فهرست مطالب

نشریه مهندسی عمران
سال پنجاه و سوم شماره 6 (شهریور 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/05/26
  • تعداد عناوین: 25
|
  • فرزین سلماسی*، علی طاهری اقدم، هادی ارونقی صفحه 1

    در این تحقیق تاثیر قطر و موقعیت لوله های زهکش در پی سد های وزنی بر روی نیروی بالابرنده ،گرادیان هیدرولیکی خروجی و نشت مورد بررسی قرار گرفت. برای نیل به این هدف از نرم افزار Seep/w که متعلق به بسته نرم افزاری Geo-Studio می باشد استفاده و پی یک سد وزنی شبیه سازی گردید. نتایج نشان داد که وجود لوله های زهکش در زیر سد وزنی، باعث کاهش 4، 6 و 9 برابری به ترتیب برای نیرو ی بالابرنده، گرادیان هیدرولیکی خروجی و نشت می-گردد. تعبیه همزمان دو لوله زهکش که یک چهارم عرض کف سد وزنی (L25/0) از هم فاصله دارند، در پاشنه سد وزنی و در عمق D26/0 کمترین نیروی بالابرنده را نتیجه داد (D عمق نفوذپذیر پی سد است). همچنین با مشخص شدن بهترین موقعیت برای تعبیه لوله های زهکش مشاهده گردید که کارگذاری لوله های زهکش در این موقعیت ها باعث کاهش 41 تا 67 درصدی در حجم سد وزنی مورد مطالعه و افزایش 2 تا 3 برابری ضریب اطمینان در مقابل واژگونی سازه مورد نظر می گردد. همچنین مشخص گردید که انتخاب قطر لوله زهکش تخلیه تاثیر کمتری بر نیروی بالابرنده، گرادیان هیدرولیکی خروجی و نشت دارد و تابع ملاحظات اجرایی می باشد. برای اعتبار سنجی، روش عددی به کار رفته در این پژوهش با روش آزمایشگاهی دیگران نیز مقایسه گردید و تطابق مناسبی مشاهده شد.

    کلیدواژگان: المان های محدود، سد وزنی، گرادیان هیدرولیکی خروجی، لوله زهکش، نیروی بالا برنده
  • اکبر صفرزاده، پیمان محسن زاده، سلیم عباسی صفحه 2

    پدیده شکست سد به دلیل خسارت جبران ناپذیر اقتصادی، امنیتی، تلفات انسانی و زیست محیطی بسیار حایز اهمیت می باشد. در این مطالعه، جریان سه بعدی ناشی از پدیده شکست سد بر روی بستر متخلخل مدل سازی عددی شده و تاثیر نفوذپذیری بستر متخلخل، عمق بستر متخلخل و عمق آب در بستر متخلخل در پایین دست، بر روی حرکت موج مثبت بررسی شده است. در این تحقیق، ابتدا سه مدل کلاسیک از شکست سد بر روی بستر صلب و متخلخل ساخته شده و نتایج با داده های آزمایشگاهی موجود مقایسه شده است. در ادامه، صحت سنجی نتایج بصورت مقایسه پروفیل های سطح آب و لبه موج سیلاب پیش بینی شده با مدل شکست سد روی بستر صلب و متخلخل انجام شده است. هدف اصلی، بررسی تفاوت ها و تشابه-های پدیده شکست سد در بسترهای صلب و متخلخل می باشد. نتایج حاصل نشان داد، بدلیل تاثیر موج دینامیکی در لحظات اولیه شکست سد، یک پیک موضعی در هیدروگراف سیلاب رخ می دهد. وجود بستر متخلخل باعث کاهش شتاب حرکت موج سیلاب نسبت به حالت جریان روی بستر صلب شده و با افزایش میزان نفوذپذیری بستر، سرعت و در نتیجه میزان پیشروی موج سیلاب، کاهش می یابد. با افزایش عمق بستر متخلخل، میزان پیشروی لبه موج، دبی جریان سیلابی و ارتفاع سطح آزاد جریان کاهش یافته می یابد. با پیشروی جریان در طول کانال مقادیر دبی پیک ثبت شده در ایستگاه ها کاهش یافته و در مدل های بستر خشک کاهش دبی پیک در راستای کانال بیشتر است. بیشترین مقادیر بیشینه دبی در انتهای کانال با بستر متخلخل، در حالت بستر متخلخل اشباع رخ داده است.

    کلیدواژگان: شکست سد، مدلسازی سه بعدی، بستر متخلخل، نفوذپذیری، موج سیلاب
  • محمدامین بیاری، ناصر شابختی، اسماعیل ایزدی زمان آبادی* صفحه 3

    در این تحقیق ارزیابی پاسخ های فروریزش یک سازه قاب خمشی بتنی با در نظرگرفتن عدم قطعیت های مدلسازی مورد بررسی قرار گرفته است. عدم قطعیت های مدلسازی برای ارزیابی پاسخ فروریزش، پارامترهای مربوط به منحنی ممان- چرخش اصلاح شده ایبارا-کراوینکر در تیرها و ستون های سازه می-باشد. برای آنالیز عدم قطعیت، همبستگی بین پارامترهای مدل در یک جز و بین پارامترهای دو جز سازه ای در نظر گرفته شده است. برای تولید متغیرهای تصادفی مستقل از روش LHS و از تجزیه چولسکی برای ایجاد متغیرهای تصادفی وابسته استفاده شده است. با تولید 281 شبیه سازی برای عدم قطعیت ها با در نظر داشتن همبستگی بین آن ها، آنالیزهای دینامیکی افزایشی با 44 شتابنگاشت دور از گسل انجام شده است. پاسخ های فروریزش برای هر شبیه سازی شامل میانگین ظرفیت فروریزش، میانگین دریفت فروریزش و میانگین بسامد سالیانه فروریزش بدست آمده و سپس با استفاده از روش سطح پاسخ و شبکه-های عصبی پاسخ های فروریزش پیش بینی شده است. نتایج نشان می دهند که مقادیر ضریب همبستگی بین داده های هدف حاصل از تحلیل های دینامیکی افزایشی و داده های خروجی حاصل از پیش بینی، به روش سطح پاسخ و شبکه عصبی مصنوعی برای پاسخ های فروریزش بالای 98/0 بدست آمده است و حداکثر خطای پیش بینی برای میانگین ظرفیت فروریزش و میانگین دریفت فروریزش کمتر از 5% و برای میانگین بسامد سالیانه سالیانه فروریزش کمتر از 10% در روش سطح پاسخ و شبکه عصبی مصنوعی می باشد.

    کلیدواژگان: آنالیز عدم قطعیت، آنالیز دینامیکی افزایشی، پاسخ فروریزش سازه، شبکه عصبی مصنوعی، روش سطح پاسخ
  • مژگان گراوند، حامد بایسته*، مهدی شریفی صفحه 4

    اجرای ستون های خاک-سیمان با استفاده از روش های اختلاط عمیق و تزریق پرفشار، راهکاری موثر جهت مقابله با مشکلات ناشی از مقاومت کم خاک های مسئله دار ساحلی است. آنچه در اجرایی این ستون ها در جامعه مهندسی متداول است، الزام استفاده از آب شیرین در ساخت دوغاب مورداستفاده در این ستون ها است. این موضوع هم از منظر محل تامین و هزینه های حمل آن و هم از منظر نبود آب شیرین در بسیاری از نواحی، سبب تحمیل هزینه های زیاد به پروژه ها و تاخیرات زمانی اجرای آن ها می گردد. این در حالی است که قبل از گیرش نهایی سیمان، آب شور موجود در محیط اجرای ستون ها با آب شیرین موجود در دوغاب حین ساخت آن ها در اعماق خاک آمیخته می گردد. بررسی امکان پذیری استفاده از آب شور در طرح اختلاط این ستون ها و ارزیابی رفتار نمونه-های خاک- سیمان در شرایط دریایی کمتر موردتوجه محققین قرارگرفته است. در این تحقیق سعی شده است عوامل موثر در طرح اختلاط دوغاب شامل میزان شوری آب مصرفی، درصد سیمان، نسبت آب به سیمان و زمان عمل آوری بر مقاومت فشاری تک محوری و کششی ماسه- سیمان بررسی شود. همچنین با استفاده از تصاویر SEM به صورت ریزساختاری رفتار نمونه ها ارزیابی شده است. نتایج نشان می دهد در بازه سیمان مصرفی 15 تا 25 درصد وزن ماسه خشک، استفاده از آب شور در ساخت دوغاب، سبب کاهش مقاومت نمونه های ماسه-سیمان در شرایط محیطی دریایی نمی شود. بازه مقاومت فشاری حاصل شده برای نمونه های ماسه- سیمان ساخته شده با آب دریا حدود (1.5 تا 6) مگاپاسکال و نسبت مقاومت کششی به فشاری این نمونه ها در محدوده (15/0 تا 3/0) قرار دارد.

    کلیدواژگان: خاک-سیمان، آب شور، ماسه ساحلی، مقاومت تک محوری، دوغاب
  • حامد قوهانی عرب*، علی محلاتی راینی، آرش نادری، محمدرضا سهرابی، محمدرضا قاسمی صفحه 5

    در این مقاله، تشخیص خرابی پایه های نگهدارنده منفرد با ممان اینرسی متغیر مطالعه گردیده است. خرابی سازه با استفاده از روش ارتعاش شناسایی شده است. در این روش برای کشف محل و شدت خرابی از الگوریتم فرااکتشافی APSO استفاده شده است. تابع هدف برای کشف خرابی یک شاخص همبستگی مبتنی بر فرکانس های طبیعی در نظر گرفته شده است. به منظور تسریع در محاسبه فرکانس های طبیعی سازه از روش تکرار استفاده شده است. در این مقاله، خرابی به صورت کاهش سختی المان در مدلسازی اجزای محدود اعمال شده است و برای تطابق بیشتر با واقعیت، خطای اندازه گیری در فرکانس نیز لحاظ گردیده است. برای ارزیابی کارایی و توانمندی روش پیشنهادی در تشخیص خرابی پایه های نگهدارنده، دو مثال عددی شامل یک پایه نگهدارنده دوربین مداربسته پلیس و یک پایه نگهدارنده مخزن آب تحت سناریوهای مختلف خرابی، مورد بررسی قرار گرفته اند. برای مثال اول و دوم، سازه ی دارای مقطع متغیر به ترتیب توسط 15 و 25 المان با ممان اینرسی یکنواخت مدلسازی گردیده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد؛ علی رغم پیچیدگی برخی از سناریوهای خرابی، روش پیشنهادی قادر است نه تنها محل، بلکه شدت خرابی را نیز به طرز قابل اعتمادی کشف نماید و بالطبع این الگوریتم قابلیت شناسایی خرابی دیگر سازه ها را نیز دارد.

