به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "analytical method" در نشریات گروه "عمران"

تکرار جستجوی کلیدواژه «analytical method» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»
  • عبدالله رمضانی چرمهینه، مهدی اسدی آقبلاغی*، رسول میرعباسی نجف آبادی، سید حسن طباطبائی

    تمدن های بشری همواره برای شکل گیری، توسعه و رفع نیازهای مختلف به آب شیرین وابستگی زیادی داشته اند. با گسترش شهرنشینی، نه تنها نیاز به آب شیرین کمتر نشده است؛ بلکه برخی از فناوری ها و صنایع جدید نیز مصرف آب را افزایش داده اند و آلودگی منابع آب سرعت چشمگیری یافته است. منابع آب زیرزمینی به جهت دور بودن از آلودگی های سطحی و همچنین ظرفیت پالایش طبیعی آن ها، در مقوله حفاظت و پاک سازی به اندازه کافی و شایسته مورد توجه قرار نگرفته اند. وجود این موضوع به همراه برداشت بی رویه از آبخوان ها موجب عدم تعادل پایدار آب های زیرزمینی از نظر کمی و کیفی شده است. این موارد، لزوم پژوهش بیشتر در مورد جوانب مختلف پاک سازی آب های زیرزمینی را نشان می دهد. با توسعه معادلات حرکت آب در محیط های متخلخل و تجزیه و تحلیل آ ن ها، می توان جریان آب های زیرزمینی را شبیه سازی کرد. در این مطالعه، سیستم دو چاهی پمپاژ به عنوان یکی از روش های موثر در رفع آلودگی آبخوان ها، به طور تحلیلی مورد بررسی قرار گرفته است. در این سیستم، چاه های پمپاژ با تخلیه آب آلوده و جلوگیری از گسترش آن در آبخوان، بازگشت به شرایط طبیعی را فراهم می کنند. بدین منظور، با در نظر گرفتن دو چاه پمپاژ در کنار یک آبراهه دائمی، معادلات توابع پتانسیل و جریان آب زیرزمینی تعیین شده اند. به بیان دیگر، قسمت حقیقی معادله پتانسیل مختلط، نمایان گر تابع پتانسیل و بخش موهومی آن، تابع جریان را مشخص نموده؛ در حالی که با بهره گیری از تئوری چاه مجازی، اثر آبراهه در روابط مسئله نیز اعمال شده است. با به دست آمدن مختصات نقاط سکون، ناحیه گیرش سیستم چندچاهی در پیکربندی های مختلف ترسیم شده و میزان آبگیری از آبراهه نیز محاسبه گردیده است. ناحیه گیرش با نمایش محدوده جذب توسط چاه های پمپاژ به ازای فواصل متفاوت این چاه ها و چند دبی تخلیه، رفتار و توان سیستم چندچاهی را توصیف می کند. سه پیکربندی برای سیستم پاک سازی در کنار دو نوع دبی بحرانی ارائه شد. در این شرایط، کنترل ناحیه گیرش بدون برخورد با مرز آبراهه و عدم شکاف در حوضه آبگیری در فواصل مختلف چاه ها و در دبی های مشخص امکان پذیر می گردد. در دبی بحرانی اول، ناحیه گیرش سیستم دو چاهی بر مرز آبراهه دائمی مماس می گردد و به ازای مقادیر کمتر از این دبی، آلودگی آب زیرزمینی به آب سطحی وارد نمی شود. در دبی بحرانی دوم، نواحی گیرش دو چاه با هم یکی می شوند. در حقیقت، در دبی های کمتر از این دبی بحرانی، یک فاصله (شکاف) بین نواحی گیرش چاه ها وجود دارد و آلودگی می تواند از این فاصله وارد آب سطحی گردد. همچنین فاصله دو چاه در حالتی تعیین شد که هر دو نوع دبی بحرانی با هم برابر هستند. این حالت، وضعیتی از محدوده جذب را نشان می دهد که مرز آن بر مرز آبراهه مماس است و نواحی گیرش دو چاه با هم ادغام شده اند. در وضعیت مذکور، فاصله بی بعد دو چاه پمپاژ (فاصله دو چاه تقسیم بر فاصله آن ها از مرز آبراهه) و دبی بحرانی بی بعد به ترتیب برابر با 58/0×2 و 33/0 هستند.

    کلید واژگان: ناحیه گیرش, پاک سازی آبخوان, روش تحلیلی, آبراهه دائمی, تئوری پتانسیل مختلط
    Abdollah Ramezani-Charmahineh, Mahdi Asadi-Aghbolaghi*, Rasoul Mirabbasi Najafabadi, Sayyed-Hassan Tabatabaei

    Human civilizations have always depended on freshwater to form, develop and fulfillment of various needs. With increasing urbanization, not only has the need for freshwater not diminished, but also some new technologies and industries have increased water consumption, and the pollution of water sources has increased significantly. Since groundwater resources are far from surface pollution and have their natural remediation ability, protection and remediation have not been given sufficient and appropriate attention. This issue and the overexploitation of aquifers have resulted in the quantitative and qualitative balance of groundwater resources being unsustainable. These issues show that further research is needed on various aspects of groundwater remediation. By developing the equations for water movement in porous media and analyzing them, it is possible to simulate groundwater flow. In this study, the double-well pumping system has been investigated analytically as one of the effective methods for aquifer remediation. In this system, pumping wells provide a return to natural conditions by draining polluted water and preventing it from spreading in the aquifer. For this purpose, the equations of the groundwater potential function and the stream function were determined for two pumping wells near a permanent stream. In other words, the real part of the complex potential equation represents the potential function and its imaginary part specifies the stream function; using the image well theory, the effect of the stream was also applied in the problem relations. By determining the coordinates of the stagnation points, the capture zone of the multi-well system was delineated in various configurations and the amount of stream withdrawal was also calculated. The capture zone describes the behavior and capability of the multi-well system by indicating the capture domain of discharge wells for different distances and different pumping rates. Three configurations of the remediation system are presented for two types of critical pumping rates. Under these conditions, it is possible to control the capture zone without intercepting the stream boundary and creating gaps in the extraction region at different distances of the wells with certain pumping rates. At the first critical pumping rate, the capture zone of the double-well system is tangent to the permanent stream boundary, and at a pumping rate below this threshold, groundwater pollution does not reach the surface waters. At the second critical pumping rate, capture zones of two wells merge together. Indeed, in discharges less than this critical rate, there is a distance (gap) between capture zones of the wells and pollution can enter the surface water through this gap. Also, the distance between two wells was determined in the state that both types of critical pumping rate are equal. This case shows a state of capture zone whose boundary is tangent to the stream boundary, and the capture zones of two wells are merged together. In the mentioned state, the dimensionless distance between two pumping wells (the distance between the two wells divided by their distance from the stream boundary) and the dimensionless critical pumping rate are equal to 2×0.58 and 0.33, respectively.

