, has a direct relationship, and enhance them to increase efficiency. The initial concentration of wastewater is inversely related to removal efficiency. In the constructed wetland, the removal efficiency for 72 hours and different input concentrations was between 94.17% and 73.61%. Based on the study results, it can be stated that subsurface constructed wetland can remove the maximum concentration of hospital wastewater and even double this concentration with efficiency up to 90 percent, and it can be used as a proper treatment system for removal of penicillin G.

    Keywords: Constructed wetland, Penicillin G, Response surface methodology, Phragmites australis, Hospital Wastewater
  • Farzad Rezaie Moghaddam *, Bahman Jafari Nader, Taghi Rezaie Moghaddam Pages 857-872

    Construction wastes can be found easily and are increasing by the developing of cities. Lack of sufficient knowledge and facilities for recycling these materials causes deposition of these materials and unfavorable scenes in suburban regions. Settlement of these materials makes some troubles for building constructions on them. Prevalence of disease, growing of vermin and also the low potential of these materials for raising plants are some of the problems which are the motivation for many scientific researches about recycling of these materials. In this study first brick, gypsum and cement contained wastes were collected and then 200 samples with 3, 6 and 12 percent of cement in 4 groups with different mixture of wastes were made. Compressive and indirect tensile strength tests and the test of durability against freezing and thawing were conducted to evaluate these materials to be used in stabilized base and subgrade layers. The results show that many mixtures of these materials have sufficient compressive strength and durability to be used in base and subgrade layers according to highway construction codes.

    Keywords: Sand, Cement, Nicoflok, Compressive, Tensile Strength, Stabilization
  • Nasrin Abouzari, Mohammad Reza Majdzadeh Tabatabai *, Jafar Yazdi Pages 873-890

    A multi-objective optimization model has been used to provide a technically and economically optimal design. In the present study, the hydraulic design as well as the design of the groyne structures were formulated in the form of an optimization problem using the NSGA-II algorithm. The objective functions of the optimization model include simultaneously minimizing costs and maximizing sediment load transport. The first objective function is to economize the design and the second objective function is based on the definitions of river stability in order to keep the river stable. Model calibration was performed using Zanjanrood River information of bed load and scour equation. The model was investigated for sensitivity to change inlet flow parameters and longitudinal slope and its effect on output parameters and model validation with case study structural information. The optimization problem pareto front was derived based on cost and bed load functions. By comparing the five optimal possible designs (5 different design scenarios) from the pareto front with the existing design and the ideal design, the results show that the design selected among five scenarios has the closest approximation to Utopia point. The selected design suggests that the length of the groynes and the distance between them are reduced compared to the existing design and the slope of the side of the groynes is also lower than the groyne's root. The selected design has 64.95% less cost and 39.96% more sediment transport than those of the current condition.

    Keywords: Groyne, River training, optimization, NSGA-II, Cost
  • Abolfazl Hassani *, Seyed Javad Vaziri Kang Oleyaei, Mohammad Reza Hajizadeh Pages 891-908

    Considering the effect of post-cracking strength and the cost of pavement construction in designing the thickness of jointed concrete pavements lead to more effective and economical pavement design. Therefore, this study evaluates the effect of the addition of macro-synthetic fibers on the thickness and construction cost of jointed concrete pavements, considering the impact of post-cracking flexural strength. The effect of polypropylene macro fibers in the amounts of 0, 1, 2, and 3 kg/m3 on changes of thickness and construction cost index of jointed concrete pavements was studied considering the modulus of rupture and equivalent flexural strength ratio of each mix design in pavement thickness design. It was observed that the addition of macro fibers reduced the thickness of jointed concrete pavement up to 25%. The highest pavement thickness reduction occurred in fiber consumption from 0 to 1 kg/m3. With the addition of more fibers, no more significant decrease in thickness occurred. The addition of fibers increased the cost index of pavement construction up to 57%. Using macro-synthetic fibers up to 1 kg/m3 caused the lowest pavement cost index's growth rate compared to other consumption contents. It was concluded that the optimal amount of macro-synthetic fibers could be determined for economic reduction of the pavement thickness by considering the growth rate of the pavement cost index, which in this study was obtained at the content of 1 kg/m3.

    Keywords: Jointed concrete pavements, Macro-synthetic fibers, Pavement thickness, Construction cost index, Post-cracking flexural strength