    کلیدواژگان: تشخیص خرابی، APSO، پایه نگهدارنده منفرد، روش های تشخیص خرابی مبتنی بر ارتعاش، تحلیل دینامیکی
  • داریوش دریایی*، محمود عامری صفحه 6

    در بازیافت گرم آسفالت، قیر سالخورده مستخرج شده از مصالح خرده آسفالتی را با نام قیر بازیافتی می شناسند. در این تحقیق عملکرد ترکیبات قیری حاوی درصد های مختلف قیر بازیافتی (0، 25 درصد و 50 درصد) و مخلوطهای آسفالتی حاوی درصدهای مختلف مصالح خرده آسفالتی (0، 25 درصد و 50 درصد) در دو شرایط با و بدون استفاده از جوانساز مقایسه شد. علاوه بر این چون هدف اصلی این تحقیق ارزیابی ارتباط بین پارامترهای عملکردی قیر و مخلوط آسفالتی بود، ارتباط بین پارامترهای بدست آمده از آزمایش های خستگی و شیارشدگی قیر (به ترتیب آزمایش جاروب دامنه خطی و آزمایش خزش و بازیابی در چند سطح تنش) با پارامترهای بدست آمده از آزمایش های خستگی و شیارشدگی مخلوطهای آسفالتی (به ترتیب آزمایش تیر چهار نقطه ای و خزش دینامیکی) در مخلوطهای حاوی مصالح خرده آسفالتی برای اولین بار بررسی شد. نتایج نشان داد که رفتار مخلوطهای آسفالتی در آزمایش های مربوط به مقاومت خستگی و شیارشدگی با نتایج بدست آمده از آزمایش جاروب دامنه خطی و آزمایش خزش و بازیابی در چند سطح تنش که بر روی ترکیبات قیری با درصدهای مختلف قیر بازیافتی صورت گرفته بود، هم سو می باشد. علاوه بر این از نظر آماری، ارتباط آماری خوبی بین عمر خستگی قیر و عمر خستگی مخلوط آسفالتی و ارتباط آماری نسبتا خوبی بین پارامترهای مقاومت شیار شدگی قیر و مقاومت شیارشدگی مخلوطهای آسفالتی در مخلوطهای حاوی مصالح خرده آسفالتی وجود دارد.

    کلیدواژگان: ارتباط آماری، خستگی، شیار شدگی، جوانساز، قیر بازیافتی
  • مجید پرچمی جلال*، هادی شکیبا زاهد، محمدامین قادری صفحه 7

    همواره کارآمدی روش واگذاری طرح های زیر بنایی به پیمانکاران یکی از دغدغه های اصلی کارفرمایان می باشد. هدف از این پژوهش، پیشنهاد روشی جدید برای اختصاصی نمودن معیارهای ارزیابی، با توجه به نوع پروژه ی تحت واگذاری و اولویت بندی و تعیین امتیاز پیشنهادی معیارهای ارزیابی پیمانکاران با استفاده از دو روش مختلف می باشد، روش اول شامل تحلیل های آماری بر روی پرسشنامه ها و روش دوم شامل متن کاوی مصاحبه ها است. برای این منظور، پس از مطالعات کتابخانه ای، میدانی و طراحی پرسشنامه، پرسشنامه ها در اختیار خبرگان این صنعت قرار گرفت و با تحلیل آماری آنها، معیارها و زیرمعیارهای مهم تعیین شد و سپس با گروهی دیگر از خبرگان به صورت باز مصاحبه انجام شد. با متن کاوی متون مصاحبه ها و خوشه بندی آنها، معیارها و شاخص های ارزیابی پیمانکاران شناسایی شده و نتایج این دو روش با آیین نامه اجرایی بند “ج” ماده 12 قانون برگزاری مناقصات،مقایسه گردید. برای تحلیل پرسشنامه ها از نرم افزار SPSS و برای متن کاوی مصاحبه ها از الگوریتم K-means بهره گرفته شده است. یافته های پژوهش بیانگر همسویی نتایج متن کاوی و پرسشنامه می باشد. از همسویی نتایج متن کاوی و پرسشنامه می توان نتیجه گرفت که معیارهای شناسایی شده از دقت و قابلیت تعمیم قابل قبولی برخوردارند و سازمان ها می توانند از این معیارها و شاخص های ارزیابی برای انتخاب مناسب ترین پیمانکار در مناقصات استفاده کنند. معیارهای شناسایی شده توسط ابزار متن کاوی و پرسشنامه، علاوه بر پوشش تمامی معیارهای معرفی شده در آیین نامه اجرایی قانون برگزاری مناقصات، دو معیار جدید تحت عنوان مدیریت دعاوی و بهداشت، ایمنی و محیط زیست و کنترل کیفت را نیز شامل می شوند.

    کلیدواژگان: معیارهای ارزیابی پیمانکاران، متن کاوی، داده کاوی، خوشه بندی، مناقصه
  • افسانه شهبازی*، سوران کمری، الهام نجفی صفحه 8

    کلش گندم به عنوان یک پسماند کشاورزی کم ارزش حاصل از فرآیند برداشت و عمل آوری گندم از مزارع شناخته می شود. کلش گندم سرشار از سیلیس بی شکل می باشد که فرآیند استخراج آن ساده بوده و نیاز به تجهیزات و مواد شیمیایی پیچیده ای ندارد و می تواند به عنوان یک ماده اولیه ارزان قیمت و در دسترس جهت تولید مواد بر پایه سیلیس مورد استفاده قرار گیرد. در مطالعه حاضر سیلیس بی-شکل و فعال از کلش گندم با موفقیت استخراج گردید و از آن در سنتز نانوکامپوزیت Fe3O4@SiO2 استفاده شد. سپس، نانوکامپوزیت سنتز شده توسط گروه عاملی کیتوسان (CS) عامل دار شده تا بیونانوکامپوزیت Fe3O4@SiO2@CS بدست آید. ویژگی های ساختاری سیلیس استخراج شده و بیونانوکامپوزیت سنتز شده با استفاده از آنالیز های XRF، XRD، FT-IR، VSM، BET، SEM و پتانسیل زتا (zeta potential) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد، سیلیس فعال با خلوص 52/96% به صورت بی شکل از کلش گندم استخراج شده است. همچنین، نتایج حاصل از آنالیز VSM خاصیت سوپرپارامغناطیسی بیونانوکامپوزیت Fe3O4@SiO2@CS را با خاصیت مغناطیسی emu g-1 55/17 نشان داد. به علاوه، نتایج حاصل از حذف رنگ نشان داد، میزان حذف رنگ بازیک قرمز 46 با استفاده از بیونانوکامپوزیت سنتز شده 97% بوده و ظرفیت جذب آن mg g-1 1700 می باشد که در مقایسه با سایر جاذب ها بسیار بالاتر و مطلوب تر می باشد

    کلیدواژگان: پسماند کشاورزی، کلش گندم، نانوبیوکامپوزیت Fe3O4@SiO2@CS، جذب سطحی، بازیک قرمز 46
  • مجید مرادی، حمیدرضا توکلی* صفحه 9

    عوامل زیادی بر پاسخ سازه ها در برابر بار لرزه ای تاثیر گذارند. روش های مختلفی برای ارزیابی تاثیر پارامترهای مختلف بر رفتار سازه وجود دارد. یکی از این روش ها انجام تحلیل حساسیت است. تحلیل حساسیت این امکان را فراهم می کند که بازه تغییرات پاسخ سازه نسبت به تغییرات متغیرهای مورد نظر تخمین زده شود. هدف از این تحقیق ارزیابی حساسیت قاب های فولادی با مهاربند همگرا نسبت به متغیرهای تصادفی تحت یک رکورد زلزله است. قاب های دوبعدی 10 طبقه با سیستم مهاربندی همگرای دوگانه با مهاربند ضربدری، هفتی، هشتی و قطری پس از طراحی و مدل سازی با استفاده از دو روش تحلیل حساسیت مونت کارلو و FOSM تحلیل شده و حساسیت پاسخ آن ها نسبت به متغیرهای تصادفی ارزیابی شده است. همچنین دقت تحلیل حساسیت به روش FOSM نسبت به تحلیل مونت کارلو مقایسه و بحث شده است. تنش تسلیم فولاد، مدول الاستیسیته فولاد، بار مرده، بار زنده، ضریب میرایی و طول دهانه به عنوان متغیرهای تصادفی در نظر گرفته شده و تاثیر آن ها بر پریود سازه ها، ماکزیمم جابجایی بام و ماکزیمم برش پایه بررسی شده است. نتایج نشان می دهد تاثیر متغیرهای تصادفی بر ماکزیمم جابجایی بام بیشتر از ماکزیمم برش پایه و پریود سازه است. حساسیت ماکزیمم برش پایه نسبت به متغیرهای تصادفی در قاب مهاربندی همگرای ضربدری بیشتر از سایر سیستم های سازه ای مورد بحث این تحقیق است. روش FOSM در برآورد حساسیت پریود سازه ها نزدیک ترین نتیجه به روش مونت کارلو را نسبت به پارامترهای ماکزیمم جابجایی بام و ماکزیمم برش پایه دارد.

    کلیدواژگان: تحلیل حساسیت، قاب فولادی مهاربندی، متغیرهای تصادفی، پاسخ سازه، مونت کارلو
  • سیده نرجس احدزاده کلور، محمد چرختاب بسیم*، محمدرضا چناقلو صفحه 10

    در سالهای اخیر سعی شده است عملکرد مورد انتظار سازه ها تحت خطرات لرزه ای به صورت معیارهای اقتصادی و اجتماعی بیان شوند. براین اساس، در این پژوهش الگوریتمی برای طراحی بهینه میراگرهای ویسکوز با هدف رسیدن به حداقل هزینه کل ارایه شده است. برای این منظور یک مدل هزینه مناسب جهت تعیین هزینه اولیه مجهز کردن سازه به میراگرهای ویسکوز ارایه شده و هزینه های مورد انتظار در اثر زلزله های محتمل در دوره ی عمر سازه با استفاده از تحلیل هزینه دوره عمر (LCCA) تخمین زده شده است. نتایج این تحلیل در یک الگوریتم بهینه سازی با هدف دستیابی به سازه ای با هزینه ی کل حداقل مورد استفاده قرار گرفته است. برای ارزیابی رفتار لرزه ای سازه ها از روش زمان دوام به عنوان یک روش تحلیل دینامیکی که نیازمند حجم محاسبات بسیار کمتری در مقایسه با روش های معمول تاریخچه زمانی می باشد، استفاده شده است. سه قاب خمشی 3، 7 و 15 طبقه ی منظم دارای ضعف در طراحی اولیه به صورت غیرخطی مدل شده و با به کارگیری الگوریتم ژنتیک چینش میراگرهای ویسکوز خطی و میراگرهای ویسکوز غیرخطی به همراه توان سرعت (آلفا) در ارتفاع ساختمان به گونه ای تعیین شده است که سازه ی بدست آمده کمترین هزینه ی کل را در دوره عمر خود داشته باشد. همچنین از دو روش فرم بسته به نام های طراحی میراگر بر مبنای انرژی و طراحی بر اساس جابجایی مستقیم نیز برای طراحی میراگرها استفاده شده است. در انتها عملکرد سازه های مجهز به میراگرهای طراحی شده بر اساس روش های مختلف تحت دوازده رکورد زلزله حوزه دور و حوزه نزدیک بدون پالس مورد ارزیابی قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: روش زمان دوام، تحلیل هزینه ی دوره ی عمر، بهینه سازی، میراگرهای ویسکوز، الگوریتم ژنتیک
  • محمدرضا آروین*، علی معصومی، محسن اژدری صفحه 11

