فهرست مطالب

پژوهش های زیرساخت های عمرانی - سال ششم شماره 2 (پیاپی 11، پاییز و زمستان 1399)

مجله پژوهش های زیرساخت های عمرانی
سال ششم شماره 2 (پیاپی 11، پاییز و زمستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1400/03/25
  • تعداد عناوین: 12
|
  • عبدالله سهرابی بیدار*، مرتضی مظفری، عباس ذوالفقاری، احمد رستگارنیا صفحات 1-12

    تزریق سیمان روشی متداول برای آب بندی و تحکیم پی و تکیه گاه های سد می باشد. در پروژه های سدسازی معمولا بخش مهمی از منابع اختصاص یافته، صرف عملیات تزریق می گردد؛ بنابراین نداشتن برآوردی از مقادیر خورند سیمان می تواند در برنامه ریزی اجرای پروژه موثر باشد. یکی از عوامل اصلی موثر بر تزریق و مقدار خورند سیمان، مشخصات جایگاه زمین شناسی است. در این مقاله، با استفاده از داده های پانل تزریق آزمایشی در سنگ های آهکی تکیه گاه چپ سد خرسان II، رابطه بین خورند سیمان و چهار پارامتر شاخص کیفی سنگ، عدد لوژن، فاصله داری درزه ها و بازشدگی درزه ها مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که خورند سیمان دارای رابطه ای معکوس با شاخص کیفی و فاصله داری درزه ها است، اما با عدد لوژن و بازشدگی درزه ها رابطه مستقیم دارد. در بین پارامترهای ذکر شده، عدد لوژن دارای بیشترین همبستگی با خورند سیمان است، با این حال، همبستگی ضعیف نشانگر اثرگذاری عوامل دیگری نیز می باشد. با توجه به این مسئله مقادیر خورند سیمان به میزان فشار تزریق نرمال گردیده و همبستگی آن با پارامترهای مورد اشاره بررسی شد. نتایج، بهبود قابل توجی، به خصوص در رابطه بین خورند نرمال شده و عدد لوژن نشان داد و ضریب تعیین بیش از 7/0 حاصل گردید. رابطه ارایه شده می تواند در تخمین خورند سیمان در ساختگاه های مشابه مورد سنجش و آزمون قرار گیرد.

    کلیدواژگان: تزریق، خورند سیمان، عدد لوژن، بازشدگی درزه، سد خرسان II
  • حمید حیدری ترکمانی*، محمدهادی معینی صفحات 13-23

    موج شکن ها از جمله هزینه برترین سازه ها از میان زیرساخت های بندری بوده و بنابراین طراحی بهینه جانمایی آن ها اهمیت بسیاری دارد. امروزه در اغلب فعالیت های مهندسی، جهت بررسی و تحلیل میزان آرامش حوضچه بنادر و یا رسیدن به الگوی تفرق امواج در داخل حوضچه، از روش عددی (مدل بوسینسک در بسته نرم افزاری مایک21) استفاده می شود. هدف از این مطالعه، بررسی حساسیت ضرایب تفرق حاصل از مدل بوسینسیک نسبت به ارتفاع، پریود و نوع طیف موج ورودی است. بدین منظور، بندر بریزک جهت مطالعه موردی، انتخاب شده و در مدل های عددی متعدد ارتفاع، پریود و نوع طیف موج ورودی در دامنه مشخص تغییر داده شده است. در هریک از مدل ها ضرایب تفرق در محل مشخصی از داخل حوضچه استخراج شده و روند تغییرات آن بررسی گردیده است. براساس نتایج، افزایش پریود، موجب افزایش ضرایب تفرق گشته در حالی که افزایش ارتفاع موج با ازای پریود ثابت، موجب کاهش ضرایب تفرق می شود.

    کلیدواژگان: موج شکن، آرامش حوضچه، مدل بوسینسک (MIKE21، BW)، ضریب تفرق، زیرساخت های یندری
  • بهنام مهدی پور، بهرام نادی*، حمید هاشم الحسینی، مسعود میرمحمد صادقی صفحات 25-37
    ساخت پی یا خاکریز جاده بر روی بستر خاک نرم، به علت کم بودن ظرفیت باربری معمولا سبب بروز گسیختگی بستر توام با نشست زیاد می گردد. تسلیح خاک با استفاده از ژیوسل به عنوان یک راه حل مناسب توسط محققین مختلف ارایه شده است. در پژوهش حاضر به منظور بررسی رفتار شیروانی مسلح با تغییر جایگاه ژیوسل و همچنین تغییر در درصد رطوبت خاک آزمایش هایی انجام شده است. در مجموع، هفت نمونه آزمایشگاهی طراحی و ساخته شده که برنامه آزمایش ها با توجه به دو متغیر طراحی شده اند. این دو متغیر عبارتند از مسلح کننده (ژیوسل) و درصد رطوبت. برای درصد رطوبت مقادیر 10%، %15 و 20% در نظر گرفته شد و ژیوسل در دو حالت میانی (u/h=0.5) و انتهایی شیروانی (u/h=1) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده تاثیر مثبت وجود ژیوسل را با توجه به مکانیزم عملکرد سه گانه ژیوسل در توده خاک مسلح، بیان می کند. از نتایج به دست آمده اینگونه تعیبر می گردد که با افزایش مکش خاک و ثابت بودن محل قرارگیری لایه ژیوسل، تغییرات جابه جایی در حدود 30 درصد کاهش یافته، اما با تغییر محل لایه ژیوسل (u/h=1 به u/h=0.5) در رطوبت ثابت مقدار کاهش نشست و جابه جایی شیروانی در حدود 15 درصد می باشد.
    کلیدواژگان: خاک غیراشباع، شیروانی، ژئوسل، مدل فیزیکی
  • بهروز دامیار، سید محمدحسین دهناد*، حسین زنجیرانی فراهانی صفحات 39-48

