فهرست مطالب

نشریه مهندسی عمران
سال پنجاه و چهارم شماره 11 (بهمن 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/08/29
  • تعداد عناوین: 20
|
  • علی عطارزاده*، علی باباخانی صفحه 1

    تامین آب موردنیاز با حداقل رسوبات از اهداف مهم در انحراف آب از رودخانه ها می باشد که بعضا از سازه هایی با آرایش مختلف ‏جهت کنترل رسوبات به ‏آبگیرها ‏استفاده ‏می شود. موضوع مهمی که علاوه بر کنترل رسوب باید مورد توجه جدی قرار گیرد، تاثیر ‏این سازه ها و سناریوهای کنترل رسوب بر محیط اطراف ‏آبگیرها در ‏رودخانه ها شامل ‏سواحل و محل تاسیسات جانبی در اطراف ‏دهانه آبگیر می باشد. در این تحقیق به طور آزمایشگاهی در یک کانال مجهز به سیستم چرخشی ‏رسوب و ‏دارای بستر متحرک ‏ناشی ‏از حرکت دیونها، تاثیر این سازه ها شامل آستانه، آبشکن و صفحات مستغرق بر سواحل اطراف دهانه آبگیر 90 درجه در ‏قالب چهار ‏سناریوی ‏کنترل رسوب تحت شرایط ‏آبگیری مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت. نظر به تغییرات بی وقفه رقوم بستر در این شرایط، جهت ارزیابی دقیق آبشستگی در مجاورت سواحل، بعد از رسیدن بستر به تعادل ‏دینامیکی، سری زمانی آبشستگی برای نقاط بالادست تا پایین دست اطراف دهانه آبگیر در سواحل طرفین کانال اصلی استخراج شد و مورد پردازش قرار گرفت. نتایج نشان ‏می دهد که در اطراف دهانه آبگیر، به دلیل تاثیر عوامل مختلف بر جریان، رفتارهای متفاوتی مشاهده می شود. در حالیکه وجود آبشکن، در نسبت های آبگیری مورد تحقیق، ‏به طور متوسط باعث افزایش حدود 72 و 34درصد بترتیب در عمق و طول ناحیه آبشستگی در پایین دست دهانه آبگیر می شود، وجود صفحات مستغرق کاهش 37درصدی ‏طول ناحیه مذکور را موجب می شود و در نسبت آبگیری 12/0، افزایش حدود 66 درصد در عمق ناحیه رخ می دهد ولی در نسبت آبگیری 18/0 کاهش حدود 24‏درصد رقم می خورد.‏

    کلیدواژگان: آبشستگی، آبگیر، آستانه، آبشکن، صفحات&rlm، مستغرق
  • مهدی پورشاء*، احمدرضا فتاحی صفحه 2

    از روش استاتیکی معادل مطابق آیین نامه های زلزله دارای محدودیت بوده و در ساختمان های با ارتفاع زیاد، این روش قادر به در نظرگیری اثر مودهای ارتعاشی بالاتر نمی باشد. در تحلیل لرزه ای ساختمان های با ارتفاع زیاد، مطابق آیین نامه های زلزله، روش تحلیل طیفی به خاطر قابلیت در نظرگیری اثر مودهای ارتعاشی بالاتر استفاده می شود. از طرف دیگر، تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی، قدرتمندترین روش جهت برآورد پاسخ های لرزه ای ساختمان ها می باشد. لذا در این تحقیق، دقت و کفایت روش تحلیل طیفی، با مقایسه نتایج پاسخ های لرزه ای حاصل از آن با روش دقیق تاریخچه زمانی غیرخطی مورد بررسی قرار می گیرد. برای این منظور، 6 سازه فولادی سه بعدی با تعداد طبقات 4، 10 و20 با سیستم های قاب خمشی ویژه و قاب مهاربندی همگرای ویژه در نظر گرفته شده اند. برای انجام تحلیل های تاریخچه زمانی غیر خطی و طیفی، 4 گروه 7 تایی شامل شتابنگاشت نزدیک گسل با ویژگی های جهت پذیری پیش رونده، اثر پرتابی و بدون پالس و همچنین شتابنگاشت های دور از گسل استفاده شده است. نتایج نشان می دهند که در اکثر سازه ها پاسخ های لرزه ای حاصل از تحلیل طیفی نسبت به تحلیل تاریخچه زمانی غیر خطی دارای مقادیر دست پایین و غیر محافظه کارانه می باشند و معمولا میزان خطای روش تحلیل طیفی با افزایش ارتفاع سازه بیشتر می شود.

    کلیدواژگان: تحلیل طیفی، تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی، حوزه نزدیک گسل، حوزه دور از گسل، جهت داری رو به جلو
  • امیررضا ممدوحی*، سوگل کنعانی ممان صفحه 3

    قیمت گذاری از مهم ترین و موثر ترین سیاست ها برای مدیریت و کنترل ازدحام ترافیک در مناطق مختلف شهری است. از عوامل مهم تعیین قیمت برای هر محدوده، ارزش زمان سفر کاربران است که به طور قابل توجهی با متغیرهای اقتصادی- اجتماعی در ارتباط است. برای ارزیابی ارزش زمان سفر، می توان از نسبت نرخ نهایی جانشینی هزینه و زمان در تابع مطلوبیت هر گزینه در مدل سازی انتخاب گسسته استفاده کرد. برای محاسبه ارزش زمان سفر، شناسایی عوامل موثر بر آن و میزان تاثیر هر یک بر ارزش زمان سفر کاربران از نتایج پرسشگری اجرا شده در آذر ماه سال 97 که به منظور ارزیابی کارایی و تحلیل حساسیت نرخ عوارض در قیمت گذاری محدوده کنترل آلودگی هوای تهران (زوج یا فرد)، با ابعاد 1004 پرسشنامه و با رویکرد ترجیحات بیان شده استفاده می شود. برای برآورد ارزش زمان سفر و شناسایی منابع ناهمگونی از مدل لوجیت ترکیبی استفاده می شود. نتایج حاکی از آن است که میانگین ارزش زمان سفر کاربرانی که با خودروی شخصی در محدوده کنترل آلودگی هوای تهران تردد دارند و تمایل به تغییر سفر خود ندارند، برابر 5788 ریال (نرخ سال 1397) به ازای ساعت است. با تجزیه ضریب هزینه، عوامل دفعات ورود به طرح، تعداد خودروی خانوار و داشتن تحصیلات دانشگاهی به عنوان منابع ناهمگونی ارزش زمان سفر کاربران محدوده کنترل آلودگی هوای تهران شناسایی شدند. نتایج این پژوهش می تواند در فرآیند مدل سازی تقاضا گنجانده شده و منجر به برنامه ریزی بهتر برای تسهیل سیاست گذاری و تصمیم گیری ها برای سرمایه گذاری شود.

    کلیدواژگان: ارزش زمان سفر، قیمت گذاری، لوجیت ترکیبی، تجزیه ضرایب تصادفی، ناهمگونی
  • فرزین سلماسی*، فائزه ملک زاده، هادی ارونقی صفحه 4

    سرریزها از جمله سازه هایی هستند که به منظور اندازه گیری دبی جریان و کنترل سطح آب دارای اهمیت بوده و به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. تحقیقات انجام شده نشان می د هند که ضریب دبی در سرریز لبه پهن عدد ثابتی نبوده و تابعی از پارامترهایی مانند طول سرریز، ارتفاع سرریز، ارتفاع آب بالادست سرریز، شیب بالادست و پایین دست است. در این تحقیق به-صورت شبیه سازی عددی، تاثیر پارامترهای مذکور بر روی ضریب دبی جریان مورد بررسی قرار گرفت. برای شبیه سازی عددی از نرم افزار Ansys Fluent استفاده شد. نتایج نشان داد که شیب وجه پایین دست تاثیر چندانی روی ضریب دبی جریان ندارد. به-ازای مقادیر "1/0"<H_1/w<"4/0" با کاهش شیب بالادست مقدار ضریب دبی افزایش می یابد (H1 بار آبی روی تاج سرریز و w طول تاج است). به ازای مقادیر "1/0"<H_1/w<"4/0" با کاهش ارتفاع سرریز (p)، ضریب دبی افزایش می یابد. به ازای مقادیر "16/0"<H_1/p<"2" با کاهش طول تاج، ضریب دبی افزایش می یابد. مقایسه بین نتایج شبیه-سازی عددی با داده های آزمایشگاهی سایر محققین انجام و ضریب تبیین (R2) بین 71/0 تا 86/0 بدست آمد. علاوه بر ضریب دبی، استخراج سایر اطلاعات جزیی تر مانند پروفیل سطح آب، پروفیل عمقی سرعت در مقاطع مختلف در بالادست، پایین دست و روی سرریز به همراه کانتورهای فشار انجام شد و مقایسه هایی با سایر تحقیقات در گذشته به عمل آمد.