    در این پژوهش به بررسی تاثیر سیمانی شدن طبیعی بر رفتار برشی ماسه کربناته جزیره خارک پرداخته شده است. بدین منظور از یک روش شبیه سازی سیمانی شدن خاک در طبیعت برای سیمانی سازی کردن نمونه های این خاک استفاده گردید. اهمیت این روش سیمانی سازی در قابلیت آن بعنوان جایگزینی برای نمونه های دست نخورده سیمانی شده طبیعی است که در عمل بدست آوردن آنها سخت و پر هزینه است. نمونه های سیمانی سازی شده با این روش و نمونه های غیر سیمانی با استفاده از آزمایش برش مستقیم تحت برش قرار گرفته و نتایج با هم مقایسه و تحلیل گردیدند. همچنین تاثیر متغیرهای مدت زمان عمل آوری ماسه سیمانی شده و درصد تراکم بر رفتار برشی ماسه این محل بررسی شد. مشاهده گردید که سیمانی کردن ماسه خارک باعث افزایش مقاومت بویژه در تنشهای قایم بزرگتر و همچنین کاهش تمایل به اتساع گردید. سیمانی کردن خاک باعث افزایش زاویه اصطکاک داخلی گردید در حالیکه مشاهده گردید که با سیمانی شدن، چسبندگی خاک میتواند افزایش یا کاهش یاید و یا بدون تغییر بماند. افزایش زمان عمل آوری خاک سیمانی شده خارک همواره باعث افزایش قابل توجه چسبندگی و تغییر ناچیز در زاویه اصطکاک داخلی آن گردید. همچنین مشاهده گردید که افزایش تراکم خاک سیمانی شده خارک میتواند منجر به کاهش، افزایش و یا بدون تغییر ماندن چسبندگی آن شود در حالیکه عمدتا باعث افزایش زاویه اصطکاک داخلی آن می گردد. عوامل محتمل در ایجاد تغییرات یاد شده معرفی شده و تاثیر هر یک از آنها بررسی گردید.

    کلیدواژگان: ماسه کربناته، سیمانی سازی شبه طبیعی، آزمایش برش مستقیم، مقاومت برشی، جزیره خارک
  • رقیه قاسم پور، کیومرث روشنگر* صفحه 12

    رسوب گذاری یکی از مشکلات جدی در لوله های انتقال آب و فاضلاب شهری است که انتقال جریان آب را مختل میکند. به دلیل پیچیدگی پدیده رسوب و تاثیر چندین پارامتر موثر، تعیین معادلات حاکم بر این پدیده مشکل بوده و روابط تجربی نیز از دقت کافی برخوردار نیستند. در این تحقیق کارایی روش هوشمند رگرسیون فرآیند گاوسی (GPR) در تخمین رسوب در لوله های دایروی شکل انتقال دهنده آب باران در دو بستر صاف و زبر بررسی شده است. در این راستا، با استفاده از روش آنالیز فاکتوریل و با در نظر گرفتن مشخصات هیدرولیکی و ذرات رسوبی، ابتدا پارامترهای دارای همبستگی بیشتر با دبی رسوبی در هر نوع لوله تعیین شد. سپس، با استفاده از این پارامترها مدل های متفاوتی تعریف گردید و با استفاده از سه سری داده آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین، دقت نتایج حاصله با معادلات تجربی انتقال رسوب مقایسه شد. نتایج حاصله کارایی و برتری روش هوشمند GPR را در تخمین انتقال رسوب از لوله های فاضلابرو نسبت به معادلات تجربی نشان داد. در هر دو نوع لوله مدل با پارامترهای λs, Fm, Dgr, d50/y مدل برتر به دست آمد. همچنین مشاهده شد که قطر لوله بر کارایی مدل ها تاثیرگذار بوده و با افزایش قطر لوله دقت مدل افزایش می یابد. لوله با قطر 305 میلی متری نتایج دقیق تری را ارایه داد. نتایج آنالیز حساسیت به دو روش فاکتوریل و حذفی نیز نشان داد که پارامتر d50/y تاثیرگذارترین پارامتر در تخمین دبی رسوبی در هر دو لوله با بستر صاف و زبر است.

    کلیدواژگان: انتقال رسوب، رگرسیون فرایند گاوسی، روش آنالیز فاکتوریل، لوله با بستر صاف و زبر، لوله های انتقال آب
  • رضا طهماسبی، جلیل شفائی* صفحه 13

    استفاده از مهاربندهای فولادی در ساختمان های با سیستم لرزه بر قاب خمشی می تواند به طور قابل ملاحظه ای تغییر مکان جانبی این سیستم را کنترل کند. یکی از ایرادهای سیستم مهاربندی متداول، کمانش آنها در بارهای فشاری است که میزان استهلاک انرژی سازه را کاهش می دهد. مهاربندهای کمانش تاب (BRBs) با حذف کمانش مهاربند در فشار ایراد مهاربندهای متداول را برطرف کرده است اما مواردی از قبیل وزن بیش از حد، قیمت بالا و اجرای سخت آنها منجر به معرفی نوع جدیدی از مهاربندهای کمانش تاب با نام مهاربند کمانش تاب طول کوتاه RLBRB گردیده است. با این وجود در مهاربند های RLBRB به دلیل حاکم شدن پدیده خستگی کم سیکلی نمی توان طول مهاربند را بیش از حد کاهش داد تا بتوان به عنوان یک سیستم غیر فعال بعد از زلزله قابلیت تعویض داشته باشد. در این تحقیق یک ایده جدید و نو آورانه به نام مهاربند کمانش تاب طول کوتاه با هسته S شکل معرفی می گردد که علیرغم طول بسیار کوتاه می تواند عملکردی مشابه سیستم RLBRB و BRB داشته باشد. لذا ابتدا مدل های تحلیلی مهاربند های RLBRB و BRBs را در نرم افزار اجزا محدود ABAQUS براساس نتایج آزمایشگاهی محققین گذشته صحت سنجی می کنیم. سپس طبق نتایج حاصل از تحلیل، مشخصات مهاربند کمانش تاب طول کوتاه با هسته S شکل با مهاربندهای RLBRB و BRB مقایسه می گردد. نتایج حاصل از مقایسه طرح پیشنهادی با مهاربندهای کمانش تاب متداول بیانگر این است که علیرغم کوچکتر و سبکتر بودن این مهاربندها رفتاری مشابه مهاربندهای BRB متداول دارند.

    کلیدواژگان: سیستم کنترل غیر فعال، مهاربند کمانش تاب، هسته S شکل، خستگی کم سیکلی، استهلاک انرژی
  • الهام رجبی* صفحه 14

    در نظر گرفتن مدل خاک- پی- سازه باعث تغییر در پاسخ لرزه ای سازه ها می گردد. با این حال، مسئله اندرکنش خاک و سازه در روند تحلیل و طراحی سازه ها نادیده گرفته می شود که علت این امر تصور عموم مهندسین بر محافظه کارانه بودن اثرات آن بر پاسخ لرزه ای سازه هاست. هدف از مقاله حاضر بررسی اثر انعطاف پذیری پی بر ظرفیت قابهای خمشی بتن آرمه حاوی دیواربرشی می باشد. بدین منظور از روش ساده و کارآمد و در عین حال با دقت مناسب تیر مستقر بر خاک غیرخطی وینکلر استفاده شده است. در این راستا قابهای خمشی 3، 6 و 10 طبقه بتنی حاوی دیواربرشی مستقر بر خاک های نرم، متوسط و سخت طراحی شده است. پس از پیاده سازی مدل ها برای حالت های پایه صلب و انعطاف پذیردر نرم افزار Opensees، تحلیل دینامیکی فزاینده تحت سناریوهای لرزه ای مناسب انجام شده است. مقایسه نتایج بیانگر تاثیر چشمگیر پدیده اندرکنش خاک-پی-سازه بر منحنی های حاصل از این تحلیل و ظرفیت قابهای مذکور می باشد. عدم در نظر گرفتن انعطاف پذیری پی منجر به ورود خطاهای بزرگ در روند طراحی و بهسازی سیستم های اندرکنشی می گردد. چرا که سیستم به واسطه انعطاف پذیری پی، قبل از رسیدن به ظرفیت مورد انتظار متناظر با فرض پایه صلب تخریب می گردد. این موضوع با نرم تر شدن خاک و افزایش ارتفاع قاب ها شدت بیشتری می یابد. قاب های 3 و 6 طبقه مستقر بر خاک نرم با پایه منعطف به ترتیب در شتاب طیفی معادل 52% و 45% شتاب طیفی نظیر پایه گیردار به ظرفیت خود می رسند.

    کلیدواژگان: اندرکنش خاک-پی-سازه، تحلیل دینامیکی فزاینده، دیواربرشی، سناریوی لرزه ای، مدل غیرخطی وینکلر
  • لیلا نیک اختر، شکرالله زارع*، حسین میرزایی نصیرآباد صفحه 15

    آنالیز حساسیت جامع یک ابزار مفید و کاربردی برای شناسایی عدم قطعیت پارامترهای ورودی می باشد که به طور گسترده در علوم مختلف از جمله شبیه سازی مهندسی مورد استفاده قرار می گیرد. آنالیز حساسیت یکی از مراحل اساسی ساخت متا مدل یا مدل جایگزین می باشد، که با شناسایی پارامترهای موثر در امر تونلسازی باعث کاهش زمان و میزان محاسبات لازم می شود. در این تحقیق آنالیز حساسیت بر روی پارامترهای ژیوتکنیکی و عملیاتی ساخت تونل با ماشین حفاری مکانیزه EPB در خاک انجام شد. به همین منظور فرآیند حفاری تونل با استفاده از روش تفاضل محدود در نرم افزار FLAC 3D به صورت سه بعدی مدل شد و مدل عددی ساخته شده با استفاده از داده مانیتورینگ حاصل از مسیر شرقی- غربی خط 7 مترو تهران اعتبارسنجی گردید. سپس با استفاده از روش تاثیر مقدماتی Morris، آنالیز حساسیت برروی 6 پارامتر ورودی انجام و 3 پارامتر فشار سینه کار، وزن مخصوص و چسبندگی لایه ی خاکی که تونل در آن حفر شده است، به عنوان پارامترهای موثر و حساس در نتیجه نهایی شبیه سازی که در این تحقیق نشست سطحی حداکثر می باشد، انتخاب شد. در ادامه تعداد 100 عدد نمونه تصادفی برای پارامترهای موثر با استفاده از روش فرامکعب لاتین تولید و بعد از شبیه سازی عددی برای آن ها، با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی نشست سطحی حداکثر پیش بینی شد. نتایج پیش بینی با متا مدل شبکه عصبی مصنوعی و مدل عددی ساخته شده با داده در فاز طراحی حدود 98% تطابق نشان دادند.

