دانشگاه صنعتی شریف مجله ی مهندسی عمران شریف 2676-4768 38.2 2.1 2022 08 23 Active Length of Natural Gas Pipeline Subjected to Landslide طول فعال خطوط لوله ی انتقال گاز در برابر زمین‌ لغزش 3 15 22724 10.24200/j30.2022.59429.3049 FA سهیل همتی پژوهشکده ی سازه، پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله اکبر واثقی پژوهشکده ی سازه، پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله Journal Article 2021 12 26 Natural gas transmission pipelines have a vital role in human life and thus, they are classified as lifelines. Long-term disruption in the pipeline operation due to landslides would have substantial direct and indirect consequences. Landslides are generally accompanied by large movements of the ground and result in the deformation of the pipeline and the surrounding soil. In buried pipelines, a significant length of the pipeline moves relative to the soil during a landslide. This movement activates the friction between the soil and the pipeline. The location where the relative movement and the friction diminish to zero is called the virtual anchor point. The clear distance between this point and the landslide where the relative movement occurs is known as the anchor length. Active length of the pipeline is the distance between two virtual anchor points on either side of the landslide and it is the sum of the two anchor lengths and the width of the landslide. During a landslide, the pipe within this length would be highly stressed and it is prone to failure. The active length is considered as the protected length and to reduce the risk of pipe rupture, construction of bents, joints, and equipment should be avoided within this length. Thus, an accurate estimate of this length is an important consideration in the design process. In this study, finite element analyses are carried out to evaluate the anchor lengths of common gas transmission pipelines in Iran. The analyses are performed using Ansys software platform. The pipe is modeled by nonlinear pipe elements and the pipe-soil interaction is modeled by Winkler springs. Buried pipes with diameters of 12, 20, 30, and 48 inches under internal pressure of zero, 500, 1000 psi in two different soils are analyzed. The results of the analyses indicate that the anchor length increases with increasing pipe diameter. The soil properties also significantly affect the anchor length, but the internal pressure has only marginal effect on the anchor length. The relevant equation of the anchor length provided by the PRCI guidelines is about 35% less than the anchor length obtained from the analyses. A more accurate equation for the anchor length is proposed in this study. در صورت رخداد زمین‌لغزش در محل عبور خط لوله‌ی انتقال گاز، تغییرشکل لوله و خاک اطراف آن اجتناب‌ناپذیر است. طولی که از خط لوله که در اثر تغییرشکل‌های زمین جابه‌جا می‌شود، طول فعال نام دارد؛ که مجموع طول‌های مهاری به علاوه‌ی عرض زمین‌لغزش است. در پژوهش حاضر، طول مهاری خط لوله تحت اثر زمین‌لغزش و مقایسه‌ی آن با روابط آیین‌نامه‌یی مطالعه شده است. با استفاده از روش اجزاء محدود و نرم‌افزار A‌N‌S‌Y‌S و درنظر گرفتن زاویه‌ی قرارگیری خط لوله‌یی به طول ۱۵۰۰ متر عمود بر جهت رانش، طول مهاری برای ۴ قطر مختلف لوله تحت فشارهای داخلی متفاوت در دو نوع خاک بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهند طول مهاری براساس آیین‌نامه‌های طراحی، به دلیل تخمین کم نیروی محوری ایجاد شده در مقطع لوله، ۳۵\٪ کمتر از طول مهاری حاصل از تحلیل بوده و رابطه‌ی جایگزینی برای آن پیشنهاد شده است که میانگین خطای آن نسبت به نتایج تحلیل، ۴\٪ است. https://sjce.journals.sharif.edu/article_22724_567dbf6a65b57563c28e6311c42cc2d0.pdf

دانشگاه صنعتی شریف مجله ی مهندسی عمران شریف 2676-4768 38.2 2.1 2022 08 23 Turbulence structures and sediment transport of different countermeasure roughness of the squire bridge pier بررسی تأثیرالمان زبری نصب شده در وجه بالادست پایه ی پل در جریان‌های پایین رونده با استفاده از آنالیز طیف قدرت 17 26 22725 10.24200/j30.2022.57666.2925 FA امین محمودی مقدم دانشکده مهندسی عمران، موسسه آموزش عالی شمس، گنبد ، ایران سعید صالحی دانشکده ی کشاورزی ، دانشگاه فردوسی مشهد طیب صادقی فر دانشکده ی منابع طبیعی و علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس Journal Article 2021 04 17 Laboratory experiments were carried out to investigate the hydraulics, turbulence structure, and sediment removal capacity of bridge pier with different adjusted roughness. Four experimental models of the roughness were employed to measure the effect of the geometry of the roughness on the scour hole formation and depth. The effects of roughness geometry on the turbulence structure and local erosion through the bridges were studied for one sand sediment size. The three-dimensional velocity profiles and turbulence characteristics of flow downstream and upstream of the bridge pier were measured by Acoustic Doppler velocimetry (ADV) technique due to different adjusted roughnesses. After filtration process by WinADV software, the contour plots of the turbulence kinetic energy were depicted due