فهرست مطالب
مجله مهندسی عمران شریف
سال سی و سوم شماره 3 (پاییز 1396)
- تاریخ انتشار: 1396/10/20
- تعداد عناوین: 14
-
- پژوهشی
-
صفحات 3-16
بررسی ها درخصوص سیستم قالب تونلی، حاکی از تقدم مدهای پیچشی بر مدهای انتقالی در بسیاری از ساختمان های متداول با سیستم مذکور است. این ویژگی مختص ساختمان های نرم پیچشی است، که در آنها غالبا خروج از مرکزیت جرم، سختی و مولفه ی پیچشی زلزله سبب افزایش پاسخ های نیرویی و تغییرمکانی می شود. در مطالعه ی حاضر، حساسیت لرزه یی ساختمان های قالب تونلی 5 و 10 طبقه به توزیع نامتقارن جرم در پلان ارزیابی و به ازاء خروج از مرکزیت های مختلف جرم، سطح عملکرد ساختمان های مذکور در زلزله ی طرح به روش تحلیل تاریخچه ی زمانی و بارافزون تعیین شده است. برآورد نسبت بسامدهای غیرهمبسته و ارائه ی منحنی های شکنندگی به کمک تحلیل دینامیکی افزایشی از دیگر دستاوردهای پژوهش حاضر است. نتایج به دست آمده بیان گر ظرفیت زیاد و عملکرد لرزه یی مناسب ساختمان های ذکرشده تحت پیچش ناشی از توزیع نامتقارن جرم است، به گونه یی که ساختمان ها به ازاء خروج از مرکزیت های مختلف جرم، در زلزله ی طرح در سطح عملکردی قابلیت استفاده ی بی وقفه قرار گرفتند.
کلیدواژگان: سیستم قالب تونلی، خروج از مرکزیت جرم، پیچش سازه، منحنی شکنندگی، نسبت بسامدهای غیرهمبسته -
صفحات 17-27
در نوشتار حاضر، اثرات نامنظمی های جرم، سختی، مقاومت، و ترکیب سختی و مقاومت در ارتفاع، در عملکرد لرزه یی سازه های فولادی با سیستم باربر جانبی قاب خمشی فولادی ویژه، در قالب منحنی های سطوح اطمینان عدم تجاوز از اهداف عملکردی ارزیابی شده است. اثرات انعطاف پذیری پی با درنظر گرفتن رفتار غیرخطی خاک، در مدل های تحلیلی اعمال شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که نامنظمی های غیرهندسی مذکور باعث می شوند تا با افزایش شدت ارتعاشات لرزه یی و تقاضای جابجایی متناظر با آن ها، نسبت به سازه ی منظم، از قابلیت اطمینان سازه کاسته شود. در بین تمام مدل های نامنظم مورد بحث مشاهده می شود که دسترسی به سطوح قابلیت اطمینان مطلوب در سازه های با نامنظمی ناشی از تغییرات مقاومت، عمدتا در شدت ارتعاشات لرزه یی پایین مقدور است که به موجب آن جابجایی و تقاضای متناظر با سطوح اطمینان کاهش می یابد؛ به نحوی که در مقایسه با سازه ی منظم، اختلافی تا مرز 85\٪ در نتایج مشاهده می شود.
کلیدواژگان: نامنظمی غیرهندسی در ارتفاع، مهندسی زلزله ی عملکردی، تحلیل دینامیکی افزایشی، سطح اطمینان تامین اهداف عملکردی -
صفحات 29-41
احداث تونل های زیرزمینی به منظور کنترل ترافیک و ایجاد شبکه های حمل و نقل می تواند در پاسخ لرزه یی سطح زمین و به دنبال آن در سازه های روسطحی تاثیرگذار باشد. لذا در نوشتار حاضر سعی شده است تا با به کارگیری روش عددی اجزای مرزی دوبعدی در حوزه ی زمان و در یک محیط همگن و همسان به بررسی پاسخ لرزه یی و الگوی بزرگ نمایی سطح زمین واقع بر حفره ها و تونل های زیرزمینی بدون پوشش (لاینینگ) تحت تاثیر امواج برشی S V در بسامدهای مختلف پرداخته شود. نتایج به دست آمده نشان می دهد که تونل های زیرزمینی دوقلو، مولفه های افقی و قائم جابه جایی سطح زمین را در مقایسه با تونل های منفرد، تحت تاثیر بیشتری قرار می دهند. افزایش فضای حبس موج در بالای تونل های دوقلو بدون پوشش به نسبت تونل منفرد می تواند یکی از عمده ترین دلایل موجود برای افزایش بزرگ نمایی لرزه یی سطح زمین باشد. با فاصله گرفتن حفره های دوقلو از یکدیگر، تاثیر لرزه یی متقابل آنها در یکدیگر و به دنبال آن در پاسخ لرزه یی سطح زمین کاهش می یابد.
