فهرست مطالب

مجله پژوهش های زیرساخت های عمرانی
سال هشتم شماره 1 (پیاپی 14، بهار و تابستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/06/01
  • تعداد عناوین: 12
|
  • محمودرضا کی منش*، محمد کریمی، علی تقی نژاد عمران صفحات 1-20

    با توجه به افزایش سختی آسفالت برای مخلوط حاوی تراشه آسفالت (RAP)، بهبود خرابی شیارشدگی، قابل پیش بینی است، اما با افزایش سطح پیرشدگی و افزایش سختی در مخلوط-های حاوی درصدهای بالای تراشه آسفالت، مشکلاتی نظیر ترک خوردگی در دمای پایین و دمای میانی (کاهش مقاومت در برابر ترک خوردگی) در بلند مدت شکل می گیرد. در این پژوهش، تاثیر پیر شدگی بر عملکرد شکست مخلوط های آسفالتی گرم (WMA) حاوی درصد بالای تراشه آسفالت در بلند مدت در دمای میانی (°C25)، با استفاده از آزمایش خمش نیم دایره ای، مورد ارزیابی قرار گرفت. برای انجام تحقیق از مقادیر مختلفی از تراشه آسفالت (0، 50، 75 و 100 درصد)، روغن گیاهی به عنوان عامل جوانساز ، زایکوترم به عنوان افزودنی مخلوط آسفالتی گرم و قیر 100/85 به عنوان قیر جدید استفاده شد. برای اعمال سطوح مختلف پیرشدگی، نمونه ها به مدت3، 5، 7و 9 روز و در دمای °C85 ، درگرمخانه نگهداری شدند. نتایج این تحقیق نشان داد با افزایش مقدار تراشه آسفالتی و افزایش سطح پیرشدگی نمونه ها، حداکثر نیروی لازم برای شکست و ضریب بحرانی شدت تنش KIC، افزایش ولی انرژی کرنشی U کاهش یافت. همچنین، به منظور مقایسه عملکرد بلند مدت مخلوط های آسفالتی حاوی درصدهای مختلف تراشه آسفالت، سطح زیر منحنی انرژی کرنشی رها سازی شده (Jc) - پیرشدگی، تعیین و نتیجه گرفته شد در بلند مدت، نمونه های بدون تراشه آسفالت 8، 34 و 52 درصد مقاومت بیشتری در برابر ترک خوردگی نسبت به نمونه های حاوی 50، 75 و 100 درصد تراشه آسفالت از خود نشان می دهند.

    کلیدواژگان: آسفالت گرم، تراشه آسفالت، شکست، پیرشدگی، آزمایش خمش نیم دایره ای
  • محمدسعید سبحان*، پدرام حسینی صفحات 21-34

    در این پژوهش، پاسخ لرزه ای و کمانش دینامیکی مخزن فولادی استوانه ای زمینی ذخیره سیال، تحت اثر مجموعه ای از مولفه های افقی زلزله با استفاده از تحلیل دینامیکی افزایشی مطالعه شده است. یک مخزن ذخیره سیال عریض به قطر 30 متر و با نسبت ارتفاع به قطر 40/0 بر اساس استاندارد API 650 طراحی شده است. تحلیل های دینامیکی افزایشی برای هفت رکورد زلزله، که هر رکورد برای PGA های مختلف از 0.05g تا 0.50g مقیاس شده، انجام شده است. برای صحت سنجی مدلسازی اجزای محدود سیستم مخزن-سیال، نتایج تحلیل اجزای محدود با نتایج تحلیلی و نتایج عددی موجود در ادبیات فنی، مقایسه شده است. مقادیر پریود مودهای ضربانی و نوسانی حاصل از تحلیل مودال، تطابق نزدیکی با نتایج تحلیلی و نتایج عددی دارد. با استفاده از مدل مکانیکی جرم و فنر مخزن، پاسخ لرزه ای مخزن شامل حداکثر برش پایه و حداکثر لنگر واژگونی تخمین زده شده و با نتایج تحلیل های دینامیکی مقایسه شده است. نتایج نشان داد که به ازای تحریک افقی با PGA کوچکتر مساوی 0.20g، متوسط حداکثر برش پایه و متوسط حداکثر لنگر واژگونی مخزن ناشی از تحلیل اجزای محدود بیشتر از نتایج مدل جرم و فنر و برعکس برای PGA بزرگتر مساوی 0.30g تا 0.50g، کمتر است. نتایج تحلیل های دینامیکی مخزن نشان داد که کمانش در پایین ارتفاع جداره (در ارتفاع 8/2 متر بالای کف مخزن) ایجاد شده است. همچنین با استفاده از معیار کمانش دینامیکی، متوسط حداکثر شتاب افقی زمین و متوسط نیروی برش پایه دینامیکی بحرانی که باعث وقوع کمانش پوسته مخزن شده، تخمین زده شده است.