    کلیدواژگان: متا مدل، تونلسازی مکانیزه، FLAC3D، تاثیر مقدماتی Morris، فرامکعب لاتین
  • مسعود احمدی*، مهدی عبادی جامخانه صفحه 16

    در این مطالعه مدلی جدید برای پیش بینی مقاومت برشی تیرهای لاغر بتن آرمه با بتن مقاومت بالا و بدون آرماتور عرضی با استفاده از ترکیب سیستم استنتاج تطبیقی فازی-عصبی و الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات بر اساس تعداد قابل توجهی نمونه آزمایشگاهی ارایه شده است. پارامترهای موثر در مدل ارایه شده شامل: عمق موثر تیر، مقاومت فشاری بتن، درصد آرماتور طولی، نسبت دهانه برشی به ارتفاع موثر و بزرگترین بعد سنگدانه مصرفی در بتن می باشند. نتایج آزمایشگاهی مورد استفاده در این مطالعه بصورت تصادفی به دو بخش تقسیم شده که بخش اول برای فرآیند آموزش و مابقی برای ارزیابی صحت عملکرد مدل استفاده شده است. پس از ایجاد مدل، آنالیز حساسیت برای بررسی سهم پارامترهای موثر و به صورت تعیین حساسیت خروجی سیستم با توجه به تغییرات دو پارامتر ورودی انجام گرفته است. برای کنترل بیشتر دقت مدل پیشنهادی، نتایج آن با آیین نامه های ACI 318-14، Eurocode-2، CEB-FIP Model Code، AS 3600-2009 و JSCE Guidelines بصورت گرافیکی و همچنین با استفاده از شاخص های آماری R2، RMSE و MAPE مقایسه شده است. نتایج نشان داده که مدل ارایه شده در محدوده پایگاه داده ایجاد شده، دقت بیشتری از مدل های موجود در آیین نامه ها داشته و می تواند به عنوان ابزاری مناسب در تخمین ظرفیت برشی تیرهای لاغر مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: تیر لاغر، مقاومت برشی، بتن مقاومت بالا، فازی-عصبی، الگوریتم ازدحام ذرات
  • امیر عباس زاده شهانقی، غلامرضا قدرتی امیری*، مرتضی رئیسی دهکردی، مهدی اقبالی صفحه 17

    در این تحقیق عملکرد لرزه‎ای قاب های فولادی خمشی ویژه تحت رکوردهای دور از گسل، با و بدون میراگر ویسکوز و با استفاده از FEMA P-695 بررسی شده است. قاب های 4، 8، 12 طبقه در دو حالت با و بدون میراگر ویسکوز بر اساس ASCE 7-10 و AISC 360 بارگذاری، تحلیل و طراحی شده‎اند و مشخصات میراگرهای ویسکوز برای یک نسبت میرایی مشخص 15% (4 و 8 طبقه) و 20% (12 طبقه) لحاظ شده است. قاب‎های دارای میراگر و بدون میراگر با قرار دادن مفاصل پلاستیک متمرکز دارای رفتارچرخه ای Bilin در نرم افزار OpenSees مدل سازی شده‎اند. این قاب ها، به روش تحلیل دینامیکی غیر خطی فزاینده (IDA) با استفاده از 44 رکورد زلزله دور از گسل با محدوده وسیعی از مقادیر شدت لرزه‎ای مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته اند. عملکرد لرزه‎ای قاب های مورد مطالعه، به صورت احتمال وقوع فروریزش بر مبنای تحلیل‎های احتمالاتی شکنندگی لرزه‎ای و حاشیه ایمنی فروریزش ارایه گردیده است. نتایج نشان می‎دهد که در قاب‎های خمشی با میراگرهای ویسکوز در سطح احتمال 50% مربوط به منحنی میانه تحلیل‎های دینامیکی غیرخطی فزاینده ظرفیت فروریزش قاب های 4، 8 و 12 طبقه به مقدار 28% ، 88% و 74% افزایش یافته است. همچنین طراحی ساختمان‎های دارای میراگرهای ویسکوز با 75% برش پایه تاثیر قابل ملاحظه‎ای برکاهش وزن ساختمان و هزینه‎های ساخت و بهبود رفتار و معیارهای فنی داشته است.

    کلیدواژگان: قاب خمشی فولادی ویژه، میراگر ویسکوز، تحلیل دینامیکی فزاینده، منحنی شکنندگی، معیارهای فروریزش FEMA P-695
  • مجید امیدی ارجنکی، حامد رضا ظریف صنایعی*، هیثم حیدرزاده صفحه 18

    آبگرفتگی معابر در اثر عدم کفایت شبکه جمع آوری رواناب سطحی، همواره در شهر ها مشکلات زیادی را به همراه داشته است. لذا، شناخت نقاط مستعد آبگرفتگی و کانال هایی که دچار بالازدگی شده اند، مهم است. در این پژوهش با استفاده از مدل SWMM، کفایت شبکه جمع آوری رواناب سطحی شهر شهرکرد در دوره بازگشت های بارندگی 2، 5 و 10 ساله بررسی شده است. لازم به ذکر است که تاکنون هیچ مطالعه ای پیرامون موضوع رواناب شهری در این منطقه صورت نگرفته است. در این شبیه سازی، واسنجی مدل برای شاخص دبی در 3 و برای واسنجی شاخص عمق در 2 رویداد بارشی انجام شد. برای مقایسه میزان خطای مدل شبیه سازی شده با مقادیر مشاهداتی از ضرایب خطای NSE، RMSE و BIAS% استفاده شده است. با انجام آنالیز حساسیت، شاخص عرض معادل به عنوان حساس ترین شاخص مدل انتخاب شد. صحت سنجی بر روی دو پارامتر دبی و عمق رواناب، هرکدام در 2 رویداد بارشی مجزا، در چند کانال و گره تصادفی انجام شد. مقادیر قابل قبول بدست آمده برای ضرایب خطا، نشان از دقت بالای شبیه سازی داشت. پس از مرحله صحت سنجی، مدل برای دوره بازگشت های بارندگی 2، 5 و 10 ساله اجرا و مشخص شد که به ترتیب در 4/19، 68/20 و 52/21 درصد کانال های شهر، بالازدگی رخ می دهد. موقعیت کانال های سیلابی نشان می دهد قسمت های جنوب غربی شهر دچار آبگرفتگی خواهند شد. در ادامه نیز ابعاد بهینه کانال ها برای جلوگیری از وقوع آبگرفتگی، در دوره بازگشت بارندگی 10 ساله تعیین شد و حجم بتن موردنیاز برای اصلاح ابعاد تک تک کانال ها نیز برآورد شد.

    کلیدواژگان: رواناب، دوره بازگشت، کفایت شبکه، آبگرفتگی، SWMM
  • محسن مهر مطلق، آرش بهار*، امید بهار صفحه 19

    باد از منابع پاک انرژی است. تمایل به استفاده از توربین های بادی در دهه های اخیر در دنیا روندی رو به رشد داشته است. اندازه و ظرفیت توربین های بادی به منظور کسب بیشتر انرژی باد، به سرعت در حال افزایش می باشد. آمار نشان می دهد توربین های بزرگ تر، بیشتر خراب شده و نیازمند نگهداری بیشتری هستند. هدف صاحبان مزارع بادی، هماهنگی و نظارت بر کار به منظور کاهش زمان ازکارافتادگی و افزایش بهره وری توربین های مزرعه بادی می باشد. برج توربین بادی، کل توربین بادی را حمل کرده و دارای مقام دوم هزینه توربین بادی است. بااینکه خرابی برج می تواند کل توربین بادی را به خطر انداخته و سبب خرابی وسیع گردد ولیکن تحقیقات این بخش از توربین نسبت به تاسیسات مکانیکال توربین بادی، ناچیز است. بعلاوه تحقیق جامعی نیز در پایش سلامت برج با اندرکنش خاک - سازه انجام نشده است. در این تحقیق از موجک های دومتعامد به منظور پردازش شکل مودی برج آسیب دیده استفاده گردید. توربین بادی ساحلی 5 مگاواتی آزمایشگاه ملی انرژی تجدید پذیر وزارت نیرو آمریکا، در نرم افزار المان محدود آباکیوس مدل گردید و صحت سنجی شد. پی سطحی به ابعاد 1×20×20 متر و خاک ها از نوع رس عادی تحکیم یافته و ماسه متراکم، در نظر گرفته شد. تعداد هجده سناریوی خرابی، تعریف گردید. نتایج تحقیق بیانگر این است که به منظور تشخیص خرابی استفاده از شکل های مودی پهلو - پهلو برج، دارای برتری محسوسی نسبت به شکل های مودی جلو - عقب هستند. نظر به تاثیرگذاری مطلوب تاثیر اندرکنش خاک - سازه بر روی دقت تشخیص خرابی، لزوم در نظر گرفتن این اثر در تحلیل ها، تاکید می گردد.

    کلیدواژگان: برج توربین بادی، تشخیص خرابی، اندرکنش خاک - سازه، تجزیه موجک 2-بعدی چند سطحه، موجک دومتعامد
  • سید عبدالنبی رضوی، نوید سیاه پلو*، مهدی مهدوی عادلی صفحه 20

    مطالعه کیفی و کمی رابطه بین نیازهای انرژی سیستم چنددرجه آزاد، MDOF، و سیستم یک درجه آزاد معادل، ESDOF، بنحوی که حداکثر نیاز انرژی سیستم MDOF را به کمک نیاز انرژی ESDOF محاسبه نمود، هدف اصلی مقاله حاضر است. بدین منظور قاب های فولادی خمشی ویژه با تنوع طبقاتی مختلف طراحی و در برابر 10 زلزله نزدیک گسل دارای اثرات جهت پذیری پیش رونده تحلیل شدند. همین موضوع برای سیستم ESDOF و برای مقادیر مشخص R (اندازه غیرخطی شدگی) انجام گرفت. در ادامه برای تخمین رابطه انرژی سیستم ESDOF با MDOF نسبتهایی متناظر با کل انرژی تلف شده خطی و غیرخطی (TDE) و انرژی تلف شده چرخه ای (HE) و میرایی (DE) معرفی گردید. نتایج نشان می دهد در سیستم ESDOF نسبت TDE غیرخطی به خطی و HE/TDE متاثر از پریود و R است. البته با افزایش پریود و R، نسبت مذکور به یک همگرا می شود. همین نتیجه بین TDE غیرخطی سیستم MDOF با TDE خطی سیستم ESDOF نیز مشاهده شد. بعبارتی برای پریودهای بلند می توان از TDE خطی سازه ESDOF بجای MDOF استفاده نمود. بعلاوه نسبت TDE غیرخطی سیستم MDOF به TDE غیرخطی سیستم ESDOF متاثر از مودهای بالاتر و پریود است بنحوی که برای R ثابت، با افزایش پریود نسبت مذکور عموما بزرگتر از یک بدست می آید. همچنین برای مقادیر کم R، تاثیر مودهای بالاتر بر نسبت انرژی تلف شده طبقه به کل انرژی تلف شده سازه قابل توجه بوده در حالیکه با افزایش R سازه تمایل دارد کل انرژی تلف شده طبقات را در مود اول مستهلک نماید.