to triangular roughness. The maximum longitudinal eroded section, which is commonly located by bridge pier corners, was measured through the experiments. The results of the scour hole measurements indicate that due to increasing the length of the roughness, the scour hole depth values decreased; however, increasing the vertical distance has the same effect on the scour hole formation. Furthermore, different geometries of the employed roughness illustrate that the triangular roughness has less scour hole depth than other experimental models with the same hydraulic condition. The detailed information of the magnitude, distribution, and probability of turbulence structures was extracted from time-series data using power spectra. The turbulence data were compared with the topography of upstream erosion. Analysis of the power spectrum density function indicated that the discontinuous adjusted roughness remarkably reduced the downward energy level of vortexes at the upstream of bridge pier, which is supposed that the gap opening through the roughness can increase downward jets impact. It appears that this condition reduces the turbulence kinetic energy near the bed elevation at the upstream face of squire bridge pier. استفاده از زبری در بدنه‌ی بالادست و پایین‌دست پایه‌ی پل‌ها، تأثیر مستقیمی در کاهش آبشستگی خواهد داشت. از این رو، در جهت تعیین شرایط بهینه، ۱۰۸ آزمایش به ازاء شرایط مختلف زبری نصب شده برای بررسی تأثیر در آبشستگی اطراف پایه‌ی پل، طرح‌ریزی شده است. مقایسه‌ها بین مدل‌های زبری پیوسته و ناپیوسته نشان داد که با اجرای ناپیوسته‌ی زبرهای مستطیلی و مثلثی، میزان بیشینه‌ی عمق آبشستگی به صورت محسوسی کاهش پیدا کرده است. درنهایت، با استفاده از آنالیز طیف قدرت و به‌کارگیری داده‌های سرعت‌سنجی، به بررسی میزان قدرت مؤلفه‌های سرعت در نقطه‌ی بیشینه‌ی آبشستگی پرداخته شده است. نتایج نشان داد که بیشترین مقدار شدت آشفتگی، در زمان بیشترین مقدار طیف قدرت رخ داده است. بررسی داده‌های سرعت نشان داد که سرعت در جهت قائم در حالت پایه‌ی پل بدون زبری، بیشترین مشارکت را در افزایش شدت آشفتگی در جلوی پایه‌ی پل ایفا کرده است. همچنین ناپیوسته کردن زبری، باعث تغییر در ساختار گردابه‌های پایین‌رونده به سمت جلو شده است که درنهایت تغییر مشارکت سرعت‌ها در بیشینه‌ی مقدار آشفتگی را به دنبال داشته است. https://sjce.journals.sharif.edu/article_22725_52f244f9df0168a1f9b62b9e17b3e963.pdf

دانشگاه صنعتی شریف مجله ی مهندسی عمران شریف 2676-4768 38.2 2.1 2022 08 23 Evaluation of interface shear strength properties of geosynthetic with Recycled concrete and Asphalt waste by direct shear test ارزیابی پارامترهای مقاومت برشی سطح مشترک بتن و آسفالت بازیافتی و ژئوگرید با استفاده ازآزمایش برش مستقیم 27 47 22730 10.24200/j30.2022.58653.2989 FA حسین حیرتی دانشکده ی فنی مهندسی، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین محمود حسنلوراد دانشکده ی فنی مهندسی، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین علیرضا اردکانی دانشکده ی فنی مهندسی، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین Journal Article 2021 08 22 Granular materials are widely used in construction. The cost and environmental impact of supplying natural aggregates force the construction industry to look for alternative materials for engineering applications. The interface shear strength properties of recycled construction materials including concrete and asphalt with geogrid as alternative backfill materials in reinforced structures were investigated by using Large-scale Direct Shear Test (LDST) apparatus. Also, a comparison is made between the recycled materials and a natural material with the same physical characteristics and grain size. Geosynthetics are mainly used to stabilize and reinforce different types of earth structures such as slopes, retaining walls, bridge abutments, and foundations. In these cases, the interaction between soil and geosynthetic has a vital role. Three types of single-stranded geogrids were tested as reinforcements. The results showed that reinforcement increases the shear strength and internal friction angle. The tensile strength of geogrids does not have effect on the interface shear strength as the geogrids do not reach the failure state during shear test. The shear strength coefficient for these materials was greater than one, which indicates a strong interaction between the geogrid and the materials. Recycled materials including concrete and crushed asphalt have good shear strength and can be used as an alternative to natural materials in reinforced soil retaining walls, although their shear behavior is slightly different. In general, due to the involvement of these aggregates with the geogrid, it leads to an increase in the shear strength of the interface of these materials and the geogrid to the materials themselves. The shear behavior of natural materials and concrete changes from a slightly softening behavior to a hardening behavior on the interface, a process that is more severe in the case of asphalt. Also, the volumetric behavior of the interface of natural materials and recycled concrete with