کلیدواژگان: تونل های زیرزمینی، روش اجزای مرزی، حوزه ی زمان، بزرگ نمایی امواج، بسامد بی بعد -
صفحات 43-52
ضربه ی قوچ یکی از پدیده های مخرب هیدرودینامیکی است که در بیشتر ایستگاه های پمپاژ، خطوط انتقال آب و نیروگاه های برق آبی ایجاد می شود. نظر به آثار مخرب پدیده ی مذکور بر روی خطوط انتقال آب و تاسیسات برق آبی، درنظر گرفتن نوسان های پارامترهای مختلف نظیر سرعت و فشار می تواند تاثیر قابل ملاحظه یی در طراحی ایمن خطوط انتقال آب داشته باشد. یکی از روش های کنترل نوسان های ذکرشده در هنگام وقوع پدیده ی ضربه ی قوچ، احداث مخزن موج گیر در مسیر انتقال است. در پژوهش حاضر، ضمن تشریح عملکرد انواع مخازن موج گیر و نقش آن ها در تعدیل فشارهای مثبت و منفی خطوط انتقال نیروگاه برق آبی، دو نوع مخزن گیر ساده و تفاضلی روزنه دار انتخاب و تاثیر هر کدام در تغییرات فشار و سرعت در طول خط لوله ی انتقال بررسی شده است. برای تحلیل معادلات حاکم بر پدیده، از روش تفاضل محدود استفاده شده و گسسته سازی معادلات و حل آن ها در نرم افزار مطلب انجام شده است. نتایج به دست آمده از تحلیل عددی نشان داده است که مخزن موج گیر تفاضلی می تواند تاثیر قابل ملاحظه یی در استهلاک انرژی و کاهش نوسان های تراز آب مخزن داشته باشد که این تاثیر موجب کاهش 40 درصدی ابعاد مخزن تفاضلی نسبت به مخزن ساده شده است. به لحاظ کنترل نوسان های فشار نیز مخزن موج گیر تفاضلی به مراتب عملکرد بهتری نسبت به مخزن ساده داشته است.
کلیدواژگان: ضربه ی قوچ، مخازن موج گیر، مخزن موج گیر تفاضلی، نوسان جرم، روش تفاضل محدود -
صفحات 53-64
در نوشتار حاضر، اتصال دارای میراگر لوله یی جدید که در آن اتلاف انرژی عمدتا با استفاده از ظرفیت جذب انرژی خمیری مصالح فولادی میراگر انجام می شود، بررسی شده است. میراگر پیشنهادی، سرعت نصب و تعویض زیادی دارد که بعد از زلزله برای بهره برداری مجدد از سازه، مزیت بزرگی محسوب می شود. با به کارگیری میراگر لوله یی جدید در اتصالات خمشی تیر به ستون می توان از توسعه ی تغییر شکل های غیرکشسان در اعضاء اصلی مانند تیر و ستون جلوگیری کرد؛ در حالی که سختی، مقاومت و شکل پذیری آن ها نسبت به اتصالات خمشی متداول در حد قابل قبولی باقی می ماند. نتایج نشان می دهد که میراگرهای لوله یی درصد زیادی از انرژی مستهلک شده را بدون نیاز به اعضاء اصلی به تنهایی جذب می کنند و برتری های نسبی، نظیر نیاز به فناوری ساده و هزینه ی ساخت کمتر نسبت به سایر انواع میراگرها دارند.
کلیدواژگان: استهلاک انرژی، میراگر جاری شونده، میراگر لوله یی، اتصالات خمشی فولادی -
صفحات 65-73
پرش هیدرولیکی مستغرق تحت تاثیر بلوک های میانی حوضچه ی آرامش، به صورت دو نوع رژیم اتفاق می افتد 1. جریان منحرف شده به سطح یا رژیم D S J؛ و 2. به صورت جت دیواره یی دوباره متصل شونده یا رژیم R W J. نوشتار حاضر به بررسی تاثیر پارامترهای فاصله ی بلوک ها از دریچه، ارتفاع بلوک ها، و شکل بلوک ها بر روی طول پرش هیدرولیکی پرداخته است. بدین منظور از نرم افزار فلوئنت برای شبیه سازی استفاده و در مجموع 20 مدل برای مقادیر مختلف پارامترهای ذکرشده طراحی و اجرا شده است. نتایج نشان داده است که مهم ترین عامل در کاهش طول پرش، تلاش در جهت شکل گیری رژیم D S J است؛ به طوری که بلوک ها در رژیم R W J فقط در حدود 14\٪ طول پرش را کاهش داده اند، این در حالی است که در رژیم D S J، بسته به اینکه بلوک ها در چه فاصله یی از دریچه قرار گیرند، می توان انتظار بیش از 40\٪ کاهش طول پرش را داشت.
کلیدواژگان: طول پرش، شبیه سازی عددی، پرش هیدرولیکی مستغرق، بلوک های میانی حوضچه ی آرامش -
صفحات 75-83
سفرهای آموزشی می توانند سهم بزرگی در رشد بلوغ فکری کودکان دبستانی) مخصوصا زمانی که مستقل سفر می کنند) داشته باشند. تاکنون در تحلیل شیوه های سفرهای تحصیلی کودکان دبستانی به بررسی متغیرهای اقتصادی - اجتماعی بسنده شده و به کمی سازی و بررسی عوامل روان شناختی در انتخاب شیوه های سفرهای دانش آموزان دبستانی پرداخته نشده است. در مطالعه ی حاضر به تحلیل نقش متغیرهای درک از خطر و نگرانی های والدین در نحوه ی همراهی و شیوه های مستقل سفر کودکان در کنار سایر متغیرها پرداخته شده است. تعداد 1078 پرسش نامه میان والدین دانش آموزان پایه های اول تا سوم دبستان در 9 مدرسه ی پسرانه و دخترانه ی دولتی و غیردولتی شهر رشت در اسفندماه سال 1392 توزیع شده است. براساس داده های حاصل از پرسش گری میدانی، نتایج مدل لوجیت چندگانه و تحلیل واریانس چندمتغیره نشان می دهد کودکانی که با همراهی والدین به مدرسه رسانده می شوند، والدین نگران تری دارند و هرچه نگرانی والدین بیشتر شود، احتمال سفرهای مستقل کودکان دبستانی به مدرسه کمتر می شود.
