فهرست مطالب

مهندسی سازه و ساخت - سال چهارم شماره 3 (پیاپی 13، پاییز 1396)

نشریه مهندسی سازه و ساخت
سال چهارم شماره 3 (پیاپی 13، پاییز 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/07/23
  • تعداد عناوین: 12
|
  • مقاله پژوهشی
  • سعید جهان، یوسف حسین زاده، علیرضا مجتهدی صفحات 5-17
    تشخیص عیوب سازه ای بر این اساس است که پاسخ دینامیکی سازه در اثر خرابی تغییر خواهد کرد. به این ترتیب امکان تعیین محل و شدت آسیب به کمک بررسی تغییر پاسخ سازه، قبل و بعد از ایجاد خرابی فراهم می شود. در این تحقیق سیستم ژنتیک فازی برای پایش سلامت سازه پل بکار گرفته شده است. هدف کلیدی از بکارگیری الگوریتم ژنتیک، طراحی سیستم فازی خودکار می باشد. از این روش برای تشخیص خرابی یک پل تک دهانه راه آهن با تیرهای فولادی و یک پل بتنی استفاده شده است. برای مطالعه تشخیص خرابی، مدل های عددی این دو پل به وسیله مشخصات دینامیکی اندازه گیری شده آن ها ساخته شده است. برای ارزیابی کارایی سیستم ژنتیک فازی در تشخیص خرابی و تاثیر شیوه مدل سازی، از دو مدل اجزای محدود سه بعدی و مدل دو بعدی ساده شده تیر استفاده شده است. بعد از انجام تحلیل برای کنترل عدم قطعیت ها، به فرکانس های اندازه گیری شده مقادیری نویز اضافه شده و اثر آن در موفقیت روش شناسایی بررسی شده است. بررسی های این تحقیق نشان می دهد که فرکانس طبیعی دارای حساسیت مناسب نسبت به اعمال سناریوهای خرابی مختلف در سازه می باشد. علاوه بر این فرکانس طبیعی در مقایسه با سایر پارامترهای مودال، حساسیت کمتری نسبت به خطای نامطمئنی دارد. افزایش تعداد مودهای اندازه گیری شده و بکارگیری مودهای پیچشی، موجب تشخیص دقیق خرابی حتی در سازه های متقارن خواهد شد.
    کلیدواژگان: تشخیص خرابی، سیستم ژنتیک فازی، پایش سلامت سازه پل، عدم قطعیت، فرکانس
  • بهبود عملکرد لرزه ای قاب های با مهاربندی واگرا با بکارگیری المان شکل پذیر
    مرتضی نقی پور، سید رضا سلیم بهرامی صفحات 18-27
    پایدار و مقاوم بودن سازه ها در برابر زلزله برای جلوگیری از تخریب های کلی و یا جزئی و همچنین از دست رفتن سرمایه های مالی و جانی افراد و کشور، از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. قاب های فولادی با مهاربندهای واگرا به عنوان یکی از سیستم های رایج مقاوم در برابر زلزله با شکل پذیری و سختی مناسب دارای آرایش های مختلفی بوده، که یکی از آن شامل اتصال تیر پیوند به ستون می باشد. این نوع اتصال، تا قبل از زلزله نورث ریج (1994)، از نوع خمشی در نظر گرفته می شدند. همچنین پژوهش های انجام شده در پی زلزله نورث ریج حاکی از آن بود که اتصالات تیر پیوند به ستون در معرض شکست های ترد همانند اتصالات در قاب های خمشی قرار گرفته است. به همین جهت پس از زلزله نورث ریج، محققان به دنبال راهکارهایی برای بهبود این نوع اتصال برآمدند که ضرورت پژوهش در این امر را بیش از پیش نشان می دهد. در این پژوهش، سعی شده است به بررسی مستهلک کننده انرژی پیشنهادی که متشکل از یک حلقه که موجب افزایش شکل پذیری و جذب انرژی زلزله شده و یک قوطی برای افزایش ظرفیت باربری، که توسط صفحات اتصال به حلقه شکل پذیر متصل می شوند، پرداخته شود. نرم افزار OpenSees به منظور بررسی عملکرد المان پیشنهادی در قاب های فولادی با مهاربندهای واگرا تحت تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیر خطی، مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که المان معرفی شده می تواند به عنوان یک عضو جاذب انرژی جهت کاهش خسارت وارده به سازه با کاهش دوران تیر پیوند، برش پایه و تغییر مکان نسبی طبقات عمل نموده، ضمن آنکه شکل پذیری لازم را نیز تامین کند
    کلیدواژگان: مهاربند واگرا، حلقه های فولادی شکل پذیر، جاذب انرژی، تیر پیوند، تحلیل دینامیکی غیرخطی
  • ارزیابی لنگر خمشی و جابجایی سازه های نگهبان طره ای در گودبرداری های عمیق
    سید حمیدیثربی، ابوالفضل اسلامی صفحات 28-41
    در بسیاری از پروژه های گودبرداری به دلایل مختلف سازه های نگهبان طره ای تنها گزینه محسوب می شوند. لذا در این مطالعه با جمع آوری یک بانک داده گسترده شامل بیش از 300 سازه نگهبان از نقاط مختلف جهان، محدوده ضخامت و سختی رایج سازه های نگهبان طره ای شکل بررسی شده است. اعتبار سنجی رایج ترین روش برآورد لنگر خمشی در خاک های دانه ای (روش تعادل حدی) نیز نشان داد که این روش، فقط در دیوار صلب نتایج نسبتا دقیقی ارائه می دهد. لذا جهت تخمین دقیق تر، رابطه جدیدی برای محدوده سختی خمشی رایج ارائه شده است. لنگرهای خمشی برآورد شده با این رابطه برای 70 مدل اجزای محدود در محدوده 85% تا 115% برآوردهای روش اجزا محدود بود. براساس نتایج، در همه خاک های دانه ای به جز خاک های سست تا بسیار سست، می توان عمق بیش از 10 متر را با سازه های طره ای مهار کرد. اما در صورتیکه عمق گود بیش از 15 متر باشد صرفا در حالتی می توان از سازه های نگهبان طره ای رایج استفاده کرد که مدول الاستیسیته خاک بیشتر از حدود 70 مگاپاسکال باشد. همچنین بررسی ها نشان داد تاثیر سختی خمشی دیوارهای دیافراگمی در لنگر های خمشی کمتر از 2000 کیلونیوتن- متر قابل اغماض خواهد بود.
    کلیدواژگان: سازه نگهبان طره ای، لنگر خمشی، جابجایی، عمق مجاز، سختی خمشی، خاک دانه ای
  • عبدالغفور خادم الرسول صفحات 42-54
    اثر متقابل گسترش ترک و مرزهای ناهمگن، یکی از موضوعات مورد توجه محققین و مهندسین است. اخیرا برای تحمیل ناپیوستگی ها به صورت ضمنی بر فضای حل مساله، روش اجزای محدود توسعه یافته بر مبنای روش ریاضی پیکره بندی واحد اجزای محدود، معرفی شده است. در این مطالعه با ترکیب روش اجزای محدود توسعه یافته و روش مجموعه تراز به بررسی اندرکنشی گسترش ترک پرداخته شده است. ترک های از پیش تعریف شده و مرزهای ناهمگن بدون مش بندی داخلی بر فضای حل تحمیل شده است. حفره، مرز نرم و سخت به شکل دایره و خط به عنوان مرزهای داخلی ناهمگن در نظر گرفته شده است. مقادیر فاکتور شدت تنش در مود مرکب از طریق انتگرال اندرکنش مبتنی بر پایه انتگرال مستقل از مسیر J ، محاسبه شده اند. در این مطالعه به کمک المان های مربعی به گسسته سازی ورق حاوی مرزهای داخلی ناپیوسته، پرداخته شده است. تاثیر اندازه، جنس و چگونگی توزیع مرزهای ناهمگن داخلی بر نحوه گسترش ترک با مثال های متعدد بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان دهنده تاثیرات متفاوت مسیر رشد ترک شامل دور یا نزدیک شدن ترک متحرک نسبت به مرز داخلی است. اثر حفره داخلی بر مسیر رشد ترک بیشتر از مابقی مرزها است و مرز داخلی خطی منجر به شکل گیری مسیر پیچیده ای از نحوه ی رشد ترک شده است. این نتایج موید قابلیت روش مجموعه تراز در تعقیب مرز متحرک می باشد.
    کلیدواژگان: اجزای محدود توسعه یافته، روش مجموعه تراز، مرز ناهمگن، گسترش ترک، انتگرال اندرکنش
  • ارزیابی رفتار دیوارهای برشی مرکب (مطالعات پارامتریک)
    علی نیکخو، مهدی رنجبر گل، رحمان جعفری صفحات 55-67
    نسل جدید سیستم های مقاوم در برابر بارهای جانبی، دیوارهای برشی مرکب است که شامل یک لایه ورق فولادی نازک به همراه پوششی از بتن آرمه در یک یا دو طرف ورق فولادی می باشد. دیوار برشی مرکب هم در سازه های نوساز و هم برای تقویت سازه های موجود در جهان، به خصوص کشورهای زلزله خیز مورد استفاده قرار می گیرد. علیرغم رفتار مناسب و مزایای آن استفاده از دیوار برشی مرکب هنوز به صورت گسترده در جهان رواج نیافته است که دلیل عمده آن عدم وجود تحقیقات کافی در این زمینه می باشد. با این وجود، مقاومت بالا، شکل پذیری عالی و ظرفیت اتلاف انرژی بیشتر این سیستم در کنار اقتصادیتر بودن آن در مقایسه با سایر سیستمهای موجود به اثبات رسیده است. در این تحقیق برای اتصال پوشش بتنی به ورق فولادی از برشگیر ناودانی استفاده شده و اثر تغییر فواصل بین برشگیرها و نحوه ی قرارگیری آنها بر رفتار دیوارهای برشی مرکب مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین سختی برشی، شکل پذیری، تغییر شکل خارج از صفحه و استهلاک انرژی بررسی شده است. نتایج حاصل از تحلیل ها حاکی از آن است که افزایش فاصله ی بین برشگیرها باعث کاهش سختی و افزایش تغییر شکل جانبی دیوار تا هشتاد درصد شده و تغییر شکل های خارج صفحه ورق فولادی تا سه برابر کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: دیوار برشی مرکب، برشگیر، روش اجزا محدود، تحلیل استاتیکی غیرخطی، مطالعات پارامتریک
  • شبیه سازی شتاب نگاشت مصنوعی زلزله سازگار با طیف ساختگاه با استفاده از تحلیل سری های زمانی
    محمدرضا فدوی امیری، سیدعلی سلیمانی ایوری، حمید حسن پور، محمد شامخی امیری صفحات 68-80
    در طراحی سازه های مهم و حیاتی مانند سدها، نیروگاه ها و پل ها، لزوم انجام تحلیل تاریخچه زمانی لرزه ای یکی از مهم ترین نیازهای مهندسی می باشد. با توجه به اینکه شتاب نگاشت های واقعی مربوط به ساختگاه این سازه ها در بسیاری از موارد وجود ندارد و یا به تعداد کافی در دسترس نیست، لذا تولید شتاب نگاشت مصنوعی یکی از موضوعات مهم پژوهشی و کاربردی در این زمینه می باشد. این مقاله به ارائه روشی نوین برای تولید شتابنگاشت های مصنوعی منطبق با طیف ساختگاه سازه با استفاده از تحلیل سری های زمانی، شبکه های عصبی مصنوعی، تبدیل موجک و الگوریتم ژنتیک می پردازد. در روش پیشنهادی ابتدا تعدادی شتاب نگاشت ثبت شده در ایستگاه های شتاب نگاری و بر اساس نوع خاک انتخاب می شوند. این خاک ها با توجه به سرعت موج برشی ایستگاه های ثبت کننده به دو گروه خاک و سنگ تقسیم می شوند و سپس با استفاده از تبدیل موجک به تحلیل و پردازش آنها پرداخته می شود. در قدم بعدی از توانایی یادگیری شبکه های عصبی برای نگاشت معکوس از طیف پاسخ این شتابنگاشت ها به ضرایب تبدیل ویولتی استفاده می گردد. به موازات استفاده از الگوریتم های آموزشی موجود برای شبکه های عصبی، از توانایی الگوریتم ژنتیک برای جستجو در یک فضای گسترده کمک گرفته می شود تا ماتریس های وزن و بایاس شبکه ها بهینه گردند و از محبوس شدن شبکه ها در نقاط بهینه محلی جلوگیری به عمل آید. در نهایت شتابنگاشت های سازگار با طیف ساختگاه تولید می شود. در این مقاله با ارائه مثال هایی از شتابنگاشت های ثبت شده در ایران، به آزمایش الگوریتم پیشنهادی پرداخته شده و کارایی موثر آن نشان داده می شود. استفاده ترکیبی از شبکه عصبی مصنوعی، تبدیل موجک، الگوریتم ژنتیک و تحلیل سری های زمانی موجب ارتقاء توانایی روش از نظر سرعت و دقت در تولید شتاب نگاشت مصنوعی سازگار با طیف برای شرایط ساختگاهی مختلف می شود.
    کلیدواژگان: شتاب نگاشت مصنوعی سازگار با طیف طرح، تحلیل سری های زمانی، الگوریتم ژنتیک، شبکه عصبی مصنوعی، تبدیل موجک
  • تخمین پاسخ ستون های بتن مسلح تحت بارگذاری انفجار به روش تک درجه آزادی معادل و مقایسه ی آن با روش اجزای محدود
    محمد اسماعیل نیا عمران، سمیه ملایی صفحات 81-90
    در تحلیل و طراحی بسیاری از سازه های بتن مسلح در برابر انفجار از تحلیل تک درجه آزادی (SDOF) استفاده می شود. عموما، در این روش تحلیل، پاسخ خمشی اعضا در نظر گرفته می شود اما در اعضایی که دارای بار محوری باشند لنگرهای ثانویه (P-δ) نیز اهمیت پیدا می کند. در زمان وقوع انفجار در داخل و یا نزدیکی ساختمان های بتن مسلح ستون های آن در معرض فشار جانبی ناشی از موج انفجار قرار می گیرد. در این ستون ها، که گاها بارهای محوری قابل توجهی را تحمل می کنند، نادیده گرفتن لنگرهای P-δ تحت بارگذاری جانبی انفجار می تواند ریسک بالایی به همراه داشته باشد. در این مقاله به توصیف روشی ساده برای درنظرگرفتن پاسخ P-δ و هم چنین اثرات نرخ کرنش (که در بارگذاری های دینامیکی شدید بسیار اهمیت پیدا می کند) در تحلیل SDOF ستون های بتن مسلح تحت اثر همزمان بار محوری فشاری و بار جانبی ناشی از انفجار پرداخته شده است. پاسخ های حاصل از روش SDOF با تحلیل اجزای محدود با استفاده از نرم افزار LS-DYNA مقایسه می شود. در اینجا، در طی مراحل حل معادلات حرکت سیستم SDOF لنگرهای ثانویه به روش بار جانبی معادل و اثرات نرخ کرنش به صورت ضرایب افزایش دینامیکی وارد محاسبات شده است. مطابق با نتایج حاصل روش معرفی شده مطابقت خوبی با نتایج به دست آمده از نرم افزار اجزای محدود دارد. به طورکلی، نتایج حاصل از روش SDOF معرفی شده محافظه کارانه است و برای اهداف طراحی و ارزیابی اولیه ستون های بتن مسلح تحت انفجار روش مناسبی است.
    کلیدواژگان: روش SDOF، بار محوری، بارگذاری انفجار، ستون بتن مسلح، LS-DYNA
  • ارائه مدل ارزیابی بلوغ شرکت های ساختمانی کشور جهت پیاده سازی مدیریت چابک با رویکرد شناسایی چالش های آن
    حمیدرضا عباسیان جهرمی، محمد احسانی فر، الهه خدایاری صفحات 91-108
    مدیریت چابک در اصل برای توسعه سیستم های نرم افزاری ایجاد و ریشه در این صنعت دارد، اما باتوجه به موفقیت های آن، درحال حاضر به پروژه های غیرنرم افزاری نیز گسترش یافته است. این رویکرد شامل روش ها و ابزارهای مختلفی برای پاسخگویی مناسب به شرایط دینامیکی و متغیر پروژه ها می باشد. بنابر تحقیقات انجام شده، تعدادی از محققان بر این باورندکه مدیریت پروژه چابک قابل پیاده سازی در شرکت های ساخت و ساز نیستند، و عده ای دیگر معتقدند که این شرکت ها پتانسیل خوبی برای پذیرش این متد را دارند. هدف اصلی این تحقیق اولا شناسایی چالش های پیاده سازی مدیریت چابک در شرکت های ساختمانی کشور بوده و بر مبنای اطلاعات حاصله مدلی برای ارزیابی سطح بلوغ یک شرکت جهت پیاده سازی مدیریت چابک ارائه خواهد شد. روش کار در قسمت اول به صورت مطالعات میدانی و استفاده از پرسشنامه بوده و در قسمت دوم از روش های تصمیم گیری چندمعیاره استفاده خواهد شد. نتایج این تحقیق نشان می دهد که میزان آمادگی هر شرکت جهت پیاده سازی مدیریت چابک بایستی به طور جداگانه در سه بخش طراحی، تدارکات و اجرا بررسی گردد.
    کلیدواژگان: مدیریت پروژه، مدیریت چابک، شرکت های ساختمانی، بلوغ، تاپسیس
  • ریزپهنه بندی لرزه ای شهر تهران بر اساس تحلیل خطر قطعی و شاخص های لرزه ای مناطق همجوار گسل
    حمید صفاری، محمدحسین پولادوند صفحات 109-128
    شهر تهران در مجاورت چندین گسل فعال از جمله گسل های مشا، گسل شمال تهران، گسل ری شمالی و جنوبی با پتانسیل بالای خطر لرزه ای قرار گرفته و در سده های گذشته زلزله های قدرتمندی را تجربه کرده است. امکان اینکه در هر لحظه یا در آینده ای نزدیک زلزله مشابهی رخ دهد و خسارات مالی و جانی زیادی به بار آورد دور از انتظار نیست. در این مقاله تحلیل خطر زلزله دقیق شهر تهران به روش قطعی با در نظر گرفتن مشخصات گسل های سناریوی تهران، خاک ساختگاه گستره شهر تهران و ارزیابی متوسط سرعت موج برشی زمین بر اساس تلفیقی از آخرین مطالعات انجام یافته در تهران انجام گرفته است. در این راستا از یک رابطه کاهندگی معتبر که اثرات حوزه نزدیک را به خوبی در نظر بگیرد و همخوانی بالایی با داده های لرزه ای تجربی ایران داشته باشد استفاده شده است. در ادامه تحلیل خطر قطعی با فرض رخداد زلزله در نزدیکترین فاصله هر گسل تا مرکز هر مش انجام گرفت و خروجی لرزه ای شامل بیشینه شتاب سطح زمین، بیشینه سرعت سطح زمین، بیشینه تغییر مکان سطح زمین و شتاب طیفی برای همه مش های شهر تهران با توجه به خاک ساختگاه هر مش از گسل های سناریوی مشخص شده انجام گرفت. سپس ماکزیمم شاخص لرزه ای به ازای همه سناریوها بصورت جداگانه و نیز تجمیعی در محیط GIS طبقه بندی و مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. از عمده نتایج این مقاله می توان به برآورد شاخص های لرزه ای رو گسلی اشاره نمود، بطوریکه مقادیر شتاب طیفی روی گسل شمال تهران یا ری در خاک تیپ I، II و III به ترتیب مقادیری بیش از 1.6،2.1 و g 2.6 در پریود متناظر با پریود غالب ساختمان های کوتاه را در بر داشته و مبین اوج خسارت در نواحی روی گسلی خواهد بود.
    کلیدواژگان: تحلیل خطر قطعی، بیشینه شتاب سطح زمین، بیشینه سرعت سطح زمین، بیشینه تغییر مکان سطح زمین، شتاب طیفی
  • ارزیابی احتمالاتی فروریزش تدریجی قابهای خمشی فولادی (معمولی، متوسط و ویژه) تحت زلزله
    کوروش مهدی زاده، عباس کرم الدین صفحات 129-147
    فروریزش ساختمان سطحی از عملکرد سازه است که در آن میزان صدمات جانی و مالی به حداکثر خود می رسد، لذا این رخداد می تواند ناگوارترین حادثه در صنعت ساخت و ساز باشد. با توجه به احتمال وقوع زلزله های مخرب در نقاط مختلف جهان، ارزیابی دقیق تر فروریزش سازه ها تحت زلزله و پیشگیری آن از چالش های مهم مهندسی سازه می باشد. در این راستا ارائه ی مدلهائی بر مبنای مطالعات آزمایشگاهی، لحاظ کردن پارامترهای موثر و در نظر گرفتن زلزله های مناسب می تواند گامی در جهت نیل به این هدف باشد. در این تحقیق یک سازه ی 5 طبقه ی فولادی با سیستم های قاب خمشی معمولی ، متوسط و ویژه (شکل پذیری های کم، متوسط و زیاد) مطابق ضوابط آئین نامه های داخلی طراحی شده اند. اثر کاهندگی مقاومت و سختی المانهای سازه بر اساس نتایج مدل های آزمایشگاهی لحاظ شده است و نقش شکل پذیری در ظرفیت فروریزش قابهای خمشی فولادی مورد نظر به صورت احتمالاتی بررسی شده است. به این منظور تحلیل های دینامیکی افزاینده تحت50 زوج شتابنگاشت پیشنهادی دستورالعمل FEMA P695 انجام شده است و منحنی های شکنندگی سطوح عملکرد مختلف توسعه یافته است. نتایج ظرفیت فروریزش بالاتر قاب خمشی فولادی ویژه را نسبت به قابهای خمشی متوسط و معمولی نشان داد. در سطح احتمال 50 درصد، ظرفیت فروریزش قاب خمشی ویژه نسبت به قاب خمشی متوسط 34 درصد و نسبت به قاب خمشی معمولی 66 درصد افزایش نشان داد. همچنین نتایج نشان داد که به ازای شتابهای طیفی فروریزش مختلف، کاربرد قاب خمشی ویژه به جای قاب خمشی متوسط و معمولی می تواند به ترتیب تا 30 و50 درصد احتمال فروریزش را کاهش دهد.
    کلیدواژگان: قاب خمشی فولادی، شکل پذیری، کاهندگی، ظرفیت فروریزش، تحلیل دینامیکی افزاینده، دستورالعمل FEMA P 695، منحنی شکنندگی
  • بررسی رفتار اتصال تیرفلزی با مقطع کاهش یافته به ستونهای بتن آرمه
    علی بابایی نژاد، عبدالله کیوانی، نادر هویدایی صفحات 148-166
    پس از زلزله های دهه های اخیر که باعث ایجاد خرابی های گسترده در اتصالات تیر به ستون شد، دانشمندان و مهندسان اتصالات جدیدی را برای جلوگیری از شکست های ترد ارائه نمودند. از انواع این اتصالات جدید می توان به اتصال تیرفولادی به ستون بتنی(RCS) و اتصال تیرفولادی با مقطع کاهش یافته به ستون فولادی(RBS) اشاره کرد. اما این اتصالات جدید ایراداتی نیز دارند، مهمترین ایراد اتصال RCS عدم دورشدن کافی مفصل پلاستیک از چشمه اتصال و مهمترین ایراد اتصال RBS باربری کم ستون فولادی در مقایسه با ستون بتنی می باشد. هدف از انجام این پژوهش ترکیب دو اتصال RBS وRCS و بررسی رفتار اتصال ترکیب یافته جدید است. در اتصال ترکیب یافته، ستون از نوع بتنی بوده و تیر فولادی متصل به ستون دارای مقطع کاهش یافته می باشد. با این ترکیب، هم ایراد اصلی اتصال RCS و هم ایراد اصلی اتصال RBS برطرف خواهد شد. اتصال ترکیب یافته جدید، در حالت ستون عبوری از ناحیه اتصال بوده و از لحاظ موقعیت قرارگیری، از نوع ستون گوشه است. در این مقاله اتصال ترکیب یافته جدید پیشنهادی در نرم افزار مدلسازی شده و تاثیر پارامترهایی چون عمق برش تیر، ضخامت ورق پوششی (کاورپلیت) و ضخامت سخت کننده بررسی شده و با اتصال RCS مقایسه شد. مطالعات پارامترهای ذکر شده روی اتصال پیشنهادی نشان می دهد که عمق برش تیر تاثیر بسزایی در کاهش خرابی فشاری و خرابی کششی بتن دارد و باعث کاهش تنش در کاورپلیت، سخت کننده و آرماتورها می گردد. افزایش ضخامت ورق پوششی نیز خرابی فشاری و کششی بتن و جذب انرژی اتصال را افزایش داده و باعث کاهش تنش در کاورپلیت می شود همچنین باعث انتقال مفصل پلاستیک بر روی تیر می شود. افزایش ضخامت سخت کننده نیز خرابی فشاری و کششی بتن، تنش سخت کننده و تنش آرماتورها را کاهش می دهد و همچنین باعث افزایش تنش در کاورپلیت شده و به مقدار اندکی جذب انرژی اتصال را افزایش می دهد. بطور کلی جایگزینی تیر با مقطع کاهش یافته بجای تیر معمولی در اتصال مرکب باعث بهبود عملکرد اتصال میگردد.
    کلیدواژگان: اتصال RCS، اتصال RBS، تحلیل اجزای محدود، عمق برش تیر، ستون بتنی، تیر فولادی
  • مطالعه آزمایشگاهی مشخصات مکانیکی بتن های حاوی الیاف های فولادی و پلی پروپیلن در دماهای بالا
    مجید قلهکی، قاسم پاچیده، امید رضایی فر صفحات 167-179
    استفاده از الیاف در بتن، باعث بهبود مقاومت، شکل پذیری و دوام بتن می شود. بتن دارای خواص ضد حریق بوده لکن بیشترین نگرانی از سازه های بتن آرمه در زمان آتش سوزی مربوط به میلگردهاست. لذا یکی از پیشنهادات به منظور کاهش خطرات فوق، استفاده از مصالح جایگزین نظیر الیاف است. در این مقاله به مطالعه ی آزمایشگاهی اثر دماهای مختلف بر روی مشخصات مکانیکی بتن های با عیار سیمان متفاوت حاوی الیاف فولادی و پلی پروپیلن پرداخته شده است. اگرچه نمونه ها، تحت دماهای 25، 100، 250، 500 و 700 درجه ی سانتیگراد قرار گرفتند، اما نتایج نشان داد که اثرات آتش بر روی بتن های حاوی الیاف فولادی مخرب تر بوده و همچنین مقاومت فشاری و خمشی نمونه ها در دمای 25 درجه ی سانتیگراد و مقاومت کششی در دمای 250 درجه ی سانتی گراد بیشترین مقادیر را به خود اختصاص می دهند. مقاومت فشاری و کششی بتن های حاوی الیاف فولادی، 40% و 50% بیشتر از بتن های حاوی الیاف پلی پروپیلن بود. اما مقاومت خمشی آن ها تقریبا با یکدیگر برابر بود. همچنین مقاومت خمشی نمونه های با عیار 400 و عیار 700 می توان نتیجه گرفت که نمونه های با عیار 400 حدود 10 الی 40 درصد مقاومت بیشتری دارند.
    کلیدواژگان: بتن الیافی، الیاف فولادی و پلی پروپیلن، دمای بالا، مقاومت فشاری، مقاومت کششی، مقاومت خمشی
|
  • Saeid Jahan, Yusef Hoseinzadeh, Alireza Mojtahedi Pages 5-17
    Structural damage detection is based on that the dynamic response of structure will change because of damage. Hence, it is possible to estimate the location and severity of damage leads to changes in the dynamic response before and after the damage. In this study, the genetic fuzzy system has been used for bridge structural health monitoring. A key objective of using genetic algorithms is to automate the design of fuzzy systems. This method is used for damage detection of a single span railway bridge with steel girders and a concrete bridge. For studying damage detection, the numerical models of these two bridges are built with the measured dynamic characteristics. A three-dimensional finite element model and a single two-dimensional girders model of the bridge have been constructed to study usefulness of the genetic fuzzy system for damage detection and the effectiveness of modeling. After analysis to control the uncertainties, the measured frequencies are contaminated with some noise and the effect of that on the achievement of damage detection method is evaluated. The present study has shown that the natural frequency has appropriate sensitivity to different damage scenarios in the structure. In addition, the natural frequency in comparison with other modal parameters, is less affected by random noise. Increasing the number of measurement modes and using torsional modes, will lead to an accurate damage diagnosis even in symmetrical structures.
    Keywords: Damage detection, Genetic Fuzzy system, Bridge structural health monitoring, uncertainty, frequency
  • Improving the seismic performance of eccentrically braced frames by using a ductile element
    Morteza Naghipour, Seyed Reza Salim Bahrami Pages 18-27
    Stability of structures against earthquake is much important to prevent total or partial failure of structures and loss of financial and human investments of people and country. Eccentrically braced frames, as one of the most commonly used earthquake resistant systems, with good ductility and toughness, have different arrangements; one of them is Link beam-to-column connection. This type of connection was considered as bending form before the North Ridge earthquake (1994). But conducted research after the North Ridge Earthquake showed that the link beam-to-column connections were subjected to brittle failure, similar to connections which were located in Moment frames. So, after the North Ridge Earthquake, researchers began looking for ways to improve these types of connections, which indicates necessity of research in this field more than before. In this study, a new type of Energy absorption was introduced. This absorption consists of a ring which increases the ductility and energy absorption of earthquake and a box to increase the bearing capacity which is connected to the ring through connection plates. for evaluating the performance of the proposed elements in steel frames with eccentrically braces, under nonlinear time history analysis, the OpenSees software has been used. The obtained Hysteresis curves suggest that introduced element can act as an energy absorbing member and a fuse to Reducing damage to structures with reduced rotation of link-beam, Cutting base and Relative story displacement in addition to providing the necessary ductility.
    Keywords: Eccentrically braced frame, Steel ductile ring, Link-to-column connection Link beam, Nonlinear dynamic analysis, Energy absorption
  • Evaluation of bending moment and deflection of cantilever supported excavations
    Seyed Hamid Yasrebi, Abolfazl Eslami Pages 28-41
    In many conditions, because of several restrictions, cantilever walls are the only way to stabilize the excavations. It is no doubt that one of the most important parameters in design of such walls is wall stiffness. Therefore, in this study, a large number of case histories are collected and the most commonly used range of wall thickness and stiffness are determined based on this database. In addition, validation of limit equilibrium method (LEM) in granular soils showed that this method can only estimate bending moment of rigid walls. Therefore, for more accurate estimating, a new equation is presented for the most commonly used range of wall stiffness and various types of granular soils. Moreover, LEM based equation is replaced with a modified version. The new equation was successfully validated using 70 numerical models and results lied in range of 85% to 115% times the predicted values obtained from FEM. According to the results, in loose and very loose soils, the common cantilever walls can only stabilize the excavations with depth less than 10 m. While if depth is more than 15 m, soil type should be dense or very dense with “E” more than about 70 MPa. The results also show that the effect of wall stiffness is negligible in bending moments less than 2000 kN.m.
    Keywords: Cantilever retaining wall, Bending Moment, Deflection, Allowable depth, Wall stiffness, Granular soil
  • Abdolghafour Khademalrasoul Pages 42-54
    Interactive crack-internal heterogeneous boundaries have been of a great concern to researchers and engineers. Extended finite element method (X-FEM) has recently emerged as an approach to implicitly create a discontinuity based on discontinuous partition of unity enrichment (PUM) of the standard finite element approximation spaces. The extended finite element method (X-FEM) in the combination with level set method (LSM) has been utilized. In this contribution, predefined cracks and internal boundaries are created without meshing the internal boundaries. Soft/hard circular inclusions (interfaces), voids and linear interfaces are considered as internal discontinuities. In addition, the stress intensity factors for mixed mode crack problems are numerically calculated by using interaction integral approach. The interaction integral method is based on the path independent J-integral. The 4-noded rectangular element is considered to discretize the assumed plates. The effects of shape, size and schemes of internal boundary distributions are numerically simulated. The results are shown that the crack paths are attracted to soft internal boundaries and move away from the hard internal boundaries. Also, the influences of internal voids are much more than inclusions. In addition, the linear internal interface has affected the crack growth paths entirely and is created a complicate crack path. All numerical examples are demonstrated the flexibility and capabilities of X-FEM in the applied fracture mechanics
    Keywords: Extended Finite Element Method, Level Set Method, Interfaces, Crack propagation, Interaction integral
  • Evaluation of composite shear walls behavior (parametric study)
    Ali Nikkhoo, Mehdi Ranjbargol, Rahman Jafari Pages 55-67
    Composite shear walls which are made of a layer of steel plate with a concrete cover in one or both sides of the steel plate, are counted as the third generation of the shear walls. Nowadays, composite shear walls are widely utilized in building new resisting structures as well as rehabilitating of the existing structures in earthquake-prone countries. Despite of its advantages, use of the composite shear walls is not yet prevalent as it demands more detailed appropriate investigation. Serving higher strength, flexibility and better energy absorption, while being more economical are the main advantages of this system which has paved its path to be used in high-rise buildings, structural retrofit and reservoir tanks. In this research, channel shear connectors are utilized to connect the concrete cover to the steel plate. As a key parameter, variation in the distance of shear connectors and their arrangement on the behavior of composite shear walls has been scrutinized. In addition, the shear stiffness, flexibility, out of plane displacement and the energy absorption of the structural system has been explored. For this purpose, several structural models with different shear distances and arrangements have been investigated. The obtained results reveal that with increase in shear connectors’ distance, the wall stiffness would reduce while its lateral displacement increases up to eighty percent While the out of plane displacement of the steel plate will reduce up to three times.
    Keywords: Composite Shear Wall, Shear Connector, Finite Element Method, nonlinear static analysis, Parametric Studies
  • Simulation of artificial earthquake records compatible with site specific response spectra using time series analysis
    Mohammad Reza Fadavi Amiri, Sayed Ali Soleymani Eyvari, Hamid Hasanpoor, Mohammad Shamekhi Amiri Pages 68-80
    Time history analysis of infrastructures like dams, bridges and nuclear power plants is one of the fundamental parts of their design process. But there are not sufficient and suitable site specific earthquake records to do such time history analysis; therefore, generation of artificial accelerograms is required for conducting research works in this area. Using time series analysis, wavelet transforms, artificial neural networks and genetic algorithm, a new method is introduced to produce artificial accelerograms compatible with response spectra for the specified site condition. In the proposed method, first, some recorded accelerograms are selected based on the soil condition at the recording station. The soils in these stations are divided into two groups of soil and rock according to their measured shear wave velocity. These accelerograms are then analyzed using wavelet transform. Next, artificial neural networks ability to produce reverse signal from response spectra is used to produce wavelet coefficients. Furthermore, a genetic algorithm is employed to optimize the network weight and bias matrices by searching in a wide range of values and prevent neural network convergence on local optima. At the end site specific accelerograms are produced. In this paper a number of recorded accelerograms in Iran are employed to test the neural network performances and to demonstrate the effectiveness of the method. It is shown that using synthetic time series analysis, genetic algorithm, neural network and wavelet transform will increase the capabilities of the algorithm and improve its speed and accuracy in generating accelerograms compatible with site specific response spectra for different site conditions.
    Keywords: Spectrum Compatible Records, Time Series Analysis, Genetic algorithm, Artificial neural network, Wavelet Transform
  • Estimation of RC column's response under the effect of lateral blast loading by SDOF method and comparison with FEM
    Mohammad Esmaeil Nia Omran, Somayeh Mollaei Pages 81-90
    In most of the structural blast-resistant designs and analysis single degree of freedom (SDOF) method is used. Generally, for this method flexural response of the structural members is considered but in axial loaded members, secondary moments (P-δ effects) are also very important. In the case of columns of building structures, which mostly bear significant axial loads, ignoring P-δ effects under lateral blast loading can be very risky. This paper describes a simple way for taking into account P-δ effects and also the effects of high strain rates (which is very important in severe dynamic loading) in SDOF analysis of reinforced concrete columns under simultaneous axial load and lateral blast loading. The resulting responses are compared with explicit finite element analysis using LS-DYNA hydro-code. Proposed SDOF equation of motion is numerically calculated and secondary moment and high strain rate effects are included within the calculation procedure. Secondary moments due to P-δ effects have been considered as equivalent lateral load and strain effects are introduced to the model by dynamic increasing factors for concrete and steel materials. Based on the main results, estimated response of RC column under blast loading using SDOF method has acceptable accuracy compared to LS-DYNA analysis results.
    Keywords: SDOF method, axial force, Blast loads, RC column, LS-DYNA software
  • A maturity evaluation model for implementing agile management in Iranian building companies with respect to identifications of its challenges
    Hamidreza Abbasianjahromi, Mohammad Ehsanifar, Elaheh Khodayari Pages 91-108
    Agile management originally introduced in development of software projects in computer industry but it is applied in different non-software projects because of its success in managing projects. This approach contains some different tools and techniques for working with the dynamic and changeable environment of projects. According to the previous attempts, some investigators believed that the agile management is useful for construction projects and some others do not agree with this statement. The purpose of this paper is, firstly, to identify the challenges of implementing the agile management in the building companies in Iran and the second one is to prepare a model for evaluating the level of the maturity of a company for implementing agile management. The field studies and distributing questionnaires will be applied for the first objective of this paper and for the next purpose, evaluating the maturity level of companies, the authors will use one of the multi-attribute decision making models named TOPSIS. The results show that the level of the maturity of companies should be surveyed separately in each company in three different parts including: engineering, procurement and construction. It means that the level of maturity in these phases is different.
    Keywords: Project Management, Agile Management, Building companies, Maturity, TOPSIS
  • Seismic Microzonation of Tehran based on deterministic seismic hazard analysis and seismic indexes around faults
    Hamid Saffari, Mohammad Hossein Pouladvand Pages 109-128
    Tehran has situated over several active faults such as Mosha, North Tehran, North Ray and South Ray faults and has experienced strong earthquakes in its history. It is possible the same earthquake occurs and result to large damages and many casualties. In this paper, seismic hazard analysis of Tehran city has been done with deterministic seismic hazard analysis, using specification of Tehran scenario active faults, soil conditions, average shear wave velocity extracted from several researches on Tehran area. To do this, a credible attenuation relation which considers effects of near source that has appropriate adaptation with Iran records has been used. In the following, deterministic seismic hazard analysis considering earthquake at closest distance to each mesh was done. Then, seismic output such as PGA, PGV, PGD and SA for all meshes of Tehran and their soil condition was done for each fault scenario. Then, maximum of seismic index was calculated for each and all scenarios on GIS and the results were evaluated. One of the main results of this article is calculation of seismic indexes near faults, so spectral acceleration near to North Tehran or Ray Faults with soil types I, II and III predicted as 1.2, 1.5 and 2g corresponding to predominant period of short buildings and it means high damages on areas over or near faults.
    Keywords: Deterministic seismic hazrad analysis, PGA, PGV, PGD, Spectral Acceleration
  • Probabilistic assessment of steel moment frames incremental collapse (ordinary, intermediate and special) under earthquake
    Kourosh Mehdizadeh, Abbas Karamodin Pages 129-147
    Building collapse is a level of the structure performance in which the amount of financial and life loss is maximized, so this event could be the worst incident in the construction. Regarding to the possibility of destructive earthquakes in different parts of the world, detailed assessment of the structure's collapse has been one of the major challenges of the structural engineering. In this regard, offering models based on laboratory studies, considering the effective parameters and appropriate earthquakes could be a step towards achieving this goal. In this research, a five-story steel structure with a system of ordinary, intermediate and special moment frame (low, intermediate and high ductility) has been designed based on the local regulations. In this study, the effect of resistance and stiffness deterioration of the structural elements based on the results of the laboratory models have been considered and the ductility role in the collapse capacity of steel moment frames has been investigated as probabilistic matter. For this purpose, incremental dynamic analysis has been done under 50 pairs of earthquake records proposing FEMA P695 instruction and fragility curves of various performance levels are developed. Results showed higher collapse capacity of special moment steel frame than the intermediate and ordinary moment frames. In the 50 percent probability level, the collapse capacity of special moment frame increased 34 % compared to the intermediate moment frame and 66 % to the ordinary moment frame. Also, the results showed that for different collapse spectral accelerations, the use of special moment frame instead of intermediate and ordinary moment frames reduces the collapse probability to 30 and 50 % respectively.
    Keywords: Steel Moment Frame_ductility_Deteriorating_Collapse Capacity_Incremental Dynamic Analysis_FEMA P 695 instruction_Fragility Curve
  • Investigation of the behavior of connection of reduced-beam-section steel beam to reinforced concrete column
    Ali Babaeenezhad, Abdullah Keyvani, Nader Hoveidae Pages 148-166
    After recent earthquakes that caused major damages in beam-column connections, scientists and engineers proposed new types of connections to postpone such brittle failures. One of these new connections is the connection of steel beam to concrete column and connection of reduced- beam-section to steel column. However, these new connections have some defects. The aim of this paper is to investigate the combination of RCS and RBS connection and assess the behavior of new combined connection. In this type of connection, a beam with reduced section at the end is connected to a concrete column. In such a detail, the main defect of RCS and RBS connection disappears. The connection was modeled using Abaqus finite element package and the effect of cut of the flange, cover-plate thickness and stiffener thickness in the new system were investigated and compared with those in RCS connection. The results show that cut of flange has a great influence on compressive damage and tensile damage. Furthermore, cut of flange decreases the stress in the cover-plate, stiffener and reinforcements. Increasing the thickness of cover-plate, reduces stress in cover-plate. The use of reduced-beam-section instead of ordinary connection improves the connection overall performance.
    Keywords: RCS connection, RBS connection, shear depth, FEM analysis, concrete column, steel beam
  • An experimental study on mechanical properties of concrete containing steel and polypropylene fibers at high temperatures
    Madjid Gholhaki, Ghasem Pachideh, Omid Rezayfar Pages 167-179
    The use of fibers in concrete improves strength, ductility and durability of concrete. Concrete has fireproofing properties, but rebars are the most important concern of reinforced concrete structures in the event of fire outbreak. Therefore, one of the recommendations to reduce these risks is the use of alternative materials like fibers. In this paper, the effects of different temperatures on the mechanical properties of concrete with different cement contents containing steel and polypropylene fibers were studied. Although the samples were placed under temperatures of 25, 100, 250, 500 and 700 °C, the results revealed that the effects of fire on concrete containing steel fiber is more damaging, and also the compressive and bending strengths at 25 °C and tensile strength at 250 °C have the maximum values.
    Keywords: fiber concrete, steel, polypropylene fibers, high temperature, Compressive strength, tensile strength, flexural strength