    کلیدواژگان: سرریز، لبه پهن، ضریب دبی، شیب وجه بالادست، اندازه گیری دبی
  • وحید قربانپور، مهرداد امامی تبریزی* صفحه 5

    مصالح دانه ای در بسیاری از پروژ ه ها همچون سدها، خطوط راه آهن و موج شکن ها مورد استفاده قرار می گیرند. چون ابعاد مصالح دانه ای در این پروژه ها از چند سانتیمتر شروع و گاهی به یک متر نیز می رسد، لذا انجام آزمایش های آزمایشگاهی بسیار پرهزینه، زمان بر و حتی غیرممکن می گردد. بدین منظور، استفاده از مدل سازی عددی برای بررسی تاثیر پارامترهای مختلف بر رفتار مکانیکی این نوع مصالح بسیار حایز اهمیت می باشد. از میان عوامل موثر، دو عامل شکل و آرایش دانه ها در این تحقیق بررسی می شوند. بدین منظور، دانه های استوانه ای و مکعبی شکل بعنوان نماینده دانه های گردگوشه و تیزگوشه، در دو اندازه مختلف و در دو وضعیت آرایش منظم و نامنظم به روش المان گسسته مدل سازی شده و رفتار تنش-کرنش، انرژی اعمالی و مقادیر شکست بعد از بارگذاری، بررسی می گردند. استفاده از مدل غیرخطی هرتز و تعیین پارامترهای آن بر اساس آزمایش های آزمایشگاهی، کنترل یکنواختی توزیع دانه ها بر اساس تعداد نقاط تماس به مراه شیب و راستای قراگیری دانه ها، تعریف معیار شکست بر اساس مقاومت کششی و اعمال الگوی شکست بر اساس دونیم شدن دانه ها از جمله ویژگی های مدل بکاررفته می باشند. بمنظور صحت سنجی مدل عددی، آزمایش های آزمایشگاهی مشابه نیز صورت گرفته و نتایج آنها با یکدیگر مقایسه شدند. نتایج حاصله حاکی از آن می باشد که مدل عددی میتواند با دقت بالایی، تاثیر شکل و نحوه قرارگیری دانه ها را بر رفتار مصالح بررسی نماید. همچنین با توجه به وجود اشکال مختلف در مصالح دانه ای، نقش آرایش ترکیبی با شکل های مختلف دانه ها نیز بر روی نتایج حاصله مورد بررسی قرار گرفت.

    کلیدواژگان: آرایش دانه ها، رفتار مصالح، روش المان گسسته، معیار فون میزز، مدل غیر خطی هرتز
  • دانیال عفیفی، نیما نورمحمدی*، بیژن برومند صفحه 6

    یک روش بدون شبکه محلی برای حل مسایل الاستواستاتیک با استفاده از توابع پایه متعادل شده در فضای سه بعدی همگن ارایه شده است. ارضای معادله دیفرانسیل مستقل از شرایط مرزی با استفاده از فرم ضعیف انتگرال وزنی در یک دامنه تصوری مکعبی دربرگیرنده ناحیه اصلی حل انجام می شود. پارامترهای مسیله قابلیت تفکیک به ضرب سه جزء متعامد را دارند که بواسطه آن، انتگرال های سه بعدی لازم به ترکیب انتگرال های یک بعدی کتابخانه ای تبدیل می شوند. این موضوع حذف انتگرال گیری عددی را بدنبال دارد. بمنظور تقریب پاسخ از چندجمله ای های چبی شف نوع اول، و برای وزن دهی از ترکیب توابع نمایی و چندجمله ای استفاده می شود. با صفر شدن توابع وزن در مرز ناحیه تصوری، انتگرال مرزی از بین می رود. در فرم بدون شبکه محلی، از تعدادی گره در شبکه منظم که محل تعریف درجات آزادی هستند، برای گسسته سازی دامنه استفاده می شود. زیرناحیه هایی تحت عنوان ابر، متشکل از نود و نه گره مجاور یکدیگر، تشکیل می شوند که بواسطه همپوشانی با یکدیگر ارتباط برقرار کرده و پیوستگی مولفه های جابجایی و تنش در سرتاسر ناحیه حل گسترده خواهد شد. این مزیتی نسبت به روش های دارای پیوستگی مرتبه صفر به شمار می آید. مرتبه تقریب درون ابر معادل چهار است. شرایط مرزی در گامی جداگانه به صورت نقطه ای روی نقاط مرزی مستقل از گره ها اعمال می شود که توصیف مرز های مختلف از جمله سطوح دارای انحنا را بسادگی و با دادن مختصات صحیح نقاط روی آن میسر می کند. با ارایه سه مثال عددی دارای هندسه های مختلف، توانایی روش در برآورد میادین جابجایی و تنش بررسی می گردد.

    کلیدواژگان: الاستواستاتیک، سه بعدی، توابع پایه متعادل شده، روش بدون شبکه محلی، انتگرال باقیمانده وزنی
  • حسن نیکپور، امیر بذرافشان مقدم* صفحه 7

    امواج لرزهای ناشی از وقوع زلزله در هنگام عبور از لایه های مختلف خاک دستخوش تغییرات زیادی می شوند که علت آن را می توان در ناهمگنی و تغییرپذیری مکانی پارامترهای خاک موثر بر پاسخ لرزهای زمین جست وجو نمود. پارامترهای موجود در یک لایه خاک ناهمگن تحت تاثیر مجموعه ای از عدم قطعیت ها هستند که در این تحقیق تغییرپذیری ذاتی پارامتر مدول برشی خاک بر پاسخ دینامیکی خاک بررسی شده است. در این پژوهش با استفاده از روش تیوری میدان تصادفی و روش تفاضل محدود در چارچوب شبیه سازی های مونت کارلو، تاثیر تغییرپذیری مکانی دوبعدی پارامتر مدول برشی خاک بر روی ضریب بزرگنمایی حداکثر شتاب زمین و طیف پاسخ شتاب سطح مورد بررسی قرارگرفته است. در تحلیل های یقینی مرسوم، فقط یک مقدار ثابت میانگین مدول برشی در مدل دینامیکی در نظر گرفته می شود، ولی در تحلیل های تصادفی، پارامتر مدول برشی خاک به عنوان یک متغیر تصادفی در نظر گرفته می شود که در روش تیوری میدان تصادفی این متغیر بودن در راستای دو بعد در نظر گرفته شده است. نتایج بدست آمده از تحلیل ها نشان می دهد با افزایش ناهمگنی و تغییرات در مدول برشی خاک، مقادیر ضریب بزرگنمایی حداکثر شتاب زمین کاهش می یابد. همچنین با افزایش ضریب تغییرات مدول برشی خاک و درنتیجه افزایش ناهمگنی پروفیل خاک، طیف پاسخ شتاب سطح پروفیل خاک حاصل از تحلیل های تصادفی کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: عدم قطعیت، تئوری میدان تصادفی، شبیه سازی مونت کارلو، ضریب بزرگنمایی حداکثر شتاب زمین، طیف پاسخ شتاب
  • محمدباقر فتحی*، بهرام رضایی، امیرضا آزادمهر صفحه 8

    امروزه محلولها و پساب های ناشی ازفعالیتکارخانه های فرآوری مواد معدنی و صنایع وابسته می تواند یکی از مهمترین منابع جهت تولید عناصر باارزش تلقی شود که بررسی روش استخراج و بهبود آن علاوه بر کاهش تامین نیازهای صنایع پیشرفته و به روزمی تواند به عنوان یکی از روش های موثر در کنترل باطله ها و کاهش دغدغه های محیط زیستی تبدیل شود. در این تحقیق رفتار جذب رنیوم بر روی رزین داوکس 21K از محلولهای باردار و در حضور مولیبدن، در شرایط کاملا نزدیک به محلولهای حاوی مس حاصله از عملیات فروشویی توده ای، با استفاده از معادلات ایزوترمیک لانگمویر، فروندلیچ، تمکین و دوبنین رادشکویچمورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در شرایط جذب تک جزیی،برازش داده های بدست آمده از آزمایشهای استاتیکی بر روی معادلات مذکور بیشترین انطباق را با معادله فرندلیچ و در شرایط دو جزیی با مدل تعمیم یافته آن دارند. بررسی تغییرات ظرفیت رزین در دو شرایط مذکور نشان داد که بواسطه حضور جزء دوم، به دلیل رقابت ایجاد شده بین یونهای موجود، ظرفیت رزین تا حدود 47% کاهش پیدا می کند. همچنین آزمایشهای واجذبی از هفت نمونه رزین باردار شده با یونهای رنیوم-مولیبدن با استفاده از استات آمونیوم 5/0 مولار نشان داد که بعد از گذشت 7 ساعت بیش از 92% مولیبدن از روی رزین آزاد می شود در حالیکه در این مدت میزان واجذبی رنیوم موجود بر روی رزین بیشتر از 13% حاصل نشد.