کلیدواژگان: درک از خطر، نگرانی، همراهی، سفر مستقل کودک، مدل لوجیت، پرسش گری -
صفحات 85-94
بتن در صنعت ساخت وساز بسیار پرکاربرد است. اما نقاط ضعفی از جمله مقاومت کششی کم و تردی زیاد دارد، که می تواند کاربرد آن را در برخی از موارد به چالش بکشد. استفاده از الیاف، راهکاری مناسب برای غلبه بر نقاط ضعف ذکرشده است. در نوشتار حاضر، تاثیر الیاف فولادی قلاب دار در رفتار برشی تیرهای بتنی بررسی شده است. 12 تیر در 3 ارتفاع مختلف (350، 675 و 915 میلی متر) با بتن حاوی 0، 0٫5، 0٫75 و 1 درصد الیاف فولادی با استفاده از روش اجزاء محدود تحلیل شده اند. نتایج حاکی از آن است که الیاف فولادی باعث افزایش قابل توجه مقاومت برشی (تا 131٫5\٪) تیر شده و در عین حال شکست تیرهای الیافی نیز نرم تر بوده است. همچنین مشخص شده است که وجود الیاف در تیرهایی با ارتفاع بیشتر موثرتر است، در نتیجه می توان گفت الیاف فولادی اثر اندازه در مقاومت برشی را تخفیف می دهد.
کلیدواژگان: بتن الیافی، مقاومت برشی، اثر اندازه، روش اجزاء محدود -
صفحات 95-104
امروزه شناسایی منبع آلاینده یی ناشناخته که به محیط های آبی وارد می شود، یک مسئله ی چالش برانگیز است. شناسایی منبع آلاینده در رودخانه ها نیازمند ابزارهای دقیقی است. روش احتمال برگشتی، یکی از ابزارهایی است که قادر است اطلاعات قابل اطمینانی را از مکان گذشته ی آلاینده و زمان تخلیه ی آن ارائه دهد. مدل مذکور در ابتدا به منظور شناسایی منبع آلاینده در آب های زیرزمینی توسعه داده شده است. بنابراین یکی از اهداف پژوهش حاضر، کاربرد روش مذکور در شناسایی منبع آلاینده در آب های سطحی است. بر همین اساس یک مدل عددی بر پایه ی آنالیز الحاقی توسعه داده شده است. در بخش اول، ابتدا کاربرد مدل مذکور در رودخانه ی سورن انگلستان بررسی و سپس سعی شده است که کاربرد آن در شبکه یی از رودخانه ها نیز بررسی شود. در پایان نتایج نشان داده است که مدل ذکرشده به خوبی قادر است فقط با یک مرتبه شبیه سازی، تمامی نقاط مشکوک به منبع آلاینده را شناسایی کند.
کلیدواژگان: شناسایی منبع آلاینده، مدل احتمال برگشتی، مدل الحاقی، تخلیه ی ناگهانی - یادداشت فنی
-
صفحات 105-115
به دلیل ساختار پیچیده ی بتن توانمند، ارائه ی مدلی برای پیش بینی رفتار آن دشوار است. مثلا مطالعاتی مستقلا نشان داده اند که مقدار اسلامپ بتن توانمند، فقط به مقدار آب و بیشترین اندازه ی مصالح درشت دانه بستگی ندارد، بلکه مقدار آن تحت تاثیر سایر اجزاء تشکیل دهنده ی بتن نیز هست. در پژوهش حاضر، عملکرد شبکه های عصبی مصنوعی تغذیه ی رو به جلو و آبشاری رو به جلو و رگرسیون خطی چندگانه ی هم زمان و قدم به قدم در مدل سازی اسلامپ و مقاومت فشاری 28 روزه ی بتن توانمند بررسی شده است. داده های آزمایش مورد استفاده در پژوهش حاضر از مرجع داده های استاندارد دانشگاه کالیفرنیا استخراج شده است. نتایج پژوهش و بررسی جذر میانگین مربعات و ضریب همبستگی نشان داده است که مدل شبکه ی عصبی مصنوعی آبشاری رو به جلو توانسته است با دقت بهتری اسلامپ و مقاومت فشاری 28 روزه را نسبت به روش های دیگر مدل سازی کند.
کلیدواژگان: بتن توانمند، آزمایش اسلامپ، مقاومت فشاری 28 روزه، شبکه ی عصبی مصنوعی، رگرسیون خطی چندگانه -
صفحات 117-125
در مناطق شهری، زمانی که بحرانی رخ می دهد (به ویژه زلزله)، چگونگی تعیین مناطق پرخطر، انتقال شهروندان به مناطق امن و ایمن و کاهش تلفات و مصدومان از عمده ی موارد نگرانی مدیران شهری و مقامات دولتی است. برای تسریع در حمل و نقل اضطراری پس از وقوع سوانح باید بهینه ترین مسیرها مورد توجه قرار گیرند. با توجه به اهمیت موضوع در پژوهش توصیفی تحلیلی حاضر، رویکرد تحلیل چندعاملی (A H P) به منظور تعیین و ارزیابی پارامترهای موثر در انتخاب مسیرهای بهینه ی حمل و نقل اضطراری مورد توجه قرار گرفته و در منطقه ی یک شهر تهران عملیاتی شده است. نتایج نشان داده است که در تعیین مسیرهای حمل و نقل اضطراری، 17 شاخص تاثیرگذار و پارامترهای اصلی شامل: ایمنی، طول مسیرها، ترافیک و فرهنگ هستند. در کل، تراکم جمعیت با 23٫55\٪ بیشترین و کیفیت خودروها با 2٫13\٪ کمترین میزان اهمیت را دارند.