geogrid is more extensive than the materials themselves, the opposite is true for asphalt. Recycled asphalt materials have a lower interaction coefficient than natural materials and recycled concrete. This reason could be attributed to bitumen coating on recycled asphalt aggregates. In general, recycled concrete and asphalt materials provide the minimum shear strength parameters when reinforced with geogrids. در پژوهش حاضر، خصوصیات مقاومت برشی سطح تماس مشترک مصالح بازیافتی، شامل بتن و آسفالت، با ژئوگرید به‌عنوان مصالح خاکریز جایگزین در سازه‌های خاک مسلح با استفاده از آزمایش برش مستقیم بزرگ‌مقیاس بررسی شده است. در کنار مصالح بازیافتی بتن و آسفالت، از یک مصالح طبیعی با مشخصات فیزیکی و دانه‌بندی تقریباً یکسان با طبقه‌بندی S‌W جهت مقایسه استفاده شده است. سه نوع ژئوگرید تک‌سویه، به‌عنوان مسلح‌کننده آزمایش شدند و نتایج نشان داد که مصالح بازیافتی مذکور با زاویه‌ی اصطکاک داخلی بیشتر از ۴۰ درجه، پتانسیل خوبی برای استفاده در سازه‌های خاک مسلح دارند و می‌توان آن‌ها را با ملاحظاتی به جای مصالح طبیعی استفاده کرد، هر چند که تفاوت‌هایی در رفتار برشی دارند. آزمایش‌ها نشان دادند که مقاومت کششی ژئوگرید، تأثیر چندانی در مقاومت برشی سطح تماس ندارد. درگیری دانه‌ها با ژئوگرید باعث افزایش مقاومت برشی سطح تماس و ضریب اندرکنش شده است، به‌طوری که ضریب مقاومت برشی برای مصالح مذکور، بزرگ‌تر از ۱ به دست آمد که نشان‌دهنده‌ی اندرکنش قوی بین ژئوگرید و مصالح بازیافتی است. https://sjce.journals.sharif.edu/article_22730_8e804eaeeba29084917f03fb77fe0419.pdf

دانشگاه صنعتی شریف مجله ی مهندسی عمران شریف 2676-4768 38.2 2.1 2022 08 23 3D numerical modeling of geothermal tunnels and receivable energy مدلسازی عددی سه‌بعدی تونل‌های ژئوترمال و میزان انرژی دریافتی 41 50 22734 10.24200/j30.2022.58760.3001 FA سید رائف شیخ احمدی دانشکده ی مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس محمد امیر کیانی فردوئی دانشکده ی مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس محمد علیایی دانشکده ی مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس Journal Article 2021 08 22 Nowadays, with development of subway tunnels, heating and cooling stations are playing an important role. Shallow geothermal energy as a renewable time-independent energy source helped significantly to reduce energy consumption for supplying ventilation, heating, and cooling of subway stations. The amount of accessible energy from such modern systems is of great importance in their economic assessment. Hence, this research aims to perform and present finite element modeling to evaluate the amount of exploited energy through ground heat exchangers (GHE) in tunnels. After validation of implemented modeling, the effect of various involved parameters in modeling was studied for a short-term operation of heat exchange. Additionally, the effect of lining isolation with respect to the inner environment of the tunnel was investigated. The results show that by increasing water velocity in the pipe, the total extracted power increased in both isolated and non-isolated conditions. The results can be classified into three main categories. 1. By increasing (a) the spacing between the pipe and inner environment of the tunnel in isolated case, (b) the inner temperature of the tunnel in non-isolated case, and (c) thermal conductivity of soil in both isolate and none-isolate cases, the total extracted power could be improved. The pipe diameter has a fascinating effect on the total extracted power. Firstly, it reduces the amount of extracted power. However, in the case of larger diameters, due to the capability of discharging more water, the amount of extracted power is increased. 2. By increasing (a) the spacing between the pipe and inner environment of the tunnel in non-isolated conditions and (b) pipe thickness in both non-isolated and isolated conditions, the total extracted power is reduced. 3. By increasing the specific heat capacity, density, and porosity of the soil, the total extracted power slightly changes. Indeed, these parameters have a negligible effect on extracted power. امروزه با گسترش تونل‌های قطار شهری، تأمین گرمایش و سرمایش ایستگاه‌ها، اهمیت بسیار زیادی دارد. انرژی زمین‌گرمایی کم‌عمق، به عنوان یک انرژی تجدیدپذیر توانسته است به مقدار قابل توجهی در کاهش انرژی موردنیاز برای تأمین تهویه و گرمایش ـ سرمایش ایستگاه‌های قطار شهری کمک کند. میزان انرژی دریافتی از سیستم نوین ذکر شده در ارزیابی اقتصادی طرح اهمیت بسزایی دارد. از این رو، در پژوهش حاضر سعی شده است با ارائه‌ی یک مدل‌سازی المان محدود، میزان انرژی دریافتی در تونل‌های مجهز به سیستم مبادله‌گر حرارتی در ۱۶ روز بررسی شود. پس از صحت‌سنجی مدل‌سازی صورت گرفته، اثر پارامترهای مختلف مدل‌سازی در دو حالت عایق و غیرعایق بررسی شده است. در شرایط غیرعایق، میزان توان انرژی خروجی وابسته به شرایط حاکم بر فضای داخلی تونل است. براساس نتایج به دست آمده در هر دو شرایط عایق و غیرعایق، تحت تأثیر عملیات مستمر استخراج انرژی، توان انرژی خروجی با گذشت زمان کاهش یافته است. https://sjce.journals.sharif.edu/article_22734_ed058f6930a27493b8a5aabc8b0d4f70.pdf