    کلیدواژگان: رنیوم، مولیبدن: رزین داوکس 21K، معادلات ایزوترمیک، آزمایشهای واجذبی، استات آمونیوم
  • میلاد ظاهری، مسعود رنجبرنیا* صفحه 9

    در صورتی که با استفاده از انفجار و مته زنی فضای زیرزمینی حفاری شود، ناحیه آسیب دیده ای در اطراف آن پدید می آید که خصوصیات مکانیکی و خزشی آن می تواند به شدت با توده سنگ اولیه متفاوت باشد. وجود چنین ناحیه ای در توده سنگ های مچاله شونده می تواند منجر به افزایش جابجایی ها با گذشت زمان شود. از این رو، در این مقاله، یک حل تحلیلی بسته برای تعیین رفتار دراز مدت حفره کروی که در اطراف آن، یک ناحیه آسیب دیده وجود دارد، ارایه می شود. بدین منظور فرض می شود که رفتار توده سنگ از مدل برگر تبعیت می کند. بعد از صحت سنجی مدل، با استفاده از مطالعه پارامتریک، تاثیر عوامل مختلفی همچون شعاع حفره کروی، ضخامت ناحیه آسیب دیده، مدول برشی و ضریب ویسکوزیته مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج این تحقیق حاکی از آن است که اگر شعاع ناحیه آسیب دیده ثابت در نظر گرفته شود، با کاهش شعاع حفره از 7 به 4/57 متر، جابجایی دیواره حفره بلافاصله و بعد از مدت 10 سال به ترتیب 1/42 و 1/57 برابر می گردد. در مقابل، در صورتی که مقدار شعاع حفره برابر 4/57 متر باشد، بلافاصله و بعد از گذشت 10 سال، جابجایی دیواره حفره کروی که شعاع ناحیه آسیب دیده برابر 8 متر است، به ترتیب 50% و 70% بیشتر از حالتی است که این شعاع برابر 6 متر است. با فرض ثابت بودن شعاع حفره کروی و شعاع ناحیه آسیب دیده، اگر مقدار ویسکوزیته کلوین یک بیستم گردد، جابجایی دیواره حفره کروی بعد از گذشت 1 سال به ترتیب 115% و 173% افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: مدل سازی تحلیلی، فضای زیرزمینی، مدل برگر، رفتار وابسته به زمان، توده سنگ مچاله شونده
  • امیرحسین طاهری، آرش رساءایزدی، سید احسان ابریشمی* صفحه 10

    تصادفات با شدت بالا هزینه های سنگینی همچون مرگ ومیر، جراحت، خسارت های وارده به جاده، تجهیزات جاده ای و وسایل نقلیه و همچنین عواقب مخرب روانی برای جامعه در بردارد. این مطالعه قصد دارد تا با استفاده از متغیرهای ترافیکی که خود قابل پیش بینی هستند، شدت تصادفات در جاده های برون شهری را با بهره گیری از مدل های خانواده لوجیت پیش بینی کند. لذا در مرحله اول داده های تصادفات با داده های ترافیکی بدست آمده از ترددشمارهای موجود در راه ها تلفیق شده و سپس مورد تحلیل و مدلسازی قرار می گیرد. در تلفیق این دو داده از سناریوهای زمانی و مکانی به نوعی استفاده می شود که بیشترین معنی داری را برای مدلهای تحلیلی این مطالعه به ارمغان آروند. مدل های لوجیت مورد استفاده در این مطالعه شامل؛ لوجیت ترتیبی و لوجیت چندگانه می شود. داده های مورد استفاده نیز مربوط به جاده های برون شهری استان خراسان رضوی است که طی یک بازه زمانی چهارساله برداشت شده است. نتایج نشان می دهد ضریب خوبی برازش حاصل شده برای مدل لوجیت ترتیبی 017/0 و برای مدل لوجیت چندگانه 019/0 تخمین زده شده است. این بدان معناست که مدل لوجیت چندگانه برازش بهتری را از خود نشان داده است. در مدل لوجیت ترتیبی ارایه شده متغیرهای مستقل ترافیکی "جریان وسیله نقلیه سنگین" و "سرعت بالای 85 کیلومتر بر ساعت" معنادار شده است. همچنین در مدل لوجیت چندگانه علاوه بر معنادار شدن متغیرهای مستقل "جریان وسیله نقلیه سنگین" و "سرعت بالای 85 کیلومتر بر ساعت" برای شدت تصادفات جرحی و فوتی، متغیر مستقل "حداقل سرفاصله زمانی" نیز برای تصادفات با شدت خسارتی معنادار شده است.

    کلیدواژگان: شدت تصادفات، پیش بینی تصادفات، تصادفات برون شهری، لوجیت ترتیبی، لوجیت چندگانه
  • احمدرضا محبوبی*، نازنین محبوبی مطلق، علی نورزاد صفحه 11

    یکی از مدل های تماسی پیوندی که برای شبیه سازی پیوندهای سیمانی شکل گرفته بین ذرات در یک نمونه سیمانته در روش اجزای منفصل به کار می رود، مدل "اتصال مسطح" است. تعداد میکروپارامترهای موردنیاز برای تعریف این مدل تماسی در بین ذرات، بسیار بوده و اثر هر یک از این پارامترها روی پاسخ مصالح مشخص نیست. در این مطالعه، پس از انجام آزمایش های سه محوری استاتیکی و دینامیکی بزرگ مقیاس بر روی مصالح شنی سیمانته در آزمایشگاه، به شبیه سازی آن ها با استفاده از مدل تماسی اتصال مسطح پرداخته شد. سپس، یک تحلیل حساسیت به منظور تعیین اثر میکروپارامترها روی پاسخ ماکروسکوپیک نمونه های سیمانته و مشخص نمودن موثرترین میکروپارامترها، جهت ساده سازی فرآیند کالیبراسیون، انجام شد. برای کمی کردن روابط بین پارامترهای میکرو و ویژگی های مکانیکی نمونه، تحلیل رگرسیون نتایج شبیه سازی ها صورت گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد که مقاومت بیشینه و پسماند برشی عمدتا به چسبندگی و نسبت سختی وابسته هستند. اثر مدول الاستیک و نسبت سختی روی مدول مماسی اولیه و مدول برشی قابل توجه است. نسبت پواسون تحت تاثیر نسبت سختی و چسبندگی می باشد. نسبت میرایی بیشتر به مدول الاستیک بستگی دارد. این نتایج می تواند به عنوان یک راهنما برای مدل سازی رفتار مصالح شکننده در روش اجزای منفصل به کار رود. با مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی های عددی و آزمایش های آزمایشگاهی، مشاهده می شود که مدل عددی به خوبی توانسته رفتار نرم شوندگی و اتساعی شن سیمانته را ارایه دهد.

    کلیدواژگان: شبیه سازی به روش اجزای منفصل، مدل تماسی پیوندی اتصال مسطح، مصالح دانه ای سیمانته، تحلیل حساسیت، تحلیل رگرسیون
  • امین قطبی، محمد علیائی*، هیثم حیدرزاده صفحه 12

    بسیاری از سواحل ایران در معرض خطر زلزله قرار دارند و تحت اثر بارگذاری دینامیکی زلزله، این خاک ها با توجه به اشباع بودن، مستعد روانگرا شدن هستند. لذا در تحقیق حاضر، رفتار خاک ماسه ای اشباع در دو لایه با تراکم نسبی های مختلف به همراه اثرات اندرکنشی خاک و شمع تحت اثر بار دینامیکی سینوسی از نوع تاریخچه شتاب مورد توجه قرار گرفته است. بدین منظور از یک مدل رفتاری بر مبنای نظریه صفحات تودرتو استفاده گردیده و برای حل معادلات حاکم بر محیط مختلخل اشباع به صورت کاملا همبسته، از روش اجزای محدود استفاده شده است. بر اساس نتایج بدست آمده، ملاحظه می شود در لایه های سطحی با پتانسیل روانگرایی بالا، بدون توجه به اینکه فرکانس بارگذاری چه مقداری باشد، در این اعماق روانگرایی رخ خواهد داد. اما در اعماق و لایه هایی که پتانسیل روانگرایی در آنها کمتر است، افزایش فشار آب حفره ای به شدت تابع فرکانس بارگذاری است، بطوریکه با افزایش فرکانس نسبت به فرکانس طبیعی، فشار آب حفره ای تحت بارگذاری دینامیکی، کمتر افزایش می یابد. همچنین، بر اساس تحلیل های انجام شده تحت فرکانس های مختلف مشاهده می شود که در یک فرکانس خاص بارگذاری دینامیکی، افزایش طول شمع تاثیر چندانی بر تغییرمکان سر شمع (به دلیل جرم زیاد) ندارد اما می تواند تغییرمکان در طول و انتهای مدفون شمع را تا حد زیادی تحت تاثیر قرار دهد. ازاینرو، هرچه نسبت طولی از شمع که در خاک روانگرا قرار دارد به طول کل شمع، بزرگتر باشد، امکان تغییرمکان انتهای مدفون شمع بیشتر می شود؛ و در نتیجه می تواند منجر به عدم پایداری سازه شود.

