دانشگاه رازی مدل‌سازی پیشرفته در مهندسی عمران 3060-7620 2 1 2025 06 22 Presenting a simple method to estimate ground deformations in building-tunnel interaction ارائه روشی ساده جهت تخمین تغییرشکل‌های زمین در اندرکنش ساختمان-تونل 1 19 3721 10.22126/amcen.2025.8376.1001 FA یزدان شمس ملکی استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه صنعتی کرمانشاه، کرمانشاه، ایران 0000-0001-8796-6016 Journal Article 2025 01 17 Constructing underground tunnels in urban areas brings surface buildings close to excavations, leading to mutual deformation effects between tunnels and structures. Analyzing this interaction is challenging due to soil nonlinearity and complex building characteristics. In this study, a simplified method based on two- and three-dimensional finite element numerical analyses is presented to estimate the values of surface deformations of ground, tunnels, and buildings. Also, the maximum cross-section of the Kermanshah urban train tunnel has been used to perform numerical modeling. Logical and facilitating simplifications in the definition of tunnel-building interaction are presented to solve the problem more quickly. The obtained deformation values ​​have been compared and verified with the actual values ​​measured in other available valid references. A good agreement is observed between the results of field measurements and the numerical findings of this study. Accordingly, vertical displacement modeling yields a difference between 1.45% and 6.67% when comparing valid field results and the 2D finite element numerical model<em>.</em> In addition, the difference between the overall displacement results of the NATM staged tunneling model in the 3D model of the reference article and the 3D model of this study is a negligible 7.14%. Also, a simple and short-exponential mathematical equation with high accuracy (coefficient of determination greater than 0.90) is presented to estimate the amounts of deformations, efforts, and internal forces of the tunnel lining system with increasing surface construction overhead. A simple exponential mathematical relationship with an increasing upward trend with high fitting accuracy has been obtained between the changes in horizontal displacement responses, settlement, shear stress, shear strain, internal efforts of the reinforced concrete lining of the tunnel (bending moment, shear force, and axial force), and the surface structure overhead. On the other hand, the amounts of horizontal displacements of the soil mass above the tunnel crown is about 25% of the vertical displacements (settlements). احداث تونل‌های زیرزمینی در ‌نواحی شهری باعث مجاورت ابنیه سطحی با این حفاری‌ها می‌شود. اثرات تغییرشکلی متقابلی بین تونل و ساختمان‌ها در این مرحله ایجاد می‌شود. با توجه به مشخصات پیچیده برخی ساختمان‌های سطحی و نیز رفتار غیرخطی لایه‌های خاک، تحلیل اندرکنش تونل-ساختمان مساله‌ای بسیار چالش برانگیز است. در این مطالعه، یک روش ساده شده بر مبنای تحلیل‌های عددی اجزای محدود دو و سه بعدی، برای برآورد مقادیر تغییر شکل‌های سطحی زمین، تونل و ساختمان ارائه شده است. همچنین مقطع عرضی بیشینه تونل قطار شهری کرمانشاه جهت انجام مدل‌سازی‌های عددی مورد استفاده قرار گرفته است. ساده‌سازی‌های منطقی و تسهیل کننده‌ای در تعریف اندرکنش تونل-ساختمان برای حل سریع‌تر مساله، ارائه شده است. مقادیر تغییر شکل‌های حاصل شده با مقادیر واقعی اندازه‌گیری شده در سایر مراجع معتبر موجود، مقایسه و هم‌سنجی شده است. تطابق خوبی بین نتایج اندازه‌گیری‌های میدانی و یافته‌های عددی این مطالعه مشاهده می‌شود. بر این اساس مدل‌سازی جا‌بجایی قائم اختلافی بین 45/1% تا 67/6% در مقایسه نتایج میدانی معتبر و مدل عددی اجزای محدود دو بعدی بدست می‌دهد. افزون بر آن اختلاف بین نتایج جا‌بجایی کلی مدل حفاری مرحله‌ای تونل زنی NATM در مدل سه بعدی مقاله مرجع و مدل سه بعدی این مطالعه مقدار ناچیز 14/7% حاصل شده است. همچنین یک رابطه ریاضی ساده و کوتاه نمایی با دقت بالا (ضریب تعیین بیش از 90/0) جهت برآورد میزان تغییر شکل‌ها، تلاش‌ها و نیروهای داخلی سیستم پوشش تونل با افزایش سربار ساختمانی سطحی ارائه شده است. یک رابطه ریاضی ساده نمایی با روند صعودی افزایشی با دقت برازش بالا مابین تغییرات پاسخ‌های جا‌بجایی افقی، نشست، تنش برشی، کرنش برشی، تلاش‌های داخلی پوشش بتن مسلح تونل (لنگرخمشی، نیروی برشی و نیروی محوری) و سربار ساختمان سطحی بدست آمده است. از سویی میزان جا‌بجایی‌های افقی توده خاک بالای تاج تونل در حدود 25% جا‌بجایی‌های قائم (نشست‌ها) حاصل شده است. https://amcen.razi.ac.ir/article_3721_a1309b4651c0dff08b9b6b29eaf7cf7b.pdf

دانشگاه رازی مدل‌سازی پیشرفته در مهندسی عمران 3060-7620 2 1 2025 06 22 Application of the SWAT Model in Monthly Runoff Simulation of the Merg River in the Mahidasht Plain, Kermanshah Province. کاربرد مدل SWAT در شبیه‌سازی رواناب ماهانه، رودخانه مرگ دشت ماهیدشت استان کرمانشاه 20 35 3771 10.22126/amcen.2025.11902.1038 FA شهرام گرگانی دانشجوی دکتری، گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران مریم حافظ پرست مودت استادیار گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران 0000-0002-9910-4533 سعدی فتحی دانشجوی دکتری گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران Journal Article 2025 03 22 The Soil and Water Assessment Tool (SWAT) is a continuous-time, semi-distributed model with GIS connectivity. This model can simulate hydrological processes in watersheds on a monthly basis using