کلیدواژگان: شاخص سازی، حمل و نقل اضطراری، فرایند تحلیل سلسله مراتبی (A H P)، مدیریت بحران، منطقه ی یک شهرداری تهران -
صفحات 127-136
در پژوهش حاضر، بهسازی تیرهای بتن مسلح با استفاده از الیاف پلیمری مسلح F R P بررسی شده است. در ابتدا جهت تایید صحت مدل سازی ها، نتایج به دست آمده از تحلیل های حاصل از نرم افزار A B A Q U S با نتایج مطالعات انجام شده ی آزمایشگاهی، مقایسه و در ادامه به بهسازی تیرهایی که نیاز به تقویت داشته اند، پرداخته و تاثیر F R P در انحناء و ظرفیت چرخشی تیر بررسی شده است. درنهایت، شکل پذیری متناسب با سطوح عملکردی و معیارهای پذیرش تیرهای بهسازی شده با توجه به کنترل پذیر بودن توسط نیرو یا تغییر شکل استخراج شده است. نتایج حاصل از تحلیل ها نشان داده است که رفتار تیرها بعد از بهسازی با توجه به اینکه نسبت تغییر شکل حد کاهش مقاومت به تغییر شکل حد خطی آنها کمتر از 2 می شود، تغییر یافته و معیار پذیرش برای این گونه تیرها، کنترل پذیر بودن توسط نیرو است.
کلیدواژگان: بهسازی، سطوح عملکرد، معیارهای پذیرش، الیاف پلیمری مسلح F R P، روش المان محدود -
صفحات 137-147
در پژوهش حاضر، یک شیوه برای پایش رانش زمین در سطوح شیب دار واقع در کوهپایه یا دامنه ی کوه با استفاده از شبکه های حس گر بی سیم معرفی، تحلیل و شبیه سازی شده است. اساس این روش در قراردادن آرایه یی از گره های حس گر بی سیم فرستنده در نواحی ویژه در سطح شیب دار موردنظر و دریافت و آنالیز سیگنال های ارسالی از آرایه ی مذکور از طریق دو گره گیرنده ی بی سیم سنکرون استوار است. در واقع سیستم پیشنهادی برای پایش پدیده ی رانش زمین، تغییرات اختلاف فاز بین دو گره گیرنده ی بی سیم سنکرون را در قبل و بعد از وقوع رانش زمین اندازه می گیرد و قابلیت اطمینان و دقت قابل قبولی را برای پایش سطوح شیب دار کوهپایه یی محدود، اما با شرایط ویژه یا بحرانی از خود نشان می دهد. در این مورد آزمایش میدانی انجام نشده است، اما شبیه سازی جامع و کاملی با استفاده از آرایه یی از 6 فرستنده و 2 گیرنده صورت گرفته و نتایج و دقت آن به تفصیل بررسی و ارزیابی شده است.
کلیدواژگان: نظارت بلادرنگ رانش زمین، شبکه های حس گر بی سیم -
صفحات 149-159بالابودن زمان و بالتبع هزینه ی محاسبات، از جمله مشکلات پیش رو جهت بررسی عملکرد لرزه یی ساختمان های قالب تونلی در محدوده ی رفتار غیرخطی است. در مطالعه ی حاضر، ضمن بررسی سطح عملکرد ساختمان های 5 و 10 طبقه، تحت زلزله ی طراحی آیین نامه ی ایران به کمک تحلیل های استاتیکی و دینامیکی، کارایی روش نوین زمان دوام در تخمین پاسخ لرزه یی این قبیل ساختمان ها نیز ارزیابی شده است. نتایج تحلیل ها مبین باقی ماندن ساختمان های مورد مطالعه در سطح عملکردی قابلیت استفاده ی بی وقفه به ازاء زلزله ی طرح و دقت بالای روش زمان دوام در تخمین پاسخ سازه ها با صرف تلاش محاسباتی بسیار کمتر است. تحلیل های انجام یافته در برآورد پاسخ ها، مبین بیشینه ی 53٫76 و 21٫74 درصد خطا به ترتیب بین نتایج حاصل از تحلیل های بارافزون و زمان دوام با نتایج حاصل از تحلیل دقیق تاریخچه ی زمانی برای ساختمان های مورد مطالعه است. زمان صرف شده برای انجام تحلیل زمان دوام فقط 20 و 25 درصد زمان لازم برای تحلیل های بارافزون و تاریخچه ی زمانی برآورد شده است. به نظر می رسد که به خصوص برای سیستم ساختمانی قالب تونلی، روش زمان دوام می تواند جایگزین مناسبی برای روش های مذکور باشد.کلیدواژگان: سیستم قالب تونلی، دیوار برشی، روش زمان دوام، سطح عملکرد
-
Pages 3-16
Torsion is recognized as one of the main failure modes of buildings in preceding earthquakes. Studies on the tunnel-form buildings show the primacy of torsional modes to translational modes in many models. This specification is unique to torsionally flexible buildings that eccentricity of mass, stiffness and torsional component of earthquake lead to an increase in both isplacement and force responses. There is much research surrounding asymmetric buildings. However, there are fewer studies reported on asymmetric tunnel form buildings.Despite its widespread use, there is not enough information regarding this new slab wall reinforced concrete tunnel-form system. Thus, identification and evaluation of performance of these buildings based on reasonable numerical results, including factors affecting response, are highly regarded by seismic codes.In this study, the sensitivity of tunnel-form buildings with 5 and 10 stories to in-plan one-way mass eccentricity is studied. Mass eccentricities are assumed to be 5%, 10%, 15%, and 20% of the plan dimension. The performance level of these buildings, including different mass eccentricities in design earthquake, is determined by time history analysis with one directional earthquake excitation as well as push-over analysis. The effect of spandrels on seismic behavior of the buildings is investigated as well. Moreover, fragility curves are determined for studied models by incremental dynamic analysis (IDA). The results show that tunnel-form buildings have high capacity and adequate seismic performance under effect of torsion due to asymmetric distribution of mass in plan, in which both 5- and 10-storey tunnel-form buildings stay in the immediate occupancy performance level in design earthquake (475 years return period). It is also demonstrated that damage in the spandrels does not have considerable effect on overall seismic behavior of the buildings. Additionally, results indicate that mass center is not a reliable control point for displacement provisions, especially in high-rise buildings.