    کلیدواژگان: مدلسازی عددی، روانگرایی، خاک لایه ای، اندرکنش خاک و شمع، مدل رفتاری چند سطحی
  • عبدالرضا کریمی*، رضا یوسفی، امیرعباس عموئی، مسعود عامل سخی صفحه 13

    امروزه با گسترش شهرنشینی، احداث روسازی بر روی خاک بستر سست و ضعیف در برخی مناطق امری اجتناب ناپذیر است. یکی از روش های مرسوم و کم هزینه جهت بهبود خصوصیات ژیوتکنیکی خاک ماسه ای، تثبیت آن به وسیله مصالحی مانند آهک و سیمان است. با توجه به آلودگی های زیست محیطی حاصل از تولید و مصرف سیمان، استفاده از آن همچنان در پروژه های عمرانی از ارکان اصلی به حساب می آید. از طرفی انباشت مواد زاید در محیط زیست و لزوم دفن آن ها در لندفیل ها یکی از مشکلات جامعه است. به همین دلیل این پژوهش به دنبال یافتن راه حلی برای کاهش مصرف سیمان و همچنین استفاده از مواد زایدی مانند خاک اره در بهسازی خاک است. به منظور بررسی تاثیر افزودن زیولیت و خاک اره بر مقاومت تک محوری (UCS) خاک ماسه ای، مقادیر 4% وزنی سیمان، مقادیر 0، 1، 3 و 5 درصد پودر و الیاف خاک اره و مقادیر 0، 10، 30 و 50 درصد جایگزینی زیولیت در زمان عمل آوری 7، 14 و 28 روز استفاده شده است. طبق نتایج آزمایش تراکم با افزودن زیولیت و خاک اره، رطوبت بهینه خاک افزایش و وزن مخصوص خشک خاک کاهش یافته است. همچنین طبق نتایج آزمایش تک محوری، میزان بهینه جایگزینی زیولیت به جای سیمان در خاک ماسه ای، 30% به دست آمده است و با افزایش میزان زیولیت، کرنش گسیختگی نمونه ها افزایش یافته است. از طرفی مقاومت تک محوری نمونه ها با افزودن 3% پودر خاک اره و 1% الیاف خاک اره به بیشینه مقدار خود می رسد. همچنین کرنش گسیختگی نمونه ها با افزایش میزان خاک اره افزایش یافته است. نتایج آزمایش ها نشان از تاثیر بیشتر الیاف خاک اره نسبت به پودر خاک اره در بهسازی خاک بوده است.

    کلیدواژگان: خاک ماسه ای، زئولیت، خاک اره، سیمان پرتلند، مقاومت فشاری تک محوری (UCS)
  • احمد شوشتری*، سیده فاطمه لبافی، احسان محتشمی صفحه 14

    در این مقاله عملکرد سیستم‏ کنترل میراگر جرمی‏تنظیم‏شونده (TMD) در کاهش پاسخ‏های لرزه‏ای یک پل یکپارچه چهار دهانه مورد بررسی قرار می‏گیرد. دو روش تحلیلی کلاسیک و یک روش بهینه سازی برای محاسبه پارامترهای این میراگر به کار گرفته می شود و تاثیر آن بر پاسخ لرزه ای پل بررسی می‏‏ شود. در روش بهینه سازی، سه تابع هدف کمینه کردن بیشینه جا‏به‏جایی و بیشینه شتاب گره میانی عرشه و نیز بیشینه برش پایه مورد استفاده قرار می گیرد. میراگر با پارامترهای محاسبه شده بر روی پل قرار گرفته و پل تحت چند زلزله بزرگ در جهت عرضی قرار می‏گیرد. بهینه‏سازی در برنامه MATLAB و تحلیل دینامیکی غیرخطی سازه در نرم افزار OpenSees برنامه‏نویسی شده است. هدف از انجام این پژوهش مقایسه روش‏های مختلف در به‏دست آوردن پارامترهای میراگر و معرفی روشی است که میراگر با استفاده از آن روش عملکرد بهتری بر روی پل داشته باشد. نتایج عددی نشان می‏دهد استفاده از TMD در کاهش پاسخ‏های لرزه‏ای پل موثر بوده و نتخاب روش محاسبه این پارامترها بر عملکرد آن تاثیرگذار است. استفاده از روش بهینه‏سازی به دلیل تعیین پارامترهای میراگر با توجه به مشخصات زلزله سبب کاهش بیشتر پاسخ های نیرویی و حرکتی پل می شود. همچنین انتخاب تابع هدف نیز در مقدار کاهش پاسخ‏ها موثر است و بیشترین مقدار کاهش پاسخ، مربوط به پاسخ متناظر با تابع هدف می‏باشد. برای پل مورد بررسی مقادیر بیشینه کاهش پاسخ جابه‏جایی و شتاب گره میانی عرشه برابر 22.4 و 17.7 درصد و برای برش پایه 4.3 درصد می‏باشد. بنابراین تابع هدف جابه‏جایی بهترین تابع هدف معرفی می‏گردد.

    کلیدواژگان: میراگر جرمی، تنظیم، شونده، پل یکپارچه، پارامترهای میراگر، بهینه سازی، الگوریتم ازدحام ذرات
  • نفیسه جامی الاحمدی*، محمد هاشمی، مهران کریم پور فرد صفحه 15

    تفاوت های اقلیمی زیاد در نقاط مختلف کشور و ظرفیت پایین سرمایه گذاری در سیستم های مدیریت پسماند باعث شده است ارایه یک طرح همسان جهت لاینر کف محل های دفن پسماند شهری چندان واقع بینانه نباشد. در این مقاله یک رویکرد نیمه عملکردی جهت انتخاب لاینر مناسب در این محل های دفن ارایه شده است. از این رویکرد در تدوین دستورالعمل ارزیابی فنی و ضوابط زیست محیطی محل های دفن پسماند عادی و ویژه استفاده شده است. بدین منظور، شرایط مختلف اقلیمی و هیدروژیولوژیکی در نظر گرفته شد. نرخ نفوذ شیرابه به درون سیستم جمع آوری شیرابه در حالات مختلف اقلیمی متناظر با بارش زیاد، متوسط و کم با استفاده از نرم افزار HELP تعیین و به عنوان پارامتر نماینده شرایط اقلیمی در نظر گرفته شد. همچنین نرخ روزانه دفن پسماند که مبین اندازه محل دفن است به صورت طول محل دفن در امتداد آب زیرزمینی تعیین شد. سرعت آب زیرزمینی، هدایت هیدرولیکی خاک زیر محل دفن و ضخامت آن نیز به عنوان پارامترهای هیدروژیولوژیکی منظور شدند. سناریوهای تلفیقی حاصل (324 حالت) در نرم افزار POLLUTE تعریف و فرایند نشت یون کلراید از درون پنج گزینه مختلف لاینر مدلسازی شد. نتایج نشان داد که هر چه اندازه محل دفن بزرگتر و هدایت هیدرولیکی لایه خاک طبیعی در زیر محل دفن بیشتر باشد، با کاهش لایه های لاینر و کاهش سرعت آب زیرزمینی در آبخوان، حداکثر غلظت آلاینده ای که به آبخوان می رسد بیشتر و مدت زمان رسیدن به حداکثر غلظت، کمتر می شود. در نهایت بر اساس نتایج مدلسازی، لاینر بهینه جهت هر یک از شرایط اقلیمی و هیدروژیولوژیکی بررسی شده، پیشنهاد شده است.

    کلیدواژگان: طراحی مبتنی بر عملکرد، شیرابه، انتقال آلاینده، طراحی لاینر محل دفن، ضریب سورت
  • حامد یوسفی نژاد، محمدمهدی جباری* صفحه 16

    امروزه با توسعه نانو فناوری، کاربرد این ماده در زمینه دستیابی به برخی خواص مورد نظر در مصالح ساختمانی به ویژه بتن، بسیار اهمیت دارد. در این راستا استفاده از نانو اکسید آلومین می تواند باعث تغییر در برخی مشخصات فیزیکی و خواص مکانیکی بتن گردد. با توجه به سختی بالای آلومین انتظار می رود تا بتوان با کمک این ماده در مقیاس نانو، مقاومت سایشی بتن را افزایش داد. در این تحقیق، با بررسی تاثیر نانو اکسید آلومین بر روی مشخصات بتن، ضمن بهینه یابی میزان استفاده از این مواد، امکان استفاده در کاربردهای خاص به ویژه پوشش ها و کفسازی های بتنی، مورد ارزیابی قرار گرفته است. مقادیر نانو اکسید آلومین بکار رفته در طرح مخلوط بتن این تحقیق، در نسبت های وزنی 25/0، 5/0 و 75/0 درصد جایگزین بخشی از سیمان می باشد. همچنین با هدف کاهش هزینه و اجرای راحت تر، پاشش محلول نانو اکسید آلومین به صورت رقیق شده طی یک الی چهار لایه بر روی سطح بتن نیز مورد بررسی و آزمایش قرار گرفت. نتایج این تحقیق نشان داد که افزودن 5/0 % پودر نانو اکسید آلومین در بتن می تواند ضمن بهبود نسبی برخی از خواص مکانیکی مورد آزمایش، مقاومت سایشی بتن را نیز تا 77 % افزایش دهد. همچنین نتایج تست سایش نشان داد که ایجاد لایه نانو اکسید آلومین بر روی سطح بتن با وجود بهبود اثربخشی با افزایش تعداد لایه پوشش، در مقایسه با طرح مخلوط ترکیبی از اثرگذاری کمتری برخوردار است.