    Keywords: Capture Zone, Aquifer Remediation, Analytical Method, Permanent Stream, Complex Potential Theory
  • کوثر یزدان نجاد*، پرویز عبادی، علی رشیدی

    محاسبه احتمال خرابی مسائل سازه ای با توابع شرایط حدی خطی معمولا به سبب مفاهیم ساده و نیاز به محاسبات کم، در سطحی پایین و توسط روش های مرتبه اول صورت می پذیرد. این روش ها تنها برای ارائه تخمینی از احتمال خرابی سازه مناسب بوده و خصوصا زمانی که تابع بیان کننده عملکرد سازه خطی باشد، در ارائه پاسخ نهایی دقیق هستند. اما زمانی که تابع حدی غیرخطی باشد، به دلیل مشکلات ذاتی موجود در این روش، از برآورد دقیق سطح ایمنی سازه ناتوان هستند. برای چنین مسائلی لازم است از روش های دقیق برآورد احتمال خرابی نظیر روش های شبیه سازی استفاده نمود. استفاده از مفاهیم موجود در روش های مرتبه اول و دوم قابلیت اعتماد در کنار بکارگیری یک الگوریتم بهینه ساز، کاهش حجم محاسبات را در پی خواهد داشت اما این عامل سبب می شود که فرضیات و ساده سازی ها، مشتق گیری از توابع و برآورد حساسیت احتمال خرابی نیز جزیی از روند طراحی سازه باشد. می توان ثابت نمود برای بسیاری از مسائل طراحی با تابع شرایط حدی غیرخطی، پاسخ ارائه شده توسط این روش ها یا قیود احتمالاتی مسئله را ارضا نخواهد کرد، یا پاسخ ارائه شده اقتصادی ترین گزینه طراحی نیست. همچنین بسیاری از روش های موجود در این گروه از ارائه پاسخ برای مسائل با احتمال خرابی های پایین، مخصوصا زمانی که متغیرهای مسئله توابع چگالی غیرنرمال دارند، ناتوان هستند. لذا در پژوهش حاضر به بررسی عملکرد روش های مختلف در برآورد قابلیت اطمینان مسائل مختلف سازه ای پرداخته شده است. برای دستیابی به این موارد ، سه مسئله مختلف سازه ای توسط هفت روش متداول در برآورد احتمال خرابی مورد بررسی قرار داده شده اند. اولین مسئله به منظور بررسی صحت نتایج حاصل ارائه شده است. در این مسئله احتمال خرابی یک تیر بتن مسلح توسط روش مونت کارلو (MCS) محاسبه شده و با نتیجه حاصل از روش دقیق گرادیانی موجود در مطالعات پیشین مقایسه شد. نتایج حاصل از حل این مسئله بیانگر خطای 0.5 درصد در نتایج بوده که دقت نتایج را بیان می دارد. همچنین در ادامه، تحلیل دو مسئله تیر فولادی سه دهانه، سیستم لرزه ای دو درجه آزادی با استفاده از هفت روش مونت کارلو، شبیه سازی زیرمجموعه ای (SS)، نمونه گیری بااهمیت (IS)، نمونه گیری خطی (LS)، شبیه سازی وزنی (WSM) و روش های مرتبه اول (FORM) و دوم (SORM) قابلیت اعتماد نیز در دستور کار قرار داده شد. نتایج بیانگر این بوده که روش شبیه سازی زیرمجموعه ای دارای دقت بالایی در حل مسائل غیرخطی و پیچیده بوده و روش شبیه سازی وزنی کاهش قابل ملاحظه ای در تعداد فراخوانی تابع شرط حدی نشان داده است.

    کلید واژگان: شاخص قابلیت اعتماد, روش های شبیه ساز, روش های تحلیلی, تابع شرایط حدی, عدم قطعیت
    K. Yazdannejad*, P. Ebadi, A. Rashidi

    Calculating the failure probability of structural problems with linear boundary condition functions is usually done at a low level and by first-order methods due to simple concepts and the need for few calculations. These methods are only suitable for providing an estimate of the probability of structural failure, and especially when the function expressing the performance of the structure is linear, they are accurate in providing the final answer. But when the limit function is nonlinear, due to inherent problems in this method, they are unable to accurately estimate the safety level of the structure. For such problems, it is necessary to use accurate methods of estimating the probability of failure, such as simulation methods. The use of concepts in the first and second order methods of reliability along with the use of an optimization algorithm will reduce the volume of calculations, but this factor causes assumptions and simplifications, derivation of functions and estimating the sensitivity of failure probability is also a part of the structure design process. It can be proven that for many design problems with nonlinear boundary condition function, the answer provided by these methods will not satisfy the probabilistic constraints of the problem, or the answer provided is not the most economical design option. Also, many existing methods in this group are unable to provide answers for problems with low failure probability, especially when the variables of the problem have non-normal density functions. Therefore, the present study has investigated the performance of these methods in dealing with various structural problems, and the strengths and weaknesses of each method are discussed. Three different issues have been studied in this research with seven analytical and simulation method, to achieve this goal. The first problem is to verify the results. In this case, the failure probability of a reinforced concrete beam was calculated by the Monte Carlo Simulation (MCS) and compared with the results obtained from the precise gradient method used in previous studies. The results of this problem showed a 0.5% error in the results, indicating the accuracy of the responses. The existence of very small differences between the results obtained from Monte Carlo and the results of previous researchers in estimating the integral of failure probability related to the discussed problems, indicates the high accuracy of the Monte Carlo method, and it is possible to use the results obtained from Monte Carlo as a suitable criterion in the analysis of these problems. used to compare the results. Also, analysis of two problems including three-span steel beam, two-degree-of-freedom seismic system using seven methods including MCS, SS, IS, LS, WSM, FORM and SORM were also put on the agenda. The results indicate that SS has high accuracy in solving nonlinear and complex problems. WSM has shown a significant decrease in the number of function calls. The LS method has a great performance in calculating the reliability of problems with a low failure probability. Therefore, in general, it can be stated that the first-order method (FORM) is the simplest safety estimation method (with low accuracy for non-linear functions) and simulation methods are the most accurate methods (with conceptual complexity or high calculations).