    در این مطالعه، از پلیمر اتیلن وینیل استات و پودر لاستیک به عنوان اصلاح کننده قیر 100/85 استفاده شده است. ابتدا آزمایش های کلاسیک قیر شامل درجه نفوذ و نقطه نرمی روی نمونه ها انجام و بهبود خواص پایه قیر مشاهده گردید. در ادامه، به منظور ارزیابی عملکرد قیر اصلاح شده در دمای بالا و مقایسه آن با رفتار قیر پایه، از پروتکل روسازی ممتاز (سوپرپیو) پیروی شد. در این راستا آزمایش ریومتر برش دینامیکی انجام و شاخص G*/sinδ بر روی نمونه های قیر قبل و بعد از پیرشدگی بررسی شد. علاوه بر این، آزمایش ریومتر تیرچه خمشی به منظور ارزیابی رفتار دمای پایین قیر اصلاح شده، براساس بررسی شاخص های سختی خزشی و نرخ خزش، مطابق استاندارد SHRP صورت گرفت. نتایج نشان داد که ترکیبی از مواد افزودنی مورد استفاده، باعث بهبود خواص عملکردی قیر در دمای بالا و همچنین در دمای پایین در مقایسه با قیر پایه می شود. براساس آزمایش ریومتر تیرچه خمشی، 3 درصد پلیمر اتیلن وینیل استات و 4 درصد پودر لاستیک، با کاهش 12 درصدی در سختی خزشی در این ترکیب، مقادیر مطلوب برای مخلوط انتخاب شدند.

    کلیدواژگان: قیر اصلاح شده، اتیلن وینیل استات، پودرلاستیک، رفتار عملکردی، روسازی ممتاز
  • مسعود احمدی*، میررحیم موسوی صفحات 49-66

    در سال های اخیر، اعضای با مقطع فولادی پرشده با بتن بدلیل عملکرد هم افزایی بتن و فولاد در ساختمان های بلند، پل ها و سازه های صنعتی مورد استفاده قرار گرفته اند. بررسی آیین نامه های مختلف نشان داده است که در طراحی این اعضا محدودیت هایی برای مقاومت بتن و اجزای فولادی ایجاد شده است. در این مطالعه به بررسی محدودیت های اشاره شده برای مقاومت مصالح مورد استفاده در آیین نامه های طراحی پرداخته شده و رابطه ای برای تاثیر مصالح مقاومت بالا (خارج از محدوده آیین نامه) بر ظرفیت محوری ستون های فولادی پرشده با بتن با استفاده از یک روش سه مرحله ای ارایه گردیده است. مرحله اول شامل تدوین پایگاه داده آزمایشگاهی از اعضای با مصالح مقاومت بالا و ارزیابی امکان گسترش معادلات طراحی برای آنها می باشد. مرحله دوم شامل توسعه مدل جدید برای تعیین اثرات مقاومت مصالح بر ظرفیت محوری فشاری این اعضا بر مبنای پایگاه داده توسعه داده در مرحله اول و استفاده از الگوریتم برنامه سازی بیان ژنی است. در مرحله سوم، عملکرد رابطه پیشنهادی براساس ضریب تشخیص مرسوم و اصلاح شده (R و rm)، خطای جذر میانگین مربعات (RMSE)، میانگین درصد خطا نسبی (MAPE) و شیب خطوط رگرسیون عبوری از مرکز (k و k’) مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین ضریب کاهش مقاومت برای رابطه پیشنهادی ارایه گردیده است. نتایج نشان داده است که رابطه ارایه شده در محدوده پایگاه داده ایجاد شده، دقت قابل قبولی داشته و می تواند به عنوان ابزاری مناسب در تخمین ظرفیت محوری ستون های ساخته شده از مصالح مقاومت بالا مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: ظرفیت محوری، مقطع مختلط، بتن پرمقاومت، فولاد مقاومت بالا، برنامه ریزی بیان ژن
  • کوروش میرزایی، علیرضا غنی زاده*، سمیه بختیاری صفحات 67-78