    کلیدواژگان: نانو اکسید آلومین، نانو مواد، دوام سایشی، سایش بتن، کفسازی بتنی
  • محمدامین میرزاعلیان، مسعود یخچالیان* صفحه 17

    یکی از متداول ترین نامنظمی‏ های موجود در سازه ‏ها، نامنظمی در ارتفاع و از نوع سختی جانبی می‏باشد. با توجه به متفاوت بودن پاسخ لرزه ای این نوع سازه ها نسبت به سازه های منظم، ارزیابی و بررسی پاسخ لرزه ای سازه های نامنظم همواره موضوع تحقیقات بسیاری بوده است. سازه ‏ای که براساس برش پایه تعیین شده توسط آیین‏نامه طراحی می‏شوند، تحت اثر زلزله طرح وارد محدوده رفتار غیرخطی می‏شوند. برای تخمین تغییرمکان واقعی سازه ها تحت اثر زلزله طرح، تغییرمکان بدست آمده از تحلیل الاستیک، در سطح برش پایه کاهش یافته، با استفاده از ضریب بزرگنمایی تغییرمکان (Cd) افزایش می یابد. تحقیقات مختلف نشان می دهند که مقدار Cd تعیین شده توسط آیین‏نامه ‏ها، مقادیر تغییرمکان‏ های جانبی سازه ‏ها را در مواردی با دقت کمتری از واقعیت پیش‏ بینی می‏کند. هدف اصلی این پژوهش تعیین دقیق تر ضریب بزرگنمایی تغییرمکان برای پیش بینی حداکثر دریفت بین طبقه ای و حداکثر دریفت بام در قاب‏های کوتاه و میان‏مرتبه خمشی فولادی ویژه دارای طبقه نرم میباشد. تعداد طبقات و محل قرارگیری طبقه ی نرم متغیرهای این پژوهش میباشند. نتایج نشان می دهند که استفاده از مقدار Cd =5.5 که توسط استاندارد 2800 و آیین‏نامه ASCE 7-16 برای سازه های فولادی دارای سیستم باربر قاب خمشی ویژه تعیین شده است، در بیشتر طبقات سازه های مورد نظر، حداکثر دریفت بین طبقه ای و دریفت بام را دست پایین تخمین می زند. بنابراین، برای تخمین دقیق تر حداکثر دریفت بین طبقه ای در سازه های مورد نظر تحت اثر زلزله طرح مقدار Cd = 8.5، و برای تخمین دقیقتر حداکثر دریفت بام، ضریب بزرگنمایی تغییرمکان (CdRoof) برابر با 8 پیشنهاد میشود.

    کلیدواژگان: ضریب بزرگنمایی تغییرمکان، قاب خمشی فولادی ویژه نامنظم در ارتفاع، طبقه نرم، دریفت بین طبقه ای، دریفت بام
  • یاسر مهدی زاده زارع اناری، محمد نجف زاده، صدیقه انوری* صفحه 18

    پیش بینی دقیق فرآیندهای هیدرولوژیکی و احتساب عدم قطعیت های آنها، از جمله چالش های اساسی در حوضه مدیریت منابع اب است. هدف مقاله حاضر، پیش بینی جریان ماهانه رودخانه کارون در محل ایستگاه هیدرومتری ارمند با استفاده از روش های هوش مصنوعی (AI) می باشد. بکارگیری رویکرد شبیه سازی مونت کارلو (MCS) جهت احتساب عدم قطعیت پیش بینی های نامبرده و نیز مقایسه عملکرد آنها از اهداف دیگر مقاله محسوب می شود. بدین منظور از مدل های مبتنی بر AI شامل برنامه نویسی بیان ژن(GEP) ، اسپیلاین رگرسیون تطبیقی چند متغیره (MARS) و درخت مدل (MT) استفاده شده است. همچنین آمار 28 ساله جریان رودخانه کارون (سالهای 1387-1360) استفاده و برای تولید اعداد تصادفی، روش پارامتریک توماس-فیرینگ (TF) بکار گرفته شد. نتایج ارزیابی عملکرد مدلها با شاخص هایی همچون ضریب همبستگی (R)، میانگین قدر مطلق خطا (MAE) و ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، نشان داد که مدل MT در هر دو مرحله آموزش و آزمون عملکرد بهتری نسبت به سایرین داشته است. شاخص های دقت مدل برای مرحله آموزش مدل MT برابر R=0.841 و RMSE=36.789 m^3/s بوده است در حالیکه این شاخص ها برای مرحله آزمون برابر با R=0.87 و RMSE=44.253 m^3/s می باشد. نتایج ارزیابی عدم قطعیت پیش بینی ها توسط مدلهای MARS، GEP و MT نشان داد که مدل MT با داشتن شاخص R-factor=1.67 و 95PPU=55.5% بهترین عملکرد را برای احتساب عدم قطعیت داشته است.

    کلیدواژگان: تخمین، عدم، قطعیت، جریان، مدل
  • احمدرضا زینالی، افسانه شهبازی*، علیرضا پورخباز صفحه 19

    رشد صنایع و به دنبال آن افزایش منابع آلاینده به ویژه پساب رنگی آلی ناشی از صنایع نساجی، داروسازی و غیره باعث ایجاد تغییرات نامطلوب آنتروپوژنیک بر منابع آبی شده است. بهره گیری از فتوکاتالیست ها به عنوان مطلوب ترین راهکار جهت پالایش این آلاینده ها مطرح می شوند. در این مقاله، نانوفتوکاتالیست (CNMS) از طریق تثبیت نانوذره کربن نیترید گرافیتی (CNNP) طی فرآیند هیدروترمال بر روی بستر ارگانوسیلیکای مزوحفره تناوبی (PMO) سنتز شد و مطالعه کارایی آن در تجزیه فتوکاتالیستی رنگ رودامین بی (RhB) در فتوراکتور نور مریی LED با تفکیک رنگ RGBW صورت پذیرفت. شباهت ویژگی های ساختاری و نوری CNMS با CNNP و PMO در نتایج آنالیز XRD و SAXRD، FTIR و DRS نشان می دهد که ساختار و چهارچوب CNMS حفظ شده و متاثر از هر دو پیش ماده بوده است. بهینه سازی پارامترهای موثر بر کارایی فتوکاتالیست در آنالیز پاسخ سطحی (RSM) با روش باکس-بنکن (BBD) در سه متغیر زمان، دوز فتوکاتالیست و طول موج نور انجام شد. براساس نتایج ANOVA، دقت و اعتبار مدل برازش شده درجه دوم (quadratic) با بالا بودن F-value و تمامی ضرایب همبستگی، معنی داری پارامتر p-value، کوچک بودن %C.V. و عدم خود همبستگی براساس نتایج آزمون D-W تایید شد. متغیر طول موج (C) و متغیر تعاملی طول موج و دوز (BC) بیشترین تاثیر را در کارایی تجزیه فتوکاتالیستی دارند. در نهایت با تحلیل سینتیک در شرایط بهینه، مقدار تجربی حذف برابر با 04/90 محاسبه گردید که با مقدار پیش بینی شده برابر با 20/92 درصد مطابقت داشته و در محدوده پیش بینی (PI 95%) قرار گرفته است و بدین صورت اعتبار مدل تایید می شود.

    کلیدواژگان: نانوفتوکاتالیست، کربن نیترید گرافیتی، ارگانوسیلیکای مزوحفره تناوبی، بهینه سازی روش پاسخ سطحی، رودامین بی
  • روزبه اوجی، قاسم حبیب آگهی، مهدی ویس کرمی* صفحه 20

    رفتار جانبی شمع ها تحت بار سیکلی یکی از چالش برانگیزترین موضوعات در طراحی شمع است. تمرکز عمده تحقیقات انجام شده شمع صلب است و توجه کمی به رفتار شمع های انعطاف پذیر شده است. همچنین برخی پارامترهای تاثیر گذار بر عملکرد شمع تحت بارگذاری جانبی سیکلی کمتر بررسی شده است. در این پژوهش رفتار شمع انعطاف پذیر تحت بارگذاری جانبی سیکلی در خاک ما سه ای به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور دستگاهی جهت بارگذاری سیکلی شمع طراحی و ساخته شده است که قابلیت اعمال انواع بارگذاری های مختلف سینوسی را دارد و با مجهز شدن به حسگرهای جابجایی سنجو نیرو سنج، مقادیر نیرو و جابجایی در طی حرکت سیکلی قابل اندازه گیری است. پارامترهای موثر در بارگذاری سیکلی شامل فرکانس، دامنه بارگذاری، تعداد سیکل ها، جهت بارگذاری سیکلی و همچنین تراکم خاک مورد بررسی قرار گرفتند. به منظور ارزیابی اثر بارگذاری سیکلی بر ظرفیت باربری جانبی نهایی شمع، تعدادی آزمایش نیز در شرایط بارگذاری پسا سیکلی انجام شده است. نتایج آزمایش ها نشان داد که تحت بارگذاری سیکلی یکطرفه و دوطرفه در طی 100 سیکل بارگذاری، سختی به صورت تدریجی افزایش می یابد در حالی که در شرایط بارگذاری یکطرفه بدون باربرداری کامل سختی ابتدا کاهش و سپس ثابت می ماند. افزایش فرکانس از 0.1Hz به 0.2Hz تاثیر قابل توجهی در افزایش ظرفیت باربری جانبی سیکلی دارد. تحت بارگذاری سیکلی یکطرفه، با افزایش دامنه بارگذاری، نیروی پسماند ایجاد شده در سر شمع افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: شمع، بارگذاری سیکلی، ظرفیت باربری جانبی، پسا سیکلی، فرکانس
|
  • Ali Attarzadeh *, Babakhani Ali Page 1