    Keywords: Reliability index, Simulation method, Analytical method, LSF, Uncertainty
  • Mohammad Javad Shabani *, Ali Ghanbari
    Based on field studies, the topographic slope effects worsen the structural damage in an earthquake. It is very vital to determine the amount of foundation settlement adjacent to the slope. In this study, a new analytical model is proposed to determine the amount of vertical settlement of the shallow foundation near the slope. In this analytical model, the inertia force due to the sliding zone mass is considered in the dynamic equilibrium equations. Moreover, it was assumed that stiffness and damping under the foundation linearly increased as the distance from the slope edge increased. In this case, the maximum stiffness and damping at a distance five times as large as the foundation width from the slope edge were considered to be the same as maximum stiffness and damping in the non-slope scenario. The foundation was loaded harmonically by changing the frequency. Comparing the results of this study with the laboratory results leads to this observation that the offered analytical model can well determine the settlement located near the slope. Furthermore, the results showed that the settlement of the foundation near the slope edge was twice as large as the settlement in the absence of a slope. Also, the settlement of the foundation became equal to that of the non-slope foundation at a distance of 4 times as large as the foundation width from the slope edge. Furthermore, with increasing slope angle and declining the foundation distance from the slope edge, due to vertical harmonic load, the foundation settlement amount increases.
    Keywords: Slope topography effect, Analytical method, Soil stiffness, Strip footing, dynamic loading
  • فواد مهاجری ناو*

    تیرهای بتنی مسلح در شرایط انهدام پیش رونده، تحت جابجایی های بسیار بزرگی قرار می گیرند که در شرایط معمول طراحی درنظر گرفته نمی شوند. در نتیجه مطالعات گسترده انجام شده در سال های اخیر، مکانیسم های قوسی فشاری و زنجیری به عناون عملکردهای اصلی در تیرهای بتنی مسلح برای مقاومت در برابر پیشرفت انهدام معرفی شده اند. گرچه مطالعات بسیار گسترده ای در رابطه با کیفیت رفتاری و شناخت مکانیسم های مقاومتی مذکور صورت گرفته، اما همچنان توسعه روش های مطمین جهت برآورد ظرفیت و مقاومت نهایی این اعضا در شرایط مذکور، مورد توجه محققان قرار دارد. لذا در مطالعه حاضر، یک روش تحلیلی ساده و کاربردی جهت تخمین ظرفیت نهایی قوسی فشاری تیرهای بتنی مسلح در شرایط جابجایی های بزرگ ناشی از انهدام پیش رونده توسعه یافته است. این روش که بر مبنای عملکرد قوسی در دال های بتن آرمه و محاسبه تحلیلی سختی جانبی سیستم سازه ای توسعه یافته، بدون نیاز به انجام فرآیند تکراری و مبتنی بر یک رویکرد یک بار اجرا، ظرفیت نهایی قوسی فشاری را بدست خواهد داد. توانایی روش مذکور بر مبنای بانک جامع اطلاعات آزمایشگاهی، شامل 99 مطالعه تجربی موجود در ادبیات فنی مورد ارزیابی قرار گرفته است. طبق مطالعه انجام شده، روش مذکور از توانایی مناسبی در تخمین ظرفیت قوسی تیرهای بتنی مسلح در شرایط جابجایی های بزرگ برخوردار است. حاکم بودن عملکرد خمشی در هنگام انهدام تیرهای بتنی و همچنین برقراری شرایط گیرداری معمول در اتصالات که منجر به افزایش غیرعادی سختی جانبی نشود (به عنوان مثال مقاوم سازی در محل اتصالات و اعضا نسبت به طراحی عادی صورت نگرفته باشد)، از جمله عواملی است که منجر به افزایش دقت روش پیشنهادی می گردد.

    کلید واژگان: تیر بتنی مسلح, انهدام پیش رونده, ظرفیت قوسی فشاری, جابجایی های بزرگ, ارزیابی تحلیلی
    Foad Mohajeri Nav *

    During the progressive collapse of structures, reinforced concrete (RC) beams must sustain large displacements which are not considered in usual design procedures. Regarding the extensive studies during the recent years, compressive arching and catenary actions are introduced as the main resistance mechanisms against progressive collapse. Despite the extensive studies, there is still a running debate on reliable estimation of the capacities and ultimate resistance of RC members against progressive collapse. Thus, in the present study, a simple and practical analytical method is developed to estimate the ultimate compressive arching capacity of RC beams under large displacements due to progressive collapse. The proposed method is developed based on the membrane action in RC slabs and analytical calculation of lateral stiffness of the structural system. Despite the available methods in the literature, the ultimate arching capacity of RC beams is obtained based on a single-stage procedure. The capability of the introduced method is evaluated utilizing a comprehensive laboratory database, including 99 experimental studies in the technical literature. According to the performed evaluations, the proposed method provides a reliable framework to estimate the arching capacity of reinforced concrete beams in large displacements. Any change in failure mode from flexural action to shear mechanism and increasing the rigidity of the connections leading to an improvement in lateral stiffness could reduce the accuracy of the proposed method.

    Keywords: Reinforced concrete beams, Progressive collapse, Large Displacement, Compressive arching action, analytical method
  • موسی حضرتی آقچای، پرویز معارف وند*، حسین سالاری راد

    هدف این مقاله بررسی اندرکنش بولت-دوغاب-سنگ در آزمایش کشش بولت تزریقی و تعیین منحنی بار-جابه جایی (در محل اعمال بار در شروع نقطه گیرداری) به روش تحلیلی می باشد. اغلب اوقات خروجی آزمایش کشش بولت فقط منحنی بار-جابه جایی (در محل اعمال بار) است. در این مقاله امکان استفاده از این منحنی در ارزیابی اندرکنش بولت-دوغاب-سنگ و تعیین حداکثر مقاومت برشی در محل اتصال بولت-دوغاب مورد بررسی قرار گرفته است. در این بررسی رفتار مختلف سطح تماس بولت-دوغاب شامل اتصال کامل، جداشدگی بخشی، جداشدگی با مقدار مقاومت برشی باقیمانده و جداشدگی کامل در نظر گرفته شده است. در ادامه بارگذاری، بیرون آمدن کامل بولت یا تسلیم شدگی المان میله بولت لحاظ شده است. با در نظر گرفتن توزیع تنش برشی در سطح تماس بولت-دوغاب و در طول بولت، توزیع تنش محوری در طول بولت تعیین شده و جابه جایی سر بولت نیز بدست آمده است. در این روش بولت با طول نسبتا بلند که در پایدارسازی فضاهای زیرزمینی مورد استفاده قرار می گیرد، در نظر گرفته شده است. در ادامه چگونگی برآورد حداکثر مقاومت برشی سطح تماس بولت-دوغاب بر اساس منحنی بار-جابه جایی حاصل از آزمایش کشش بولت ارایه شده است. به این منظور نتایج بدست آمده از روش تحلیلی (با تغییر پارامترهای ورودی فرضی) با نتایج حاصل از آزمایش کشش بولت به روش سعی و خطا مقایسه شده و بر مبنای آن پارامتر حداکثر مقاومت برشی سطح تماس بولت-دوغاب تعیین می شود.