    خاک رس با خصوصیات خمیری بالا یکی از انواع خاک هایی است که در اکثر نقاط ایران یافت می شود. این خاک به عنوان یک خاک مسئله دار شناخته شده و جهت استفاده از این خاک در زیرساخت های حمل و نقل نیاز به بهسازی و اصلاح مشخصات آن است. هدف این تحقیق ارزیابی مشخصات مقاومتی خاک رس تثبیت شده با ضایعات صنعتی است که علاوه بر تثبیت خاک، به دلیل استفاده از ضایعات صنعتی دارای مزایای زیست محیطی نیز می باشد. در این تحقیق از سرباره کوره ذوب آهن، خاکستربادی و دیاتومیت به عنوان تثبیت کننده خاک رس استفاده شده است. تثبیت با استفاده از سرباره کوره ذوب آهن، خاکستربادی و دیاتومیت با درصد های 10، 20 و 30 درصد وزنی خشک خاک انجام شد و نمونه ها در درصد رطوبت بهینه متراکم شدند. در تحقیق حاضر از آزمایش های تراکم و مقاومت فشاری محدودنشده (UCS) جهت مقایسه پارامترهای مقاومتی خاک قبل و بعد از تثبیت استفاده شد. نتایج به دست آمده نشان دادند که سرباره به عنوان تثبیت کننده نسبت به خاکستربادی و دیاتومیت عملکرد بسیار مناسبتری داشته است. نمونه تثبیت شده با 10 درصد سرباره با رسیدن به مقاومت 16/2 مگاپاسگال نسبت به سایر نمونه های تثبیت شده عملکرد بهتری داشت و نمونه بهینه است. این نمونه نسبت به نمونه تثبیت نشده خاک رس 92/3 برابر افزایش مقاومت داشته است. نمونه های تثبیت شده با 30 درصد خاکستربادی و 30 درصد دیاتومیت نیز با رسیدن به مقاومت های 9/0 و 03/1 مگاپاسگالی توانستند به ترتیب نسبت به نمونه تثبیت نشده 49 و 88 درصد افزایش مقاومت از خود نشان دهند.

    کلیدواژگان: تثبیت خاک رس، مقاومت فشاری تک محوری، مقاومت کششی، سرباره کوره ذوب آهن، دیاتومیت
  • سارا خسروی، امید رضایی فر*، مجید قلهکی، سیده مرضیه قیامی تکلیمی صفحات 79-93

    استفاده از مواد پوزولانی در ساخت بتن، راه حل مناسبی برای کاهش منابع انرژی، تولید گازهای گلخانه ای و مصرف سیمان می باشد. در این مقاله تاثیر استفاده از بنتونیت و زیولیت سمنان به جای بخشی از سیمان در بتن بررسی شده است. در این مقاله 12 طرح مخلوط به همراه طرح مخلوط نمونه کنترل ساخته و مقایسه شده است. متغیر اصلی، تغییر نسبت زیولیت و بنتونیت به وزن سیمان می باشد که درصدهای 5، 10، 15 و 20 در نظر گرفته شده است که نمونه ها در سه گروه با و بدون بنتونیت و زیولیت ساخته و تاثیر هر کدام از این مواد به تنهایی و در کنار هم، مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. آزمایش های مقاومت فشاری و مقاومت کششی دو نیم شدن برای بررسی خواص و عملکرد بتن، انجام شده است. با توجه به نتایج آزمایش مقاومت فشاری، استفاده از زیولیت و بنتونیت همزمان (ترکیب 5% بنتونیت و زیولیت) باعث افزایش 5% مقاومت فشاری نسبت به نمونه کنترل (بدون بنتونیت و زیولیت) است. همچنین با جایگزین کردن 20% زیولیت، مقاومت فشاری به میزان 9% کاهش یافته است. در اغلب نمونه ها با جایگزین کردن زیولیت و بنتونیت به میزان 10%، مقاومت فشاری افزایش یافته است. با توجه به نتایج مقاومت کششی در بتن های حاوی زیولیت و بنتونیت اگر مقدار زیولیت و بنتونیت بیش از 10% وزن سیمان شود، مقاومت کششی تا 23% نسبت به نمونه کنترل، کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: مواد پوزولانی، بنتونیت، زئولیت، مقاومت فشاری، مقاومت کششی
  • الهام فیجانی*، صبا علیخانی جودکی، مرتضی مظفری صفحات 95-105