    One of the main goals in diverting water in rivers is to provide required water ‎with a minimum of sediments, which is usually met through installation of sediment control structures with different ‎arrangements to significantly decrease the sediment that enters the intake.In addition to sediment control,serious ‎attention should also be paid to impact of these structures and sediment control scenarios on the riverbank and ‎other relevant facilities located in vicinity of intake entrance. Using a laboratory scale canal,equipped with ‎recirculating sediment and included a 90◦lateral intake and a bed moving because of dunes movement, the effects of ‎these structures including sill,dike, and submerged vanes on the banks in the vicinity of intake entrance was ‎experimentally investigated at four different sediment control scenarios and different discharge ratio. In order to ‎accurately evaluate the scour near banks, after dynamic equilibrium was achieved at the bed due to continuous ‎changes of its elevation in these conditions,scour time series analysis was performed at upstream and downstream ‎points near the intake, along the banks on either sides of main canal.results show that different behaviors are ‎observed near intake due to various factors influencing the flow. While, in range of discharge ratios studied dike increases depth and length of scour zone at intake downstream by an average of about72%and‎‎34%, respectively, vanes reduces length of zone by37% and at discharge ratio of0.12, an ‎increase of about 66% in depth of scour zone is observed, while at discharge ratio of0.18, a decrease of‎‎24% in depth of zone occurs.‎

    Keywords: Scour, intake, sill, spur dike, submerged vanes
  • Mehdi Poursha *, Ahmadreza Fatahi Page 2

    According to the seismic design codes, the response spectrum analysis (RSA) method can be used in the seismic analysis of tall buildings since it can consider the effect of higher modes. On the other hand, the nonlinear time history analysis is the most accurate method of the evaluation of seismic responses of structures. Consequently, it is needed to study the accuracy of the RSA method and to compare the seismic responses computed by the RSA to those from the nonlinear time history analysis. To this end, six 3D structures with 4-, 10- and 20-story heights are investigated in this paper. The lateral load resisting systems of the structures include special steel moment-resisting frames (MRFs) and concentrically braced frames (CBFs). To conduct the nonlinear time history analyses, four sets of ground motion records including three groups of near-fault records with different characteristics and one set of far-fault records are used. The near-fault ground motion sets include forward directivity effect, fling step and no pulse characteristics. All sets comprise seven seismic motion records. The results indicate that the seismic responses, obtained by the RSA, are mostly underestimated and non-conservative in comparison with those from the nonlinear time history analysis. In general, the more the height of the structure, the larger the error in the seismic responses derived from the RSA. Also, the largest error in the RSA relative to the rigorous time history analysis occurs in the case of the near-fault ground motions with fling-step effect.

    Keywords: Response spectrum analysis, Nonlinear Time History Analysis, near-fault ground motions, Far-fault ground motions, Directivity effect
  • Amirreza Mamdoohi *, Sogol Kanaani Maman Page 3

    Value of travel time (VOTT) plays a key role in the choices of travelers. Empirical studies have shown significant differences in VOTT estimates, which researchers attribute that to several factors, including demographic, alternatives, trip, and regional economic characteristics. One of the policies reducing use of private car is congestion pricing of the low emission zone (LEZ). This study aims to estimate VOTT and analyze its heterogeneity among users of Tehran LEZ. We use stated preference (SP) data to calibrate mixed logit models, based on which, travelers' value of time is evaluated. The mean value of travel time is calculated 5788 Rials per hour. Results of mixed logit model indicate cost coefficient with triangle distribution (mean -0.00036) and travel time coefficient with normal distribution (mean -0.20838). To investigate the source of VOTT heterogeneity, random coefficients analysis is used for the interaction between coefficients of time and cost and other variables revealing that only cost as a factor with three variables: number of entrance to LEZ, number of household cars, and high education are significant.

    Keywords: Value of Travel Time, Congestion pricing, Binary logit model, Mixed logit models, Heterogeneity
  • Faezeh Malekzadeh, Hadi Arvanaghi Page 4

    Weirs are structures that are important for measuring flow and controlling water levels. Previous studies have shown that the discharge coefficient is not constant and depends on the weir crest length, the height of weir, the upstream head, and the weir upstream and downstream slopes. In this study, the effect of these parameters on the discharge coefficients (Cd) are investigated by numerical simulation. Results showed that the downstream face slope has little effect on Cd. For 0.1<H1/w<0.4 by decreasing the upstream slope, Cd increases, where H1 is the water head on the weir crest and w is the length of the crest. Also, for the same range, by decreasing the height of the weir (p), the Cd increases. For 0.16<H1/p<2, as the length of the crest decreases, the Cd increases. By comparing the numerical simulation results to physical measurements, determination coefficient (R2) was between 0.71-0.86. In addition to Cd, extraction of other more detailed information such as water level profiles and velocity profiles at different locations are provided and comparison with other studies was carried out.

    Keywords: Broad-crested, weir, Discharge Coefficient, weir upstream face slope, Flow Measurement
  • Vahid Gorbanpoor, Mehrdad EMAMI Tabrizi * Page 5

    Granular materials are used in many projects such as dams, railways and breakwaters. Because the size of granular materials in these projects starts from a few centimeters and sometimes reaches to one meter, conducting laboratory experiments would be very expensive, time consuming and even impossible. For this purpose, the use of numerical modeling to investigate the effect of different parameters on the mechanical behavior of this type of material is very important. Among the effective factors, grain arrangement is investigated in this study. Thus, cylindrical and cubic grains are modeled as representative of rounded and angular grains, in two regular and irregular arrangement based on the discrete element method and stress-strain behavior, applied energy and breakage values after loading are investigated. Using the non-linear Hertz model and determining its parameters based on laboratory experiments, controlling the uniformity of grain distribution based on the number of contact points along with the dip and direction of grains, defining the breakage criterion based on Von Mises criterion and applying the breakage pattern based on particle splitting are among the features of the model used. In order to validate the numerical model, similar laboratory experiments were performed and their results were compared with each other. The results showed that the numerical model can study the effect of the arrangement of grains on the behavior of materials with high accuracy. Also, due to the existence of different shapes in granular materials, the effect of mixed arrangement was investigated on the results.

    Keywords: Grain arrangement, Behavior of materials, discrete element method, Von-Mises criteria, Non-linear Hertz model
  • Danial Afifi, Nima Noormohammadi *, Bijan Boroomand Page 6

    A meshfree method is presented for 3D elasto-static problems in homogenous media using Equilibrated Basic functions. The method treats satisfaction of the Partial Differential Equation independent of the boundary conditions, using a weak weighted residual integration over a cubic fictitious domain embedding the main domain. All 3D integrals break into combination of 1D library integrals, resulting in the omission of the numerical integration. Chebyshev polynomials of the first kind are used to approximate the solution function, and exponential functions combined with polynomials are used as weight functions. The weights vanish over the boundaries of the cubic fictitious domain, removing the boundary integrals. The meshless method considers some nodes for definition of the Degrees of Freedom throughout the domain. Each node corresponds to a local sub-domain called cloud, including 98 other nodes than the main central one. The overlap between adjacent clouds ensures the continuity of both the displacement as well as stress components, an advantage with respect to the formulations. The approximation order within each cloud is 4. Boundary conditions are applied over a set of boundary points independent of the domain nodes, granting the method the ability of application for arbitrarily shaped domains without the drawback of irregularity in the nodal grid. Definition of curved boundary surfaces is easily done by inserting the coordinates of some boundary points located on it. Three numerical examples with various geometries and boundaries are presented to challenge the method. The results are compared with either the available exact solutions or the FEM.

    Keywords: Elasticity, Three dimensional, Equilibrated basis functions, Meshless Method, Weighted residual approach
  • Hasan Nikpoor, Amir Bazrafshan Moghaddam * Page 7

    ABSTRACT Seismic waves caused by earthquakes undergo many changes when passing through different layers of soil, which can be due to the heterogeneity and spatial variability of soil parameters affecting the seismic response of the earth. The parameters in a heterogeneous soil layer are affected by a set of uncertainties. In this study, the inherent variability of the soil shear modulus parameter on the soil dynamic response has been investigated. In this research, using the random field theory method and finite difference method in the framework of Monte Carlo simulations, the effect of two-dimensional spatial variability of soil shear modulus parameter on the peak ground acceleration amplification factor and surface acceleration response spectrum has been investigated. In conventional certainty analysis, only a constant value of the mean shear modulus is considered in the dynamic model, but in stochastic analysis, the soil shear modulus parameter is considered as a random variable, which in the random field theory method, this variability is considered in two dimensions. The results obtained from the analysis show that with increasing heterogeneity and changes in the soil shear modulus, the values of the peak ground acceleration amplification factor decrease. Also, by increasing the coefficient of variation of soil shear modulus and thus increasing the heterogeneity of soil profiles, the acceleration response spectrum of the soil profile resulting from random analysis decreases.