    کلیدواژگان: تقاضای انرژی، سیستم MDOF، سیستم SDOF، زلزله نزدیک گسل پالسگونه، اثر مودهای بالاتر
  • موسی مظلوم*، محمد اکبری جمکرانی صفحه 21

    یکی از مهمترین خصوصیت های منفی بتن، ضعف آن در کشش و ترک خوردگی آن است. به کار بردن الیاف در بتن تا حد زیادی این ضعف را جبران می کند. کامپوزیت های سیمانی الیافی نوعی از بتن های الیافی می باشند که در آن ها به جای استفاده از سنگدانه های درشت، از ریز دانه استفاده می شود. البته مقدار عیار سیمان زیاد آن ها از نظر زیست محیطی مشکل ساز است که با استفاده از مواد جایگزین سیمان مختلف، تا حدی این مشکل بر طرف می شود. در این تحقیق تاثیر سرباره مس بر خواص مکانیکی و انرژی شکست کامپوزیت سیمانی مسلح شده با الیاف پلی پروپیلن1 بررسی شده است. در واقع سرباره کوره مس و میکروسیلیس جایگزین بخشی از سیمان گردیدند و الیاف پلی پروپیلن به خمیر سیمان اضافه شد. به این منظور یک طرح مخلوط شاهد فاقد میکروسیلیس و سرباره مس، 4 طرح حاوی 5% ، 7% ، 10% و 15% میکروسیلیس، و 4 طرح دارای 5% ، 10% ، 20% و 30% سرباره مس ساخته شدند. در نهایت مشخص شد که در نمونه های دارای میکروسیلیس، آنهایی که دارای 15% از این ماده بودند، بیشترین انرژی شکست و مقاومت های فشاری، کششی و خمشی را داشتند. در مخلوط های حاوی سرباره مس، نمونه ‎ های دارای 10% و 20% سرباره دارای بیشینه پارامترهای فوق بودند. لازم به ذکر است که چندین نمونه ترکیبی که شامل میکروسیلیس و سرباره مس به صورت هم زمان بودند، هم ساخته شدند. با مقایسه نتایج همه طرح مخلوط های ذکر شده، مشخص شد که بهترین طرح مربوط به نمونه های ترکیبی حاوی 15% سرباره مس به همراه 15% میکروسیلیس است.

    کلیدواژگان: بتن، بتن مسلح شده به الیاف، کامپوزیت سیمانی، میکروسیلیس، پلی پروپیلن
  • جعفر یزدی*، مهدی تاجی الیاتو صفحه 22

    با توجه به هزینه های بالای اجرای یک شبکه آبرسانی، طراحی شبکه هایی با کمترین هزینه و بیشترین قابلیت اطمینان اهمیت بالایی از نظر مهندسی دارد. یکی از مسایلی که در تحقیقات چند سال اخیر مورد توجه قرار گرفته است مقایسه شاخص ها و بررسی موفقیت نسبی آنها در اندازه گیری قابلیت اطمینان شبکه های آبرسانی است. مطالعات زیادی تا کنون در رابطه با اطمینان پذیری شبکه های توزیع آب انجام شده است. در مطالعه حاضر، عملکرد شاخص های هیدرولیکی و مکانیکی متنوع و مقایسه کارایی آنها نسبت به هم در شرایط شکست لوله ها مورد بررسی قرار گرفت. این تحقیق، شاخص های عملکرد بیشتری نسبت به مطالعات پیشین ارایه داده است. در این مقاله، بررسی بر روی شاخص عملکرد فشار گره ای، سرعت، اختلاف فشار، شاخص توام سرعت و فشار گره ای، شاخص عملکرد انعطاف پذیری شبکه (NRI)، شاخص حداقل هد مازاد (MSH) و شاخص عملکرد آنتروپی (ERI) روی شبکه توزیع آب هانوی و Pescara بوسیله الگوریتم بهینه سازی NSGA-II و نرم افزار Epanet انجام شد. نتایج نشان داد در طراحی شبکه ی توزیع آب کوچک (هانوی)، شاخص عملکرد انعطاف پذیری شبکه (NRI) بهترین عملکرد را داشته و در طراحی شبکه آب متوسط (Pescara)، در سطح هزینه پایین، شاخص عملکرد فشار گره ای (PIP) و در سطح هزینه بالا، شاخص انعطاف پذیری شبکه (NRI) بهترین عملکرد را در بین سایر شاخص ها داشته اند؛ این دو شاخص، بطور میانگین فشار بیشتری را نسبت به شاخص های دیگر در شبکه ایجاد کرده اند و انرژی مازاد در شبکه را افزایش داده اند. همچنین در هنگام شکست تصادفی چند لوله، نیاز آبی گره های شبکه را نسبت به سایر شاخص ها، بیشتر تامین کرده اند.

    کلیدواژگان: شبکه، آبرسانی، بهینه سازی، قابلیت اطمینان، چندهدفه
  • غلامرضا باغبان گل پسند، مسعود فرزام*، سیامک سلیمانی شیشوان صفحه 23

    بتن یکی از پرکاربردترین مصالح ساختمانی در جهان به شمار می آید و استفاده از بتن الیافی(FRC) در سازه ها برای افزایش مقاومت کششی و بهبود رفتار آن، در دهه های اخیر توسعه زیادی یافته است. برای بررسی عددی رفتار FRC، باید معادلات ساختاری آن تعیین گردد. این معادلات بایستی شامل روابطی جهت اعمال اثرات الیاف در رفتار FRC باشد. در این تحقیق، رفتار بتن های با الیاف فولادی (SFRC) حاوی مقادیر متفاوت الیاف، تحت فشار سه محوری با مقادیر فشار محصور کننده متفاوت، به دو صورت تجربی و عددی، بررسی می شود. در آزمایش های سه محوری از سلول هوک استفاده می گردد. در بررسی عددی، معادلات ساختاری با معیار گسیختگی پنج پارامتری ویلیام- وارنکه (W-W)، تابع سخت شدگی و نرم شدگی ایزوتروپیک و پلاستیسیته غیر همبسته استفاده شده و برای انتگرال گیری از معادلات ساختاری، روش انتگرال گیری گامک به کار می رود. برای اعمال اثر الیاف بر سطح تسلیم، ضریب Kt با استفاده از نتایج آزمایش های دومحوری روی نمونه های SFRC تعیین می شود. معادلات ساختاری با استفاده از سابروتین UMAT در نرم افزار ABAQUS کد نویسی شده و نمونه های آزمایشگاهی مدل سازی می شوند. مقایسه نتایج به دست آمده از مدل سازی عددی به صورت منحنی تنش-کرنش و مقاومت حداکثر نمونه های SFRC با نتایج آزمایشگاهی انطباق قابل قبولی را نشان می دهد. در نهایت با توجه به انطباق نتایج عددی و آزمایشگاهی، نتیجه گرفته شد که می توان با اطمینان قابل قبولی از مدل عددی برای پیش بینی رفتار نمونه های SFRC استفاده کرد.

    کلیدواژگان: بتن با الیاف فولادی(SFRC)، معادلات ساختاری، آزمایش های فشار سه محوری، روش انتگرال گیری گامک، پلاستیسیته غیر همبسته
  • جعفر خاندوزی، امیراحمد دهقانی*، مهدی مفتاح، عبدالرضا ظهیری، خلیل قربانی صفحه 24

    تخمین میزان دقیق تبادل آب های سطحی و زیرسطحی در منطقه هایپریک که به عنوان محلی برای زندگی جانداران و میکروارگانیسم ها محسوب می شود، امری ضروری است. با توجه به اختلاف دما بین آب سطحی در رودخانه و آب زیرسطحی در محیط متخلخل واقع در منطقه هایپریک و تبادل آب بین دو محیط، می توان از دما بعنوان ردیاب جهت تخمین این تبادلات استفاده کرد. در این تحقیق برای اولین بار در ایران دستگاهی طراحی و ساخته شد تا به واسطه آن امکان اندازه گیری و ثبت دمای رسوبات در عمق منطقه هایپریک زیر بستر رودخانه ایجاد گردد. در همین راستا اندازه گیری در رودخانه زیارت استان گلستان توسط دستگاه مذکور صورت پذیرفت و با استفاده از مدل مفهومی توسعه یافته انتقال حرارت، میزان تبادل جریان آب سطحی و زیرسطحی محاسبه گردید. بدین منظور در یک بازه بطول 40 متر از رودخانه، تعداد 10 مقطع عرضی به فواصل چهار متر انتخاب و در هر مقطع دمای چهار عمق مختلف از بستر رودخانه (بلافاصله زیر بستر، 25/0 متر، 5/0 متر، 75/0 متر) و در ماه های تیر و دی برداشت گردید. نتایج نشان داد که در کلیه فصول سال جریانی دایمی به واسطه اختلاف پتانسیل حرارتی بین جریان آب سطحی و زیر سطحی رودخانه وجود دارد که این امر موجود انتقال مواد مغذی به ریز ارگانیسم ها و در پی آن خودپلایی دایمی رودخانه می گردد. همچنین بطور متوسط میزان سرعت عمودی تبادلی در ماه دی و ماه تیر به ترتیب برابر 34/0 میلیمتر/روز و 86/0 میلیمتر/روز بدست آمد.

    کلیدواژگان: آب های زیرزمینی، آب های سطحی، تبادل آب، گرادیان حرارتی، منطقه هایپریک
  • امیر گل رو*، امیرحسین فانی، حامد ناصری صفحه 25

    سازمان های متولی راه عمدتا با شبکه هایی بزرگ با تعداد قطعات بالا سر و کار دارند. پیچیدگی محاسباتی مدیریت این شبکه ها با بالارفتن اندازه شبکه و تعداد قطعات آن به صورت نمایی افزایش پیدا می کند. روش های دقیق بهینه سازی عموما برای مسایل با اندازه کوچک طراحی شده اند. لذا روش هایی نظیر الگوریتم های فراابتکاری و تکنیک های تجزیه برای حل این گونه مسایل پیشنهاد شده و کارایی خوبی از خود نشان داده اند. اخیرا در مسئله برنامه ریزی عملیات نگهداری و تعمیر روسازی اثرات زیست محیطی و کنترل آن ها به طور فزاینده ای مورد توجه قرار گرفته اند. در این پژوهش بهینه سازی مصرف انرژی به عنوان یکی از مهمترین مولفه های زیست محیطی و بهینه سازی وضعیت قطعات شبکه به عنوان هدف اصلی سازمان به صورت توامان در بستر بهینه سازی دو هدفه مورد بررسی قرار گرفته است. برای حل مسیله، از یک الگوریتم فراابتکاری جدید به نام الگوریتم رقابت لیگ فوتبال که توانایی خوبی برای حل مسایل گسسته نشان داده، استفاده شده است. ایده این الگوریتم از رقابت لیگ های فوتبال الهام گرفته شده که بر اساس رقابت بین تیم ها و بازیکنان است. یک شبکه واقعی با 84 قطعه نمونه موردی این پژوهش می باشد. نتایج بدست آمده نشان داد این الگوریتم توانایی حل مسئله یک شبکه بزرگ در زمان کوتاه و منطقی را دارد. به علاوه مقایسه جواب ها مشخص کرد در نظر گرفتن مصرف انرژی به عنوان تابع هدف دوم مسئله همراه با بهینه سازی وضعیت قطعات شبکه، به کاهش 13درصدی مصرف انرژی، کاهش 10 درصدی هزینه های کل و افزایش 9 درصدی میانگین ناهمواری قطعات شبکه منجر می شود.