Keywords: Tunnel Form System, Mass Eccentricity, Torsion, Fragility Curve, Uncoupled Frequencies Ratio -
Pages 17-27
In this paper, the seismic performance of vertically irregular steel buildings is evaluated. A ten-story steel building with special moment resisting frames is considered as the superstructure. The sufficiency of structural elements was evaluated by the earlier Iranian Seismic Codes. The three-dimensional finite element model of soil with nonlinear material behavior was attended below the superstructure to incorporate the foundation flexibility effects into the analytical models. The irregularities of mass, stiffness, strength, and concurrently stiffness and strength were assigned to different stories. Irregularity position was limited to the 1st, the 5th, and through the bottom half floors (stories 1 to 5). Through a series of nonlinear incremental dynamic analyses, the flexible-base structural performance levels were evaluated in the framework of probabilistic performance-based earthquake engineering. The confidence level curves of both regular and irregular structures were developed at two performance objectives: collapse prevention and global instability.It is observed that the mentioned non-geometrical irregularities reduce the confidence levels of irregular structure as the intensity of the ground motion and related displacement demands increase. In comparison to the regular structure, depending on the position of irregular stories through the structure height, the seismic intensity and corresponding demands to a specific confidence level, change. As the structures pass through the collapse prevention performance level 40% to 60% variation is observed in the seismic capacity of no uniform distribution of strength along the structure height. Meanwhile, mass irregularity of the bottom floor has low variations in both demands and seismic intensity compared to the regular model. Generally, at rigorous nonlinear phase of structural behavior, the irregularity effects are highlighted. Among all the irregular structures, an appropriate confidence level of strength irregularity models is obtained at low seismic intensities. The displacement demands are also decreased so that in comparison to the regular structure, 85% differences are observed.
Keywords: Non, Geometric Vertical Irregularity, Performance, Based Earthquake Engineering, Incremental Dynamic Analysis, Confidence Level Of Performance Objectives -
Pages 29-41
Nowadays, in developing countries, due to city expansion and demand for trips within the city, creating the necessary infrastructures, such as an underground transportation network, is of great importance. But, constructing subterranean structures and underground tunnels carry a high- risk potential due to its surface seismic responses above which the structures are located. However, insignificant information is available in literature to determine the seismic response of the ground surface due to twin side-by-side and parallel tunnels. In this paper, the effects of two long unsupported double tunnels on the seismic response of the ground surface are studied in different frequencies, using the boundary element method in the time-domain. The homogeneous medium is assumed to have a linear elastic constitutive behavior subjected to vertically propagating incident in-plane waves (SV waves). Comparing the results obtained through solving different problems with previous studies can show the result's suitable adaption. In addition, the results indicate that underground twin tunnels can have an effect on the vertical and horizontal components of the ground surface motion more compared to single tunnels. It is evident that the seismic amplification of the ground surface underlain by the shallow circular tunnels increases in long dimensionless periods. Moreover, the embedded depth and spacing distance of the double tunnels have significant influence on the amplification patterns on the ground surface. Creating more wave trapped zones by the double tunnels in comparison to the single tunnel can be one of the main reasons for increasing the seismic amplification of the ground surface. In addition, the interaction between tunnels and, consequently, the ground surface amplification values is decrease in the greater spacing distance of the double tunnels. Finally, some amplification coefficients are presented which could be used while introducing simple preliminary ideas to modify the standard design spectra in building codes and seismic microzonation studies.