    کلیدواژگان: مخزن فولادی، تحلیل دینامیکی افزایشی، اندرکنش سیال- سازه، کمانش دینامیکی، کمانش پافیلی
  • گلاره طاهریان، حسین حسینی نورزاد* صفحات 35-59

    زیرساخت های عمرانی بنیان اصلی رشد و توسعه اجتماعی، محیط زیستی و اقتصادی جوامع هستند که امروزه در نتیجه افزایش جمعیت و تغییرات اقلیمی با چالش‏های فراوانی مانند بهره مندی بهینه از منابع طبیعی مواجه شده اند. از این رو، استانداردها و روش‏های گذشته پاسخگوی نیازهای آینده نخواهد بود و پایداری پروژه‏ های زیرساختی یک مساله اساسی برای جوامع درحال توسعه محسوب می شود که ایران نیز از این شرایط مستثنی نیست. پژوهش حاضر براساس نیاز به افزایش طول عمر و ارتقای عملکرد زیرساخت ها، با هدف معرفی ابزار مناسب ارزیابی پایداری، به بازنگری و بومی سازی سیستم رتبه بندی پایداری زیرساخت ها (Envision) مطابق شرایط ایران پرداخته است. پس از بررسی ساختار چارچوب Envision مطابق نظرات کارشناسان، ضرورت معیارها در آن با طیف لیکرت ارزیابی شد و در نهایت سطوح مختلف با تکنیک مقایسه زوجی وزن دهی و اولویت بندی شدند. ضمن اضافه شدن پنج معیار به چارچوب بومی سازی شده، درصد وزن‏های به دست آمده برای گروه های اصلی شامل کیفیت زندگی (29.19)، محیط طبیعی (22.89)، تخصیص منابع (17.48)، اقلیم و تاب آوری (15.41) و مدیریت پروژه (15.02) لزوم توجه بیشتر به بعد اجتماعی را در ایران نسبت به کشور توسعه دهنده چارچوب مبنا نشان می دهد. چارچوب بومی سازی شده دارای پنج گروه اصلی، 14 زیر گروه و 69 معیار است که امتیازهایی متفاوت از چارچوب مبنا دارند. نتایج این پژوهش و چارچوب بومی سازی شده ضمن ارایه راهکاری مناسب برای توسعه و ارتقای عملکرد پایدار زیرساخت ها، می تواند در بهبود فرآیندهای تصمیم سازی نیز موثر باشد. بنابراین ضمن لزوم بررسی ابعاد مختلف پیاده سازی آن در پروژه های زیرساختی در پژوهش ‏های آتی، استفاده از آن برای سیاست گذاران، برنامه ریزان و سایر ذی نفعان پیشنهاد می شود.

    کلیدواژگان: ارزیابی پایداری، چارچوب بومی، پروژه های زیرساختی ایران، کشورهای درحال توسعه، Envision
  • حسین مقتدائی، مهدی خداپرست* صفحات 61-76

    در طراحی یک سازه، کسب اطلاعات لازم از رفتار خاک زیر محل احداث آن از طریق مطالعات صحرایی و آزمایشگاهی، ضروری می باشد. در همین راستا لازم است تا در ابتدا مقدار عمق لازم جهت حفر گمانه ها در شناسایی های ژیوتکنیکی و همچنین تشخیص تیپ زمین، تعیین شود. درنظر گرفتن بار دینامیکی انفجار به همراه دیگر بارهای وارده با توجه به احتمال گسترش روزافزون حملات نظامی، انفجار خطوط انتقال گاز و غیره از نیازهای ضروری در احداث سازه های امن است. بنابراین درنظر گرفتن بار دینامیکی مربوط به انفجار احتمالی در تعیین عمق گمانه ها ضروری به نظر می رسد. به همین منظور در این پژوهش مدلسازی عددی دو نوع خاک ماسه ای و رسی در شرایط خشک و اشباع با درنظر گرفتن ماده منفجره تیانتی به جرمهای 50 تا 300 کیلوگرم جهت اعمال بار انفجار در سطح و در عمق چهار متری از سطح خاک انجام شده است. برای این منظور از نرم افزار آباکوس و روش کوپل اویلری-لاگرانژی و تحلیل سه بعدی دینامیکی غیرخطی به روش اجزا محدود، استفاده گردید. در این خصوص برای یک مطالعه موردی ابتدا مقادیر تنش های قایم خالص ایجاد شده در خاک تحت بار انفجار تعیین شده و سپس ضمن بدست آوردن محدوده تاثیر انفجار در هر یک از حالتهای فوق الذکر، درصد افزایش عمق گمانه ها با درنظر گرفتن اثر بار انفجار محاسبه گردید. مقادیر محاسبه شده برای خاک ماسه ای از 5 تا 92.5، برای خاک رسی از 7.5 تا 185، برای خاک ماسه ای اشباع از 2.5 تا 179 و برای خاک رسی اشباع از 4.5 تا 113 درصد متغیر بودند.

    کلیدواژگان: انفجار، تنش قائم، عمق گمانه، روش کوپل اویلری-لاگرانژی
  • مسعود احمدی*، مهدی عبادی جامخانه، مهدی کماسی صفحات 77-95

    پل ها یکی از ارکان مهم در سیستم حمل و نقل بوده که می توانند تحث اثر محیط های مهاجم دچار زوال در عملکرد شوند. خوردگی آرماتورهای فولادی از جمله عوامل اصلی زوال عملکرد در پل های بتن آرمه است. تغییرات آب و هوایی خوردگی آرماتورها را تشدید کرده و قابل انتظار است که خرابی های بیشتری در یک بازه زمانی کوتاه ایجاد کنند. پل ها با اثر خوردگی آرماتورها که در مناطق لرزه خیزی بالا واقع شده اند، احتمالا آسیب پذیری بالاتری را در طول زمان بهره برداری خود خواهند داشت. از اینرو بایستی عملکرد لرزه ای آنها به دقت مورد ارزیابی قرار گیرد. در این مطالعه، یک تحلیل المان محدود غیرخطی سه بعدی کارآمد بر اساس روش دینامیکی صریح برای بررسی رفتار پایه های پل سالم (بدون خوردگی) و دارای خوردگی بکار گرفته شده است. در تحلیل های انجام شده، تاثیر سطوح 10%، 20% و 30% خوردگی بر رفتار چرخه ای پایه های پل مورد بررسی قرار گرفته است. پارامترهای در نظر گرفته شده در این مدل های عددی شامل کاهش تنش پیوستگی و خصوصیات مکانیکی اصلاح شده برای بتن و فولاد (کشش و فشار) تحت اثر بارگذاری چرخه ای می باشد. مدل عددی استفاده شده از طریق مقایسه با نتایج آزمایشگاهی راستی آزمایی شده است. نتایج نشان داد که رویکرد مورد استفاده تخمین مناسبی از عملکرد پایه پل ها تحت اثر بارهای چرخه ای ارایه می کند. همچنین کمک می کند تا بتوان با بررسی پل های موجود مواردی که اولویت بیشتری برای مقاوم سازی دارند را شناسایی کرد.