    مدیریت کمی منابع آب‌های زیرزمینی به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک از اهمیت بسیاری برخوردار است. همانند سایر دشت‌های ایران، دشت کوهدشت نیز در سال‌های اخیر با افت سطح آب‌های زیرزمینی مواجه بوده است. هدف از این مطالعه بررسی عوامل موثر بر افت سطح آب زیرزمینی در آبخوان کوهدشت است. به این منظور از داده‌های بارش ایستگاه سینوپتیک کوهدشت، داده‌های سطح آب‌های زیرزمینی در چاه‌های مشاهده‌ای و نیز آمار برداشت از آب‌های زیرزمینی در محدوده مطالعاتی استفاده شده است. آبنمود معرف ترسیم شده برای یک دوره 29 ساله (1368-1397) نشان داد که در طی این دوره تراز آب آبخوان به میزان 50/22 متر (به طور متوسط 77 سانتیمتر در سال) کاهش داشته است. همچنین نقشه‌های هم افت بیانگر این بود که سطح آب زیرزمینی در شمال و جنوب دشت نسبت به قسمت‌های میانی آن کاهش بیشتری یافته است. با توجه به نتایج به دست آمده، برداشت بیش از حد از چاه‌های بهره‌برداری مجاز و غیر مجاز، وقوع خشکسالی‌ (با توجه به شاخص خشکسالی آب زیرزمینی محاسبه شده)، کاهش منابع آب سطحی و کاهش میزان تغذیه از بارندگی از مهمترین عوامل موثر بر افت سطح آب‌های زیرزمینی در آبخوان کوهدشت می-باشد.

    کلیدواژگان: آبخوان کوهدشت، افت آبهای زیرزمینی، شاخص خشکسالی آب زیرزمینی، آبنمود معرف
  • سمیه امامی، جواد پارسا*، حجت امامی، اکرم عباسپور صفحات 107-121

    سرریز‌های کنگره‌ای از جمله سازه‌های هیدرولیکی مهم جهت تنظیم سطح آب و کنترل جریان در کانال‌ها، رودخانه‌ها و مخازن سد‌ها محسوب می‌شوند. جهت استفاده بهینه از این نوع سرریزها، برآورد مقدار ضریب دبی ضروری است. در همین راستا، در این پژوهش با استفاده از مجموعه داده‌ای شامل 120 داده آزمایشگاهی جمع‌آوری شده توسط کومار و همکاران (2011) و عددی شبیه‌سازی شده توسط نرم‌افزار FLUENT با استفاده از مدل آشفتگی (k-ε RNG) به برآورد بهینه ضریب دبی سرریزهای کنگره‌ای منقاری مثلثی که در یک کانال مستطیلی به عرض 0.28 متر، طول 12 متر و ارتفاع 0.41 متر تعبیه شده، با استفاده از الگوریتم‌های فراابتکاری نوین گرگ خاکستری (GWO) و انتخابات (EA)، پرداخته شد. برای بررسی اثر ضریب دبی، زوایای 30، 60، 90، 120، 150 و 180 درجه با ارتفاع سرریز، 10 سانتی‌متر انتخاب و شرایط جریان در تمامی حالات به‌صورت زیربحرانی، آشفته و جریان ریزشی در نظر گرفته شد. تابع هدف مجموع مربعات اختلاف بین دبی محاسباتی و مشاهداتی است که به‌صورت کمینه تعریف شد. مقایسه نتایج الگوریتم‌های GWO و EA و نرم‌افزار FLUENT با کسب مقادیر R2=0.96 و NRMSE=0.052 در مقایسه با مقادیر مشاهداتی، نشان‌دهنده تطابق مناسب بین مقادیر مشاهداتی و محاسباتی می‌باشد. با توجه به نتایج حاصل از اجرای الگوریتمهای GWO و EA مقدار ضریب دبی جریان بهینه در بین سرریزهای کنگرهای منقاری مثلثی مورد بررسی در سرریز با زاویه راس 60 درجه و به‌ترتیب برابر با مقادیر 0.44 و 0.5 به‌دست آمد.

    کلیدواژگان: کنترل جریان، بهینه سازی، الگوریتم های فراابتکاری، مدل آشفتگی
  • حسین نادرپور، سید روح الله حسینی واعظ، ناصر ملکشاهی صفحات 123-132

    سدهای بزرگ حجم قابل توجهی از آب را در پشت خود ذخیره می‌کنند. از این رو، ایمنی و کنترل پایداری آنها از جایگاهی وی‍ژه برخوردار است. تغییرات دما و فشار هیدرواستاتیک از مهمترین عواملی می‌باشند که بر روی سازه سد تاثیرگذار هستند؛ و باعث تغییرمکان‌هایی در تاج سد به سمت بالادست و پایین‌دست خواهند شد. بنابرین باید داده‌های به‌دست آمده از مرکز پایش مرتبا مورد ارزیابی قرار گیرد تا بتوان رفتار سد را تجزیه و تحلیل نمود. با توجه به این موضوع در این مطالعه با استفاده از شبکه‌های عصبی مصنوعی مدلی برای پیش بینی تغییرمکان افقی تاج سد دز که تحت اثر تغییرات فشار و درجه حرارت ایجاد می‌شود، ارایه شده است. با توجه به نتایج مشاهده می‌شود که شبکه عصبی دارای عملکرد خوبی در پیش‌بینی مقادیر واقعی می‌باشد. خطای متوسط شبکه مدل شده در حدود 4 درصد می‌باشد. این مساله نشان دهنده آن است که شبکه به خوبی آموزش دیده است. با استفاده از شبکه ایجاد شده، تغییرات تغییرمکان شعاعی در مقابل تراز آب مخزن برای درجه حرارت‌های مختلف به‌دست آمده، و به صورت نمودار ترسیم شده است. با استفاده از نمودارها به خوبی می‌توان رفتار سد دز را برای درجه حرارت‌های مختلف و تغییرات تراز آب مخزن، پیش بینی کرد که این امر در زمینه پایش و نگهداری از این سد می‌تواند بسیار مفید باشد