    Keywords: Uncertainty, Random field theory, Monte Carlo simulation, Peak ground acceleration amplification factor, Acceleration response spectrum
  • Mohammadbagher Fahi *, Bahram Rezai, Amirreza Azadmehr Page 8

    Nowadays, solutions and effluents resulting from the activities of mineral processing plants and related industries can be considered as one of the most important resources for the production of valuable elements. Examining the extraction method and improving it, in addition to reducing the needs of modern industries, can be considered as one of the effective methods in controlling wastes and reducing environmental concerns.In this study, in the presence of molybdenum the adsorption behavior of rhenium on the Dowex 21K resin from pregnant solutions, in conditions very close to copper-containing solutions resulting from heap leaching, was investigated by Freundlich, Temkin, Dubinin – Radushkevich and Langmuir isothermal equations.The results showed that in the case of one-component solutions, the fit of the data obtained from static experiments on the mentioned equations are most consistent with the Friendlich equation and in the case of two-component conditions with its expandedform.Examination of resin capacity changes in the two conditions showed that due to the presence of the second component, due to the competition between the existing ions, the resin capacity is reduced by about 47%. Also, the examination of ammonium acetate (0.5 M) on desorption of adsorbed ions from seven resin samples loaded showed that after 7 hours, more than 92% of molybdenum was released from the resin, while during this period, the amount of rhenium desorption no more than 13% was obtained.

    Keywords: Rhenium: molybdenum, Dowex 21K resin, isothermal equations, desorption tests, ammonium acetate
  • Milad Zaheri, Masoud Ranjbarnia * Page 9

    If an underground opening is excavated using drill and blast method, an excavation damaged zone (EDZ) will appear around the opening in which its mechanical and creep properties can be very different from the initial rock mass. The existence of such a zone in squeezing rock masses can lead the time-dependent displacements to increase. Therefore, in this paper, a closed-formed analytical solution is proposed to determine the long-term performance of a spherical opening surrounded by an EDZ. To consider the time-dependent behavior, the viscoelastic Burgers model is assigned to the rock mass. After verifying the proposed method, a parametric study is performed and the influence of various factors such as the radii of the opening and EDZ, the shear modulus, and the viscosity of rock mass are investigated. It was found that if the EDZ radius is considered constant, the displacement of the cavity with 7 meters radius, immediately and after 10 years, is respectively 1.42 and 1.57 times greater than the case in which the cavity radius is 4.57 meters. On the other hand, if the cavity radius is equal to 4.57 meters, immediately and after 10 years, the displacement of the cavity wall in which the EDZ radius is 8 meters is respectively 50% and 70% greater than the case in which this radius is equal to 6 meters. When the radii of the cavity and the EDZ are constant, if the Kelvin viscosity becomes one-twentieth, the cavity displacement increases by 115% and 173% after 1 year, respectively.

    Keywords: Analytical modeling, Underground opening, Burgers model, Time-dependent behavior, Squeezing rock mass
  • Amirhossein Taheri, Arash Rasaizadi, Seyedehsan Seyedabrishami * Page 10

    Fatality, injury, disability, and medical expense, road and vehicle damage, and mental aspects are the main disadvantages of crashes in a community. This study tries to find the influential factors, which are predictable on the severity of crashes in the rural highway using the descriptive logit model family. First, crash data are integrated with traffic data obtained from loop detectors in rural road. Second, the Ordered logit (OL) and Multinomial logit (MNL) models are developed to identify the influential factors on crash severity. Third, the models are evaluated in terms of goodness of fit. They are applied for the short-term prediction of crash severity on rural road network in Khorasan Razavi, one of the most populated province in the northeast of Iran. Results show that the overall goodness of fit for both OL and MNL models are 0.017 and 0.019, respectively that expectedly indicates the MNL model is more accurate. The independent traffic variables "heavy vehicle flow" and "speed above 85 km/h" are significant in the suggested OL model. In the MNL model, the independent variable "minimum headway" is also significant for accidents with serious damage, in addition to the significant variables "heavy vehicle flow" and "speed above 85 km/h" for the severity levels of injury and fatality.

    Keywords: Crash severity, crash prediction, Ordered logit, Multinomial Logit, Descriptive modelling
  • Nazanin Mahbubi Motlagh, Ali Noorzad Page 11

    One of the bonded contact models that is used to simulate the cemented bonds formed between soil particles in a cemented sample in the discrete element method is the "flat joint" model. There are numerous microparameters required to define this contact model between particles in modelling and the effects of each of these parameters on the material response are not clear. In this research, after performing large-scale static and dynamic triaxial tests on cemented gravel in the laboratory, they were simulated as a granular assembly in which the flat joint contact model exists at all grain-grain contacts. Then, a sensitivity analysis was conducted to determine the effect of each micro-parameter on the macroscopic response of cemented samples and to specify the most impressive micro-parameters in order to simplify the calibration process. To quantify the relationships between the micro-parameters and the mechanical properties of the sample, regression analysis of the numerical results was performed. The results show that maximum and residual shear strength of sample are mainly dependent on the flat joint cohesion and stiffness ratio. The effects of elastic modulus and stiffness ratio on the initial tangential modulus and shear modulus are significant. The Poisson ratio is affected by the flat join cohesion and stiffness ratio. The damping ratio depends more on the elastic modulus. These results can be used as a guide for modeling the behavior of brittle materials in the discrete element method. A comparison between numerical and experimental tests results of cemented granular specimens revealed that the model was able to capture the softening behavior of these materials with good accuracy.

    Keywords: Discrete element method simulation, flat joint bonded contact model, cemented granular material, Sensitivity analysis, Regression analysis
  • Amin Ghotbi, Mohammad Oliaei *, Heisam Heidarzadeh Page 12

    Many shores in Iran are at risk of earthquakes, and due to the dynamic loading of the earthquake, these saturated soils are prone to liquefaction. In this study, the behavior of two-layered saturated sand with different relative densities and the interaction effects of soil and pile under dynamic loads has been considered. For this purpose, a constitutive model presented in the multi-surface framework has been applied. Also, the equations governing the saturated environment have been solved in a completely coupled way based on the finite element method. According to the obtained results, liquefaction will occur in the upper layers no matter the loading frequency when their liquefaction potential is high. Nevertheless, at depths and layers where the liquefaction potential is low, the pore pressure is strongly dependent on the loading frequency, so that with an increase in the frequency of the dynamic loads, the water pore pressure increases less. Also, based on the analyses performed under different frequencies, it is observed that at a dynamic loading frequency, increasing the pile length has little effect on the displacement of the pile head but can significantly affect the displacement of the buried parts. Therefore, the larger the ratio of the pile length in the liquefiable soil to the total length of the pile, the greater the possibility of more displacement in the buried end of the pile; And as a result, it can lead to instability of the structure.

    Keywords: Numerical modeling, Liquefaction, Layered Soil, Soil-pile interaction, Multi-surface constitutive model
  • Abdolreza Karimi *, Reza Yousefi, AmirAbbas Amooei, Masoud Amelsakhi Page 13

    Nowadays unlike decades ago, environment plays decisive role for using materials in construction. For example, one considerable part in a project is exploring environmental aspects as a preparatory topic. Chemicals such as cement have been used for decades in construction projects, however chemicals will lead to health catastrophe for both environment and human consequently. One considerable hitches in human life is waste materials such as sawdust which will jeopardise environment. One solution to alleviate these problems is using wastes in construction projects as substitution for cement. In this research, sawdust and zeolite were used to decrease cement use on sandy soil's improvement. Amount of materials are as follows: 4% cement (base on main soil weight), 0,1,3 and 5 % sawdust with two different sizes include powder and fibers (as supersede by cement) and 0, 10, 30 and 50 % zeolite as a supersede by cement. Results showed that zeolite and sawdust increase OMC but decrease MDD. Zeolite meets its optimum in 30% and powdered and fibrous sawdust in 3 and 1% subsequently. Finally, rupture strain will experience a sharp increase by enhancing amount of sawdust. Overall it can be concluded that longer sawdust is more effective than short one.