    کلیدواژگان: خوردگی، پایه پل، بارگذاری چرخه ای، شکل پذیری، اتلاف انرژی
  • سعید کیادربندسری، مریم فیروزی نظام آبادی، حسن عباسی*، فریبرز یعقوبی وایقان صفحات 97-114

    مشاهده آسیب های وارد شده به ساختمان ها در زلزله های اخیر این موضوع را نشان دادندکه برخی خرابی ها در ناحیه اتصالات جوشی بوده است. به دلیل ضعف در اتصالات، ایده ی استفاده از میراگر اصطکاکی افقی با بهره گیری از لنت ترمز در دهانه های مهاربندی به خصوص قاب با ارایش هشتی در سازه های فولادی مطرح شده است که پس از زلزله به راحتی قابل تعویض باشد . هدف از این تحقیق معرفی یک میراگر اصطکاکی جدید با هزینه ساخت و نصب کم و کارایی بالا می باشد. این وسیله اصطکاکی، انرژی ارتعاشی را به کمک اصطکاک ناشی از لغزش لنت های ترمز روی سطوح فولادی مستهلک می کند در این پژوهش به مطالعه عددی میراگر اصطکاکی لنت ترمز و همچنین مطالعه آزمایشگاهی مصالح مورد استفاده در این میراگر پرداخته شده است بدین منظور ابتدا یک صحت سنجی بر مبنای یک مدل آزمایشگاهی در نرم افزار ABAQUS انجام شده است. در ادامه 9 مدل مورد بررسی عددی در نرم افزار ABAQUS قرار گرفته و در انتها مدل بهینه انتخابی میراگر بر روی یک قاب مهاربندی مورد تحلیل قرار گرفته شده است. نتایج نشان می دهند که تمرکز تنش بسیار بالایی در ناحیه میراگر لنت ترمز پس از اعمال بار به قاب رخ می دهد و به دلیل وجود میراگر در سایر المان ها از جمله تیر و ستون تنش کمتری نسبت به حالت بدون میراگر ایجاد می گردد . همچنین میان مدل های مورد بررسی مدل 10 پیچ ، دارای بیشترین میزان جذب انر‍ژی می باشد .

    کلیدواژگان: میراگر، میراگر اصطکاکی، مهاربند با آرایش هشتی، لنت ترمز، بارگذاری چرخه ای
  • میلادحسین عطایی، محمدمهدی خبیری*، زهره غفوری فرد صفحات 115-130

    وجود ترک روی آسفالت یکی از متداول ترین عوامل خرابی در روسازی های آسفالتی است. ازاین رو مدل سازی عوامل موثر بر آن و همچنین بررسی تاثیر درزگیری بر بهبود عملکرد آسفالت می تواند در مدیریت منابع مالی و بهره وری هرچه بیشتر موثر باشد. این پژوهش با هدف بررسی عددی مشخصات ناپیوستگی سطحی در عملکرد روسازی آسفالتی ترک خورده در اثر بارگذاری دینامیکی انجام شد. در این تحقیق ابتداء نمونه های آسفالتی با ناپیوستگی تعمیرشده و تعمیرنشده در نرم افزار آباکوس مدل سازی شد و سپس آزمایش خزش دینامیکی و آزمایش خستگی در این نرم افزار شبیه سازی شدند. برای اعتبار سنجی شبیه سازی انجام شده، آزمایش خزش دینامیکی و خستگی بر روی نمونه های آسفالتی ساخته شده، انجام گرفت. سپس نتایج آزمایش ها با نتایج شبیه سازی نرم افزار مقایسه گردید. نتایج این پژوهش نشان می دهد که شبیه سازی آزمایش خزش دینامیکی نتایج بزرگ تری را به نسبت آزمایش در واقعیت به دست داده است. از طرفی، نتایج شبیه سازی نمونه های تعمیر نشده تفاوت بیشتری با نتایج آزمایش، نسبت به نمونه های تعمیر شده، داشته است. علاوه -براین در نتایج شبیه سازی آزمایش خستگی مشاهده می شود که جواب های به دست آمده از بارگذاری مستطیلی به اندازه %35 بیشتر از شبیه سازی با بارگذاری نیمهسینوسی است. همچنین نتایج بیانگر این است که اثر درزگیری بر رفتار شیارشدگی و خستگی بتن آسفالتی، با توجه به ابعاد ترک و ترکیب دانه بندی می تواند مطلوب یا غیرمطلوب باشد. حسن مدل سازی، امکان پذیر شدن بررسی حالات و اثر عوامل مختلف بر عملکرد روسازی، بدون نیاز به ساخت نمونه و آزمایش در شرایط آزمایشگاهی است، زیرا به کمک آن می توان به نتایج تقریبی دست یافت.