    کلیدواژگان: سد بتنی، شبکه عصبی مصنوعی، سد دز، فشار هیدرواستاتیک، تغییرات دما
  • مسعود احمدی *، مهدی عبادی جامخانه صفحات 133-147

    در این مقاله، تاثیر نامنظمی هندسی در پلان بر روی رفتار سازه‌های فولادی تحت خرابی پیشرونده بررسی می‌شود. ابتدا، سه سازه با در نظر گرفتن دو حالت منظم و نامنظمی هندسی طراحی می‌شوند. سپس، تاثیر دو پلان نامنظمی و منظمی روی قاب‌های خمشی فولادی مورد بررسی قرار می‌گیرد. الگوهای خرابی ساختمان‌ها مورد مطالعه قرار گرفته و تحت هفت سناریوی مختلف حذف ستون به کمک تحلیل استاتیکی و دینامیکی غیرخطی با یکدیگر مقایسه می‌شود. در تحلیل‌های دینامیکی غیرخطی، تغییرمکان گره در بالای ستون حذف شده و نیروی اضافی ایجاد شده در ستون مجاور آن مورد بحث و بررسی قرار می‌گیرد. علاوه بر این، ظرفیت و مقاومت ستون‌ها در تعیین پایداری و توان آن‌ها در برابر خرابی تعیین می‌شود. در تحلیل‌های استاتیکی غیرخطی، منحنی ظرفیت و نسبت نیروی تسلیم بعد از حذف ستون استخراج گردیده است. نتایج نشان داد که یک سازه نامنظم در بیشتر موارد حذف ستون، مستعد فروریزش و خرابی است. همچنین، با مقایسه بین سازه منظم و نامنظم دریافت شد که نسبت تقاضا به ظرفیت ستون‌ها در سازه‌های نامنظم به طور میانگین بین 5/1 تا 2 در مقایسه با سازه‌های منظم است.

    کلیدواژگان: خرابی پیشرونده، نامنظمی، سازه فلزی، تحلیل دینامیکی غیرخطی، تحلیل پوش داون
  • امیر آزادمهر، محسن صفاریان *، سید محمود کاظمی صفحات 149-170

    پی بسیاری از سازه‌های مهندسی بر روی ماسه سنگ‌ها بنا شده است. هدف اصلی این مقاله تخمین مقاومت تراکم تک محوری (UCS) و مدول الاستیسیته (Es) ماسه سنگ‌ها با استفاده از مدل‌های رگرسیونی می‌باشد. بدین منظور مطالعات پتروگرافی، آزمون‌های سرعت موج تراکمی، تخلخل، چگالی و مقاومت فشاری تک محوری بر روی نمونه‌های خشک و اشباع ماسه سنگ‌های تهیه شده از روستای مشا در شمال غرب شهر دماوند انجام شد. ماسه سنگ‌های مورد مطالعه از نوع فلدسپاتیک ‌لیت‌آرنایت و لیت‌آرنایت می‌باشند. به دلیل تاثیر رطوبت بر خواص فیزیکی و مکانیکی این ماسه سنگ‌ها، چگالی و سرعت موج تراکمی نمونه‌ها در حالت اشباع نسبت به حالت خشک به ترتیب 4 و 20 درصد افزایش یافته است. بر عکس، UCS و Es به ترتیب 18 و 25 درصد کاهش یافته است. نتایج رگرسیون ساده نشان داد که دقیق‌ترین (بیشترین ضریب همبستگی و کمترین خطا) رابطه تخلخل، سرعت موج تراکمی و چگالی با UCS و Es به ترتیب لگاریتمی، خطی و چند جمله‌ای درجه دو می‌باشد. بر اساس مقادیر ضریب تعیین (R2= 0.5-0.77) و میزان خطا (RMSE=10.29-18.26; MAPE=1.70-2.80) روابط ارایه شده به روش رگرسیون ساده جهت تخمین UCS و Es از دقت بالایی برخوردار می‌باشند. همچنین سرعت موج تراکمی و تخلخل بیشترین تاثیر را بر UCS و Es دارند. بررسی نمودارهای همگنی واریانس باقی مانده‌ها در سطوح مقادیر پیش بینی شده، ضریب تعیین و خطای روش‌ها نشان داد که رگرسیون چند متغیره (R2= 0.73-0.74, RMSE=13.36-13.56,MAPE= 1.06-1.22, Durbin-Watson= 1.56-1.70) نسبت به رگرسیون ساده از دقت بالایی جهت تخمین UCSو Esماسه سنگ‌ها برخوردار است.