    Keywords: Sandy Soil, zeolite, sawdust, Portland cement, unconfined compressive strength (UCS)
  • Ahmad Shooshtari *, Seyyedeh Fatemeh Labbafi, Ehsan Mohtashami Page 14

    In this paper, the performance of Tuned Mass Damper (TMD) control system in seismic response reduction of a four-span integral bridge is investigated. Two classic analytical methods and one optimization method are then employed to calculate TMD parameters. Then, the effect of selecting each of the three methods for calculating TMD parameters on the seismic response of the bridge is studied. Three objective functions are considered for optimization procedure in MATLAB. After calculating TMD parameters, nonlinear dynamic analysis of the bridge in transverse direction is carried out in OpenSees. The purpose of this study is to compare different methods in obtaining damper parameters and to introduce a method that calculates damper parameters in such a way that the damper has a better performance on the bridge. Numerical results indicate performance of the damper is affected by its parameters and selecting the objective function. It is recommended to use the optimization method for calculate the damper parameters with maximum lateral displacement of the deck midpoint objective function. Also the results show that the more reduction of the response is related to the response corresponding to the objective function. For the studied bridge, the maximum values of reduction of displacement and acceleration of the middle deck are equal to 22.4 and 17.7%, respectively, and for the base shear is 4.3%. Therefore, the lateral displacement of the deck midpoint objective function is introduced as the best goal function

    Keywords: Tuned Mass Damper, Integral bridge, optimization, optimum parameters of damper, Particle Swarm Optimization
  • Nafise Jamialahmadi *, Mohammad Hashemi, Mehran Karimpour-Fard Page 15

    The difference in climatic conditions across the country and low investment capacity in waste management systems makes it unrealistic to establish the same prescribed design for the bottom liner of municipal solid waste landfills. In this paper, a semi-performance-based approach for the proper design of liners in these landfills has been proposed. This approach has been used in the development of the technical evaluation guidelines and environmental criteria for municipal and hazardous waste landfills. Therefore, different climatic and hydrogeological conditions were considered. The rate of leachate infiltration into leachate collection system in different climates corresponding to high, medium and low precipitation was calculated using the HELP model and considered as a representative parameter of climatic conditions. The rate of waste deposition, which indicates the size of landfill, was introduced as the length of landfill along groundwater direction. Groundwater velocity, hydraulic conductivity and thickness of the aquitard were used as hydrogeological parameters. The resulting scenarios (324 scenarios) were defined in POLLUTE v7 and the chloride migration in five liner options were modeled. The results show that as the landfill is larger and the hydraulic conductivity of the aquitard is higher, the maximum contaminant concentration in the aquifer and the required time period to reach the maximum concentration will increase and decrease, respectively, by reducing the different layers of the liner system and decreasing groundwater velocity. Finally, the optimum liner for all climatic and hydrogeological conditions is proposed based on modeling results.

    Keywords: Performance Based Design, Leachate, contaminant transport, landfill liner design, Soret coefficient
  • Hamed Yousefinezhad, MohammadMahdi Jabbari * Page 16

    Today, With The Development Of Nanotechnology, The Application Of This Material Is Very Important In Achieving Some Desired Properties In Construction Materials, Especially Concrete. In This Regard, The Use Of Nano Aluminum Oxide Can Cause Changes In Some Physical Characteristics And Mechanical Properties Of Concrete. Due To The High Hardness Of Aluminum, It Is Expected To Increase The Abrasion Resistance Of Concrete With The Help Of This Nanoscale Material. In This Research, By Examining The Effect Of Nano Aluminum Oxide On The Characteristics Of Concrete, While Optimizing The Amount Of Use Of These Materials, The Possibility Of Using Them In Special Applications, Especially Concrete Coatings And Flooring, Has Been Evaluated. The Amounts Of Nano Oxide Aluminum Used In The Concrete Mixing Plan Of This Research, In Weight Ratios Of 0.25, 0.5 And 0.75%, Replace Part Of Cement. Also, With The Aim Of Reducing The Cost And Making It Easier To Implement, The Spraying Of A Diluted Nano-Aluminum Oxide Solution In One To Four Layers On The Concrete Surface Was Also Tested. The Results Of This Research Showed That The Addition Of 0.5% Aluminum Oxide Nano Powder In Concrete Can Increase The Abrasion Resistance Of Concrete Up To 77% While Partially Improving Some Of The Tested Mechanical Properties. Also, The Results Of The Abrasion Test Showed That Creating A Layer Of Nano-Aluminum Oxide On The Surface Of The Concrete, Despite The Improvement Of Effectiveness By Increasing The Number Of Coating Layers, Is Less Effective Compared To The Mixed Design.

    Keywords: Nano Aluminum Oxide, Nano Materials, Abrasion Durability, Concrete Abrasion, Concrete Flooring
  • MohammadAmin Mirza Alian, Masood Yakhchalian * Page 17

    One of the most common irregularities in structures is irregularities in height and of the lateral stiffness. Due to the commonness of the use of the irregular structures and also different seismic response of this type of structures, in comparison with regular structures, investigating the seismic response of irregular structures has always been the subject of several research studies. The structures designed for the reduced base shear, under the design earthquake have inelastic response. To calculate the real (inelastic) displacements of structures under the design earthquake, the displacements obtained from the reduced base shear, are amplified by deflection amplification factor (Cd). The seismic codes have dedicated a Cd for each structural system. But different studies show that the dedicated Cd by the codes cannot accurately estimate the real displacements. The main purpose of this research is to propose the Cd values more specifically for more accurately estimating maximum interstory drift ratio (MIDR) and maximum roof drift ratio (MRDR) in steel special moment resisting frames (SMRFs) with soft story. Number of stories and the location of the soft story are the variables considered in this research. The Results show that the use of Cd = 5.5, recommended by the 2800 standard and ASCE 7-16 for steel SMRFs, underestimates the real MIDR (in most of stories), and also MRDR. Thus, for more accurately estimating MIDR in the considered structures, under the design earthquake, Cd = 8.5 is proposed. Furthermore, for more accurately estimating MRDR, Cd roof = 8 is proposed.

    Keywords: Displacement amplification factor, Steel special moment resisting frame, Soft Story, Interstory drift ratio, Roof drift
  • Yaser Mehdizadeh Zare Anari, Mohammad Najafzadeh, Sedigheh Anvari * Page 18

    Accurate forecasting of hydrological process and taking into account their uncertainties are the major challenges in the water resources management. The goal of this paper is to forecast the monthly streamflow of Karun River at Armand hydrometric station using artificial intelligence (AI) methods. Applying the Monte-Carlo simulation (MCS) approach for considering the uncertainty of the AI forecasts and compareing their performance is another objective of this paper. In this regard, some AI-based models including Gene Expression Programming (GEP), Multivariate Adaptive Regression Spline (MARS) and Model Tree (MT) have been used. A 28-year historical data of Karun river (for period of 1981-2008) were also employed. To generate random numbers of stochastic variable, Thomas-Fairing (TF) parametric method was applied. The results of evaluating the performance of these models with indices like correlation coefficient (R), Mean Absolute Error (MAE) and Root Mean Square Error (RMSE), showed that the MT model had better performance than the others in both training and testing phases. The model accuracy indices for the MT model in training phase were R= 0.841 and RMSE= 36.789 m3/ s, while these indices for the test phase were R= 0.87 and RMSE = 44.253 m3/ s. The uncertainty results of the MARS, GEP and MT models showed that the MT model with R-factor= 1.67 and 95PPU=55.5% had the best performance for calculating uncertainty.

    Keywords: Estimation, Uncertainty, Monte, Carlo, Model
  • Ahmadreza Zeynali, Afsaneh Shahbazi *, Alireza Pourkhabbaz Page 19

    The growth of industries has led to an increase in pollutant sources, especially organic dyes wastewater from the textile, pharmaceutical, etc. industries have caused an adverse anthropogenic effects in water resources. Photocatalysis is considered the most desirable solution to treat these pollutions. In this paper, nanophotocatalyst (CNMS) was synthesized by stabilization of graphitic carbon nitride nanoparticles (CNNP) during the hydrothermal process on periodic mesoporous organosilica (PMO) based and its efficiency studied in photocatalytic degradation of rhodamine B(RhB) under RGBW LED photoreactor. The similarity of structural and optical properties of CNMS with BCN and PMO in the results of XRD, SAXRD, FTIR, and DRS analysis showed that the structure and framework of CNMS have been preserved and have been affected by both precursors. Optimization of parameters affecting photocatalyst activity was performed in surface response analysis (RSM) and by Box-Benken (BBD) model in three variables of time, photocatalyst dosage and light wavelength. According to ANOVA results, accuracy and validity of the quadratic model were accepted with high F-value and all correlation coefficients, the significance of p-value parameter, small% C.V. And lack of autocorrelation on D-W test results. The wavelength variable (C) and the interaction wavelength and dosage (BC) variable have the most significant impact on photocatalytic degradation. Finally, by kinetic analysis under optimal conditions, the experimental degradation value was calculated to be 90.04, which corresponds to the predicted value of 92.20% and is within the predicted interval (PI 95%), thus confirming the model’s validity.

    Keywords: Nanophotocatalyst, graphitic carbon nitride, periodic mesoporous organosilicas, RSM optimization, Rhodamine B
  • Roozbeh Owji, Ghassem Habibagahi, Mehdi Veiskarami * Page 20

    Lateral behavior of piles is one of the most challenging design issues. While previous studies have mainly focused on rigid piles, a little attention has been paid to flexible ones. In this study, the behavior of flexible piles under lateral cyclic loading is investigated by experimental tests. For this purpose, a device was designed and commissioned for cyclic loading tests which can generate different types of sinusoidal loads. Measurement was made on the load and displacements during the cyclic loading with a loadcell and Linear Variable Differential Transducer (LVDT). The role of key parameters in cyclic loading including such as the frequency, loading interval, number of cycles, cyclic loading direction and also soil density were investigated. Moreover, post cyclic loading tests were performed to evaluate piles lateral bearing capacity. Experimental observations showed that under one way and two way loadings, the stiffness gradually increases during 100 cycles of loading while under one way without complete unloading process, the stiffness starts to decrease and then remains constant. Increasing the frequency from 0.1Hz to 0.2Hz has shown a significant effect in increasing the lateral cyclic resistance. Under the one way loading, the residual force at the pile head increases with increasing the cyclic loading interval.

    Keywords: Pile, Cyclic loading, Lateral bearing capacity, Post cyclic, Frequency