    کلید واژگان: بولت تزریقی, آزمایش کشش بولت, اندرکنش بولت-دوغاب-سنگ, روش تحلیلی, منحنی بار-جابه جایی
    Mousa Hazrati Aghchai, Parviz Maarefvand *, Hossein Salari Rad

    The purpose of this paper is to investigate analytically the fully grouted rock bolt interaction with grout and rock in pullout test and to determine the load-displacement curve of the bolt head (beginning of the bonded section). Usually, the pullout test output is only the load-displacement curve. This paper discusses how to use this curve to determine the bolt-grout-rock interaction. For modeling bolt-grout interface behavior, coupling (compete for bonding), partial decoupling, decoupling with the residual shear strength, and complete decoupling have been considered. With increasing the applied load, two possible cases including complete pullout and bolt shank yielding are considered. Based on experimental results, a model for the shear stress along a fully grouted bolt is assumed. According to this model, the distribution of axial stress in the bolt and displacement of the bolt head is determined. It is also assumed that the bolt is sufficiently long, which is usually used in underground excavations. Based on the presented analytical method, the bolt head load-displacement curve is determined by assuming input parameters. This curve is compared with a pullout test result.

    Keywords: Fully grouted Rock bolt, Pullout test, Bolt-Grout-Rock interaction, Analytical method, load-displacement curve
  • علی عسگری*، علی اکبر گلشنی

    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.

    کلید واژگان: شکست هیدرولیکی چندتایی, اندرکنش ترک ها, رشد همزمان, روش کشش کاذب, روش تحلیلی
    Ali Asgari *, Aliakbar Golshani

    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
  • شایان فخریان*، حمید بهبهانی، شایان مشهدی
    در این نوشتار، یک روش تحلیلی نسبتا دقیق با استفاده از حل معادله یک بعدی حرارت برای تعیین توزیع دما در یک مقطع فولادی مدفون در دال بتنی با عنوان تیرهای سقف مرکب کم عمق (CoSFB) ارایه می شود. ابتدا مطالعات انجام شده در زمینه بررسی رفتار حرارتی-مکانیکی سقف های مرکب کم عمق در محدوده آزمایشگاهی و مدل سازی نرم افزاری مورد بررسی قرار می گیرد. سپس برای تعیین توزیع دما در مقطع SFB یک روش تحلیلی تابع زمان-مکان ارایه می شود. در این بررسی، بخش فولادی مدفون در دال بتنی، تحت یک شار حرارتی وابسته به زمان منطبق بر منحنی آتش استاندارد قرار داده می شود. روش ارایه شده، یک حل تحلیلی ساده شده از شکل عمومی معادله گرما برای انتقال حرارت رسانشی نامانا به منظور محاسبه مقاومت باربری SFB می باشد. بدین منظور، با توجه به نتایج حاصل از مطالعات عددی مختلف، روش ارایه شده را بر فرضیاتی استوار کردیم تا ضمن حفظ دقت عمل در محاسبات، از پیچیدگی های مطبوع در روش تحلیلی بکاهیم. این حل تحلیلی ساده شده از طریق مقایسه با نتایج حاصل از شبیه سازی عددی، اعتبارسنجی شده است. در پایان با ارایه مثال کاربردی نحوه طراحی سقف مرکب کم عمق تحت آتش مورد بررسی قرار گرفت.
    کلید واژگان: تیرهای مرکب فولادی-بتنی, مقاومت برابر آتش, سقف کم عمق, معادله گرما, روش تحلیلی
    Shayan Fakhrian *, Hamid Behbahani, Shayan Mashhadi
    In this paper, a detailed analytic solution of the 1-D heat equation is presented to determine the distribution of temperature within a steel section integrated into a concrete slab, known as composite slim-floor beams (CoSFB). At first, the previous studies about the thermo-mechanical behavior of the slim-floor beams in the scale of experimental campaigns and numerical modeling have been investigated. Then, an analytical method, function of space and time, is suggested to determine the temperature distribution within the SFB section. Therefore, a steel section integrated into a concrete slab which is subjected to a time-dependent heat flux according to the standard fire curve will be examined. The proposed method is an analytical solution of the general form of the heat equation for transient conduction that simplified in order to calculate the load bearing resistance of SFB. This non-homogeneous differential equation is solved by applying the method of variation of parameters, setting up a homogenous problem and applying the separation of variables to get the homogeneous system. Hence, according to the results of FE modeling, the method has been based on assumptions to retain the accuracy of the calculations as well as to reduce the complications in the analytical method. At last, the results of the simplified analytical solution are compared with the numerical simulation, which confirms the logical process. Contrary to numerical methods, the newly proposed method can pragmatically be solved the heat equation with the moving boundary.
    Keywords: Steel-concrete composite, Slim-floor beams, Fire resistance, Heat Equation, analytical method
  • سید محمدرضا حسنی، مسعود محمودآبادی *
    با توجه به پیشرفت تکنولوژی و دانش بشری استفاده از نانومواد جهت مقاوم سازی رایج شده است. یکی از مشخصه های نانو و بخصوص نانولوله های کربنی ضریب الاستیک آنها می باشد که با روش های گوناگونی قابل محاسبه می باشد. روش های تحلیلی و اجزای محدود موجود، مقدار ضریب الاستیک نانوکامپوزیتها را بیشتر از مقادیر حاصل از نتایج آزمایشگاهی تعیین می کنند بدین منظور در این پژوهش ابتدا ضریب الاستیک بدست آمده در حالت اتصال کامل دو فاز و به روش تحلیلی و با استفاده از معادلات الاستیسیته حاکم بر رفتار زمینه و تقویت کننده ارائه شده است و در روش دیگر با استفاده از مدلسازی اجزای محدود به کمک نرم افزار Ansys، ضریب الاستیک حالات اتصال کامل و نیمه گسسته بین دو فاز محاسبه گردیده و در ادامه نیز با استفاده از مدل پیشنهادی که استفاده از فنر و معادل سازی آنها با نانولوله کربنی و کامپوزیت در حالات اتصال کامل دو فاز و نیمه گسسته می باشد ضریب الاستیک جدید محاسبه شده است. لازم به ذکر است که در روش پیشنهادی با ارائه ی رابطه ی جدید، تنش برشی موجود میان نانولوله کربنی و ماتریس زمینه نیز در نظر گرفته شده است. در پایان جهت اطمینان از صحت نتایج بدست آمده در تمامی روش ها مقایسه ای بین نتایج بدست آمده و نتایج آزمایشگاهی ارائه شده توسط سایر محققین صورت گرفته است که در تمامی موارد ضریب الاستیک بدست آمده در روش فنرمعادل به نمونه آزمایشگاهی و مدلهای اجزای محدود نزدیک تر بوده است
    کلید واژگان: نانولوله کربنی, نانوکامپوزیت, روش تحلیلی, مدول الاستیک, فنرمعادل
    Seyed Mohammad Reza Hasani, Masooud Mahmoudabadi*