    کلیدواژگان: سیستم مدیریت روسازی، برنامه ریزی عملیات نگهداری و تعمیر، بهینه سازی، الگوریتم رقابت لیگ فوتبال، مصرف انرژی
|
  • Farzin Salmasi *, Ali Taheri Aghdam, Hadi Arvanaghi Page 1

    In this study, the effects of diameter and location of drain pipes in uplift force, exit hydraulic gradient and seepage in the foundation of gravity dams are investigated. For this purpose, the SEEP/W software as a subgroup of Geo-Studio software is implemented and foundation of a gravity dam is simulated. The results showed that the existence of drain pipes under the gravity dam, reduce 4, 6, and 9 times of uplift force, exit hydraulic gradient and seepage respectively. Installation of two drain pipes with 0.25L distance from each other and in depth of 0.26D near the dam heel, presents more suitable position respect to uplift force reduction (D is the pervious foundation depth). Also, by defining the best position for the location of drain pipes, it was observed that drainage pipes in these situations reduce 41-67% in the volume of the studied dam and increase the safety factor up to 2 to 3 times against the dam overturning. It is also found that the drainage pipe diameter has less effect on uplift force, exit hydraulic gradient and seepage and and is controlled by the rules of the executive. For validation, the numerical method used in this study was compared with the laboratory method by others and a suitable match was observed.

    Keywords: Drain pipe, Exit Hydraulic Gradient, Finite elements method, gravity dam, Uplift force
  • Akbar Safarzadeh *, Peyman Mohsen Zadeh, Salim Abbasi Page 2

    Dam break is a very important problem due to its effects on economy, security, human causalties and environmental consequences. In this study, 3D flow due to dam break over the porous substrate is numerically simulated and the effect of porosity, permeability and thickness of the porous bed and the water depth in the porous substrate are investigated. Classic models of dam break over a rigid bed and water infiltration through porous media were studied and results of the numerical simulations are compared with existing laboratory data. Validation of the results is performed by comparing the water surface profiles and wave front position with dam break on rigid and porous bed. Results showed that, due to the effect of dynamic wave in the initial stage of dam break, a local peak occurs in the flood hydrograph. The presence of porous bed reduces the acceleration of the flood wave relative to the flow over the solid bed and it decreases with the increase of the permeability of the bed. By increasing the permeability of the bed, the slope of the ascending limb of the flood hydrograph and the peak discharge drops. Furthermore, if the depth and permeability of the bed is such that the intrusive flow reaches the rigid substrate under the porous bed, saturation of the porous bed, results in a sharp increase in the slope of the flood hydrograph. The maximum values of peak discharge at the end of the channel with porous bed occurred in saturated porous bed conditions.

    Keywords: Dams Break, 3D modeling, Porous Bed, Permeability, Flood wave
  • MohammadAmin Bayari, Naser Shabakhty, Esmaeel Izadi Zaman Abadi * Page 3

    This research investigates the collapse responses of a concrete moment frame considering modeling uncertainties. These modeling uncertainties are considered for evaluating a collapse response related to the modified Ibarra-Krawinkler moment-rotation parameters for beam and column elements of a given structure. To analyze these uncertainties, the correlations between the model parameters in one component and between two structural components were considered. Latin Hypercube Sampling (LHS) method was employed to produce independent random variables. Moreover, Cholesky decomposition was adopted to produce correlated random variables. Performing 281 simulations for the uncertainties involved considering their inter-correlations, incremental dynamic analysis (IDA) was done using 44 far-field accelerograms to determine structural collapse responses. Collapse responses of each simulation, including mean collapse capacity, mean collapse drift, and mean annual frequency, were obtained. Then, the collapse responses were predicted using the response surface method and artificial neural network. The results show that the Correlation coefficients (R) between the target data resulted from incremental dynamic analysis (IDA), output data resulted from response surface method (RSM), and artificial neural network (ANN) were obtained for the collapse responses above 0.98. The maximum prediction errors for mean collapse capacity and mean collapse drift are less than 5% and for mean annual frequency less than 10% under response surface method (RSM), and artificial neural network (ANN).

    Keywords: Uncertainty analysis, Incremental dynamic analysis, Structural Collapse Responses, Response Surface Method, artificial neural network
  • Mojgan Geravand, Hamed Bayesteh *, Mahdi Sharifi Page 4

    Implementation of soil-cement columns using deep mixing method is an effective way to deal with problems caused by low resistance of coastal problematic soils. What is common in the implementation of these columns in the engineering community is the need to use fresh water to make the grout used in these columns. This, both from the point of view of its supply and transportation costs, and from the lack of fresh water in many areas, imposes high costs on projects and time delays. However, prior to the final cement retention, the saline water present in the environments of the columns was mixed with the fresh water in the grout as they were built deep in the soil. Investigating the feasibility of using sea water in mixing these columns and evaluating the behavior of soil-cement samples in marine conditions has received little attention. In this study, it has been attempted to investigate the effective factors in the grout mixing scheme including water salinity, cement percentage, water-cement ratio and processing time on uniaxial compressive strength and sand-cement tensile strength. SEM images were also microstructurally evaluated for sample behavior. The results show that in the 15% to 25% cement content, the use of sea water in grout production does not decrease the strength of sand-cement samples in marine environment. The obtained compressive strength range for sand-cement samples made with seawater is approximately (1.5 to 6) MPa and the tensile to compressive strength ratio of these samples is in the range (0.15 to 0.3).

    Keywords: Soilcrete, seawater, marine sand, UCS, grout
  • Hamed Ghohani Arab *, Ali Mahallati Rayeni, Arash Naderi, MohammadReza Sohrabi, MohammadReza Ghasemi Page 5

    In this paper, the damage detection of single tapered pole is studied. Structural damage has been identified using the vibration method. In this method, the APSO was used to detect the location and severity of the damage. The objective function for detecting damages, is a correlation coefficient based on natural frequencies. In order to accelerate the calculation of the natural frequencies of the structure, iterative method was used. In this paper, the damage is applied to the structure, by reduction of the stiffness matrix of the element in a finite element modeling and also in order to match the real situation, error in frequency is considered. To evaluate the efficiency and robustness of the proposed method in detecting damage of tapered poles, two numerical examples, including a police surveillance camera pole and a water storage pole under different damaged scenarios, are examined. In first and second example, structures are divided by 15 and 25 elements, respectively, with uniform moment of inertia. The results show that the proposed method is capable of detecting both location and severity of the damage properly, despite the complexity of some damage scenarios. Therefore, the algorithm can be used to detect the damage of other structures.

    Keywords: damage detection, Single Tapered Pole, APSO, Vibration-Based Damage Detection, Dynamic analysis
  • Daryoosh Daryaee *, Mahmood Ameri Page 6

    In asphalt pavement hot recycling, reclaimed asphalt pavements called "RAP" and aged bitumen extracted from them are known as reclaimed asphalt binder (RAB). In this study, the performance of RAB-containing binder compounds with different percentages of recycled bitumen (0, 25%and 50%) and RAP-containing asphalt mixtures with varying contents of the RAP (0, 25% and 50%) were compared in two conditions (with and without a rejuvenating agent). The main purpose of this study was to evaluate the relationship between bitumen’s performance parameters and asphalt mixture’s performance parameters. Therefore, the correlation between the parameters obtained from the fatigue and the rutting tests of binder compounds (linear amplitude sweep test and multiple stress creep and recovery test, respectively) and parameters obtained from the fatigue and rutting tests of asphalt mixtures (four-point beam fatigue test and dynamic creep test, respectively) were investigated for the first time in RAP-containing asphalt mixtures. The results indicated that the behavior of asphalt mixtures in fatigue and rutting resistance was agreed with the behavior of the binder compounds in the linear amplitude sweep and multiple stress creep and recovery tests. Besides, there were statistically good correlations between the binder's fatigue life and asphalt mixtures' fatigue life and relatively good statistical correlations between binder's rutting resistance and asphalt mixtures' rutting resistance in the RAP-containing asphalt mixtures.

    Keywords: Statistical correlation, Fatigue, Rutting, rejuvenator, RAB
  • Majid Parchami Jalal *, Hadi Shakiba Zahed, MohammadAmin Ghaaderi Page 7

    The efficiency of contractors selection in infrastructure projects is always one of the main concerns of employers. The purpose of this study is to propose a new method for specification of evaluation criteria, according to the type of project under assignment and prioritization, and to determine the proposed score of the evaluation criteria of the contractors using two different methods. The first involves statistical analysis of the questionnaires and the second involves the text mining of the interviews. For this purpose, after library studies, fieldwork and questionnaire design, questionnaires were given to experts in the industry and their statistical analysis identified important criteria and sub-criteria and then interviewed another group of experts. Using the text mining and clustering of interview texts, the criteria and indices of contractors' evaluation were identified and the results of these two methods were compared with the bidding law implementing regulations in Iran. SPSS software was used to analyze the interviews and K-means algorithm was used to interviews text mining. The findings of the study indicate that the results of the text mining and questionnaire are in agreement and It can be concluded that the identified criteria have acceptable accuracy and generalization capability and organizations can use these criteria and evaluation indicators to select the most suitable contractor in the tenders. Identified Criteria, in addition to covering all the criteria introduced in the Bidding Law Implementing Regulations, also include two new criteria, namely Claim Management and Safety Management & Quality Control.

    Keywords: Construction Evaluation Criteria, Text Mining, Data Mining, clustering, Tender
  • Afsaneh Shahbazi *, Soran Kamari, Elham Najafi Page 8

    Wheat straw is known as a low–value agricultural waste resulting from wheat harvesting process of wheat fields. This waste is often burned in post–harvest wheat fields, which causes environmental pollution and loss of life cycle in farms and natural ecosystems and in the long term greatly reduces the fertility of the soil. Wheat straw is rich in amorphous silica, which the process of its extraction is simple and does not require any special equipment and chemicals. Amorphous silica has the potential to participate in chemical reactions and can be used as an inexpensive raw material for the production of silica–based materials. In the present study, amorphous and active silica successfully extracted from wheat straw as an agricultural waste and used in synthesis of magnetic nanoparticles Fe3O4@SiO2. Structural characteristics of extracted silica and synthesized magnetic nanoparticles were investigated by XRF, XRD, FT–IR, SEM and VSM analyses. Obtained results showed that active silica with purity of 96.52% in form of amorphous was extracted. In addition, it was found that the produced silica structure was fiber–like and had high performance and quality for silica–based materials production. Furthermore the results indicated the superparamagnetic nature of the Fe3O4@SiO2 magnetic nanoparticle and also verified the structural consistency of the Fe3O4@SiO2 after being functionalized by chitosan. Finally, this nanocomposite was used to remove Basic Red 46 dye from aqueous solutions and the results of experiments showed that the removal efficiency and equilibrium adsorption capacity of this adsorbent were excellent.

    Keywords: Agricultural waste, wheat straw, Fe3O4@SiO2@CS nanobio-composite, Adsorption, basic red 46
  • Majid Moradi, Hamidreza Tavakoli * Page 9

    The purpose of this study was to evaluate the sensitivity of steel frame with converging braid compared to random variables under a seismic load. 10-story frame types with convergent bracing system (four types) are analyzed after design and modeling using Monte Carlo and FOSM methods. Then the sensitivity of their response to random variables is evaluated. In this study, two-dimensional frames for sensitivity analysis were used. Also, the sensitivity analysis of the FOSM method is compared to the Monte Carlo analysis. The steel yield stress, the steel elastic modulus, the dead load, the live load, the damping coefficient and the length of the span are considered as random variables and their impact on the period of the structures, the maximum displacement of the roof and the maximum base shear have been investigated. The results show that the effect of random variables on the maximum Roof displacement is higher. The maximum sensitivity of the base shear to the random variables in the X convergent brace is more than the other structural systems, and or compared to the maximum roof displacement and the maximum base shear. The general results of the analysis show that steel yield stress, dead load, and damping ratio have the most effect on the response of steel bracing frames, so they should be carefully considered in structural calculations. This sensitivity is lower in live load, span length, and elasticity modulus of steel.