دانشگاه صنعتی شریف مجله ی مهندسی عمران شریف 2676-4768 38.2 2.1 2022 08 23 Optimization of critical slip surface in unsaturated slopes subjected to rain infiltration by CBO algorithm بهینه یابی سطح گسیختگی بحرانی در شیروانی های غیراشباع تحت بارش باران با الگوریتم برخورد اجسام 51 61 22726 10.24200/j30.2022.59000.3016 FA شراره سادات ناصری دانشکده ی مهندسی عمران، دانشگاه علم و فرهنگ، تهران حامد صادقی دانشکده ی مهندسی عمران - دانشگاه صنعتی شریف 0000-0002-3453-9309 امیر اکبری گرکانی گروه پژوهشی سازه های صنعت برق ، پژوهشگاه نیرو، تهران 0000-0002-9696-3455 Journal Article 2021 09 18 Slope stability analysis is one of the most important issues in the safe design of infrastructures. This is mainly due to the historical hazards arising from instability of soil mass, leading to serious consequences including both fatality and financial loss. According to the field observations, rainfall is one of the most important factors stimulating the instability of unsaturated slopes. Nonetheless, most classical solution methods ignore the unsaturated conditions by simply assuming the soil conditions to be dry or completely saturated. In order to cope with this limitation, commercial software has been improved for simulation of two-phase flow under unsaturated conditions such as the GeoStudio software package. However, the scientific challenge as one of the limitations of commercial software is the optimization of critical slip surface under transient precipitation. Therefore, the main objective of this research is to develop a homemade computer code in MATLAB based on the Colliding Bodies Optimization (CBO) algorithm so that it can be used for studying complex two-phase flow problems more efficiently in terms of time. The code can effectively calculate and optimize the factor of safety against stability considering the effects of precipitation applied to the slope boundaries by employing Richards’ equation. Calculations of factor of safety are performed by assuming the circular wedge geometry and Bishop's method. According to the algorithm, the centroid of the wedge of slip circles in space is randomly guided and as a result, the coordinates of the circle collision points are obtained within the slope. If the consistency conditions are satisfied, the wedge is divided into parts and the factor of safety is calculated by finite difference method. This process will continue until the optimal factor of safety is obtained. Finally, the results of the code are validated against the output of GeoStudio 2018. The results confirm that the new method is robust in predicting the critical conditions much more rapidly than the software. Although changes in the factor of safety are minor for the simple validation example, the most important feature of the new code is that it reduces the CPU occupancy by 71% on average, independent of the type of CPU. تحلیل پایداری شیروانی‌های خاکی از مسائل مهم در طراحی ایمن زیرساخت‌هاست و تاریخچه‌ی مخاطرات ناشی از لغزش و گسیختگی شیروانی‌های غیراشباع در اثر بارندگی، مؤید این مطلب است. اما چالش پیش رو، توسعه‌ی الگوریتم‌های نوین بهینه‌یابی سطح گسیختگی همچون الگوریتم فراکاوشی است، که علاوه بر لحاظ گشتاورهای محرک و مقاوم در تحلیل پایداری، بتواند شرایط پیچیده‌ی جریان گذرای آب در شرایط دو فازی غیراشباع، شامل: بارندگی و آبیاری را نیز در تحلیل تراوش لحاظ کند. بنابراین هدف اصلی پژوهش حاضر، توسعه‌ی یک برنامه‌ی رایانه‌یی مبتنی بر روش بهینه‌یابی برخورد اجسام(C‌B‌O) برای اولین بار در چارچوب روش عددی تفاضل‌های محدود است، تا بتواند در مطالعات آتی، شرایط پیچیده‌تری همچون پوشش گیاهی و ترک را در معادله‌ی ریچاردز لحاظ کند. نتایج نشان می‌دهد که الگوریتم جدید محاسباتی، قادر به کاهش درصد به کارگیری واحد پردازنده‌ی مرکزی تا ۷۱\٪ به طور متوسط در مقایسه با الگوریتم قدرتمند به کار رفته در بسته‌ی نرم‌افزاری ژئواستودیو است. https://sjce.journals.sharif.edu/article_22726_1cf33fc29c5a7f169cb51d7afe381553.pdf

دانشگاه صنعتی شریف مجله ی مهندسی عمران شریف 2676-4768 38.2 2.1 2022 08 23 Behavior of tubular X-joints retrofitted with external ring subjected to compressive loading رفتار اتصال های لوله‌یی X شکل مقاوم شده با حلقه خارجی تحت بار محوری فشاری 63 73 22728 10.24200/j30.2022.59133.3029 FA حسین نصیرائی دانشکده فنی و مهندسی عمران، دانشگاه گیلان،رشت 0000-0002-8987-4657 پویا رضادوست دانشکده ی فنی و مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی Journal Article 2021 10 09 Tubular structures are made of hollow steel members with circular cross-sections and connecting them is one of the major challenges in their design. So far, some techniques to improve the performance of tubular connections have been proposed. Most of these methods (e.g., internal ring, doubler plate) can only be used for structures during the design, but there are only a few techniques (e.g., external ring, FRP) which can be applied during both fabrication and service. This paper investigates the ultimate strength of circular hollow section (CHS) X-connections stiffened with external ring subjected to axially compressive load. The SOLID186 in ANSYS was used to establish the finite element (FE) models. In these models, both geometric and material non-linearity were considered. Moreover, the welds joining the chord and brace members were modeled. The validation of the FE model with several experimental data indicated that the proposed FE model can accurately predict the static behavior of the ring-stiffened X-joints under compression. In the next step, 117 FE models were created and analyzed to evaluate the effect of the connection geometry and external ring size on the static capacity through a parametric study. Results indicated that the external ring can considerably increase the initial stiffness. Moreover, the ultimate strength of the ring-reinforced X-joints under brace compression can be up to 367% to that of the strength of the corresponding unreinforced joint. Despite these significant differences between the ultimate strength of un-stiffened and ring-stiffened X-connections under compressive load, the investigations on this type of stiffened joints have been limited to only three X-joint tests. Also, no design equation is available to determine the ultimate strength of X-connections stiffened with the external ring. Hence, the parametric study was followed by the nonlinear regression analysis to propose a theoretical equation for the static design of X-connection stiffened with the external ring in compressive load. در پژوهش حاضر، اثر سخت‌کننده‌ی حلقوی خارجی در مقاومت نهایی اتصال‌های لوله‌یی X شکل تحت بار فشاری مطالعه شده است. برای این هدف، ابتدا مدل عددی ساخته و دقت آن با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. سپس، ۱۱۷ مدل المان محدود جهت بررسی پارامتریک مشخصات هندسی اتصال و سخت‌کننده‌ی حلقوی ساخته شدند. در مدل‌های عددی مذکور، اثر غیرخطی هندسه و مصالح لحاظ شده است. همچنین، جوش متصل‌کننده‌ی اعضاء فرعی به عضو اصلی مدل‌سازی شده است. نتایج نشان داده است که سخت‌کننده‌ی حلقوی خارجی می‌تواند مقاومت نهایی اتصال را تا ۳۶۷\٪ افزایش دهد.علی‌رغم اثر محسوس سخت‌کننده در مقاومت نهایی اتصال، تاکنون هیچ رابطه‌یی جهت محاسبه‌ی مقاومت نهایی اتصال‌های X شکل با سخت‌کننده‌ی حلقوی خارجی استخراج نشده است؛ بنابراین، پس از انجام مطالعات پارامتریک در پژوهش حاضر، فرمول تحلیلی برای محاسبه‌ی مقاومت نهایی اتصال‌های سخت شده تحت بار فشاری ارائه شده است. https://sjce.journals.sharif.edu/article_22728_991c016c602257061e08f52d57a8606c.pdf

دانشگاه صنعتی شریف مجله ی مهندسی عمران شریف 2676-4768 38.2 2.1 2022 08 23 Effect of silt content on cyclic and post-cyclic behavior of saturated loose sand تاثیر حضور لای در رفتار چرخه یی و پساچرخه یی ماسه ی سست اشباع 75 85 22735 10.24200/j30.2022.58786.3003 FA سعیده محمدی دانشکده عمران، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره) سید ابوالحسن نائینی دانشکده ی مهندسی عمران، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره) Journal Article 2021 10 30 Since most natural deposits are a combination of sand and fine grains and as man-made geotechnical structures like tailing dams have a high percentage of cohesive and cohesionless fine grains, the study of cyclic and post cyclic behavior of these soils is essential. For saturated sands, the effect of non-plastic fine grains (silts) on their monotonic and cyclic behavior has been investigated. A majority of studies are related to monotonic and cyclic loading and post-cyclic loading has received less attention. In this paper, the effects of silt content and different Cyclic Stress Ratios on the cyclic and post-cyclic behavior of saturated loose sand are investigated. The sand used in this study is Firuzkuh silty crushing sand, which is abbreviated to sand . All samples were prepared so that their relative density was about after consolidating. The experiments were performed using the saturated cyclic triaxial apparatus. Suitable preparation of specimens was one of the most important factors in the accurate performance of triaxial tests. The cyclic and post cyclic tests on mixtures made of sand with silt were undertaken following the recommendation of D4254. Changes in pore pressure coefficient, liquefaction resistance, stress-strain curves, and stress path in clean and silty sand ( silt) were recorded. Results show that the tested samples become liquefied in a smaller number of cycles by increasing the until they show softening behavior at larger when effective stress rapidly drops to zero. In lower , the stress-strain curve is collapsible while in larger , loops expand and they indicate more damping of materials. در نوشتار حاضر، تأثیر حضور لای و نسبت‌های تنش چرخه‌یی مختلف در رفتار چرخه‌یی و پساچرخه‌یی ماسه‌ی سُست اشباع بررسی شده است. همچنین، پارامترهای ضریب فشار آب حفره‌یی، مقاومت روانگرایی و منحنی‌های تنش ـ کرنش و مسیر تنش در حالت‌های چرخه‌یی و پساچرخه‌یی در ماسه‌ی تمیز و ماسه با ۱۰\٪ لای تعیین شده‌اند. نتایج نشان می‌دهند که نمونه‌های آزمایشی با افزایش نسبت تنش چرخه‌یی در چرخه‌های کمتری روانگرا می‌شوند. همچنین در نسبت‌های تنش بزرگ‌تر، تنش مؤثر سریعاً کاهش یافته و رفتار نرم‌شوندگی در نمونه‌ها ملاحظه شده است، به نحوی که تنش مؤثر در آن‌ها به صفر رسیده است. در منحنی‌های تنش ـ کرنش نیز با نسبت تنش چرخه‌یی کوچک‌تر، حالت جمع‌شدگی مشاهده شده است؛ اما در نسبت‌های تنش چرخه‌یی بزرگ‌تر، حالت پروانه‌یی وجود داشت که حاکی از میرایی بیشتر مصالح ذکر شده در چرخه‌های بزرگ‌تر است. افزودن لای منجر به رخداد سریع‌تر روانگرایی شده و رفتار پساچرخه‌یی هر دو نوع مصالح (ماسه‌ی تمیز و ماسه با ۱۰\٪ لای) به صورت سخت‌شونده بوده است. https://sjce.journals.sharif.edu/article_22735_68c8ca7688071d89efeaa2079b2ef661.pdf