various data, including physical and meteorological data. In this study, the SWAT hydrological model was used to simulate runoff at the Khersabad hydrometric station on the Merg River over a 33-year statistical period (1990-2022). The first five-year period (1990-1995) was used for model warm-up, the next ten years (1995-2014) for calibration, and the final eight years (2015-2022) for model validation. The model was prepared using the SWAT-CUP optimization software and 16 different parameters. In the calibration phase, the coefficient of determination for monthly flow simulation was 0.61, and the Nash-Sutcliffe efficiency coefficient was 0.61. In the validation phase, these values were estimated to be 0.77 and 0.78, respectively. Furthermore, in the validation phase, runoff volume and peak discharge were also evaluated, and relatively acceptable results were obtained compared to observed data for predicting these parameters in the mentioned period. Evaluations show that obtaining acceptable results from the SWAT model requires a large amount of information and accurate observational data. Considering that the studied river has been dry most of the time, especially in recent years, it can be said that the SWAT model has a relatively good ability to accurately simulate hydrological processes if complete data and information are available مدل ارزیابی خاک و آب یک مدل پیوسته و نیمه‌توزیعی است که قابلیت اتصال به سیستم اطلاعات جغرافیایی را دارد. این مدل با استفاده از اطلاعات متنوعی مانند داده‌های فیزیکی و هواشناسی می‌تواند فرآیندهای هیدرولوژیکی را در حوضه‌های آبریز به صورت ماهانه شبیه‌سازی کند. در این پژوهش، مدل هیدرولوژیکی SWAT برای شبیه‌سازی رواناب در ایستگاه هیدرومتری خرس‌آباد بر روی رودخانه مرگ در یک دوره آماری 33 ساله (1990-2022) به‌کار گرفته شد. دوره پنج‌ساله نخست (1990-1995) برای گرم‌کردن مدل، ده سال بعدی (1995-2014) برای واسنجی و هشت سال پایانی (2015-2022) برای اعتبارسنجی مدل مورد استفاده قرار گرفت. با بهره‌گیری از نرم‌افزار بهینه‌ساز SWAT-CUP و استفاده از 16 پارامتر مختلف، مدل آماده‌سازی شد. در مرحله واسنجی، ضریب تعیین شبیه‌سازی جریان ماهانه 0.61 و ضریب ناش ساتکلیف 0.61 بود. در اعتبارسنجی، این مقادیر به ترتیب 0.77 و 0.78 برآورد گردید. افزون بر این، در مرحله اعتبارسنجی، حجم رواناب و دبی پیک نیز مورد ارزیابی قرار گرفت که نتایج تقریباْ قابل قبولی با توجه به داده‌های مشاهداتی برای پیش‌بینی این پارامترها در دوره مذکور به دست آمد. ارزیابی‌ها نشان می‌دهد که بدست آمدن نتایج قابل قبول از مدل SWAT مستلزم اطلاعات زیاد و داد‌ه‌های مشاهداتی دقیق می‌باشد و با توجه به اینکه اکثر مواقع به خصوص در سال‌های اخیر رودخانه مورد مطالعه خشک بوده تقریبا می‌توان گفت مدل SWAT توانایی نسبتاْ خوبی برای شبیه‌سازی دقیق فرآیندهای هیدرولوژیکی در صورت کامل بودن داده و اطلاعات دارد. https://amcen.razi.ac.ir/article_3771_279ed82779a419da89e5386ae0211752.pdf

دانشگاه رازی مدل‌سازی پیشرفته در مهندسی عمران 3060-7620 2 1 2025 06 22 Investigation of Wall Effect Simulation Methods in Saline Density Currents بررسی روش‌های شبیه سازی اثر جداره در جریانهای چگالی ناشی از شوری 36 54 3772 10.22126/amcen.2025.11903.1037 FA سمیه محمدیان لنبران دانشجوی کارشناسی ارشد گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران 0009-0005-1285-0912 افشین اقبال زاده دانشیار گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران 0000-0003-4295-1018 Journal Article 2025 03 12 Density currents induced by salinity gradients, which arise from differences in dissolved material concentrations between two fluid bodies, are of significant importance in estuarine environments, lakes, and dam reservoirs. This study numerically investigates such flows using Fluent software. Initially, a comparison was conducted to ensure that the results obtained from the numerical simulation were in good agreement with laboratory observations. Subsequently, the effects of near-wall modeling approaches, including standard and non-equilibrium wall functions, as well as the enhanced near wall treatment, on flow simulation accuracy were evaluated. The results demonstrated that all three methods were reasonably capable of simulating the velocity and density distributions; however, their performance varied across different sections and regions of the flow. The standard wall function approach yielded higher accuracy in regions adjacent to the wall, whereas the enhanced near wall treatment approach produced more accurate results at the interface between the density current and the ambient fluid. Regarding the density distribution, although no major discrepancies were observed among the different methods, the enhanced near wall treatment approach provided slightly better results compared to the other two. Overall, based on the obtained results, it can be recommended that when using coarser computational grids, the standard wall function approach is more appropriate. This recommendation is supported by the ability to position the first grid point at a dimensionless wall distance "y" ^"+" of approximately 11.225, eliminating the need for highly refined meshing near the wall. However, when finer grids are employed, the use of a modified near-wall treatment approach may be more suitable. This is because it requires placing the first computational node very close to the