    The available analytical and finite element methods set the values of elastic modulus of nanocomposites more than the values obtained from the test. In this thesis, a new linear and continuous analysis method is used to determine the best and most similar value of elastic modulus for polymer nanocomposites to laboratory value is provided. For this purpose, the governing elasticity equations in polar coordinates have been solved for nanocomposite representative volume element (RVE) with shear-lag model by assuming perfect bond condition between CNT and matrix. Then, using the finite element modeling with Ansys software, elastic modulus of connectivity states of almost complete and half break between the two phases are calculated and finally the proposed new model that is modeling with spring in the states of almost complete connectivity and half break between the two phases are provided and elastic modulus is calculated. In this method, shear stress is also offering a new relationship between CNT and matrix areas that have been. To ensure the validity of the results of presented model to determine the elastic modulus, the obtained results are compared with laboratory method results of other researchers that in all cases the proposed elastic modulus is much closer to laboratory sample and finite element models and good agreement
    Keywords: Carbon Nano Tube, Nano composite, analytical method, Elastic modulus, spring modeling
  • Navid Hasani, Ali Ghanbari, S.Ali Asghar Hosseini
    There are varieties of techniques for calculating natural frequency of the structures. Nevertheless, these equations are less developed in the geotechnical structures such as slopes, buttress group, dams, and retaining walls. In earth dams, with respecting to the dimensions and weight of dam, soil-structure interaction is of prime importance for finding seismic parameters including natural frequency, deformation, and other parameters. To accomplish this objective and the inclusion of foundation flexibility, dam foundation was simulated using transition spring. in this research an equation is presented for calculating natural frequency of earth dam using analytical methods. The advantages of this method include more accurate estimation of seismic parameters as well as considering the flexibility of earth dam's foundation. Riley approximation method and shear-free shape function were used in the mathematical solution steps and the trend of gaining the proposed equation. Finally, the results obtained from the proposed equation were compared to those of finite element software GeoStudio-2007[9] and the correlation of responses was observed.
    Keywords: Analytical method, Earth dam, Foundation flexibility, natural frequency
  • Maryam Haghbin*, Mahmoud Ghazavi
    This paper develops an analytical method to calculate seismic bearing capacity of a strip footing, which is located on a slope reinforced with rows of pile. The resistance of passive pile is determined based on normal and shear stress of the soil around the pile, which is then compared to other analytical methods. This comparison indicates an acceptable agreement. The variants of the study include location of pile rows, location of footing with respect to the slope crest, foundation depth, and horizontal seismic coefficient. The footing seismic bearing capacity is calculated based on seismic slope stability with limit analysis method (yield acceleration coefficient of reinforced slope with pile row) as well as soil stability beneath the footing by means of virtual retaining wall method. The main objective is to determine and establish the relation between various parameters and seismic bearing capacities of the footing, and to find the best location of the pile row that gives the best improvement in the footing seismic bearing capacity. Results indicate that stabilizing the earth slope with rows of piles has a significant effect on the improvement of seismic bearing capacity of the footing. In addition, the results of the present method are compared with those, reported by others, to demonstrate a reasonable agreement.
    Keywords: Analytical Method, Footing, Footing Bearing Capacity, Pile, Seismic, Slope, Yield Acceleration
  • حمید زارعی*، کورش شهریار، پرویز معارف وند، محمدحسین احمدی
    تعیین نیروهای داخلی یکی از مهم ترین ارکان طراحی سیستم نگهداری تونل ها می باشد. در این پژوهش با استفاده از روش های تحلیلی و عددی به برآورد نیروهای داخلی سیستم نگهداری پرداخته شده است و نتایج حاصل از روش های تحلیلی و عددی با هر دو فرض عدم لغزش نسبی و لغزش کامل، در حالت دو بعدی و سه بعدی با یکدیگر مقایسه شده اند. استحکام سیستم نگهداری در مقابل بارهای وارده نیز با استفاده از نمودار اندرکنش مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از روش های تحلیلی و عددی با یکدیگر تطابق خوبی داشته و نشان دادند در بخش های مختلف سیستم نگهداری نیروی محوری حاصل با فرض لغزش کامل، نسبت به نیروی محوری حاصل با فرض عدم لغزش نسبی، از یکنواختی بیشتری برخوردار می باشد و ممان خمشی حاصل با فرض لغزش کامل نسبت به ممان خمشی حاصل با فرض عدم لغزش نسبی، به میزان تقریبی 15% بیشتر می باشد. همچنین نتایج نشان داد که با افزایش نسبت تنش افقی به تنش عمودی (در تنش عمودی ثابت) نیروی محوری افزایش می یابد و هر چه شرایط تنش از شرایط تنش هیدرواستاتیک بیشتر فاصله می گیرد، ممان خمشی افزایش می یابد. طبق نتایج با افزایش نسبت مدول الاستیک سیستم نگهداری بر مدول الاستیک زمین، نیروی محوری به صورت غیر خطی و ممان خمشی به صورت خطی افزایش می یابند. با افزایش شعاع تونل نیز نیروی محوری به صورت خطی افزایش و ممان خمشی به صورت غیر خطی کاهش می یابد.
    کلید واژگان: نیروهای داخلی, سیستم نگهداری تونل, نیروی محوری, ممان خمشی, روش های تحلیلی و عددی, نمودار اندرکنش
    Hamid Zarei*, Kourosh Shahriar, Parviz Moarefvand, Mohammad Hossein Ahmadi
    Design of support system is One of the most important issues in tunnels design. Therefore, in order to safe design of support system, determination of internal loads has a special importance. In this paper, analytical and numerical methods were used to determine of internal loads, and in 2D and 3D states, the results of these methods were compared with the assumption of no slip and full slip conditions. Findings prove that in different sections of support system, the axial force obtained from full slip condition is more uniform than that of no slip condition, and the bending moment of full slip condition is higher than that of no slip condition. According to results, an increase in stiffness contrast between support system and ground results in an increase in the internal loads. Moreover, by increasing of the tunnel radius, the bending moment decreases and axial force increases.
    Keywords: Tunnel support system, axial force, bending moment, no slip, full slip condition, analytical method, numerical method, FLAC code
  • سیدناصر مقدس تفرشی *، طاهره شقاقی

    امروزه بررسی رفتار پی واقع بر بستر مسلح با انواع ژئوسنتتیک ها نظیر ژئوتکستایل، ژئوگرید و ژئوسل مورد توجه پژوهشگران است. از این رو، این نوشتار یک روش تحلیلی بر مبنای تئوری روسازی لایه ها و تئوری خاک های چند لایه برای تخمین تغییرات فشار نشست پی دایره یی واقع بر بستر ماسه یی غیرمسلح و مسلح با ژئوسل ارائه کرده است. مدول کشسانی لایه های غیرمسلح و لایه ی مسلح با ژئوسل)ژئوسل و خاک داخل سلول های لایه ی ژئوسل(به صورت یک ماده ی مرکب، با استفاده از نتایج آزمایش سه محوری روی نمونه های خاک غیرمسلح و خاک مسلح به دست آمده است. تطبیق قابل قبول نتایج حاصل از روش تحلیلی موردنظر با نتایج حاصل از آزمایش بارگذاری صفحه یی، مبین دقت و عملکرد مناسب روش تحلیلی موردنظر است. همچنین تاثیر پارامترهایی نظیر: مدول سختی بدون بعد خاک، سختی مصالح مصرفی در ساخت ژئوسل، ارتفاع لایه ی ژئوسل و قطر صفحه ی بارگذاری در رفتار فشار نشست بستر مورد بررسی قرار گرفته است.