    کلیدواژگان: ماسه سنگ، تاثیر رطوبت، رگرسیون ساده و چند متغیره، خصوصیات ژئوتکنیکی
|
  • Abdollah Sohrabi Bidar *, Morteza Mozafari, Abbas Zolfaghari, Ahmad Rastegarnia Pages 1-12

    Cement grouting is a common method for sealing and consolidating dam foundations. Since grouting is a cost and time- consuming process, understanding the amount of cement consumption is essential to estimate the cost of any dam construction. The geological setting is one of the main factors affecting the amount of cement take. In this paper, an attempt has been made to investigate the relation between the amount of cement take and the values of Rock Quality Designation (RQD), permeability, joint spacing, and joint aperture, measured in pilot holes drilled at the Khersan II Dam site (west Iran). The amount of cement take shows a direct relation with the values of permeability and joint aperture but presents a reverse relation with the values of RQD and joint spacing. Among the mentioned parameters, the Lugeon value has the highest correlation with cement consumption, however, poor correlation indicates the influence of other factors. To reduce the influence of other factors, the values of cement take were normalized to the injection pressure and then its correlation with the mentioned parameters was investigated again. Results show a significant improvement, especially between the normalized cement take and Lugeon values, resulted in at least the coefficient of determination of 0.7. After validation, the presented equation could be used to estimate the value of cement consumption at similar dam sites.

    Keywords: Grouting, Cement Take, Lugeon Number, Joint Aperture, Khersan II Dam
  • Hamid Heidary Torkamani *, MohammadHadi Moeini Pages 13-23

    Breakwaters are among the most expensive structures in port infrastructure and therefore the optimal design of their layout to form a port basin is very important. Nowadays, in most engineering activities, the BW (Boussinesq Wave) module of the Mike21 software package is used to study and analyze the tranquillity of the port basin or to achieve the wave diffraction pattern inside the port basin. This study aims to investigate the sensitivity of the diffraction coefficients obtained from the BW model to the height, period, and type of spectrum of the incident wave. For this purpose, Brizak port has been selected for the case study and in several numerical models, the height, period and type of input wave spectrum in a specified range have been changed. In each of the models, the diffraction coefficients in a specific location are extracted and the trend of its changes is investigated. According to the results, increasing the wave period increases the diffraction coefficients in the basin while increasing the wave height reduces the diffraction coefficient.

    Keywords: Breakwater, Basin Calmness, Boussinesq Wave, Diffraction Coefficient, Port Infrastructures
  • Behnam Mehdipour, Bahram Nadi *, Hamid Hashemalhosseini, Masuod Mirmohammadsadeghi Pages 25-37
    Construction of road foundations or embankments on soft soil bed, due to bearing capacity, usually causes bed rupture with high subsidence. Soil reinforcement using geocell has been proposed by various researchers as a suitable solution. In the present study, experiments have been performed to investigate the behavior of armed slopes by changing the geocell position as well as the change in the percentage of soil moisture. A total of seven laboratory samples were designed and built, and the test program was designed according to two variables. These two variables are reinforcement (geocell) and moisture content. For moisture content, the values of 10%, 15%, and 20% were considered, and the geocell was examined in both the middle, and end modes of the work. The results show the positive performance of Geocell in increasing shear strength, load-bearing and flexural strength, and finally reducing displacement and increasing gable stability. The positive effect of geocell presence can be expressed according to the triple action mechanism of geocell in the reinforced soil mass. The results show that with increasing soil suction with the location of the geocell layer is constant, the displacement changes are reduced by about thirty percent, but by changing the location of the geocell layer (u/h=1 to u/h=0.5) in constant moisture, the amount decreases. Settlement and displacement is about fifteen percent.
    Keywords: unsaturated soil, slop, Geocell, physical model
  • Behrooz Damyar, MohamadHosein Dehnad *, Hosein Zanjirani Farahani Pages 39-48

    In this study, ethylene vinyl acetate (EVA) polymer and rubber powder were used as 85/100 bitumen modifiers. First, classical bitumen tests including penetration grade and softening point were performed on the samples and improvement of bitumen base properties was observed. Then, in order to evaluate the performance of modified bitumen at high temperature and compare it with the behavior of base bitumen, the Superpave protocol was followed. In this way, dynamic shear rheometer (DSR) test was performed and G*/sinδ index was examined on bitumen samples before and after aging. In addition, the bending beam rheometer (BBR) test was performed to evaluate the low temperature behavior of the modified bitumen according to the SHRP standard based on the creep stiffness and creep rate indices. The results showed that the combination of used additives improves the performance properties of bitumen at high temperature and also at low temperature compared to base bitumen. Based on the BBR test, 3% EVA polymer and 4% rubber powder, with a 12% reduction in creep stiffness in this composition, were selected the optimal values for the mixture.

    Keywords: Modified bitumen, Ethylene vinyl acetate, Rubber powder, Performance behavior, Superpave
  • Masoud Ahmadi *, MirRahim Musavi Pages 49-66

    The review of existing codes and standards revealed that the design provisions for CFT members with high strength materials are still limited. This paper addresses this gap and suggests simple design equations for high strength square CFT columns using a three-step approach. The first step consists of collecting the experimental database of high-strength square composite column tests from the literature and assessing the possibility of developing the design equations for high-strength CFT columns. The second step consists of developing a nonlinear model for calculating the capacity of high-strength CFT columns using a large number of experimental data by applying gene expression programming. The third step consists of assessing the performance of the proposed relation using the common and modified coefficient of determination (R and rm), root-mean-square error (RMSE), mean absolute percentage error (MAPE), and gradients of regression lines (k and k’). An analysis is also carried out to propose a strength reduction factor (ϕ) for the proposed design equation. The results demonstrated that the proposed model has acceptable efficiency in the range of the experimental database parameters, and the suggested relation can be utilized for the pre-design of high-strength CFT columns.

    Keywords: Axial strength, concrete filled steel tube, high-strength concrete, high-strength steel, Gene Expression Programming
  • Kourosh Mirzaei, AliReza Ghanizadeh *, Somayeh Bakhtiari Pages 67-78

    High plasticity clay soil is one of the soils that can be found in most regions of Iran. This soil is known as a problematic soil and as subgrade soil for transportation infrastructures, its characteristics must be improved. The purpose of this study is to evaluate the strength characteristics of high plasticity clay soil stabilized with industrial waste, which in addition to soil stabilization, also has environmental benefits. In this research, steel furnace slag, fly ash and diatomite have been used as stabilizer agents. Stabilization was performed using with 10, 20 and 30% of stabilizer agents by dry weight of soil and samples were compacted at optimum moisture content. In the present study, compaction as well as unconfined compressive strength (UCS) were conducted to compare the strength parameters of soil before and after stabilization. The results showed that the steel furnace slag had a much better performance as a stabilizer than fly ash and diatomite. Samples stabilized with 10% of steel furnace slag with a UCS of 2.16 MPa has a better performance in comparison with other stabilized samples and is the optimum sample. This sample shows a 3.92 times increase in UCS compared to the untreated clay soil. Treated samples with 30% of fly ash and 30% of diatomite with UCS of 0.9 and 1.03 MPa, show 49% and 88% increase in UCS compared to untreated samples, respectively.

    Keywords: Clay Soil Stabilization, Unconfined Compressive Strength, Tensile Strength, Ground Granulate Blast Furnace Slag, Diato-mite
  • Sara Khosravi, Omid Rezaifar *, Majid Gholhaki, Seyedeh Marzieh Qiyami Taklymi Pages 79-93

    Using pozzolanic materials in concrete manufacturing is intended as an optimal solution to lower the rate of greenhouse gas emission, and diminish energy resources and cement consumption. This research is aimed at evaluating Semnan zeolite and bentonite as partial replacement of cement in concrete. Twelve bentonite and zeolite mixes and control mix were examined. The main variable is the proportion of bentonite and zeolite (5%, 10%, 15% and 20% ) by weight of cement in replacement mode while the amount of cementitious material, water to cementitious material ratio, fine aggregate content were kept constant. To study properties of hardened concrete, compressive strength and splitting tensile strength tests were performed. According to the results of compressive strength test, using bentonite and zeolite results in 5% increase in compressive strength as compared with the control mix (without bentonite and zeolite). By replacing 20% of zeolite with the weight of cement, the compressive strength is reduced by 9%. In most samples, Bentonite and zeolite as partial replacement of cement, it is possible to obtain the compressive strength acceptable. According to the results in mixtures containing zeolite and bentonite, if the amount of zeolite and bentonite are more than 10% by weight of cement, the tensile strength is reduced by 23% compared to control mix.

    Keywords: Pozzolanic Materials, Bentonite, Zeolite, Compressive Strength, Tensile Strength
  • Elham Fijani *, Saba Alikhani Joudaki, Morteza Mozafari Pages 95-105

    Quantitative management of groundwater resources is very important, especially in arid and semi-arid regions. Like other plains of Iran, Kouhdasht plain has been also facing a groundwater decline in recent years. This study is aimed to investigate the factors affecting groundwater decline in Kouhdasht aquifer. For this purpose, precipitation data from the Kouhdasht synoptic station, groundwater level data in observation wells and groundwater abstraction data in the study area have been applied. The representative hydrograph for a period of 29 years (1989-2018) showed that the aquifer water level decreased by 22.50 meters (average 77 cm per year) during this period. Groundwater decline maps also indicated that the groundwater level in the north and south of the plain has been decreased more than in the middle. According to the results, overexploitation from authorized and unauthorized abstraction wells, occurrence of drought (according to the calculated groundwater drought index), reduction of surface water resources and recharge from rainfall are the most important effective factors in the groundwater drawdown in Kouhdasht aquifer.