wall, such that the "y" ^"+" value is around 1, which allows for a more accurate resolution of the near-wall flow behavior. جریان‌های چگالی ناشی از شوری در محل ورود آب رودخانه­ها به دریاها، دریاچه­ها و مخازن سدها حائز اهمیت می­باشند. در این تحقیق این نوع جریان با استفاده از نرم افزار فلوئنت مورد مطالعه­ عددی قرار گرفته است. اثر توابع مختلف نزدیک جداره شامل توابع جداره­ی استاندارد و نامتعادل و نیز روش مدل‌سازی نزدیک جداره بر اساس رویکرد جداره اصلاح­شده، بر شبیه­سازی جریان مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد هر سه روش توانایی شبیه‌سازی توزیع سرعت و چگالی را بصورت قابل قبولی دارند، اما عملکرد آن‌ها در مقاطع و نواحی مختلف جریان متفاوت است. روش توابع جداره استاندارد در نواحی نزدیک دیواره دقت بالاتری داشت، در حالی‌که روش رویکرد نزدیک دیواره اصلاح‌شده در ناحیه مرزی بین جریان چگالی و سیال محیط نتایج دقیق‌تری ارائه داد. در خصوص توزیع چگالی اگر چه تفاوت عمده­ای بین روش‌های مختلف مشاهده نشد، اما نتایج روش رویکرد نزدیک جداره اصلاح­شده مقداری از دو روش دیگر بهتر بود. بطور کلی بر اساس نتایج بدست آمده می‌توان توصیه نمود در شرایط استفاده از شبکه درشت‌تر، مناسب‌تر است از روش توابع جداره استاندارد با توجه به امکان قرار دادن اولین گره در فاصله­ی  در حدود 225/11 و عدم نیاز به شبکه بسیار ریز در نزدیکی جداره استفاده نمود. اما در صورتی که شبکه‌های ریزتر مورد استفاده قرار گیرند شاید استفاده از روش رویکرد نزدیک جداره اصلاح­شده بدلیل نیاز به قرار دادن اولین گره در نزدیکی جداره بطوریکه  در حدود 1 باشد، مناسبتر بنظر می‌رسد. https://amcen.razi.ac.ir/article_3772_b206d863fe694f67210732c048656a90.pdf

دانشگاه رازی مدل‌سازی پیشرفته در مهندسی عمران 3060-7620 2 1 2025 06 23 Using Waste Concrete for Increasing Internal Sand Friction Angle استفاده از پسماند بتنی در افزایش زاویه اصطکاک ماسه 55 65 3787 10.22126/amcen.2025.12145.1039 FA مسعود عامل سخی استادیار گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه صنعتی قم، قم، ایران 0000-0002-5894-0404 الهام طهرانی باجگیران دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه صنعتی قم، قم، ایران Journal Article 2025 03 28 This research is a laboratory study to improve the geotechnical properties of sandy soils. Concrete waste with a grain size of 1.2 to 1 inch was used for this purpose. The effect of using concrete waste at 0, 10, 20 and 30 weight percent on dry sandy soil in two loose and dense states was investigated. Based on the results of the direct cutting test, the addition of concrete waste has increased the shear strength and the internal friction angle of the soil; The loose samples made with 30% of concrete waste had the greatest effect, so adding 30% of concrete waste to loose sand increased the internal friction angle of the soil by 32%. Similarly, adding 10% of concrete waste to dense sand increased the internal angle of friction of the soil by 4%.The obtained results show that the most positive effect in increasing the soil-waste concrete is for loose sand, especially in 30 per cent waste concrete. در این مقاله با استفاده از دستگاه برش مستقیم بزرگ و در حالت خشک به بررسی زاویه اصطکاک داخلی ماسه مسلح شده با ضایعات بتنی پرداخته شده است. برای این منظور از ضایعات بتنی با دانه­‌بندی حدود 2/1 تا 1 اینچ (25/1 تا 5/2 سانتیمتر) استفاده شده است. برای مطالعه اثر استفاده از ضایعات بتنی از درصدهای وزنی 10، 20 و 30 بر روی خاک ماسه­ای خشک در دو تراکم مختلف ماسه پرداخته شده است و نتایج با ماسه خالص مورد مقایسه قرار گرفته‌­اند. طبق نتایج آزمایشگاهی بدست آمده از آزمایش برش مستقیم بزرگ (30 در 30 سانتیمتر)، اضافه کردن ضایعات بتنی باعث افزایش زاویه اصطکاک داخلی خاک ماسه با تراکم کمتر شده‌­است. نتایج آزمایشگاهی این تحقیق نشان داده است که نمونه­‌های با تراکم کمتر و مسلح شده با 30 درصد وزنی ضایعات بتنی دارای بیشترین تاثیر مثبت در زاویه اصطکاک مخلوط بوده‌­اند بطوری که افزودن 30 درصد ضایعات بتنی به ماسه با تراکم کمتر، زاویه اصطکاک داخلی خاک مسلح را تا حدود 32 درصد افزایش داده است. همچنین افزودن 10 درصد وزنی ضایعات بتنی به ماسه با تراکم بیشتر، باعث افزایش زاویه اصطکاک داخلی خاک مسلح به میزان تقریبا اندک 4 درصد بوده است. https://amcen.razi.ac.ir/article_3787_0af57296a9bd981aa8c5e64c9928296e.pdf

دانشگاه رازی مدل‌سازی پیشرفته در مهندسی عمران 3060-7620 2 1 2025 06 23 Sandy Soils Stabilization Using Calcite Microbial Deposition تثبیت خاک‌های ماسه‌ای به وسیله رسوب میکروبی کلسیت 66 80 3788 10.22126/amcen.2025.11574.1036 FA انیس صفاری دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران. محمد شریفی پور دانشیار گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران. 0000-0002-7183-3291 جهانگیر خزایی دانشیار گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران. 0000-0002-9909-7273 مجتبی تاران دانشیار گروه زیست شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران Journal Article 2025 01 02 Today, the need to implement construction projects in the vicinity of rivers and sea coasts is inevitable. On the other hand, the soils of these areas generally have problems such as low bearing capacity or prone to liquefaction. The need to improve these soils in order to implement huge projects such as those on the southern shores of the Persian Gulf of the Oman Sea is a necessary and inevitable thing. Considering the extent of the beaches and the need for construction projects in these areas, inventing an optimal method to stabilize them can provide a solution for