دانشگاه صنعتی شریف مجله ی مهندسی عمران شریف 2676-4768 38.2 2.1 2022 08 23 Coupled effect of loading rate and notch length on tensile strength of rock اثر توأم نرخ بارگذاری و طول شکاف در مقاومت کششی برزیلی سنگ 87 98 22729 10.24200/j30.2022.59263.3038 FA پیام اسدی دانشکده ی مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس 0000-0003-2177-194X احمدعلی فخیمی دانشکده ی مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس 0000-0001-6971-4173 Journal Article 2021 10 30 Rock masses naturally contain joints and fractures and the effect of these fractures needs to be carefully investigated to ensure the stability of rock structures. This is particularly the case when dynamic loading effects due to earthquakes or rock blasting are involved. In this study, Brazilian synthetic specimens, made of gypsum with initial notches, were loaded in the mode-I fracture. The specimens were 50 mm in diameter and 10 mm in thickness. The pre-existing notch length in the specimens varied from 10 to 40 mm. The nominal tensile strength of the specimens was numerically evaluated using a bonded particle model (BPM) for the synthetic rock material. The dynamic tests were performed using the Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB) system which was numerically simulated by the CA3 computer program. CA3 is a computer program for static and dynamic simulation of geomaterials in which a hybrid bonded particle and finite element system can be employed. The rock specimen was represented by the bonded particle model, while the incident and transmission bars in the Hopkinson Pressure Bar system were simulated by the finite element model. The bonded particle system was calibrated to ensure that the elastic properties, uniaxial compressive strength, tensile strength, and fracture toughness of the rock were replicated by the numerical model. The combined effect of loading rate and initial fracture length on the rock tensile strength was investigated. The results, as expected, suggest that the static nominal tensile strength of the specimens was reduced as the notch length increased. Under dynamic loading, the material response is more complicated; depending on the applied stress rate, the tensile strength can decrease, remain constant, or increase as the initial notch length increases. It is shown that the speed of the crack tip opening is responsible for this interesting observation of tensile strength changes under dynamic loading as the notch length varies. مطالعه‌ی اثر ناپیوستگی‌های سنگ در خصوصیات مکانیکی آن به‌منظور ارزیابی پایداری سازه‌های در معرض بار دینامیکی ضروری است. در پژوهش حاضر، اثر توأم طول شکاف و نرخ بارگذاری در مقاومت کششی سنگ با مدل‌سازی عددی آزمایش هاپکینسون با استفاده از نرم‌افزار ۳C‌A که یک نرم‌افزار ترکیبی المان‌محدود ـ المان گسسته است، بررسی شده است. نمونه‌های برزیلی با قطر ۵۰، ضخامت ۱۰ و طول‌های متفاوت شکاف: ۱۰، ۲۰،۳۰ و ۴۰ میلی‌متر آزمایش شدند. نتیجه حاکی از آن است که اثر طول شکاف در مقاومت کششی دینامیکی با اثر طول شکاف در مقاومت کششی استاتیکی متفاوت بوده است و اگرچه در نرخ‌های بارگذاری پایین با افزایش طول شکاف مقاومت کاهش یافته است، اما در نرخ‌های بارگذاری بالا بسته به مقدار نرخ بارگذاری، مقاومت با افزایش طول شکاف توانسته است ثابت باقی بماند و یا افزایش یابد. همچنین نتایج نشان داد که سرعت بازشدگی شکاف، نقش اساسی در موضوع اخیر دارد. https://sjce.journals.sharif.edu/article_22729_65c2dd61d53e765e7c7363dbfe10cdd9.pdf

دانشگاه صنعتی شریف مجله ی مهندسی عمران شریف 2676-4768 38.2 2.1 2022 08 23 Crack detection in masonry structures using computer vision based on deep learning شناسایی ترک در سازه های مصالح بنایی به کمک بینایی کامپیوتر بر اساس یادگیری عمیق 99 108 22731 10.24200/j30.2022.59496.3055 FA محمد موسوی دانشکده ی مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف 0000-0002-8412-8364 علی بخشی دانشکده ی مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف Journal Article 2021 12 18 Masonry structures comprise a large proportion of human-made building stocks around the world. In many cases, aged masonry structures have been found to be vulnerable to earthquakes and seismic loads. Due to the historical importance and vulnerable conditions of these structures, an efficient structural health monitoring system is required to detect every sign of degradation. Thus, a suitable restoration scheme could be taken into account. Manual visual inspection is one of the earliest monitoring schemes used to inspect these structures. Due to the limitations and dangers imposed by using human resources, new strategies are required to achieve this purpose. Recent developments in