    کلید واژگان: ظرفیت باربری, ژئوسل, نشست, روش تحلیلی, مدول کشسان
    S.N. Moghaddas Tafreshi *, T. Shaghaghi

    G‌e‌o‌s‌y‌n‌t‌h‌e‌t‌i‌c m‌a‌t‌e‌r‌i‌a‌l‌s, s‌u‌c‌h a‌s g‌e‌o‌t‌e‌x‌t‌i‌l‌e, g‌e‌o‌g‌r‌i‌d‌e a‌n‌d g‌e‌o‌c‌e‌l‌l (a‌s 3D-i‌n‌c‌l‌u‌s‌i‌o‌n r‌e‌i‌n‌f‌o‌r‌c‌e‌m‌e‌n‌t‌s), h‌a‌v‌e b‌e‌e‌n w‌i‌d‌e‌l‌y u‌s‌e‌d i‌n g‌e‌o‌t‌e‌c‌h‌n‌i‌c‌a‌l e‌n‌g‌i‌n‌e‌e‌r‌i‌n‌g a‌p‌p‌l‌i‌c‌a‌t‌i‌o‌n‌s f‌o‌r, e.g., r‌o‌a‌d c‌o‌n‌s‌t‌r‌u‌c‌t‌i‌o‌n l‌a‌y‌e‌r‌s, s‌t‌a‌b‌l‌e e‌m‌b‌a‌n‌k‌m‌e‌n‌t‌s o‌v‌e‌r s‌o‌f‌t s‌o‌i‌l, l‌o‌n‌g‌e‌r-l‌a‌s‌t‌i‌n‌g r‌o‌a‌d c‌o‌n‌s‌t‌r‌u‌c‌t‌i‌o‌n l‌a‌y‌e‌r‌s a‌n‌d e‌x‌p‌e‌d‌i‌e‌n‌t a‌c‌c‌e‌s‌s o‌v‌e‌r s‌o‌f‌t g‌r‌o‌u‌n‌d. A‌n a‌d‌d‌i‌t‌i‌o‌n‌a‌l, p‌o‌s‌s‌i‌b‌l‌e, u‌s‌e w‌o‌u‌l‌d b‌e t‌o i‌m‌p‌r‌o‌v‌e t‌h‌e b‌e‌a‌r‌i‌n‌g c‌a‌p‌a‌c‌i‌t‌y o‌f f‌o‌o‌t‌i‌n‌g‌s. A‌l‌t‌h‌o‌u‌g‌h a‌n‌a‌l‌y‌t‌i‌c‌a‌l s‌o‌l‌u‌t‌i‌o‌n‌s o‌n t‌h‌e b‌e‌a‌r‌i‌n‌g c‌a‌p‌a‌c‌i‌t‌y o‌f p‌l‌a‌n‌a‌r r‌e‌i‌n‌f‌o‌r‌c‌e‌m‌e‌n‌t‌s h‌a‌v‌e o‌f‌t‌e‌n b‌e‌e‌n s‌t‌u‌d‌i‌e‌d, t‌h‌e‌r‌e i‌s a m‌a‌j‌o‌r l‌a‌c‌k o‌f s‌t‌u‌d‌y i‌n‌t‌o t‌h‌e b‌e‌a‌r‌i‌n‌g c‌a‌p‌a‌c‌i‌t‌y o‌f f‌o‌o‌t‌i‌n‌g‌s w‌h‌e‌n s‌u‌p‌p‌o‌r‌t‌e‌d o‌n g‌e‌o‌c‌e‌l‌l-r‌e‌i‌n‌f‌o‌r‌c‌e‌d s‌o‌i‌l. T‌h‌u‌s, a‌c‌c‌o‌r‌d‌i‌n‌g t‌o t‌h‌e w‌i‌d‌e‌s‌p‌r‌e‌a‌d u‌s‌e o‌f g‌e‌o‌c‌e‌l‌l-r‌e‌i‌n‌f‌o‌r‌c‌e‌d b‌e‌d‌s, p‌r‌o‌v‌i‌d‌i‌n‌g a‌n a‌n‌a‌l‌y‌t‌i‌c‌a‌l a‌p‌p‌r‌o‌a‌c‌h t‌o t‌h‌e d‌e‌s‌i‌g‌n o‌f s‌h‌a‌l‌l‌o‌w f‌o‌u‌n‌d‌a‌t‌i‌o‌n‌s a‌n‌d t‌o e‌x‌p‌l‌a‌i‌n t‌h‌e‌i‌r s‌t‌r‌e‌s‌s s‌e‌t‌t‌l‌e‌m‌e‌n‌t b‌e‌h‌a‌v‌i‌o‌r c‌o‌u‌l‌d b‌e v‌e‌r‌y u‌s‌e‌f‌u‌l. D‌u‌e t‌o t‌h‌e t‌h‌r‌e‌e-d‌i‌m‌e‌n‌s‌i‌o‌n‌a‌l m‌e‌c‌h‌a‌n‌i‌s‌m o‌f a g‌e‌o‌c‌e‌l‌l, t‌h‌e c‌e‌l‌l w‌a‌l‌l‌s o‌f g‌e‌o‌c‌e‌l‌l r‌e‌i‌n‌f‌o‌r‌c‌e‌m‌e‌n‌t k‌e‌e‌p t‌h‌e e‌n‌c‌a‌p‌s‌u‌l‌a‌t‌e‌d s‌o‌i‌l f‌r‌o‌m b‌e‌i‌n‌g d‌i‌s‌p‌l‌a‌c‌e‌d f‌r‌o‌m t‌h‌e a‌p‌p‌l‌i‌e‌d l‌o‌a‌d b‌y c‌o‌n‌f‌i‌n‌i‌n‌g t‌h‌e m‌a‌t‌e‌r‌i‌a‌l t‌h‌r‌o‌u‌g‌h t‌h‌e h‌o‌o‌p a‌c‌t‌i‌o‌n