    Keywords: Kouhdasht Aquifer, Groundwater Drawdown, Groundwater Drought Index, Representative Hydrograph
  • Somayeh Emami, Javad Parsa*, Hojjat Emami, Akram Abbaspour Pages 107-121

    Labyrinth weirs are important hydraulic structures for water level regulation and flow control in canals, rivers, and reservoirs. Due to the uneven distribution of hydraulic head on the weir crest, the discharge coefficient changes along the labyrinth weirs are noticeable. For optimal use of this type of weir, it is necessary to estimate the discharge coefficient. In this regard, in this study, using a data set including 120 experimental data collected by Kumar et al. (2011) and numerical (simulated by FLUENT software using k-ε RNG turbulence model) to optimally estimate the discharge coefficient of triangular-duckbill labyrinth weir embedded in a rectangular channel 0.28 m wide, 12 m long and 0.41 m high was addressed using modern gray wolf meta-heuristic (GWO) and election (EA) algorithms. To investigate the effect of discharge coefficient, angles of 30, 60, 90, 120, 150 and 180 degrees with weir height of 10 cm were selected and the flow conditions in all cases were considered as subcritical, turbulent and falling flow. The objective function is the sum of the squares of the difference between the computational flow and the observations defined as the minimum. Comparison of the results of GWO and EA algorithms and FLUENT software with values of R2=0.96 and NRMSE=0.052 in comparison with the observed values, shows a good agreement between the observed and computational values.

    Keywords: Flow Control, Optimization, Meta-Heuristic Algorithms, Turbulence Model
  • Hosein Naderpour *, Seyed Rohollah Hoseini Vaez, Naser Malekshahi Pages 123-132

    Large dams store a significant amount of water behind them. Therefore, their safety and stability control have a special place. Changes in temperature and hydrostatic pressure are the most important factors that affect the dam structure; And will cause shifts in the crown of the dam upstream and downstream. Therefore, the data obtained from the monitoring center should be evaluated regularly in order to analyze the behavior of the dam. Due to this issue, in this study, using artificial neural networks, a model is presented to predict the horizontal displacement of the Dez dam crown due to changes in pressure and temperature. According to the results, it is observed that the neural network has a good performance in predicting real values. The average error of the modeled network is about 4%. This indicates that the network is well trained. Using the generated network, the radial displacement changes against the reservoir water level for different temperatures are obtained, and plotted. Using diagrams, it is possible to predict the behavior of Dez dam for different temperatures and changes in reservoir water level, which can be very useful in monitoring and maintaining this dam.

    Keywords: Concrete Dam, Artificial Neural Network, Dez Dam, Hydrostatic Pressure, Temperature Variation
  • Masoud Ahmadi *, Mehdi Ebadi-Jamkhaneh Pages 133-147

    This research examines the effect of plan irregularities on the progressive collapse of steel structures. Firstly, the three structures, regular and irregular are designed. Secondly, the effect of the two plan irregularities on the progressive collapse of moment resisting frame assessed. The collapse patterns of the buildings are analyzed and compared under seven loading scenarios using non-linear dynamic and pushdown analyses. In the non-linear dynamic analyses, node displacements above the removed columns and the additional force on the columns adjacent to them are discussed. Furthermore, the strength and capacity of the columns are compared to determine their susceptibility to collapse. In the non-linear static analyses, the pushdown curve and yield load factor of the structures are obtained after column removal. The results indicate that an irregular structure collapses in most of the column removal scenarios. Moreover, when comparing regular and irregular structures, the demand force to capacity ratio (D/C) of the columns in the irregular structures is on average between 1.5 and 2 times that of the regular ones.

    Keywords: Progressive collapse, Irregularity, Steel Building, Non-linear Dynamic Analysis, Pushdown Analysis
  • Amir Azadmehr, Mohsen Saffarian *, Sayed Mahmood Kazemi Pages 149-170

    Many engineering structures have been built on the sandstones. The main purpose of this study is to estimate the uniaxial compressive strength (UCS) and modulus of elasticity (Es) of sandstones using regression models. For this purpose, petrographic studies, compressional wave velocity (Vp), porosity, density and uniaxial compressive strength tests were performed on dry and saturated samples of sandstones prepared from Mosha village in the northwest of Damavand city. The studied sandstones were classified as feldspathic litharenite and litharenite. Due to the effect of moisture on the physical and mechanical properties of these sandstones, the density and Vp of the samples in the saturated state compared to the dry state have increased by 4 and 20%, respectively. In contrast, UCS and Es have increased by 18% and 25%, respectively. The results of simple regression showed that the most accurate relationship (the highest correlation coefficient and the lowest error) of porosity, Vp and density with UCS and Es are logarithmic, linear and quadratic polynomials, respectively. Based on the determination coefficient (R2=0.5-0.77) and the errors (RMSE=10.29-18.26; MAPE=1.70-2.80), the relationships presented by simple regression method for estimating UCS and Es showed high accuracy. The Vp and porosity also have the greatest impact on UCS and Es. Examination of residual variance homogeneity graphs at the predicted value levels, determination coefficient and error of the methods showed that multivariate regression (R2=0.73-0.74, RMSE=13.36-13.56, MAPE=1.06-1.22, Durbin-Watson= 1.56-1.70) has a high accuracy for estimating UCS and Es as compared to the simple regression.

    Keywords: Sandstone, Moisture effect, Simple, multivariate regression, Geotechnical properties