artificial Intelligence and computer vision have helped researchers develop a new generation of autonomous inspection systems. In the present study, we are going to use a deep learning model with an encoder-decoder architecture to automate crack detection in masonry structure images. In the current study, semantic segmentation is proposed as a detailed solution to accurately predict the location and condition of cracks in masonry images. In the development of the main model of the study, we used EfficientNet-B3 as the encoder while the decoder was defined according to U-Net’s expansion path in order to predict the accurate segmentation mask for the corresponding input images. For training and evaluation of the proposed model, a dataset composed of 115 images is generated and manually annotated. In the proposed method, transfer learning is used to train the model and the data augmentation techniques are implemented to achieve the optimal results on the present dataset. Furthermore, using the Dice-Coefficient loss function directly optimizes the model for F1-Score, which is the main evaluation parameter in semantic segmentation tasks. Finally, the evaluation demonstrated 81.444% Precision, 71.411% Recall, and 75.366% F1-Score for the never-seen test data. The study shows that the deep learning approach can be accurate and trustworthy for this task. Also, the limited number of training data and the complex background images in the dataset prove the robustness of the proposed model. سازه‌های مصالح بنایی، شمار بالایی از سازه‌های ساخته‌ی دست بشر را تشکیل می‌دهند. با توجه به اهمیت تاریخی و همچنین شرایط محیطی، بسیاری از سازه‌های مذکور نیازمند یک سیستم پایش سلامت کارا هستند. پیشرفت‌های اخیر در حوزه‌ی هوش مصنوعی و بینایی رایانه، دستیابی به سیستم موردنظر را بیش از پیش نزدیک کرده است. در پژوهش حاضر، فرایند شناسایی ترک در تصاویر سازه‌های مصالح بنایی با استفاده از یک مدل یادگیری عمیق انجام پذیرفته است. در توسعه‌ی الگوریتم مذکور، از یک مدل رمزگذار ـ رمزگشای کانولوشنال استفاده شده است که خروجی آن، تصویری بخش‌بندی شده از تصویر ورودی بوده است. در پژوهش حاضر، مجموعه‌ی داده‌یی متشکل از ۱۱۵ تصویر از سازه‌های مصالح بنایی که وقوع ترک در آن‌ها رخ داده است، گردآوری و پس از برچسب‌گذاری دستی آن‌ها، اقدام به آموزش و ارزیابی شده است. درنهایت، دقت‌های صحت، فراخوانی و معیار F1 به ترتیب برابر%81/444، %71/411 و %75/366 برای داده‌های ارزیابی و در مقیاس پیکسل حاصل شده است. https://sjce.journals.sharif.edu/article_22731_366b675075d5c85cffe2531073afbb5c.pdf

دانشگاه صنعتی شریف مجله ی مهندسی عمران شریف 2676-4768 38.2 2.1 2022 08 23 Continuous Measurement of Matrix Suction and Degree of Saturation of Unsaturated Soils with a New Soil-Water Retention Curve Device اندازه گیری پیوسته ی درجه ی اشباع و مکش بافتی خاک های غیر اشباع با استفاده از دستگاه جدید منحنی مشخصه آب - خاک 109 115 22737 10.24200/j30.2022.59333.3045 FA علی میرزایی دانشکده ی فنی و مهندسی عمران - دانشگاه کاشان محمد مرتضایی دانشکده ی فنی و مهندسی عمران، دانشگاه بین المللی امام خمینی، قزوین سید ابوالحسن نائینی دانشکده ی فنی و مهندسی عمران، دانشگاه بین المللی امام خمینی، قزوین Journal Article 2021 11 25 The relationship between matrix suction and degree of saturation within the soil is a fundamental parameter in studying many behavioral aspects of unsaturated soils and is referred to as the soil-water retention curve (SWRC). Due to difficulties associated with negative pore water pressure measurements in unsaturated soils, most SWRC measuring techniques benefit from suction controlling methods such as axis translation or osmosis techniques. These methods provide only a few data points on the matrix suction-degree of saturation relationship and cause a discrete measured soil-water characteristic curve. However, many SWRC elements like drying and wetting curve slopes, air entry, and air expulsion values are fundamental parameters in describing the hydro-mechanical behavior of unsaturated soils. Therefore, a realistic understanding of these parameters requires continuous measurement of the degree of saturation-matrix suction relationship at more points. To this end, this paper examines the performance of a new SWRC device developed for the continuous measurement of the soil-water retention curve of unsaturated deformable soils along drying paths. The new apparatus is equipped with new miniature tensiometers enabling direct measurement of soil suction without the need for an artificial increase in pore air pressure. The variation of the degree of saturation is calculated by contiguous weighing of soil samples along drying paths. The credibility of the new SWRC apparatus is examined to investigate the influence of initial compaction on the soil-water retention response of sandy soil along with drying. This was experimentally achieved by SWRC tests on compacted soil samples with a range of void ratios between maximum and minimum void ratios to examine the influence of compaction on the slope of SWRC along with drying and variation of air entry value. The