o‌f a c‌e‌l‌l, t‌h‌e‌r‌e‌b‌y i‌n‌c‌r‌e‌a‌s‌i‌n‌g t‌h‌e s‌h‌e‌a‌r s‌t‌r‌e‌n‌g‌t‌h o‌f t‌h‌e c‌o‌m‌p‌o‌s‌i‌t‌e s‌y‌s‌t‌e‌m. T‌h‌i‌s p‌a‌p‌e‌r p‌r‌e‌s‌e‌n‌t‌s a n‌e‌w a‌n‌a‌l‌y‌t‌i‌c‌a‌l m‌e‌t‌h‌o‌d, b‌a‌s‌e‌d o‌n t‌h‌e t‌h‌e‌o‌r‌y o‌f p‌a‌v‌e‌m‌e‌n‌t l‌a‌y‌e‌r‌s a‌n‌d t‌h‌e t‌h‌e‌o‌r‌y o‌f m‌u‌l‌t‌i-l‌a‌y‌e‌r‌e‌d s‌o‌i‌l‌s, f‌o‌r e‌s‌t‌i‌m‌a‌t‌i‌n‌g t‌h‌e p‌r‌e‌s‌s‌u‌r‌e-s‌e‌t‌t‌l‌e‌m‌e‌n‌t r‌e‌s‌p‌o‌n‌s‌e o‌f c‌i‌r‌c‌u‌l‌a‌r f‌o‌o‌t‌i‌n‌g‌s r‌e‌s‌t‌i‌n‌g o‌n a r‌e‌i‌n‌f‌o‌r‌c‌e‌d s‌a‌n‌d b‌e‌d w‌i‌t‌h a s‌i‌n‌g‌l‌e l‌a‌y‌e‌r o‌f g‌e‌o‌c‌e‌l‌l. T‌h‌e e‌l‌a‌s‌t‌i‌c m‌o‌d‌u‌l‌u‌s o‌f t‌h‌e u‌n‌r‌e‌i‌n‌f‌o‌r‌c‌e‌d l‌a‌y‌e‌r‌s a‌n‌d g‌e‌o‌c‌e‌l‌l r‌e‌i‌n‌f‌o‌r‌c‌e‌d s‌o‌i‌l l‌a‌y‌e‌r (g‌e‌o‌c‌e‌l‌l a‌n‌d s‌o‌i‌l i‌n‌s‌i‌d‌e t‌h‌e g‌e‌o‌c‌e‌l‌l p‌o‌c‌k‌e‌t‌s) a‌s a c‌o‌m‌p‌o‌s‌i‌t‌e m‌a‌t‌e‌r‌i‌a‌l, w‌a‌s e‌v‌a‌l‌u‌a‌t‌e‌d b‌y a‌n e‌q‌u‌i‌v‌a‌l‌e‌n‌t c‌o‌m‌p‌o‌s‌i‌t‌e m‌a‌t‌e‌r‌i‌a‌l, w‌h‌i‌c‌h w‌a‌s d‌e‌v‌e‌l‌o‌p‌e‌d f‌r‌o‌m t‌r‌i‌a‌x‌i‌a‌l c‌o‌m‌p‌r‌e‌s‌s‌i‌o‌n t‌e‌s‌t‌s o‌n u‌n‌r‌e‌i‌n‌f‌o‌r‌c‌e‌d a‌n‌d g‌e‌o‌c‌e‌l‌l-r‌e‌i‌n‌f‌o‌r‌c‌e‌d s‌o‌i‌l s‌a‌m‌p‌l‌e‌s. C‌o‌m‌p‌a‌r‌i‌s‌o‌n‌s o‌f t‌h‌e p‌r‌e‌s‌e‌n‌t a‌n‌a‌l‌y‌t‌i‌c‌a‌l r‌e‌s‌u‌l‌t‌s w‌i‌t‌h p‌l‌a‌t‌e l‌o‌a‌d t‌e‌s‌t r‌e‌s‌u‌l‌t‌s s‌h‌o‌w f‌a‌v‌o‌r‌a‌b‌l‌e a‌g‌r‌e‌e‌m‌e‌n‌t, a‌n‌d t‌h‌u‌s, i‌n‌d‌i‌c‌a‌t‌e t‌h‌e a‌c‌c‌u‌r‌a‌c‌y a‌n‌d a‌p‌p‌r‌o‌p‌r‌i‌a‌t‌e p‌e‌r‌f‌o‌r‌m‌a‌n‌c‌e o‌f t‌h‌i‌s m‌e‌t‌h‌o‌d. A‌l‌s‌o, p‌a‌r‌a‌m‌e‌t‌r‌i‌c s‌t‌u‌d‌i‌e‌s a‌r‌e c‌a‌r‌r‌i‌e‌d o‌u‌t t‌o i‌n‌v‌e‌s‌t‌i‌g‌a‌t‌e t‌h‌e i‌n‌f‌l‌u‌e‌n‌c‌e o‌f t‌h‌e d‌i‌m‌e‌n‌s‌i‌o‌n‌l‌e‌s‌s s‌o‌i‌l s‌t‌i‌f‌f‌n‌e‌s‌s m‌o‌d‌u‌l‌u‌s, s‌t‌i‌f‌f‌n‌e‌s‌s g‌e‌o‌t‌e‌x‌t‌i‌l‌e u‌s‌e‌d i‌n c‌o‌n‌s‌t‌r‌u‌c‌t‌i‌n‌g t‌h‌e g‌e‌o‌c‌e‌l‌l, t‌h‌e h‌e‌i‌g‌h‌t o‌f t‌h‌e g‌e‌o‌c‌e‌l‌l l‌a‌y‌e‌r a‌n‌d d‌i‌a‌m‌e‌t‌e‌r p‌l‌a‌t‌e l‌o‌a‌d‌i‌n‌g, o‌n t‌h‌e p‌r‌e‌s‌s‌u‌r‌e s‌e‌t‌t‌l‌e‌m‌e‌n‌t v‌a‌r‌i‌a‌t‌i‌o‌n‌s o‌f t‌h‌e f‌o‌o‌t‌i‌n‌g.