Keywords: Underground Tunnels, Boundary Element Method, Time Domain, Wave Amplification, Dimensionless Frequency -
Pages 43-52
Water hammer is one of the destructive hydrodynamic phenomena which established in most pumping stations, transmission lines and hydroelectric power plants. Fluid distribution systems and hydropower plants can be severely damaged by water hammer. Water hammer is the forceful slam, bang, or shudder that occurs in pipes when a sudden change in fluid velocity creates a significant change in fluid pressure. Since this phenomenon can force destructive effects on transmission lines and hydroelectric power plants (Turbines and pipelines), so it is essential to investigate the influence of water hammer (positive and negative pressure waves) along the transmission lines. One of the methods to reduce the effect of water hammer effects is to establish a surge tank in hydraulic pipelines. Surge problems are encountered in connection with unsteady state of flow of fluids in pipelines. In general a surge tank is designed to reduce the distance between the free water surface and turbine thereby reducing the water hammer effects on penstock and also protect upstream tunnel from high pressure rises. The other function is to serve as a supply tank to the turbine when the water in pipe is accelerating during increased load conditions and as a storage tank when the water is decelerating during reduced load conditions. In the present study, while describing the performance of different surge tanks and their role in adjustment the negative and positive pressures in transmission lines of hydroelectric power, two types of surge tanks (i.e., simple and differential) are selected and investigated their action on variations of flow pressure and velocity along the pipe lines. Also, regarding to the economic considerations, the dimensions of surge tanks have been optimized. Finding the optima position of tanks according the oscillations of water surface is another evaluated of items in present study. For analyzing the equations by finite difference technique, discretization of equations has been conducted in Matlab. The results revealed that the differential surge tanks are more efficient and economical than simple ones up to 40%. Also the half of transmission length at upstream of turbines are determined as the optima position of surge tanks.
Keywords: Water Hammer, Surge Tanks, Mass Oscillations, Optima Dimensions, Finite Difference Technique -
Pages 53-64
Usage of yielding dampers, through an effective guidance of damages to some restricted and predefined special areas of the structure. In addition to the energy dissipation of earthquake, leads to the simplicity and cost reduction of the repairs for the damaged structure after an earthquake. In this paper, a new connection detail with pipe dampers is proposed in which entrance energy is dissipated by the plastic behavior of steel material. The suggested dampers are quickly replaceable, which is a great advantage for serviceability of the structure after an earthquake. In this research, behavior of the suggested connection is compared with other moment resisting steel connections, such as conventional welded connections and moment connections with slit dampers. Results show that by using pipe dampers in beam in column connections, development of undesirable inelastic deflections in the main members, such as beams and columns, is prohibited. Moreover, stiffness, strength, and ductility of these connections stay in a suitable range are compared to the conventional moment-resisting connections. Stiffness, energy absorption, and strength of the connections with pipe dampers vary in the ratios of the capacity of the pipe damper to the plastic capacity of steel beam. This is a controllable parameter in the design of the dampers. Investigations on the effect of the capacity of the dampers show that using pipe dampers with capacity ratios more than 70% will cause plastic deflections in the main members, such as beams and columns. Based on these results, in order to take the optimized usage of the beam bending capacity and prevent the development of unsuitable plastic deflections in beams and columns, it seems that suggested pipe dampers should be designed so that their ultimate bending capacity can be about 50% of the beam plastic bending capacity.
Keywords: Yielding Damper, Pipe Damper, Steel Moment Connection, Energy Dissipation -
Pages 65-73
The design of stilling basin always corresponds to the fact that the length of the jump should be restricted to the length of stilling basin. Baffle blocks are hydraulic structures, installed in the basin in order to stabilize the jump and reduce the length of the jump. Flow under the condition of submerged hydraulic jumps with baffle blocks could be observed as two regimes: The deflected surface jet (DSJ) and reattaching wall jet (RWJ). The formation of each regime relates to different factors, such as block shape and location, submergence factor, block size, and Froude number of entrance flow.In this article, a numerical study was conducted to investigate the influence of some parameters, including blocks height and shape, the distance of blocks from a gate and the distance between the blocks, on the length of submerged hydraulic jump with baffle blocks. The FLUENT software has been used for 3D RANS simulation. Twenty models with different geometrical conditions according to the mentioned parameters were created. It was observed that for DSJ regime, the length of the submerged hydraulic jump is reduced more than 40% based on the distance of baffle blocks from sluice gate. It means that, it can be expected to see more reduction in length of the jump as the blocks are installed closer to the gate. However, for RWJ regime, the decrease of the length is limited to less than 14%. So, due to this considerable difference between the operations of these two regimes, the noticeable point is that all the conditions should be in the way so that the flow occurs as a DSJ regime. In addition, it can be concluded from the results that increasing the height of blocks more than the thickness of entrance jet cannot make any effective change in the length of the jump. Furthermore, it was observed that using baffle wall (i.e., a continual wall which spreads along the whole width of a channel), instead of baffle blocks in the same condition, increases the length of the submerged hydraulic jump. The reason is that the vortices that are formed due to submerged jump's conditions become more intense as the baffle wall deflects the whole jet into the surface. Thus, in this situation vortices have more impact on the flow.