    کلیدواژگان: بارگذاری دینامیکی، روسازی انعطاف پذیر، روسازی ترک خورده، مدل سازی عددی، ناپیوستگی سطحی
  • پیمان پاریاد، حسین نادرپور*، محمدکاظم شربتدار صفحات 131-144

    استفاده از بتن غلتکی روسازی در سراسر دنیا رو به افزایش است و همین موضوع اهمیت بررسی آزمایشگاهی دقیق این نوع از بتن را نشان می دهد. پژوهش های محدودی به بررسی اثر قطر الیاف فلزی و درصد مناسب حجمی آن در بتن غلتکی روسازی پرداختند. بنابراین در این تحقیق به بررسی اثر قطر و درصد حجمی الیاف فلزی قلاب دار بر RCCP پرداخته می شود. به منظور ارزیابی اثر قطر و درصد حجمی الیاف فلزی قلاب دار بر زمان وی بی، مقاومت فشاری، مقاومت کششی دو نیم شدگی، مقاومت خمشی و طاقت بتن غلتکی روسازی، از 10 طرح مخلوط استفاده شد. یک مخلوط کنترل بدون الیاف و نه مخلوط حاوی درصد حجمی 25/0 تا 75/0 با قطر 38/0 تا 7/0 میلی متر ساخته شد. نتایج نشان داد که افزایش درصد حجمی و کاهش قطر الیاف منجر به افزایش زمان وی بی .و بهبود مشخصات مکانیکی می گردد. با توجه به آزمایش های انجام شده در این تحقیق، مولفه درصد حجمی الیاف اثر گذاری بیشتری نسبت به قطر الیاف نشان داده است. با افزودن الیاف فلزی قلاب دار، نمودار نیرو-تغییر مکان خمشی و در نتیجه طاقت نیز بهبود چشمگیری نشان دادند. طرح مخلوط حاوی درصد حجمی 75/0 و قطر 38/0 میلی متر بهترین نتایج آزمایش های مقاومت مکانیکی و طاقت را ثبت کرد و نتایج مقاومت کششی دو نیم شدگی و خمشی آن تا 100 درصد افزایش نشان داد.

    کلیدواژگان: بتن غلتکی روسازی، الیاف فلزی، مشخصات مکانیکی، زمان وی بی، طاقت
  • رسول دانشفراز*، مهدی ماجدی اصل، سید علی مرتضوی، محمد باقرزاده صفحات 145-157

    امروزه استفاده از مصالح سنگی به خصوص گابیون به جهت دسترسی آسان و فراوانی برای ساخت سدهای پاره سنگی، فیلتراسیون و حوضچه های آرامش رو به افزایش است. در این تحقیق ابتدا هیدرولیک جریان عبوری با تلفیق نمودن سازه گابیونی با شیب شکن قایم و سپس تاثیر تخلخل و طول سازه گابیونی بر روی مقادیر استهلاک انرژی بررسی شد. برای دو حالت شیب شکن قایم ساده و گابیونی در مجموع 260 آزمایش شامل دو ارتفاع 15 و 20 سانتی متری شیب شکن، سه تخلخل 40، 45 و 50 درصدی و 8 طول مختلف گابیون با دامنه دبی 150 الی 800 لیتر بر دقیقه انجام شد. نتایج نشان داد در تمامی مدل های مورد بررسی، با افزایش پارامتر عمق بحرانی نسبی جریان، استهلاک انرژی جریان کاهش و عمق نسبی پایین دست افزایش می یابد. تلفیق سازه گابیونی سبب گردید که استهلاک انرژی جریان و عدد فرود پایین دست به ترتیب افزایش و کاهش یابند. به طور میانگین در تمامی مدل ها استفاده از گابیون %57 استهلاک انرژی جریان را نسبت به شیب شکن قایم ساده افزایش و بازه عدد فرود را از 5.7 -3.8 به 2.5-0.52 کاهش داده است. رژیم جریان عبوری از مدل های فیزیکی شیب شکن قایم گابیونی شامل جریان درون گذر، انتقالی و روگذر می باشد که رژیم جریان درون گذر سهم عمده ای در اتلاف انرژی دارد. برای یک طول نسبی ثابت، با افزایش تخلخل سازه گابیونی حجم آب عبوری از محیط متخلخل و استهلاک انرژی جریان افزایش می یابد در حالی که برای تخلخل ثابت، افزایش طول نسبی سازه گابیونی تاثیر چندانی بر میزان استهلاک انرژی ندارد.

    کلیدواژگان: شیب شکن قائم، گابیون، سازه های الحاقی، مستهلک کننده انرژی، عدد فرود
  • جابر سلطانی*، مهدی جمشیدی، محمد رستمی، مجتبی صانعی صفحات 159-170

    سرریز جانبی یک سازه کنترل هیدرولیکی است که در سیستم های آبیاری و زهکشی و سیستم های فاضلاب ترکیبی استفاده می شود. سرریزهای کلیدپیانویی نوع جدیدی از سرریزهای چند وجهی هستند که می توانند با ایجاد طول بیشینه تاج سرریز در عرض محدود به عبور بهتر جریان کمک کنند. این سازه ها دارای شکل جدیدی از تاج سرریز، با راندمان بالا سازه های اقتصادی هستند. به دلیل مزیت های این سرریز لزوم مطالعه و تحقیق روی آبشستگی اطراف این سرریزها بعنوان سرریز جانبی الزامی می باشد. مطالعه حاضر بر روی آبشستگی اطراف سرریز جانبی کلید پیانویی تیپ A در شرایط آب زلال در یک کانال قوسی 180 درجه و در زاویه 120 درجه تمرکز دارد. نتایج حاکی از آن بود که در انتهای پایین دست سرریز جانبی حفره هایی بصورت متوالی در وسط کانال و چاله آبشستگی نزدیک به قوس بیرونی به دلیل تغییرات تنش برشی و سرعت تشکیل شد. عمق آبشستگی در شرایط آب زلال ابتدا به سرعت افزایش می یابد، سپس با گذشت 200 دقیقه به صورت تقریبی به شرایط تعادل می رسد و به شدت جریان وابسته است. عمق تعادل آبشستگی به پارامترهای بی بعد شدت جریان، ارتفاع آب بر روی سرریزجانبی، ارتفاع تاج سرریز و طول سرریز جانبی وابسته است و بیشترین مقدار عمق آبشستگی زمانی که نسبت بی بعد شدت جریان نزدیک به یک است بدست می آید. همچنین عمق تعادل آبشستگی در نسبت بی بعد 175/0L/rc= در مقایسه با 125/0L/rc= در شدت جریان های متفاوت به ترتیب 12 تا 35 درصد، 10 تا 39 درصد و 18 تا 26 درصد افزایش یافته است.

    کلیدواژگان: آبشستگی، سرریز جانبی، سرریز کلیدپیانویی، آب زلال، کانال قوسی
  • سیما آرامش*، پویان فخاریان صفحات 171-183

    مدول الاستیسیته بتن در مراحل آنالیز و طراحی سازه ‏های بتن‏ آرمه نقش کلیدی داشته است و اثرات تعیین‏ کننده ای در تغییر شکل جانبی سازه دارد. در این مطالعه روابط جدیدی برای محاسبه مدول الاستیسیته بتن‏ های با مقاومت معمولی و مقاومت بالا با استفاده از ترکیب شبکه عصبی چند جمله ‏ای و الگوریتم بهینه ‏‏سازی علف هرز مهاجم ارایه شده است. مشابه روابط آیین ‏نامه های مرسوم، سعی شده است که مدل ‏های پیشنهادی به‏ صورت ساده و براساس پارامتر مقاومت فشاری بتن تعیین شوند. برای بررسی صحت روابط پیشنهادی سعی شده است ارزیابی جامعی بین مقادیر آزمایشگاهی، نتایج مدل‏ های ارایه شده در این مطالعه و روابط بیان شده توسط آیین‏ نامه ها، دستورالعمل ها و محققین مختلف انجام گیرد. برای ارزیابی جامع از سه شاخص آماری: ضریب تشخیص، معیار خطای جذر میانگین مربعات و معیار میانگین درصد قدرمطلق خطا استفاده شده است. قابل ذکر است که درصد خطای نسبی رابطه های پیشنهادی برای بتن معمولی 02/9 درصد و برای بتن مقاومت بالا 8/3 درصد می‏ باشد. نتایج حاکی از آن است که مدل‏ های پیشنهادی عملکرد بسیار مناسبی داشته و می‏ توانند به عنوان ابزاری مناسب برای تعیین مدول الاستیسیته بتن ‏های با مقاومت معمولی و بالا مورد استفاده قرار گیرند.

    کلیدواژگان: بتن، مدول الاستیسیته، مقاومت فشاری، شبکه عصبی چند جمله ‏ای، الگوریتم بهینه ‏سازی علف هرز
  • علی سیدکاظمی*، ابراهیم اصغری کریمی، مجتبی اسماعیل نیا امیری صفحات 185-203

    تجربه زمین لرزه های گذشته نشان می دهد که بسیاری از ساختمان های قاب خمشی بتن آرمه موجود با ارتفاع متوسط و بلند، نیاز به ارزیابی لرزه ای و احتمالا مقاوم سازی دارند. در این مطالعه، از میراگرهای تسلیم شونده فلزی TADAS برای بهسازی لرزه ای قاب های خمشی بتن آرمه استفاده شد. برای انجام پژوهش، ابتدا سه قاب بلندمرتبه بتن آرمه 12، 15 و 20 طبقه، تحت آیین نامه های قدیمی زلزله و بتن ایران طراحی شدند. کنترل سازه ها، نیاز به بهسازی لرزه ای در این مدل ها را نشان می داد. لذا با دو هدف بهسازی مبنا و بهسازی مطلوب، میراگرهای فلزی به سازه ها اضافه شدند و این میراگرها با روش طراحی پلاستیک مبتنی بر عملکرد طراحی گردیدند. سپس، با انتخاب یک مدل آزمایشگاهی معتبر و شبیه سازی آزمایش با یک مدل رفتاری دقیق از میراگر TADAS در نرم افزار OpenSees، راستی آزمایی انجام شد. در ادامه، با انجام تحلیل های دینامیکی و استاتیکی غیرخطی، رفتار لرزه ای سازه های بهسازی شده در دو سطح عملکرد ایمنی جانی و آستانه فروریزش ارزیابی گردید. نتایج نشان می دهد میراگر تسلیم شونده فلزی TADAS می تواند با کمترین تعداد دهانه های مهاربندی، مقاومت و سختی جانبی قاب های بتنی را در حد 30 تا 60 درصد افزایش دهد و ضمن یکنواخت نمودن توزیع بیشینه جابجایی نسبی طبقات در ارتفاع، باعث کاهش بیش از %60 آن شود. همچنین در اثر بهسازی، نسبت دوران (θ/θy) مفصل پلاستیک تشکیل شده در تیر و ستون بحرانی قاب ها به ازای سطوح خطر زلزله مختلف در حدود %70 کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: قاب بتن آرمه، تحلیل غیرخطی، سطوح عملکرد، بهسازی لرزه ای، میراگرتسلیم شونده فلزی
|
  • Mahmoud Reza Keymanesh *, Mohammad M. Karimi., Ali Taghinezhad Omran Pages 1-20

    With regards to the increase in stiffness for the asphalt mixture containing RAP, the improvement of rutting is predictable, but with increasing aging level and increasing stiffness in mixtures containing high percentages of RAP, problems such as cracking at low and intermediate temperatures is formed in the long-term. In this study, the long-term fracture performance of WMA mixtures containing high percentage of RAP at 250c was evaluated using a SCB test. To conduct the research, different amounts of RAP (0, 50, 75, and 100%), a rejuvenator, Zycotherm as WMA additive and 85/100 asphalt binder were used. To apply different levels of aging, the samples were kept in the oven for 3, 5, 7 and 9 days at 850 C. The results showed that with increasing the amount of RAP and the aging level of the samples, the Pcr and the KIC increased, but the U decreased. Also, in order to compare the long-term performance of asphalt mixtures containing different percentages of RAP, the area under the Jc - aging is determined and it was concluded that in the long-term, samples without RAP show 8, 34, and 52% more resistance to cracks than samples containing 50, 75, and 100% RAP.

    Keywords: WMA.RAP, Failure, Aging, SCB test
  • Mohammad Saiid Sobhan *, Pedram Hosseini Pages 21-34

    In this study, the seismic response and buckling of aboveground cylindrical steel liquid storage tanks subjected to horizontal components of earthquake ground motions is investigated using incremental dynamic analyses (IDA). A broad steel tank with diameter of 30 m and height to diameter (H/D) ratio of 0.40 was designed using API 650 standard. The incremental dynamic analyses of liquid storage tank were performed for seven real seismic ground motions, which were scaled for PGAs of 0.05g to 0.50g. To verify the accuracy of the propose finite element model of the tank-liquid system, natural periods of the tank-liquid system vibration modes computed from finite element analysis compared to those obtained by analytical solutions and other numerical study. Small difference between natural periods indicates the acceptance accuracy of the finite element model. The mean peak base shear and overturning moment of the steel tank are estimated using mass spring model and compared with those obtained by finite element model. The mean peak base shear and overturning moment from finite element model greater than those obtained by mass spring model for PGA less equal 0.20g and vice versa for PGA from 0.30g to 0.50g. The incremental dynamic analysis results show that buckling of tank shell occurred at a height of 2.8 m above the tank base. Also mean critical horizontal peak ground acceleration (critical PGA) and mean critical dynamic base shear force, which induces buckling at the bottom of the cylindrical shell, are estimated.

    Keywords: Steel Tank, Incremental Dynamic Buckling, Fluid-Structure Interaction, Dynamic Buckling, Elephant Foot Buckling
  • Gelare Taherian, Hossein Hosseini Nourzad * Pages 35-59

    Civil infrastructures as the foundation of social, environmental, and economic development are facing many challenges, such as the optimal use of natural resources as a result of population growth and climate change. Therefore, previous standards and methods of development are not capable of meeting future needs and the sustainability of infrastructure projects has become a fundamental issue for developing countries like Iran. To address the need of enhancing the infrastructure's performance, this research aimed at introducing an appropriate tool for sustainability assessment by customizing an infrastructure sustainability rating system (Envision) according to Iran's conditions. Accordingly, the credits’ list was firstly investigated through in-depth interviews with experts. Then, the validity for each credit’s existence was assessed through the Likert spectrum. Finally, the weights were revised based on the context-specific circumstances using the paired comparison technique. Alongside the five newly added credits, the research’s findings regarding the main groups’ weights including the Quality of Life, Natural Environment, Resource Allocation, Climate and Resilience, and Leadership highlight the significance of paying more attention to the social aspect of sustainability. The results were structured in a framework consisting of five main groups, 14 subgroups, and 69 credits with new points. The results of this research can be useful in not only the infrastructure’s performance improvement but also enhancing the decision-making process for infrastructure development. Accordingly, investigating the implementation of the proposed framework in Iran’s infrastructure projects, and its application by policymakers and planners is highly recommended for future studies.

    Keywords: Sustainability Assessment, Customized Framework, Iran’s Infrastructure Projects, Developing Countries, Envision
  • Hosein Moghtadaei, Mahdi Khodaparast * Pages 61-76

    The depths required for drilling in different types of soil vary according to the type of load applied. The possibility of dynamic loading from a blast during a military or terrorist attack or by exploding gas pipelines. along with other types of loading, is essential for the construction of safe structures. It is necessary to consider dynamic loading from a possible explosion when determining the depth of the boreholes. The present study numerically modeled sandy and clay soils under dry and saturated conditions that experience 50 to 300 kg of TNT explosive loading on the surface and at a depth of four meters from the soil surface. For this purpose, Abacus software, Eulerian-Lagrangian coupling, and three-dimensional nonlinear dynamic analysis using the finite element method have been used. Case studies were examined by initially determining the net vertical stress created in the soil under the blast load then, after obtaining the range of impact of the blast for each case, the percentage of increase in the borehole depth was calculated by considering the effect of the blast load. The values calculated for sandy soil was 5% to 92.5%, for clay soil was 7.5% to 185%, for saturated sandy soil was 2.5% to 179% and for saturated clay soil was 4.5% to 113%.

    Keywords: Blast, Vertical stress, Borehole depth, Coupled eulerian-lagrangian approach
  • Masoud Ahmadi *, Mehdi Ebadi-Jamkhaneh, Mehdi Komasi Pages 77-95

    Bridges in transportation networks are susceptible to damage from the aggressive environment. Steel reinforcement corrosion is one of the main causes of deficient behavior in the reinforced concrete (RC) bridge. The corrosion of steel rebar negatively affects the serviceability and seismic performance of many RC bridges. Climate change accelerates steel reinforcement corrosion and more severe damage is expected to occur in a short period of time in the future. When these bridges are located in high seismic regions, they may experience severe earthquake events along their service life. Therefore, their seismic performance must be carefully evaluated. In this study, an efficient three-dimensional nonlinear finite element analysis based on the explicit dynamic method for sound and corroded bridge piers was established to study the effect of corrosion levels of 10, 20, and 30% on the cyclic behavior of bridge piers. The used model considers the loss of bond strength and damaged material properties of concrete and steel for compression and tension response under cyclic loading. The model is validated through a comparison with the results of the experimental test. The results revealed that the proposed method provides a good estimate of the load-carrying capacity of bridge piers. Furthermore, the used nonlinear finite element model will help identify the bridges with the highest priority for retrofitting by examining all existing bridges.

    Keywords: Corrosion, Bridge Pier, cyclic loading, Ductility, Energy Dissipation
  • Saeed Kia Darbandsari, Maryam Firoozi Nezamabadi, Hassan Abbasi *, Fariborz Yaghoobi Vayeghan Pages 97-114

    Observations of damage to buildings in recent earthquakes indicate that some of the damage was in the area of welded joints.Due to the weakness in the joints, the idea of using a horizontal friction damper using brake pads in bracing openings, especially the chevron frame in steel structures has been proposed Which can be easily replaced after an earthquake.. The purpose of this study is to introduce a new friction damper with low manufacturing and installation costs and high efficiency. This friction device consumes vibrational energy with the help of friction caused by slipping of brake pads on steel surfaces , In this research, the numerical study of the friction damper of the brake pad and also the laboratory study of the materials used in this damper have been done. For this purpose, first a validation based on a laboratory model has been performed in ABAQUS software. In the following, 9 models are numerically studied in ABAQUS software and at the end, the optimal model of selective damping on a braced frame with porch decoration is analyzed. The results show that very high stress concentration occurs in the damping area of the brake pad after the load is applied to the bracing frame and due to the presence of dampers in other elements, including beams and columns, less stress is created than in the case without dampers. Also, among the studied models, the 10 screw model has the highest amount of energy absorption.

    Keywords: Damper, Friction Damper, Chevron Frame, Brake Pad, cyclic loading
  • Miladhosien Ataee, Mohammad Mehdi Khabiri *, Zohrah Ghafoifard Pages 115-130

    The presence of cracks on asphalt is one of the most significant and common causes of failure in asphalt pavements; The purpose of this study was to numerically investigate the characteristics of surface discontinuity in the performance of cracked asphalt pavement due to dynamic load. In this research, first asphalt samples with repaired discontinuity and samples with unrepaired discontinuity were modeled in Abaqus software and then dynamic creep and fatigue tests were simulated in this software. Then, to validate the simulation, laboratory asphalt samples were made and tested for dynamic creep and fatigue, and the results were compared with the software simulation results. The results of this study show that the simulation of dynamic creep tests has given greater results than the experiments in reality, and the simulation results of simulated unrepaired samples are more different from the test results than the repaired samples, due to the complexity of the geometry. Examples. Also, in the simulation results of the fatigue test, it is observed that the results obtained from the rectangular load are 35% higher than the semi-sine load. The advantage of modeling is that it is possible to study the number of different scenarios of factors affecting the pavement performance without making laboratory samples and conducting experiments; Because, with the help of fashion, approximate results can be achieved. In addition, the results show that crack sealing reduces the resistance of asphalt concrete to grooving and reduces fatigue performance.

    Keywords: Dynamic loading, Flexible pavement, Cracked pavement, Numerical Modeling, Surface discontinuity
  • Peyman Paryad, Hosein Naderpour *, M. Kazem Sharbatdar Pages 131-144

    Using Roller Compacted Concrete Pavement (RCCP) is expanding all around the world and it shows the importance of accurate experimental assessment of this kind of concrete. Limited researches investigated the effect of diameter and content of steel fiber in RCCP. In this research, in order to investigate the influence of volume fraction and diameter of hooked-end steel fiber on Vebe time, compressive strength, splitting tensile strength, flexural strength, and toughness of RCCP, ten mixtures were used. One control mixture and nine fibrous mixtures contain volume fraction of 0.25-0.75 and diameter of 0.38-0.7 mm fiber were constructed. Results showed that increment of fiber volume fraction and decrease of fiber diameter led to increase of mechanical properties and Vebe time of RCCP. Due to experiments, the factor of volume fraction was more determinative than diameter. By adding hooked-end steel fiber, load-deflection curve and toughness demonstrate sensible improvement. Mixture with volume fraction of 0.75 and diameter of 0.38 mm recorded the most appropriate mechanical strength and toughness, and the results of splitting tensile and flexural strength indicated increment more than about 100%.

    Keywords: roller compacted concrete pavement, Steel fiber, Mechanical properties, Vebe time, Toughness
  • Rasoul Daneshfaraz *, Mahdi Majedi-Asl, Seyyedali Mortazavi, Mohammad Bagherzadeh Pages 145-157

    In this study, first, the hydraulic flow by combining the gabion structure with a vertical drop and then the effect of porosity and length of the gabion structure on the energy dissipation values were investigated. For two modes of simple vertical drop and gabion, a total of 260 experiments including two heights of 15 and 20 cm drop, three porosities of 40, 45, and 50 percent, and eight different gabion lengths with a flow range of 150 to 800 liters per minute were performed. The results showed that in all the studied models, with increasing the relative critical depth parameter of the flow, the energy dissipation decreases and the relative downstream depth increases. The integration of the gabion structure caused the energy dissipation and the Froude number downstream to increase and decrease, respectively. On average, in all models, the use of gabions increased 57% of the energy dissipation of the current compared to the simple vertical drop and reduced the range of the landing number from 3.5-8.7 to 0.52-2.5. The flow regime passing through the vertical drop gabion physical models includes inflow, transient, and overflow, of which the Inflow regime plays a Major contribution in energy dissipation. For a constant relative length, increasing the porosity of the gabion structure increases the volume of water passing through the porous medium and the energy dissipation of the flow, In contrast for a constant porosity, increasing the relative length of the gabion structure has little effect on the energy dissipation.

    Keywords: Vertical drop, Gabion, Additional Structures, Energy dissipator, Froude Number
  • Jaber Soltani *, Mehdi Jamshidi, Mohammad Rostami, Mojtaba Saneie Pages 159-170

    A side weir is a hydraulic control structure used in irrigation and drainage systems and combined sewer systems. The Piano Key Weir (PKW) is a new type of long crest weirs that have a relatively simple structure and high economic efficiency structures. Due to the advantages of this weirs, it is necessary to study and investigate the Scour around of these structures as a side-weir. The present study focuses on investigate the scouring around the piano key Side weirs of the Type A at a 30° Section of a 180° Alluvial curved channel for clear water conditions. The results showed that at the end of the Side weir, longitudinal bar in the middle of the main channel and a scour hole close to the outer bank are formed because of the changes in shear stress field. The depth of clear-water scour increases by time and approaches the equilibrium state asymptotically depending on approach flow velocity. The equilibrium depth of scour depends on the dimensionless parameters of flow intensity, flow shallowness, weir crest height, side weir length and the maximum value of scour depth occurs at a depth when the approach flow intensity is equal to 1.0. Also, the scour equilibrium depth in the dimensionless ratio increased L/rc = 0.175 compared to L/rc = 0.125 in different flow velocity of 12 to 35%, 10 to 39% and 18 to 26%, respectively.

    Keywords: Scour, Side Weir, Piano Key Side Weir, clear water, Curved Channel
  • Sima Aramesh *, Pouyan Fakharian Pages 171-183

    Modulus of elasticity has played an essential role in the analysis and design of reinforced concrete structures and is a fundamental property required to calculate the lateral deformation of structures. This study proposes new models for predicting the elastic modulus of normal - and high-strength concrete using a hybrid polynomial neural network-invasive weed optimization algorithm (PNN-IWO). This paper attempts to estimate the elastic modulus concrete in terms of compressive strength in compliance with conventional building codes. To examine the validity of the proposed models, a comprehensive evaluation has been performed between the elastic modulus results predicted by PNN-IWO, experimental data, and those determined using buildings codes and various models. The assessment is performed in terms of coefficient of determination, root mean square error, and mean absolute error. It should be noted that the mean absolute error of the proposed model for normal- and high-strength concrete were calculated as 9.02%, 3.8%, respectively. The results demonstrate that the proposed models have a very strong potential to predict the elastic modulus of both normal- and high-strength concrete within the range of the considered compressive strength.

    Keywords: Concrete, Elastic modulus, Compressive Strength, Polynomial neural network, Invasive weed optimization algorithm
  • Ali Seyedkazemi *, Ebrahim Asghari Karimi, Mojtaba Esmaeilnia Amiri Pages 185-203

    Past seismic experience shows that many existing mid to high-rise reinforced concrete (RC) moment frame structures require seismic evaluation and possibly retrofitting. In this study, TADAS metallic yielding dampers were used for seismic retrofitting of reinforced concrete moment frames. For this purpose, three high-rise reinforced concrete frames of 12, 15 and 20 stories were designed using the old version of the Iranian seismic code and concrete regulations. Control of structures showed the need for seismic improvement in these structural models. Therefore, to satisfy the basic and enhanced performance objectives, metallic dampers were added to the structures and were designed using performance-based plastic design method. Validation was performed by selecting a valid experimental model and simulating the experiment with an accurate behavioral model of the TADAS damper in OpenSees software. Then, by performing nonlinear dynamic and static analyzes, the seismic behavior of the retrofitted structures was evaluated at two performance levels of life safety (LS) and collapse prevention (CP). The results show that TADAS metallic yielding dampers can increase the strength and lateral stiffness of RC frames by 30 to 60% with the least number of bracing bays. Also, in addition to uniformizing the distribution of maximum inter-story drift over the height, it reduces drift by more than 60%. Moreover, due to the improvement of structures, the ratio of plastic rotation angle (θ/θy) in the critical beam and column of the frames for different earthquake hazard levels is reduced by about 70%.

    Keywords: Reinforced Concrete Frame, nonlinear analysis, Performance Levels, Seismic Retrofitting, Metallic Yielding Damper