the optimal use of coastal lands adjacent to rivers and seas. Among soil stabilization methods, microbial calcite precipitation (MICP) method is a new and emerging method that uses microorganisms in soil and chemical processes and as a result of producing calcite sediment, it provides the possibility of increasing shear strength, shear modulus, and also reducing soil permeability. In this research, the effects of this method on Babolsar beach sand have been investigated. For this purpose, by conducting direct shear tests and measuring shear wave velocity in non-cemented and cemented samples, the process of improving shear strength and increasing shear modulus was investigated by measuring shear wave velocity in samples prepared from Babolsar sand. Evaluation the results shows that the microbial calcite precipitation (MICP) method is effective and has caused a relative increase of two to three times in the shear strength and four times in the shear modulus of Babolsar sand. In the following, there is a good comparison and agreement between the obtained results and the results of other researchers. مدل امروزه نیاز به اجرای پروژه‌­های عمرانی در مجاورت رودخانه‌ها و سواحل دریاها امری اجتناب ناپذیر است. از طرفی خاک‌­های این مناطق، عموما دارای مشکلاتی از قبیل پایین بودن ظرفیت باربری و یا مستعد روانگرایی هستند. نیاز به بهسازی این خاک­‌ها به منظور اجرای پروژه‌های عظیم نظیر آنچه در سواحل جنوبی خلیج فارس دریای عمان وجود دارد، امری الزامی و اجتناب ناپذیر است. باتوجه به گستردگی سواحل و نیاز به پروژه‌­های عمرانی در این مناطق، ابداع روشی بهینه برای تثبیت آن‌­ها می‌­تواند راهکاری برای استفاده­ی بهینه از زمین­‌های ساحلی مجاور رودخانه­‌ها و دریاها را فراهم کند. از میان روش‌های تثبیت خاک، روش رسوب میکروبی کلسیت (MICP) روشی جدید و نوظهور است که با استفاده از میکروارگانیسم‌­های موجود در خاک و فرآیندهای شیمیایی و در نتیجه تولید رسوب کلسیت، امکان افزایش مقاومت برشی، مدول برشی و همچنین زمینه کاهش نفوذپذیری خاک را فراهم می‌کند. در این پژوهش اثرات این روش بر روی ماسه­ ساحلی بابلسر مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، با انجام آزمایش­‌های برش مستقیم و اندازه‌­گیری سرعت موج برشی در نمونه­‌های سیمانی نشده و سیمانی شده، روند ارتقاء مقاومت برشی و افزایش مدول برشی  با اندازه‌گیری سرعت موج برشی در نمونه‌­های تهیه شده از ماسه بابلسر مورد بررسی قرار گرفت. بررسی نتایج نشان می‌دهد که روش رسوب میکروبی کلسیت (MICP) موثر بوده و سبب افزایش نسبی دو تا سه برابر در مقاومت برشی و چهار برابر در مدول برشی ماسه بابلسر شده است. در ادامه، نتایج بدست آمده با نتایج سایر محققین مقایسه و مطابقت مناسبی وجود دارد. https://amcen.razi.ac.ir/article_3788_aea71ac9db01e3e348b05ee75caa28b5.pdf

دانشگاه رازی مدل‌سازی پیشرفته در مهندسی عمران 3060-7620 2 1 2025 06 22 Investigation of group effect in configurations of batter pile groups under lateral load in sand بررسی اثر گروه در ترکیب گروه شمع‌های مایل تحت بارهای جانبی در خاک ماسه‌ای 81 94 3789 10.22126/amcen.2025.11223.1021 FA مسعود حاجی علیلوی بناب استاد گروه ژئوتکنیک دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران 0000-0003-2865-2492 مهران حسن زاده دکتری گروه ژئوتکنیک دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران، Journal Article 2025 02 09 Piles are usually used in groups under the foundation of structures; therefore, the study of the effect of pile-pile interaction and its overall influence on the bearing capacity of each pile and pile group settlement is of great importance. In this paper, several models were chosen to investigate the soil deformation pattern, in which the batter of piles with respect to the vertical was considered as a variable. Pile groups consisting of four Aluminum piles with rectangular cross sections were experimentally studied. Deformations were obtained using the analysis of sequential digital images and the measurement of soil particle movements. Experience shows that batter piles in pile groups under lateral loading changes the deformation pattern compared to the case when the piles are vertical in the group pile. The results of the conducted research indicate that the existence of batter piles beside the vertical ones, on the one hand increases the bearing capacity of pile group, and on the other hand the experimental data shows that shadow effect impacts the soil-pile interaction and bearing capacity of batter pile group considering the configuration and the position of piles does not increase; despite what is expected. شمع‌ها معمولا بصورت گروهی در پی سازه‌ها بکار برده می‌شوند، بنابراین بررسی تاثیر متقابل شمع‌ها بر یکدیگر و اثرات کلی آن بر باربری هر شمع و نشست گروه شمع‌ها از اهمیت به سزایی برخوردار است. در این مقاله چند مدل برای بررسی الگوی تغییر شکل خاک انتخاب شده است که در آن‌ها پارامتر زاویه تمایل شمع نسبت به محور قائم بعنوان متغیر لحاظ می‌گردد. گروه شمع‌ها مشتمل بر چهار شمع از جنس آلومینیوم با مقطع مستطیلی از دیدگاه تجربی مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. تغییر شکل‌ها با استفاده از روش تحلیل عکس‌های متوالی و اندازه‌گیری حرکت دانه‌های خاک، بدست آمده‌اند. تجربه نشان می‌دهد که شمع‌های مایل در گروه شمع‌های تحت بارگذاری جانبی موجب تغییر جابجایی‌ها در مقایسه با حالت گروه شمع‌های قائم می‌گردند. نتایج بررسی‌های به عمل آمده گویای آن است که وجود شمع مایل در کنار شمع‌های قائم از یک سو موجب افزایش ظرفیت باربری گروه شمع‌ها گردیده و از سوی دیگر داده‌های تجربی نشان می‌دهد که اثر سایه در مکانیسم اندرکنش خاک – شمع تاثیر گذاشته و ظرفیت باربری گروه شمع مایل بر خلاف انتظار افزایش نمی‌یابد. https://amcen.razi.ac.ir/article_3789_7ad726e1e618ec3a0ce4b2096b0296e3.pdf

دانشگاه رازی مدل‌سازی پیشرفته در مهندسی عمران 3060-7620 2 1 2025 06 28 Assessment of Local Scour Patterns Around Bridge Piers and Optimal Placement in a 180-Degree Bend Using Experimental and Finite Volume Methods ارزیابی الگوی فرسایش موضعی پیرامون پایه پل و تعیین بهینه‌ترین محل استقرار پایه در قوس ۱۸۰ درجه با استفاده از روش آزمایشگاهی و مدل حجم محدود 95 111 3791 10.22126/amcen.2025.11383.1031 FA پویا بیرانوند دانشجوی دکتری گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب، تهران، ایران حمیدرضا وثوقی فر استادیار گروه مهندسی عمران و محیط زیست و مرکز تحقیقات منابع آب دانشگاه هاوایی در مانوا، هونولولو، هاوایی، ایالات متحده آمریکا میلاد خورانی کارشناسی ارشد گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب، تهران، ایران حمزه حیدری شورشجانی کارشناسی ارشد گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب، تهران، ایران Journal Article 2025 02 11 In curved channels, secondary flows arise due to the balance between centrifugal and gravitational forces, causing a vertical redistribution of flow that significantly alters bed shear stress and sediment transport. The introduction of hydraulic structures such as bridge piers further intensifies the complexity of flow patterns and local scour processes. This study investigates the effects of pier placement in a 180-degree bend of a U-shaped channel using both experimental and numerical approaches. Six angular pier positions (0°, 30°, 60°, 90°, 120°, and 150°) were analyzed, with positions at 60° and 150° used for model validation. The study employed the finite volume method (FVM) via Fluent software and validated the results against physical experiments using ADV-based velocity profiling and bed morphology measurements. Results show that the magnitude of bed material removal is greater within the bend compared to straight reaches due to intensified helical flows. Notably, the most severe sediment deposition occurred at 30° and 60°, while reduced scour was observed at 150°. Based on flow behavior and scour depth analysis, optimal pier locations were identified to be within 0°–30° and 90°–180°, balancing flow stability and minimizing bed degradation. در قوس کانال‌ها، جریان ثانویه‌ای به واسطه تعادل بین نیروهای گریز از مرکز و گرانشی شکل می‌گیرد که موجب حرکت لایه‌های سطحی آب به سوی لبه بیرونی و لایه‌های زیرین به سمت دیواره درونی می‌شود. این پدیده منجر به بازتوزیع سرعت جریان و تنش برشی در بستر کانال می‌گردد. پیچیدگی جریان زمانی افزایش می‌یابد که سازه‌ای هیدرولیکی نظیر پایه پل در مسیر جریان قرار گیرد. در این تحقیق با بهره‌گیری از روش عددی حجم محدود و آزمایش‌های آزمایشگاهی، الگوی جریان ناشی از موقعیت‌های مختلف پایه در قوس ۱۸۰ درجه کانال مورد بررسی قرار گرفت. پایه در شش موقعیت زاویه‌ای شامل ۰°، ۳۰°، ۶۰°، ۹۰°، ۱۲۰° و ۱۵۰° در قوس نصب شد. موقعیت‌های ۶۰° و ۱۵۰° برای اعتبارسنجی مدل عددی انتخاب گردید. نتایج نشان داد که میزان برداشت مصالح از بستر در بخش قوس نسبت به مسیر مستقیم بیشتر است که ناشی از افزایش تنش برشی و تشکیل جریان مارپیچی است. در موقعیت‌های ۳۰° و ۶۰° که در نیمه اول قوس قرار دارند، توده‌های رسوبی قابل توجهی شکل گرفت. بر اساس نتایج، بهترین موقعیت برای استقرار پایه ابتدا بین زوایای ۰° تا ۳۰° و سپس در بازه ۹۰° تا ۱۸۰° است. https://amcen.razi.ac.ir/article_3791_8fcfe5ba496df47b0351f08fae8be29c.pdf

دانشگاه رازی مدل‌سازی پیشرفته در مهندسی عمران 3060-7620 2 1 2025 06 22 The Impact of Micropiles on the Subgrade Reaction Coefficient Using the Finite Element Method تأثیر وجود ریزشمع‌ها بر ضریب عکس‌العمل بستر با استفاده از روش اجزاء محدود 112 125 3801 10.22126/amcen.2025.11336.1029 FA مریم قیاسی کارشناسی ارشد گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد همدان، همدان، ایران وحید رستمی استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی مهندسی، واحد همدان، دانشگاه آزاد اسلامی، همدان، ایران Journal Article 2025 03 04 One of the crucial parameters in the design of foundations is the subgrade reaction coefficient, and accurately estimating this parameter is always a priority for engineers. Various methods have been proposed to determine this parameter, among which the Winkler method is one of the most well-known. The fundamental issue in this method is estimating the numerical value of the subgrade reaction coefficient (ks), which is influenced by multiple factors such as the properties of the soil beneath the foundation, the groundwater level, and the presence of additional parameters like micropiles, nails, etc. In this research, the impact of micropiles on reducing settlement and determining the subgrade reaction coefficient, both in the presence and absence of groundwater, has been investigated using the finite element method with the software (PLAXIS3DFOUNDATION). A foundation with dimensions of 10 meters in width and 20 meters in length was utilized for this purpose. The studies in this research were conducted using a sensitivity analysis method. In other words, the subgrade reaction coefficient was examined with variations in micropile diameter, micropile length, and different spacing of micropiles across four types of soil with varying elastic moduli.<br />The results of the research indicate that increasing the micropile diameter from 0.2 meters to 0.3 meters will increase the subgrade reaction coefficient by 47 to 55 percent. Additionally, increasing the spacing of micropiles from 2 meters to 4 meters results in a reduction of the subgrade reaction coefficient by 20 to 33 percent. Furthermore, increasing the length of micropiles leads to an increase in the subgrade reaction coefficient. The findings of this study demonstrate that raising the groundwater level to the foundation level significantly reduces the subgrade reaction coefficient. یکی از پارامترهای مهم در طراحی پی‌­ها ضریب عکس­العمل بستر می‌باشد که  تخمین دقیق این پارامتر همواره مدنظر مهندسان می‌باشد. برای تعیین این پارامتر روش‌­های متعددی بیان گردیده، که از جمله شناخته شده‌ترین آن‌ها روش وینکلر می­‌باشد. مسئله اساسی در این روش تخمین ضریب عددی عکس­‌العمل بستر ks بوده که تحت تاثیر عوامل متعدد مانند: خصوصیات خاک زیر پی، سطح آب زیرزمینی، وجود پارامترهای اضافی مانند ریزشمع، میخ و... می‌باشد. در این  تحقیق با استفاده از روش اجزاء محدود، به کمک نرم­ افزار (PLAXIS3DFOUNDATION)  به بررسی تاثیر ریز شمع­‌ها در کاهش نشست و تعیین ضریب عکس‌­العمل بستر، با وجود آب زیرزمینی یا عدم حضور آب زیرزمینی پرداخته شده است. به این منظور از یک شالوده به ابعاد، 10 متر عرض و 20 متر طول، استفاده شده است. مطالعات در این تحقیق به روش آنالیز حساسیت صورت گرفته است. به عبارت دیگر مقدار ضریب عکس­‌العمل بستر با تغییرات قطر ریز شمع، طول ریز شمع و فواصل متفاوت ریز شمع بر روی چهار نوع خاک با مدول الاستیک متفاوت، مطالعه گردیده است. نتایج  تحقیق نشان می­‌دهد که با افزایش قطر ریز شمع از 0.2 متر به 0.3 متر، بین 47 تا 55 درصد ضریب واکنش بستر افزایش خواهد یافت. با افزایش فاصله ریزشمع از 2 متر به 4 متر، بین 20 تا 33 درصد ضریب واکنش بستر کاهش می­‌یابد. همچنین  افزایش طول ریز شمع  باعث افزایش ضریب عکس العمل بستر می‌گردد. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد، افزایش سطح آب زیرزمینی تا تراز  زیر پی مقدار ضریب عکس­‌العمل بستر را بطور قابل ملاحظه­‌ای کاهش می‌دهد. https://amcen.razi.ac.ir/article_3801_87877295f5962ea703ccbdbf4fd93b64.pdf

دانشگاه رازی مدل‌سازی پیشرفته در مهندسی عمران 3060-7620 2 1 2025 06 22 Comparative analysis of concrete cover of underground structures with Winkler spring frame methods and continuous environment method تحلیل مقایسه‌ای پوشش بتنی سازه‌های زیرزمینی با روش‌های قاب فنر وینکلر و روش محیط پیوسته 126 136 3816 10.22126/amcen.2025.11207.1018 FA صفا پیمان دانشیار گروه مهندسی عمران، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران. 0009-0008-1341-6191 علیرضا بصیری دانشجوی کارشناسی ارشد گروه مهندسی عمران، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران. Journal Article 2024 03 25 The most appropriate method for analyzing the concrete cover of tunnels and underground structures is to use the continuous environment method. Appropriate software for this method simulates the concrete cover and its follower environment together. However, structural engineers often use the Winkler frame and spring method to analyze the concrete cover of tunnels. In this method, the concrete cover is modeled with Winkler springs using frame elements and the effect of the surrounding environment. Despite the use of the Winkler frame and spring method, the results are not completely clear compared to the continuous environment methods.Accordingly, in the present study, the results of the analysis of concrete cover of tunnels under the effect of static loads and dynamic loads caused by explosion are compared with these two methods.PLAXIS software is used for continuous environment analysis and SAP2000 software is used for analysis by Winkler frame and spring method. The results show good accuracy of the approximate method of Winkler frame and spring, and it can be seen that the answers obtained by the two methods are close to each other. مناسب‌ترین روش برای تحلیل پوشش بتنی تونل­‌ها و سازه­‌های زیرزمینی  استفاده از روش محیط پیوسته است. نرم افزارهای مناسب این روش، شبیه‌سازی پوشش بتنی و محیط پیروانی آن را با هم انجام می‌­دهند. با این وجود، مهندسان سازه معمولا برای تحلیل پوشش بتنی تونل­‌ها از روش قاب و فنر وینکلر استفاده می­‌کنند. در این روش، پوشش بتنی با استفاده از المان­‌های قابی و اثر محیط پیرامونی با فنرهای وینکلر مدل‌سازی می­‌شوند. با وجود استفاده از روش قاب و فنر وینکلر نتایج آن در مقایسه با روش‌­های محیط پیوسته به طور کامل روشن نمی‌­باشد. بر این اساس، در پژوهش حاضر نتایج تحلیل پوشش بتنی تونل­‌ها تحت اثر بارهای استاتیکی و بار دینامیکی ناشی از انفجار با این دو روش با هم مقایسه می­‌شوند. برای تحلیل به روش محیط پیوسته از نرم افزار PLAXIS و برای تحلیل به روش قاب و فنر وینکلر از نرم افزار SAP2000 استفاده می­‌گردد. نتایج به دست آمده دقت خوب روش تقریبی قاب و فنر وینکلر را نشان می‌­دهد و مشاهده می­‌شود، پاسخ­‌های به دست آمده با دو روش به هم نزدیک هستند. https://amcen.razi.ac.ir/article_3816_364c56c744021794222811e12a09c88e.pdf

دانشگاه رازی مدل‌سازی پیشرفته در مهندسی عمران 3060-7620 2 1 2025 07 01 Numerical-Interaction Analysis of Buried Pipes Crossing Reverse Faults and Comparison with Code Relationships تحلیل عددی-اندرکنشی لوله‌های مدفون عبوری از گسل معکوس و مقایسه با روابط آیین نامه‌ای 137 148 3820 10.22126/amcen.2025.10547.1007 FA سحر جلیلی استادیار گروه عمران دانشکده فنی مهندسی دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرمانشاه، کرمانشاه، ایران 0000-0001-8833-7051 Journal Article 2024 03 30 Pipeline systems are the most important means for transporting gas and other liquid fuels. Most of these pipelines are buried underground and are highly susceptible to sudden ground movements caused by earthquakes and landslides. Severe damages inflicted on pipelines during such events can lead to joint failures and consequently significant economic losses. With each ground movement, the pipeline is subjected to one or all types of axial, bending, and shear loads. These loads may result in large compressive stresses, which can lead to local or global buckling. In this study, the interaction between the pipeline and the surrounding soil due to sudden ground movement is investigated using a coupling model between the pipeline and soil, incorporating nonlinear soil response, nonlinear material behavior, and nonlinear geometry. The most critical parameter for determining the performance level and extent of damage in buried pipelines during an earthquake is the maximum strain. Vital infrastructure codes (such as ALA and APA) also evaluate the seismic behavior of buried pipelines by examining the maximum strain. Using code-based relationships, stress and strain values were derived and compared with results obtained from Abaqus software.<br />The most influential factor identified in this study is the pipe thickness. As the pipe thickness increases, the strain and stress values decrease, and the deformation mode also changes. The burial depth of the pipeline does not significantly affect the applied stress values but does influence the strain values. At shallow burial depths, the strain is not highly sensitive to the pipe diameter. However, as the burial depth increases, the strain values become more sensitive to increases in pipe diameter. Additionally, for larger thicknesses, an increase in pipe diameter leads to a noticeable rise in strain values. For several model cases, stress and strain values were calculated using code-based relationships. Comparing these results with those obtained from finite element analysis, it can be concluded that both stress and strain values are overestimated in the codes. سیستم‌های خط لوله مهمترین ابزار برای انتقال گاز و سایر سوخت‌های مایع می‌باشند. اکثر این خطوط لوله در زیر زمین مدفون شده‌اند و به شدت تحت تاثیر حرکات ناگهانی زمین که ناشی از زلزله و زمین لغزش می‌باشند، قرار دارند. خسارات اعمال شده به خط لوله در طی هر یک از این رخدادها اگر شدید باشند، منجر به شکسته شدن اتصالات و در نتیجه ضررهای اقتصادی زیادی می‌شوند. با هر حرکت زمین خط لوله در معرض یک و یا همه انواع بارهای محوری، خمشی و برشی قرار دارد. این بارها ممکن است منجر به تنش‌های فشاری بزرگ شوند که در واقع منجر به کمانش محلی و یا کلی می‌شوند. در این کار اندرکنش بین لوله و خاک اطراف به علت حرکت ناگهانی زمین، با یک نوع ارتباط بین خط لوله و خاک، پاسخ غیرخطی خاک، پاسخ غیر خطی مواد و هندسه غیر خطی مطالعه شده است. مهمترین پارامتر­ برای تعیین سطح عملکرد و میزان خرابی خطوط لوله مدفون در هنگام وقوع زلزله، مقدار حداکثر کرنش می‏باشد. آئین‏نامه‏های شریان‏های حیاتی (ALA, APA) نیز با بررسی مقدار حداکثر کرنش، به بررسی رفتار لرزه­ای خطوط لوله مدفون پرداخته­اند که با استفاده از روابط آیین نامه مقادیر تنش و کرنش را بدست آورده شده و با نتایج حاصل از نرم افزارAbaqus مقایسه شده‌اند. موثرترین عامل شناخته شده در این مطالعه ضخامت لوله است که هرچه ضخامت لوله بیشتر باشد مقادیر کرنش و تنش کمتر خواهند بود و نوع تغییر شکل نیز متفاوت خواهد بود. عمق مدفون لوله تاثیر زیادی روی مقادیر تنش اعمالی به لوله ندارد ولی روی مقادیر کرنش تاثیر دارد. در عمق‌های مدفون پایین کرنش نسبت به قطر لوله حساسیت چندانی ندارد ولی وقتی عمق مدفون بزرگتر باشد، مقادیر کرنش نسبت به افزایش قطر لوله حساسیت بیشتری پیدا می‌کنند. همچنین در ضخامت‌های بزرگتر نیز افزایش قطر لوله باعث افزایش چشمگیر مقادیر کرنش می‌شود. برای چند مورد از نمونه مدل‌ها مقادیر تنش و کرنش با استفاده از روابط آیین نامه‌ای محاسبه شد. با مقایسه این نتایج با مقادیر حاصل از تحلیل اجزا محدود می‌توان نتیجه گرفت که هم مقادیر تنش و هم مقادیر کرنش در آیین نامه دست بالا در نظر گرفته می‌شوند. https://amcen.razi.ac.ir/article_3820_cd71af1e18f7b838495bf835525cb6d5.pdf

دانشگاه رازی مدل‌سازی پیشرفته در مهندسی عمران 3060-7620 2 1 2025 07 01 Investigating the effect of the strong column- weak beam on the rotation ratio of beam and column members of performance base optimization reinforced concrete moment frames بررسی تاثیر ضابطه تیر ضعیف_ستون قوی بر نسبت دوران اعضای تیر و ستون قاب‌های خمشی بتن‌آرمه بهینه‌سازی شده بر اساس عملکرد 149 169 3822 10.22126/amcen.2025.11219.1020 FA اشکان خدابنده لو دانشیار گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی، ارومیه، ایران 0000-0001-8394-3757 Journal Article 2025 03 12 In this study, the ratio of rotations created in beam and column members of reinforced concrete flexural frames, relative displacements of floors at the functional levels of uninterrupted serviceability, life safety and failure prevention have been investigated by considering different ratios for the weak beam-strong column criterion in the optimal design process within the framework of the performance-based design approach. For the purpose of performance-based optimization, the center of mass meta-exploration algorithm has been used in this study. The philosophy of the performance-based design approach and even traditional design methods allow the structure to suffer damage when exposed to strong and relatively strong earthquakes. Therefore, in order to estimate the safety of the structure against earthquakes, the use of seismic safety quantification indices and structural collapse capacity seems necessary. In this study, the relative displacements of floors and the ratio of existing to permissible rotations of beam and column members of each optimal structure have been calculated using time history analysis under earthquakes far and near the fault. Two examples of 3 and 6 stories are the frames studied in this research, which are designed by considering coefficients of 0.8, 1.2 and 1.6 to control the weak beam-strong column criterion in the performance-based optimization process. According to the obtained results, it is observed that increasing the weak beam-strong column ratio to control the aforementioned criterion in the optimization process leads to a decrease in the rotation ratio created in the beams and columns of the structure. در این تحقیق، نسبت دوران ایجاد شده در اعضای تیر و ستون قاب‌های خمشی بتن‌آرمه، جابجایی نسبی طبقات در سطوح عملکردی قابلیت استفاده بی‌وقفه، ایمنی جانی و آستانه فروریزش با در نظر گرفتن نسبت‌های متفاوت برای ضابطه تیر ضعیف-ستون قوی در روند طراحی بهینه در چهارچوب نگرش طراحی مبتنی بر عملکرد، مورد بررسی قرار گرفته شده است. بمنظور بهینه‌سازی مبتنی بر عملکرد، از الگوریتم فراکاوشی مرکز جرم در این تحقیق استفاده شده است. لذا بمنظور برآوردی از میزان ایمنی سازه در برابر زلزله‌ها، استفاده از شاخص‌های کمی‌سازی ایمنی لرزه‌ای و ظرفیت فروریزش سازه ضروری به نظر می‌رسد. در این تحقیق جابجایی نسبی طبقات و نسبت دوران موجود به مجاز اعضای تیر و ستون هر سازه بهینه، با استفاده از تحلیل تاریخچه زمانی، تحت زلزله‌های دور و نزدیک گسل، محاسبه شده است. دو مثال 3 و 6 طبقه قابهای مورد مطالعه در این تحقیق می‌باشند که با در نظر گرفتن ضرایب 0/8، 1/2 و 1/6 برای کنترل ضابطه تیر ضعیف- ستون قوی در روند بهینه‌سازی مبتنی بر عملکرد طراحی شده‌اند. مطابق نتایج بدست آمده مشاهده می‌شود که افزایش نسبت تیر ضعیف- ستون قوی برای کنترل ضابطه مذکور در روند بهینه‌سازی، منجر به کاهش نسبت دوران ایجاد شده در تیرها و ستون‌های سازه می‌شود. https://amcen.razi.ac.ir/article_3822_676f1d9bc6d6b44456125aa177c32056.pdf

دانشگاه رازی مدل‌سازی پیشرفته در مهندسی عمران 3060-7620 2 1 2025 07 01 Investigation (numerical and experimental modeling) of the performance of Geogrid reinforced asphalt بررسی (مدل‌سازی عددی و آزمایشگاهی) عملکرد آسفالت مسلح شده با ژئوگرید 170 184 3824 10.22126/amcen.2025.12106.1040 FA سید رامتین هاشمی دانشجو دکتری، گروه مهندسی محیط زیست، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی، همدان، ایران. بابک امین‌نژاد استادیار گروه مهندسی عمران، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن، ایران. 0000-0001-8712-7466 وحید رستمی استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی مهندسی، واحد همدان، دانشگاه آزاد اسلامی، همدان، ایران Journal Article 2025 04 09 One of the most prominent problems in the use of a cover layer is the formation of reflective cracks after the implementation of this layer. The results of the research show that reflective cracks are a very complex and variable phenomenon. This problem mainly occurs in the form of crack propagation from the underlying pavement layer to the cover layer. The use of Geogrids has been considered in recent years due to their role in increasing the bearing capacity and reducing the settlement of the reinforced base. Therefore, in this study, using numerical modeling and laboratory studies, Geogrids were placed under the pavement layers and the effect of using Geogrids was investigated by loading. One of the objectives of this study is to evaluate cracking in asphalt and investigate the effect of using Geogrids in improving the pavement resistance to cracking. After numerical modeling and laboratory studies, it was observed that the presence of Geogrids reduced cracking in asphalt pavements. PLAXIS 2D finite element software was used to simulate and analyze pavement behavior. یکی از برجسته‌ترین مشکلات در استفاده از لایه روکش، ایجاد ترک‌های انعکاسی پس از اجرای این لایه است. نتایج تحقیقات انجام‌شده نشان می‌دهد که ترک‌های انعکاسی پدیده‌ای بسیار پیچیده و متغیر هستند. این مشکل عمدتاً به‌صورت گسترش ترک از لایه زیرین روسازی به لایه روکش رخ می‌دهد. استفاده از ژئوگریدها به دلیل نقش آن‌ها در افزایش ظرفیت باربری و کاهش نشست بستر تقویت شده، طی سال‌های اخیر موردتوجه قرار گرفته است. بنابراین، در این پژوهش با استفاده از مدل‌سازی عددی و بررسی آزمایشگاهی ژئوگرید را در زیر لایه‌های روسازی راه قرارداده و با انجام بارگذاری تاثیر استفاده از ژئوگرید بررسی شد. یکی از اهداف این پژوهش، ارزیابی ترک‌خوردگی در آسفالت و بررسی تأثیر استفاده از ژئوگرید در بهبود مقاومت روسازی در برابر ترک‌خوردگی است.پس از انجام مدل‌سازی عددی و بررسی آزمایشگاهی مشاهده شد که وجود ژئوگرید باعث کاهش ترک خوردگی در روسازی های آسفالتی شد. برای شبیه‌سازی و تحلیل رفتار روسازی، از نرم‌افزار المان محدود PLAXIS 2D استفاده شده است https://amcen.razi.ac.ir/article_3824_7c026ac8919c31cab3e39dfe99d9b2c2.pdf