Keywords: Length Of Jump, Submerged Hydraulic Jumps, Baffle Blocks, Numerical Simulations, Stilling Basin -
Pages 75-83
Primary school children are in the learning phase of their lives and their commuting travelling to and from school can contribute to the growth to maturity, especially when they are trained to travel independently. Besides, school travel generates its own problems, such as the risk of accidents, car congestion at school locations at the beginning and the end of school time, and air pollution. So far, in the analysis of school children mode choice, socio-economic variables were often investigated, and, the existence of probable association between psychological variables, such as parental worry, is implicated. But, identifying, scrutinizing, and quantifying of these factors through data gathering instruments in school children mode choice have not been examined yet. Therefore, this paper analyzes the role of parental risk perception and worry in the parental escort and independence modes of trips besides socio-economic variables. A set of 1078 questionnaires was designed and distributed among Parents of students from grade one to three in 9 elementary schools (including public and private boys and girls schools) in January 2014 (Return Rate: 80%). Based on the data achieved from this field questioning, Multinomial LOGIT Model and MANOVA were used to survey the effectiveness as well as the relationships of parental risk perception and worry and socio-economic factors in use of school trips modes especially parental escort and student's independence mode. The results show that parents who accompany their kids to school are more worried than other parents, and the more the parental worry is, the less independent and active trip modes of school children will be. Thus, this result shows a gap in perceived safety by parents towards modes such as children's walking alone to school, school service and public transportation modes in Rasht. Thus, it is necessary for the related authorities to persuade parents to choose independence mode for their children with some strategies, such as SR2S (Safe Route to School) and increasing security and safety in public transportation modes and routes leading to schools.
Keywords: Risk Perception, Worry, Escort, Children Independent Trip, Logit Model, Questioning -
Pages 85-94
Concrete has the lowest ratio of cost with respect to strength compared to other materials, so it is widely used in construction industry. However, it has some disadvantages, such as low tensile strength and high brittleness, which limit its application in some cases. To improve these negative properties of concrete, adding short discontinuous randomly oriented fibers to the concrete mix is an effective way. Among different types of fiber, steel fibers are used in practice more than others. Steel fibers and concrete form a composite, known as steel fiber-reinforced concrete (SFRC), which has an improved post-cracking behavior compared to plain concrete. In this study, the effect of hooked-end steel fibers on the shear behavior of simply supported concrete beams without stirrups is investigated. Nonlinear finite element method is used to analyze the behavior of specimens under shear. In numerical simulation, the effects of fibers on the tensile strength, compressive strength, compressive and tensile post-peak behavior, and bond between concrete and longitudinal reinforcement are considered. At first, finite element model is validated with experimental data. Then, the effects of adding steel fibers (0, 0.5, 0.75, and 1 percent) and of beam's height (350, 675 and 915 millimeters) on the average ultimate shear stress are studied. The results demonstrates the considerable effect of fibers on the shear strength. It was observed that adding the maximum amount of % 1 percent of fibers can increase the shear strength about 77, 91, and 131 percent in beam having 350, 675, and 915 millimeters height, respectively. On the other hand, the efficiency of fibers depends on the height of the beam. The deeper the beam is, the more efficient the fibers are. Moreover, using fibrous concrete results in more ductile failure having ultimate deflection 3 to 4 times larger than that of plain concrete. Finally, it was understood that using fibers can mitigate well-known size effect on ultimate shear stress in beams without stirrups.
Keywords: Fibrous Concrete, Shear Strength, Size Effect, Finite Element Method -
Pages 95-104
Pollution source identification is a secure issue, because it threats the health of hundreds of people. To protect river system from accidental spills, we need accurate and efficient tools to identify such sources. Backward Probability Method (BPM) is one of the tools that gives useful information about the prior position and the release time of pollution. The backward model was originally developed in groundwater; therefore, one of the study's goals is the application of BPM to identify the source location and the release time of the pollutant in surface water. In order to apply the model, a numerical code was developed based on adjoint analysis. It has been tried to use this method in a real case. This model is applied to Severn River. The results show that this model is able to trace the pollution source in a river with natural condition accurately. In the second part, pollution source tracing is conducted in river network based on BPM. Three tests have been designed, and pollution source has been traced very well in all tests. All suspected points are determined with just one backward simulation. The results demonstrate that all suspected points determined by BPM can be a possible source point. This method is so fast and does not need any simplification. Since the simulation is done once, this method effectively reduces computational cost and gives a better choice to decrease the damages. It just needs a limited observation data. Therefore, its cost is the least.
Keywords: Pollution Source Identification, Backward Probability Method, Adjoint Model, Accidental Spills -
Pages 105-115
High Performance Concrete is one of the most important masonry buildings created due to recent developments in concrete industry. The structure of this concrete is complicated and its simulation due to wide variation in chemical compositions and physical characteristics of concrete materials is dicult. Slump Test (settlement) is one of the most important eld experiments to determine the concrete downfall ow. Several studies have indicated that the high performance concrete slump is dependent not only on the water content and the size of coarse aggregate, but also on the other components of the concrete. In this study the high performance concrete slump was modeled, using feed-forward back propagation arti cial neural networks. An arti cial neural network (ANN) is a computational model based on the structure and functions of biological neural networks. ANNs are considered nonlinear statistical data modeling tools where the complex relationships between inputs and outputs are modeled or patterns are found. Modeling using arti cial neural networks requires large amounts of data. The required data for this research has been referenced to the UCI Machine Learning Repository. In this reference a number of di erent data sets on di erent aspects exist. They can be used for related research purposes. The slump test data were used in this research. The workability behavior of HPC is a function of the content of all concrete ingredients, including cement, y ash, blast furnace slag, water, super plasticizer, coarse aggregate, and ne aggregate. The Feed-Forward Back propagation, Cascade-Forward neural network, and multiple linear regression methods were used to model slump and 28-day compressive strength of HPC. The neural network developed in this paper has seven neurons in the input layer, one hidden layer with seven neurons, and one neuron in the output layer. The assessment of results based on root mean square and the correlation coecient shows that the Cascade-Forward neural network model performs well for simulation of high performance concrete behavior. Moreover, the proposed methodology provides a guideline to model complex material behaviors, using only a limited amount of experimental data.