    Keywords: Sensitivity analysis, BRACING STEEL FRAME, Random Variables, Structural Response, Monte Carlo
  • Narjes Ahadzadeh Kolour, Mohammad Charkhtab Basim *, Mohammadreza Chenaghlou Page 10

    In recent years, it is tried to express the expected performance of structures as financial and social measures. In this study, an algorithm for optimal design of viscous dampers with the goal of achieving minimum total cost is presented. For this purpose, an appropriate cost model to determine the initial cost of equipping structures with viscous dampers has been presented and the expected costs of the structure due to possible earthquakes over its life cycle have been estimated using life cycle cost analysis (LCCA). The results of this analysis have been used in an optimization algorithm with the aim of achieving minimum total cost of structures. To evaluate the seismic behavior of structures, the Endurance Time (ET) method is used as a dynamic analysis method which requires much less computation effort than conventional time history methods. In this regard, three moment frames with 3,7 and 15 stories having weakness in initial design are modeled nonlinearly, and then, using genetic algorithm the optimum arrangement of linear and nonlinear viscous dampers along with the damping exponent (Alpha) is acquired. Two closed form methods have also been used for the design of viscous dampers, namely energy-based damping design and direct displacement design. Finally, the performance of the structures has been evaluated under 12 far-field and 12 near fault ground motion records.

    Keywords: Endurance Time Method, Life Cycle Cost Analysis, Structural Optimization, Fluid Viscous damper, genetic algorithm
  • MohammadReza Arvin *, Ali Masoomi, Mohsen Ajdari Page 11

    In the present study, effect of natural cementation on the shearing behavior of carbonate sand of Khark Island, south of Iran, has been investigated. To do so, a pseudo-natural cementation method was employed. The importance of this technique lies in its suitability as a substitute for undisturbed samples of cemented carbonate soil that are hard and costly to prepare. Uncemented and cemented samples provided by this method were tested using direct shear apparatus and the results were analyzed and compared to one another. Furthermore, effects of factors such as curing time and relative compaction on the shearing behavior of the Khark sand were studied. It was observed that cementation results in the rise of the shearing resistance, in particular at high vertical stresses, and leads to a decline in the tendency of soil to dilation. While cementation led to growth in the internal friction angle of soil, it may cause increase, decrease or no change in the cohesion of the Khark sand. Increase in curing time led to considerable rise in the cohesion and minor change in the internal friction angle of the cemented soil. Furthermore, results showed that as the relative compaction of the investigated cemented carbonate soil goes up, the cohesion of the soil might increase, decline or stay unchanged while the internal friction angle always increases. Factors that are likely to contribute to the development of the behavior stated earlier were introduced and their effects were discussed thoroughly.

    Keywords: Carbonate Sand, Pseudo-static cementation, Direct Shear Test, Shear Strength, Khark Island
  • Roghayeh Ghasempour, Kiyoumars Roushangar * Page 12

    One of the common phenomena in water and urban wastewater transport pipes is sedimentation. Due to complexity of sedimentation phenomenon and influence of various parameters, determining the governing equations are difficult and classical mathematical models are not sufficiently accurate. In this study, capability of Gaussian Process Regression (GPR) in predicting sediment discharge in circular rainwater transport pipes with smooth and rough beds was investigated. In this regard, hydraulic and sediment parameters which had most correlation with sediment discharge were determined using factorial analysis. Then, different models were developed and using three experimental data series were investigated. Then, the accuracy of the results was compared with the classical sediment transport models. The results showed the high efficiency of the intelligent GPR model in prediction of sediment discharge in rainwater transport pipes compared to the classical methods. In both pipes the model with input parameters λs, Fm, Dgr, d50/y which are relative sediment size, non-dimensional sediment size, fraud number of sediments, and total roughness coefficient, respectively, was obtained as superior model. It was also observed that pipe diameter affected the models efficiency and with increasing pipe diameter, model accuracy increased. The pipe with a diameter of 305 mm led to more accurate results. Factorial and omitted sensitivity analysis showed that d50/y was the most effective parameter in estimation of sediment discharge in both smooth and rough pipes.

    Keywords: Factorial analysis method, Gaussian process regression, Sediment Transport, Smooth, rough bed pipes, Water transport pipes
  • Reza Tahmasebi, Jalil Shafaei * Page 13

    The use of steel braces in buildings with a moment resisting frame system can significantly control the lateral displacement of the structures. One of the problems with the conventional bracing system is their buckling in compressive loads which reduces the amount of energy absorption of the structure. The buckling restrained braces (BRBs) have been proposed by the removing the buckling at the pressure of common bracing, but overweight, high prices and rigorous implementations have led to the introduction of a new type of buckling brace called Reduced Length Buckling Restrained Brace (RLBRB). However, in RLBRB, due to the low cyclic fatigue phenomenon, the length of bracing can‍‍‍‍‍ not be over-reduced so that it can be replaced as an inactive system after an earthquake. In this research, a new and innovative idea called Reduced Length Buckling Restrained Brace with S-shaped Core is introduced, which, despite its very short length, can overcome all the problems with the RLBRB and BRB system. Therefore, we first validate the analytical models of RLBRB and BRBs in the ABAQUS finite element software based on the experimental results of previous experimental research program. Then, according to the results of the analysis, the hysteresis response of the buckling braces with the S-shaped core is compared with the RLBRB and BRB braces. The results from the comparison of the proposed pattern with conventional buckling braces indicate that, despite the smaller and lighter ones, proposed braces have the same behavior as the BRB braces.

    Keywords: Buckling brace, buckling brace with S-shaped core, Inactive control system, Low cycle Fatigue, finite element software
  • Elham Rajabi * Page 14

    Considering the soil-foundation-structure interaction (SFSI) in the structural modelling procedure can change the seismic structural response. The aim of this paper is to evaluate the influence of the foundation flexibility on the capacity of concrete moment frames with shear wall. For this purpose, the beam on nonlinear Winkler foundation approach is used which is a simple and efficient method. First, a collection of 3, 6 and 10 storeyed reinforced concrete moment resisting frames founded on soft, medium and hard soils are designed based of FEMA450. After implementation of frames in Opensees software, a set of seismic scenarios are selected. In the following, each frame which has been founded on the soft, medium and hard soil are analyzed for the case of fixed-base and flexible-base assumption by incremental dynamic analysis (IDA). A comparison is made between the results of each frame in the flexible-base and fixed-base conditions. The results show that the consideration of the SFSI effects can significantly influence the IDA curves and decrease the structural capacity of frames. So that, dynamic instability will be occurred before the expected capacity corresponding to fixed-base assumptions has been achieved. This instability increases with increasing shear wave velocity of soils and height of frames. For example, 3 and 6 storeyed frames with flexible base which have been founded on soft soil, reach ultimate capacity in 52% and 45% of spectral acceleration corresponding to fixed base respectively.

    Keywords: Soil- Foundation- Structure Interaction, Incremental dynamic analysis, Shear Wall, Seismic Scenarios, Nonlinear Winkler Foundation
  • Leila Nikakhtar, S. Zare *, Hossein Mirzaei Nasirabad Page 15

    Global sensitivity analysis is one of the beneficial and useful tool to identify the uncertainty of input variables that has been extremely investigated in different science such as simulations. Sensitivity analysis is an essential step in the production of meta-model, which, by identifying effective parameters in tunneling, reduces the time and computations required. In this paper, sensitivity analysis was carried out on geotechnical and operational parameters of EPB mechanized tunneling in soft soil. So, the tunneling processes were modeled using a finite difference method in FLAC 3D software, and the numerical model was validated by the monitoring data obtained from the East-West route of Tehran metro 7 line. The sensitivity analysis by using elementary effect Morris method was performed on the 6 input parameters and three parameters (face pressure, specific gravity and cohesion of the soil layer which the tunnel was excavated) were selected as effective and sensitive parameters in the maximum surface settlement. Then to construction of meta- model, 100 samples were generated from effective parameters using the Latin Hypercube method. After numerical simulation for each sample, the simulation results were used for surface settlement prediction by using artificial neural network. The results showed that the prediction of the meta-model based on the artificial neural network and the numerical model for the data in the design phase corresponded about 98%.

    Keywords: Meta model, Mechanized Tunneling, FLAC 3D, Latin hypercube, Morris method
  • Masoud Ahmadi *, Mehdi Ebadi Jamkhaneh Page 16

    In the present study, a new model is derived to estimate the shear capacity of high-strength concrete slender beams without transverse reinforcement using hybrid adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) and particle swarm optimization (PSO) based on the wide range of experimental results. The proposed model relates the shear capacity of beam to effective depth, compressive strength of concrete, percent of longitudinal reinforcement, ratio of shear span to effective depth, and nominal maximum size of coarse aggregate. The experimental data are randomly categorized into two subsets of the training set and test set. After establishing the proposed model, a sensitivity analysis was carried out to assess the validity of proposed ANFIS-PSO model. For this purpose, the results of the proposed model are calculated by considering the variation of the two selected input parameters, whereas the values of other parameters are fixed at the corresponding median values. To check reliability of the proposed model more accurately, the predicted values are compared with the codes and standards such as: ACI 318-14, Eurocode-2, CEB-FIP Model Code, AS 3600-2009, and JSCE Guidelines against the whole experimental specimens based on the three well-known statistical measures; correlation coefficient (R^2), root mean squared error (RMSE), and mean absolute percentage error (MAPE). It can be found that the proposed ANFIS-PSO model passed desired conditions and could estimate the shear capacity of the high-strength concrete slender beams without transverse reinforcement with a good degree of accuracy.

    Keywords: Slender beam, Shear capacity, High-strength concrete, neuro-fuzzy, Particle swarm optimization
  • Amir Abbaszadeh Shaha Naghi, Gholamreza Ghodrati Amiri *, Morteza Raissi Dehkordi, Mahdi Eghbali Page 17

    In this study, the seismic performance of steel special moment frames under the far field records with and without viscous dampers using FEMA P-695 has been evaluated. 4,8 and 12 story frames based on ASCE 7-10 ,AISC 360 have been designed considering viscous dampers features for a specific damping ratio of 15% (4,8 storey) , and 20% (model 12). Frames with dampers and without them with centralized plastic joints have been designed in opensees software with Bilin cyclic behavior. The frames have been scaled and analyzed based on non-linear incremental dynamic analysis (IDA) using 44 acceleration record of far field in a wide area as well as of seismic intensity. Seismic performance of the above mentioned frames has been offered in case of the probability of collapse, based on probabilistic analysis of seismic fragility. The results point out that in steel frames with viscous dampers at the probable level of 50% the collapsing capacity have raised up to 28%,88% and 74% relating to middle curve of non-linear incremental dynamic analysis. It has also been shown that the design of buildings with viscous dampers with 75% base cut have significantly influenced the reduction in the building weight and its costs as well as in the improvement in technical behavior and criteria.