results are thoroughly discussed and compared against other available data in the literature. Also, the results suggest the fast performance of newly developed tensiometers for direct measurement of soil suction with a minute without the need for the application of elevated pore air pressure, which leads to the continuous SWRC measurement of the soil samples within 3 to 5 days along drying paths. The credibility of the new SWRC device is also examined with additional suction measurement tests using conventional jet-fill tensiometers, showing consistent results. در نوشتار حاضر، به بررسی عملکرد یک دستگاه جدید در بررسی تأثیر تراکم اولیه در اجزاء مختلف منحنی مشخصه‌ی آب ـ خاک یک خاک ماسه‌یی پرداخته شده است. در دستگاه جدید، تغییرات مکش بافتی در بازه‌های خشک‌شدگی به صورت مستقیم و پیوسته و بدون نیاز به افزایش مصنوعی فشار هوای حفره‌یی توسط حسگرهای جدید مینیاتوری مکش بافتی اندازه‌گیری شده است. نتایج به‌دست آمده حاکی از کارایی حسگرهای جدید مینیاتوری مکش بافتی برای اندازه‌گیری مستقیم مکش بافتی خاک در مدت زمان در حدود ۱ دقیقه و اندازه‌گیری کاملاً پیوسته‌ی منحنی مشخصه‌ی آب ـ خاک در طول چند روز است. صحت عملکرد دستگاه جدید منحنی مشخصه‌ی آب ـ خاک نیز با اندازه‌گیری مکش بافتی خاک در چند نقطه با استفاده از تنسیومترهای متداول بررسی شده است که نتایج به‌دست آمده حاکی از سازگاری مقادیر مکش بافتی اندازه‌گیری شده توسط هر دو روش است. https://sjce.journals.sharif.edu/article_22737_57750683947a2891662f18320e8d476b.pdf

دانشگاه صنعتی شریف مجله ی مهندسی عمران شریف 2676-4768 38.2 2.1 2022 08 23 Development of the integrated MARS-PSO and ELM-PSO models for estimating the compressive strength of concrete in circular concrete columns confined with FRP polymer fibers ارائه مدل‌های تلفیقی MARS-PSO و ELM-PSO درتخمین مقاومت فشاری بتن در ستون‌های‌ بتنی دایره‌یی محصورشده با الیاف پلیمری FRP 117 129 22736 10.24200/j30.2022.59497.3053 FA مجتبی حنطه دانشکده ی مهندسی عمران، دانشگاه سمنان هانیه ملک دانشکده ی عمران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران محمود اکبری دانشکده ی مهندسی عمران، دانشگاه کاشان Journal Article 2021 12 18 Many columns that have been built in the past need to be repaired and strengthened for various reasons such as errors during construction, design errors, changes in the use of the building, changes in regulations, strong beam-weak column conditions and also injuries from accidents. Today, various methods for strengthening and improving structures, especially concrete columns, have become popular. One of the most common methods for reinforcing columns is to confine them using polymer fiber composites. The advantages of this method include increasing the axial and lateral bearing capacity of the column, increasing the compressive and tensile strength of the concrete member and increasing the ductility of the member. The mechanical properties of the concrete confined with FRP polymer fibers may be required for the purpose of design and rehabilitation. Artificial intelligence methods are among the modeling methods that have shown great power to coordinate with engineering problems. The aim of this study is to use multivariate adaptive regression spline (MARS) and extreme learning machine (ELM) artificial intelligence models to estimate the compressive strength of concrete in circular concrete columns confined with FRP polymer fibers. In addition, in order to improve the accuracy of these models, the particle swarm Optimization algorithm (PSO) is used in combination with these models and the accuracy of the models is evaluated to estimate the resistance. The results show that in overall, the used artificial intelligence models estimate the compressive strength of FRP- confined columns more accurately than the existing analytical models. In particular, the integrated MARS-PSO model has better performance compared to other models used, so that this model has a correlation coefficient of 0.9972 in the training stage and 0.9961 in the experimental stage. Also, the combination of PSO algorithm with MARS and ELM models improves their accuracy by 6.13 and 4.68 percent, respectively. هدف از پژوهش حاضر، استفاده از مدل‌های هوش مصنوعی رگرسیون اسپلاین چندمتغیره‌ی تطبیقی )M‌A‌R‌S( و ماشین یادگیری سریع (E‌L‌M) جهت تخمین مقاومت فشاری بتن در ستون‌های بتنی دایره‌یی محصور شده با F‌R‌P است. به علاوه، برای بهبود دقت مدل‌های ذکر شده، از الگوریتم ازدحام ذرات (P‌S‌O) نیز در تلفیق با آنها استفاده و دقت مدل‌ها در جهت تخمین مقاومت بررسی و ارزیابی شده است. نتایج نشان می‌دهند که به طور کلی مدل‌های هوش مصنوعی استفاده شده، مقاومت فشاری ستون‌های محصور شده با F‌R‌P را نسبت به مدل‌های تحلیلی موجود با دقت بیشتری تخمین می‌زنند. به ویژه مدل تلفیقی M‌A‌R‌S-P‌S‌O، عملکرد بهتری در مقایسه با دیگر مدل‌های استفاده شده داشته است، به نحوی که ضریب‌های همبستگی آن در مرحله‌ی آموزش، ۹۹۷۲/۰ و در مرحله‌ی آزمایش، ۹۹۶۱/۰ بوده است. همچنین تلفیق الگوریتم P‌S‌O با دو مدل M‌A‌R‌S و E‌L‌M، باعث بهبود دقت آنها به ترتیب به اندازه‌ی ۱۳/۶ و ۶۸/۴ درصد شده است. https://sjce.journals.sharif.edu/article_22736_1113e8fb0e36a8c6304bb7c1f63f3f00.pdf