Keywords: High Performance Concrete, Compressive -
Pages 117-125
In densely populated urban areas, at the time of earthquake, how to accurately determine the risky zone, to take effective measures to evacuate inhabitants quickly out of dangerous areas and to minimize the unexpected losses are major concerns of urban managers and government authorities. Over the last two decades, there has been considerable interest in modeling emergency transportation and evacuation for a well-defined zone and event scenario. Emergency transportation is one of the issues that become significantly important after a disaster. Once a disaster occurs (particularly earthquakes), the demand for infrastructure reaches its maximum and often leads to a heavy traffic. On the other hand, due to the resulted damages, the roads resiliency is reduced. To expedite the emergency transportation, the most optimal routes should be taken into account. The emergency transportation aims to transfer the affected population to the safe area, keeps the traffic in order and recovers the normal status in time. Efficiency parameters can embody and affect the emergency transportation and evacuation efficiency in the emergency evacuation, including evacuation time, mean evacuation speed, travel time and vehicle quality. By determining the optimal routes for emergency transportation in the possible shortest time, the highest possible services will be provided resulting in an increase in the capacity for the urban crisis management. The significance of determining and optimizing emergency ransporting routes, however, has not been fully appreciated in Iran. The present analytical-descriptive study is aimed at determining the parameters influencing the determination of optimal routes for emergency. Therefore, analytical hierarchy process is used to extract such parameters and implement them in Tehran district No. 1.As a result, 17 parameters affect on the determining the optimal paths. The major parameters include safety, traffic, length of path and culture. Population density is the most significant factor with 23.55 percent, and the quality of vehicles is the least significant one with 2.13 percent of significance.
Keywords: Indicators, Emergency Transportation, Analytical Hierarchy Process (AHP), Crisis Management, District No.1 Of Municipality Of Tehran -
Pages 127-136
In recent decades, composite material has been used in order to increase the effectiveness of reinforced concrete structures. The difficulty of numerical modeling of beams in finite element method is a problem encountered during such a study. Destruction of structures such as buildings and bridges has been reported due to earthquake and time-dependent erosion. Highlighting the need for reinforcing the structures, many researchers have tried to estimate the efficiency limit and strength of reinforced concrete structures.In order to retrofit concrete structures polymer coating was first developed in Europe and Japan in 1980. In Europe, FRP systems have been used to replace steel sheets, that as a common resisting method, their connection to the tensile concrete parts of the members with different adhesives was popular to increase the flexural strength of the members. Since steel sheets deform under operation, they would destroy the connection of sheets and concrete. On the other hand, their installation is generally difficult and needs heavy machinery, so researchers sought a replacement of steel coatings with FRP. FRP with 20% weight of steel jackets is approximately 8 to 10 times stronger than steel. One of the problems of numerical studies in these systems is their computer modeling in the form of finite element analysis (FEM). On the other hand due to a variety of effective parameters on their behavior, applying lab methods causes problems as they are time-consuming and expensive.In this research, retrofitting reinforced concrete beams using FRP is studied. At first in order to validate the accuracy of modeling, the analysis results obtained by ABAQUS software are compared with those of experimental studies. Then, beams that need strengthening are retrofitted and the effect of FRP on the curvature and rotational capacity of these beams is investigated. Finally, ductility proportion to the performance levels and the acceptance criteria for retrofitted beams regarding force or displacement control scenarios are obtained. Based on the results, the behavior of beams changes after retrofit, and since the displacement demand to capacity ratio (DCR) is less than 2, force control scenario must be considered regarding their acceptance criteria.
Keywords: Seismic Retrofit, Performance Levels, Acceptance Criteria, FRP, Finite Element Method -
Pages 137-147
Many approaches are used to monitor landslides. The detection techniques vary depending on the distance between the area of interest (AOI) and receiving devices.In this paper, a technique for predicting and monitoring the landslides in steep areas in the foothills or mountain range, using wireless sensor networks, was introduced, analyzed and simulated. The proposed landslide monitoring system relies on placing an array of wireless sensor nodes as transmitters array, especially in the steep areas, and receiving and analyzing the signals received from the array by two synchronous wireless receiver nodes.In fact, the proposed system for monitoring the phenomenon ``landslide'' measures the changes of the phase difference between the two wireless sync receiver nodes, before and after the occurrence of landslides. In addition to the acceptable accuracy and reliability of the proposed monitoring system taken into consideration, it also has acceptable qualification for monitoring the slope foothills in limited areas under critical conditions.In this study, No u{fb01}eld test was tried, but there is a complete simulation example to illustrate the technique using an array of six transmitters and two receivers. The accuracy of the results is carefully reviewed and placed on evaluation.In this paper, an inexpensive and low noise displacement change detection technique based on the phase difference between two coherently demodulated receiving signals is presented. It measures the phase difference of the range between the transmitter (or target) in the AOI and two wireless sync receiver nodes. The area of interest (AOI) refers to the surface area of a sloped hillside, and the receiving devices are at some distance away from the foothill. The transmitter array is either hardwired or programmed to transmit signals in a coordinated sequence. The two receivers are set apart at small distances and demodulate the receiving signals independently, yet coherently. It can detect the early landslide for small, but critical areas, with ranges up to 250 m when popular IEEE 802.11n family devices are used.
Keywords: Landslide Real, Time Monitoring, Wireless Sensor Networks
©2000-2025 magiran.com All Rights Reserved.