    Keywords: Steel special Moment Frame, Viscous damper, Incremental dynamic analysis, Fragility curve, FEMA-P695 Collapse Prevention
  • Majid Omidi Arjenaki, Hamed Reza Zarif Sanayei *, Heisam Heidarzadeh Page 18

    Road flooding has always caused many problems in cities due to inadequate surface runoff collection network. Therefore, it is important to identify flood-prone areas and channels that have been flooded. In this study, using SWMM model, the sufficiency of Surface Runoff Collection Network in Shahrekord was investigated during 2, 5 and 10 year rainfall returns. It should be noted that so far no studies have been conducted on the issue of urban runoff in this area. In this simulation, model calibration was performed for discharge index at 3 and depth index at 2 rainfall events. The error coefficients of NSE, RMSE, and BIAS% were used to compare the simulated model error with the observed values. By sensitivity analysis, equivalent width index was selected as the most sensitive index of the model. The validation was performed on two discharge parameters and runoff depth, each in 2 separate rainfall events, in several random canals and nodes. The acceptable values for the error coefficients showed high accuracy of the simulation. After the validation phase, the model was run for 2, 5, and 10 year rainfall return periods and it was found that flooding occurs in 19.4%, 20.68% and 21.52% of city canals, respectively. The location of the flooded channels indicates that the southwestern part of the city will be flooded. The optimal dimensions of the canals to prevent flooding were determined during the 10-year rainfall return period and the volume of concrete needed to modify the dimensions of each canal was also estimated.

    Keywords: Runoff, return period, Network sufficiency, flooding, SWMM
  • Mohsen Mehr Motlagh, Arash Bahar *, Omid Bahar Page 19

    Wind has been one of the cleanest sources of energy. The tendency to use wind turbines has been a growing trend in the world in recent decades. The size and capacity of wind turbines are increasing rapidly in order to obtain more wind energy. Statistics show that more giant turbines are more broken down and require more maintenance. The goal of wind farm owners is to monitor work to reduce downtime and increase the efficiency of each wind turbine. The wind turbine tower carries the entire wind turbine and is the second-largest cost of the wind turbine. Damage to the tower can endanger the entire wind turbine and cause extensive damage. However, the background to the study of the health monitoring of the wind turbine tower against its mechanical installations is insignificant. Besides, no comprehensive research has been conducted on the health monitoring of the tower with soil-structure interaction included. In this study, biorthogonal wavelets were used to process the mode shape of the damaged tower. The foundation is a square concrete foundation 20 m × 20 m and 1 m in depth. Two different soils, a normally consolidated clay and dense sand, are considered. Eighteen failure scenarios were defined. The results of this study indicate that the use of side-to-side mode shapes of the tower has a tangible advantage over its fore-aft mode shapes for detecting the failure. Considering the desirable effect of soil-structure interaction on damage detection, it is necessary to examine this effect in the analysis.

    Keywords: Wind turbine tower, damage detection, Soil-structure interaction, multilevel 2D wavelet decomposition, biorthogonal wavelets
  • Seyed Abdonnabi Razavi, Navid Siahpolo *, Mehdi Mahdavi Adeli Page 20

    The purpose of paper is qualitative and quantitative study of the relationship between the energy demand of multi-degree-of-freedom systems, MDOF, and equivalent-single-degree-of-freedom systems to calculate the total energy demand of the MDOF system using the ESDOF energy demand. For this purpose, multi-story special steel moment frames designed and analyzed under 10 near-fault earthquake with forward-directivity effects. Moreover, the process done for the ESDOF system considering specified values of R (degree of nonlinearity). Accordingly, linear and nonlinear total dissipated energy (TDE), hysteretic energy (HE), and damping energy (DE) ratios were introduced to estimate the relationship of the ESDOF and MDOF energy. Results shows that ratio of nonlinear to linear TDE and HE/TDE is affected by period and R in ESDOF system. However, as the period and R increase, the ratio converges to one. The same result was observed between the nonlinear TDE of the MDOF system and the linear TDE of the ESDOF system. In other words, ESDOF linear TDE can be used instead of MDOF for long periods. In addition, the nonlinear TDE of the MDOF system to the nonlinear TDE of the ESDOF system ratio is affected by higher modes and period, by increasing the period the ratio is generally greater than one for the constant R. Also the effect of higher modes on the ratio of total story dissipated energy to total structure dissipated energy was significant for low R values. With increasing R, the structure tends to damp all the dissipated energy in the first mode.

    Keywords: Energy demand, MDOF systems, SDOF systems, Pulse-type near-fault earthquake, higher modes effects
  • Moosa Mazloom *, Mohammad Akbari Jamkarani Page 21

    One of the most important weakness points of concrete is its drawback in tension and cracking. The use of fibers in concrete greatly reduces this disadvantage. Fiber reinforced cementitious composite (FRCC) is a type of fiber reinforced concrete (FRC) that does not contain coarse aggregate and has only fine aggregate. In fact, the high level of cement in FRCC is a problem for the environment. This problem can be solved with using different cement replacement materials as a part of cement. In this study, the effect of copper slag on the mechanical properties and fracture energy of fiber reinforced cementitious composite (FRCC) containing polypropylene fiber is investigated. Silica fume and copper slag were replaced as a part of cement. For this purpose, a control mix without silica fume and copper slag, 4 mixes containing 5%, 7%, 10% and 15 % silica fume, and 4 mixtures with 5%, 10%, 20% and 30 % copper slag were casted. In specimens containing silica fume, the ones with 15% of it had the highest quantity of fracture energy, compressive, tensile, and flexural strengths. Among the samples having copper slag, the ones containing 10% and 20% of it had the highest values above. It is worth noting that some binary mixtures containing both copper slag and silica fume were prepared too. Comparing the results of all the mentioned mixtures, it is concluded that the best results belong to the binary mixture containing both 15 % copper slag and 15 % of silica fume.

    Keywords: Concrete, Fiber Reinforced Concrete, Cementitious composite, Silica fume, Polypropylene
  • Jafar Yazdi *, Mahdi Taji Elyatoo Page 22

    Due to the high costs of running a water supply network, designing networks with the lowest cost and highest reliability is of great engineering importance. One issue that has been the focus of recent years' research is the comparison of indexes and their relative success in measuring the reliability of water distribution networks. In this paper, a survey was conducted on the nodal pressure performance index, velocity, pressure difference, combined velocity and node pressure index, network flexibility performance index (NRI), minimum head surplus index (MSH) and entropy performance index (ERI) on the Hanoi water distribution network and Pescara juice were performed using the NSGA-II optimization algorithm and EPANET software. Performance of the indexes were tested for three scenarios of 5%, 10% and 20% pipe failure and four different cost levels and 100 iterations. The results showed that in the design of small water distribution network (Hanoi water network) at high and low cost level, NRI performance index and at medium water distribution network (Pescara water network) and at high cost level, NRI performance index and at low cost level, Node pressure performance index (PIP), Provided water requirements of network nodes more than other indexes, and the average pressure in these indexes is higher and causes less pressure drop in the network. Therefore, the use of these indexes in the design and modernization of the network provides greater reliability in the event of unexpected events such as sudden failure or failure of the pipes.

    Keywords: WDN, optimization, Reliability-metrics, MultiObjective, NSGA-II
  • Gholamreza Baghban Golpasand, Masoud Farzam *, Siamak Soleymani Shishvan Page 23

    Concrete is one of the most widely used building materials in the world and the use of fiber-reinforced concrete (FRC) in structures, to increase its tensile strength and improve its behavior, has been extensively developed in recent decades. It is necessary to determine the constitutive equations of FRCs when the numerical investigation of the behavior of them is running. These equations should be including relations to handle the effect of steel fibers on the behavior of FRC. In this study, the behavior of FRCs with a different percent of steel fiber under triaxial compression, with different values of confining pressure, is experimentally and numerically investigated. Hoek cell is used in triaxial tests. In the numerical simulation, five-parametric constitutive equations with Willam-Warnke (W-W) failure criterion, isotropic hardening/softening function and non-associated plasticity was used and substepping integration method was carried out for integration of constitutive equations. For applying the effect of steel fibers on the failure surface, Kt coefficient was determined from the results of biaxial experimental tests on SFRCs. The constitutive equations are implemented with UMAT subroutine in ABAQUS and specimens are simulated in ABAQUS. By the comparison of the experimental (maximum strength) results and the numerical (stress-strain curve) results, an acceptable agreement was seen between them. Finally, based on the consistency between experimental and numerical results, it was concluded that the numerical model can be used, with enough confidence, to predict the behavior of SFRCs specimens.

    Keywords: Steel fiber reinforced concrete (SFRC), Constitutive equations, Triaxial Test, Substepping integration, non-associated plasticity
  • Jaefar Khandoozi, AmirAhmad Dehghani *, Mehdi Meftah, Abdolreza Zahiri, Khalil Ghorbani Page 24

    Precise Estimation of water exchange between surface and subsurface flow in hyporheic zone which is habitat of microorganisms is vital. The temperature can be used as a tracer for estimation of water exchange through sediment water interphase. In this study, for the first time in Iran, an instrument was designed and constructed to make the measurement and recording of sediment temperature in the depth of hyporheic zone possible. In this regard, measurements were made in the Ziarat River of Golestan Province by the aforementioned instrument, and surface and subsurface water exchange rates were calculated using an extended conceptual model of heat transfer. For this purpose, in a 40 m interval of the river, 10 cross sections were selected at 4 m intervals, and at each cross section, temperature of 4 different depths of the riverbed (immediately below the bed, 0.25, 0.50, 0.75 m) were recorded in July and January. The results showed that in all seasons there is a constant flow due to the difference of thermal potential between surface and subsurface of the river flow which leads to the transfer of nutrients to micro-organisms and consequently to the permanent self-purification of the river. The average of vertical exchange for July and January was 0.34 mm/day and 0.86 mm/day respectively.

    Keywords: Groundwater, Surface flow, Water exchange, Temperature gradient, Hyporheic region
  • Amir Golroo *, Amirhossein Fani, Hamed Naseri Page 25

    Maintenance and rehabilitation scheduling optimization is one of the most critical parts of the pavement management system. Pavement agencies usually face large-scale pavement networks. The complexity of network management is exponentially increased in the circumstances that the dimension of the network is extended. Hence, meta-heuristic algorithms and decomposition techniques are usually applied to solve these problems. In this investigation, energy consumption optimization is taken into account as an essential environmental criterion. Furthermore, a recently developed meta-heuristic algorithm called Soccer league competition algorithm is utilized to solve the problem. This robust algorithm is inspired by the competitions of players and teams in soccer leagues. A real network containing 84 segments is the case study of this investigation. According to the results, the Soccer league competition algorithm is competent to solve a large-scale network problem in a short time. Moreover, the comparison of different strategies outcomes indicates that considering energy consumption as the second objective function reduces the energy consumption and total cost 13% and 10%, respectively, and increases the average international roughness index by 9%.

    Keywords: Pavement Management System (PMS), Maintenance, rehabilitation planning, optimization, Soccer league competition algorithm (SLC), energy consumption