    Keywords: Bearing Capacity, Geocell, Settlement, Analytical Method, Elastic Modulus
  • ناصر خاجی، رضا بابایی، محمدتقی احمدی
    معادله حاکم بر انتشار امواج هیدرودینامیکی در مخازن سدها به هنگام وقوع زلزله، معادله هلمهولتز است. در حل معادله فوق برای رسیدن به توزیع واقعی فشار هیدرودینامیکی بر روی بدنه سدها، لازم است شرایط مرزی مخزن منظور شود. این شرایط عبارت اند از: مرز مشترک مخزن و سد (به عنوان ناحیه ی آغاز تحریک مخزن)، جذب بخشی از انرژی امواج مذکور توسط رسوبات کف، جذب بخش دیگری از انرژی امواج مذکور توسط مرز دوردست، و تشکیل امواج سطحی در مخزن. هدف از پژوهش حاضر، مدل سازی پدیده فیزیکی مذکور با استفاده از یک روش نیمه تحلیلی جدید به نام روش معادلات مجزا، در حوزه فرکانس است. در این روش فقط مرزهای مسئله با استفاده از المان های مرتبه بالای غیرایزوپارامتریک ویژه گسسته سازی می شود. با استفاده از چندجمله ای های مرتبه بالای چبیشف به عنوان توابع نگاشت، توابع شکل ویژه، روش انتگرال گیری عددی کلنشا -کورتیس، و همچنین روند تولید فرم انتگرالی با استفاده از روش باقیمانده های وزن دار، ماتریس های ضرایب دستگاه معادلات حاکم، قطری می گردد. به عبارت دیگر، معادله دیفرانسیل حاکم برای هر درجه آزادی مستقل از سایر درجات آزادی در فضای مسئله به دست می آید که این امر باعث کاهش قابل توجه حجم محاسبات نسبت به سایر روش های عددی می شود. در این پژوهش برای اولین بار با به کارگیری ابزارهای مذکور، معادلات شرایط مرزی مخزن سد در فضای محلی روش حاضر استخراج شده و روند اعمال آنها در حل مسئله بیان می شود. همچنین به منظور صحت سنجی، توزیع فشار هیدرودینامیکی وارد بر بدنه یک سد وزنی صلب محاسبه شده که در مقایسه با حل تحلیلی موجود از دقت قابل قبولی برخوردار است.
    کلید واژگان: روش معادلات مجزا, سد بتنی وزنی, فشار هیدرودینامیک, حوزه فرکانس, روش نیمه تحلیلی
    Naser Khaji
    Dams as one of the most important structures are always exposed to various hazards such as earthquake. As dam failure may lead to financial damages and fatalities, it should be designed with most economical and accurate methods. An earthquake causes hydrodynamic pressure waves exerting on the dam. This is one of the important factors in design of dams that are always considered by consulting engineers. Helmholtz equation is the governing relation on the propagation of hydrodynamic pressure waves in dam reservoirs during an earthquake. In order to solve the Helmholtz equation to calculate hydrodynamic pressures on dams, the reservoir’s boundary conditions (BCs) should be taken exactly into account. The BCs include (a) the interface boundary of dam and reservoir (as initial zone of reservoir excitation), (b) bottom boundary (with partial absorption of wave energy by accumulated sediments), (c) upstream boundary (with radiation of another part of the wave energy from the reservoir), and (d) formation of surface waves in the upper boundary of the reservoir. The purpose of present study is to model the mentioned physical phenomena in the frequency domain, using a new semi-analytical method, called Decoupled Equations Method (DEM). In the DEM, only the domain boundaries are discretized by specific high-order non-isoparametric elements. The main features used for modeling of geometry and physics of the problem consists of: (1) high-order Chebyshev polynomials as mapping functions, (2) special shape functions of 2n_η+1 degree polynomials for (n_η+1)-node elements, (3) Clenshaw-Curtis quadrature, and (4) integral forms produced by weighted residual method. By using these features and their properties, coefficient matrices of the system of governing equations become diagonal. This means that the governing partial differential equation for each degree of freedom (DOF) becomes independent from other DOFs of the domain to be analyzed. Therefore, this reduction in space dimensions of the main problem may significantly reduce computational costs in comparison with other available numerical methods. In this study, for the first time in order to provide a solution by low costs to calculate the hydrodynamic pressure distribution on the gravity dams, the relations of reservoir’s BCs are derived in local coordinates by using of the DEM and, the process of applying derived equations is then expressed into the solution of Helmholtz equation. To verify this method, an example of this field is solved by using the DEM, where dam and its rigid foundation are excited by horizontal harmonic vibration. The obtained responses from the solution of this example indicates that the present method for modeling of the potential problems with natural boundary conditions under earthquake excitations, by considering propagation of hydrodynamic waves in the reservoir, show acceptable accuracy and feasibility in comparison with the available analytical solution. The results of the DEM should be developed for more general condition of dam-reservoir interaction, which include flexible concrete gravity dams with inclined dam-reservoir interaction boundary conditions along with partial absorption of wave energy by accumulated sediments. These features are being followed by the authors, and will be disseminated in new papers soon.
    Keywords: decoupled equations, rigid dam, hydrodynamic pressure, frequency domain, semi, analytical method
  • Ali Ghanbari, Ehssan Hoomaan, Mohammad Mojallal
    For calculating the natural frequency of structures such as buildings, chimneys, bridges and silos appropriate analytical formulas exist. However, in the case of retaining walls undergoing the soil pressure at one side, calculating the natural frequency is not a straightforward task and requires the effects of soil-structure interactions to be considered. By modeling the soil as series of linear springs, a new formulation is presented in this article, to calculate the natural frequency of retaining walls. This formula considers the vertical cross sectional width change, and hence, enables us to calculating the natural frequency of retaining walls with different types of backfill. The geometrical properties of the retaining walls and its bending rigidity together with the soil’s modulus of elasticity and its Poisson’s ratio are the most important parameters to calculate. A comparison of the results for retaining walls with constant cross section obtained from the suggested method with those of the software analyses was carried out and good agreement was detected. A second comparison of the results with those of other researchers revealed that the natural frequency of flexible retaining wall is an upper bound for natural frequency of rigid walls. The Selected shape function is also very close to the real shape mode.
    Keywords: Retaining wall, Analytical method, Soil, structure interaction, Shape function, Natural frequency
  • احمد فهیمی فر، داوود پارساپور
    در این مقاله کرنش های تورمی در زمین اطراف تونل براساس مدل ریاضی تعمیم یافته اند و به صورت تابعی از زمان و تنش در توده سنگ تعیین شده اند. با توجه به نمودارهای توسعه ی کرنش های تورمی- زمان از روی نتایج آزمایشگاهی گذشته، مدل ریاضی مناسبی برای این کرنش ها در نظر گرفته شده است. این کرنش ها باعث همگرایی و کاهش سطح مفید تونل می شوند. دراین روش تحلیلی، کرنش های تورمی در زمان های معین، از شروع حفاری تا پس از نصب حائل، برای نقاط روی جداره ی تونل محاسبه شده و با کرنش های ناشی از بارگذاری جمع شده اند و سپس با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده اند که نتایج قابل قبولی حاصل بدست آمده است.
    با این روش تحلیل می توان حداکثر تاخیر ممکن در نصب حائل را با در نظرگرفتن زمان خود ایستایی زمین اطراف تونل به طوری در نظر گرفت که حداکثر رهاسازی تنش در زمین و تا حد امکان، حداقل تنش ها در حائل ایجاد شود. از دیگر قابلیت های این روش تحلیل، بررسی اثر شکل مقطع در میزان کرنش های تورمی و نیز اثر حائل های انعطاف پذیردر تنش های ایجاد شده در حائل تونل درسنگ های تورمی است.
    کلید واژگان: روش تحلیلی, کرنش های تورمی, همگرایی تونل, حائل, زمان خودایستایی
    A. Fahimifar, D. Parsapour
    In this project, swelling strain and stress caused by tunnel excavation is determined. Two main parts of the performed analysis is mentioned here. First, swelling differential equation is solved by analytical method and the swelling quantities related to tunnel environment is calculated. Then in the second part, the amount of stresses of the tunnel environment caused by tunnel excavation is evaluated. Calculations of this part are processed by a finite element method that use isoperimetric element to model the tunnel. MATLAB code is used to process numerical model of the second part.
    Keywords: Analytical method, Swelling Strain, Tunnel converging, Support, Stand, up time
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال