فهرست مطالب

مهندسی سازه و ساخت - سال چهارم شماره 1 (پیاپی 10، بهار 1396)

نشریه مهندسی سازه و ساخت
سال چهارم شماره 1 (پیاپی 10، بهار 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/04/14
  • تعداد عناوین: 10
|
  • مقاله پژوهشی
  • میثم جوهری*، بهروز احمدی ندوشن صفحات 5-18
    بهینه سازی توپولوژی براساس قابلیت اعتماد، منجر به یک توپولوژی بهینه با ارضای قیودی که شامل عدم قطعیت متغیرهاست، می گردد. به دلیل عدم قطعیت های ذاتی از قبیل بارگذاری خارجی، خواص مصالح و کیفیت ساخت، نمونه های اولیه و اعضا تولید شده ممکن است عملکردهای مورد نیاز را ارضا نکنند. در بهینه سازی توپولوژی بر اساس قابلیت اعتماد، هرکدام از این پارامترهای عدم قطعیت به عنوان متغیر تصادفی در نظر گرفته می شود و قیود قابلیت اعتماد، به منظور حاصل شدن سازه قابل اعتمادتر در فرمول بندی مسئله بهینه سازی توپولوژی استفاده می شود. در این مقاله، به منظور به دست آوردن توپولوژی قابل اعتماد در دو سازه پل، بهینه سازی توپولوژی براساس قابلیت اعتماد از روش ریز ساختارهای ایزوتروپیک جامد با جریمه، استفاده شده است. روش های قابلیت اعتماد مرتبه اول و دوم به عنوان روش های تحلیل قابلیت اعتماد، به منظور در نظر گرفتن پارامترهای عدم قطعیت مربوط به بارگذاری، مدول یانگ و ضخامت استفاده می شود. مشخص شد که در توپولوژی های بهینه به دست آمده به وسیله بهینه سازی توپولوژی براساس قابلیت اعتماد، مقادیر نرمی بالاتر از مقادیر متناظر به دست آمده از روش بهینه سازی توپولوژی قطعی می باشد و با افزایش تعداد پارامترهای عدم قطعیت، نرمی سازه بیشتر می گردد.
    کلیدواژگان: بهینه سازی توپولوژی، بهینه سازی توپولوژی براساس قابلیت اعتماد، تحلیل قابلیت اعتماد، روش قابلیت اعتماد مرتبه دوم
  • مهدی قلیپور فیضی، علیرضا مجتهدی*، وحید نورانی، مجید برقیان صفحات 19-32
    طراحی معمول سازه های قابی شکل مانند اسکله های باز با فرض گیرداری کامل اتصالات عرشه به پایه ها صورت می گیرد. ولی در عمل این اتصالات به علت وجود برخی عوامل به صورت نیمه گیردار می باشند. این نیمه گیرداری سبب تغییر در مشخصات دینامیکی سازه می شود. عدم قطعیت در گیرداری اتصالات عرشه به پایه ها با توجه به تمرکز عمده جرم در عرشه تاثیر بسزایی در پاسخ های سازه دارد. بنابراین، مطالعه روش های جدید در ارزیابی دقیق این پارامتر عدم قطعیت، جهت ارتقاء روش های بروزرسانی مدل های عددی، از اهمیت بالائی برخوردار است. از اینرو در این مطالعه کیفیت این اتصالات با استفاده از تغییرات فرکانس های طبیعی ارزیابی گردیده است. مدل یک اسکله ساحلی مورد آزمایش تحلیل مودال قرار گرفت. مدل عددی نیز در نرم افزار Ansys و نرم افزار MATLAB تهیه گردید. مسئله تعیین درصد گیرداری اتصالات به صورت مسئله بهینه سازی مبتنی بر فرکانس های عددی و تجربی مطرح و الگوریتم اجتماع ذرات جهت حل مسئله بکار گرفته شد. برای بروز رسانی مدل اجزای محدود از فنرهای پیچشی خطی الاستیک، با سختی های محاسبه شده توسط الگوریتم، بجای اتصالات استفاده گردید. توسط روش پیشنهادی، نسبت به تعیین درصدهای گیرداری اتصالات اقدام و مدل اجزای محدود با قابلیت انطباق پذیری بیشتر با مدل واقعی تهیه گردید. بر اساس نتایج حاصله مشاهده می شود که نتایج مدل بروز رسانی شده توسط این روش، بسیار نزدیک به مدل واقعی می باشد.
    کلیدواژگان: تحلیل مودال، اسکله باز، الگوریتم اجتماع ذرات، اتصالات نیمه گیردار، بروزرسانی مدل المان محدود
  • ابوالفضل سلطانی، امیر طریقت، روح الله رستمی* صفحات 33-50
    امروزه پوزولان ها به عنوان جایگزین های مناسبی برای سیمان از لحاظ افزایش مقاومت و دوام بتن در شرایط محیطی نامناسب، صرفه جویی در مصرف انرژی و کاهش آلودگی محیط زیست محسوب می شوند. در این مقاله تاثیر ترکیب رس های کلسینه به عنوان پوزولان و میکروسیلیس و تاثیر هرکدام نیز به تنهایی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور 15 طرح مخلوط با نسبت آب به مواد سیمانی 38/0 ساخته شده است. در شش طرح فقط متاکائولن، زئولیت و یا میکروسیلیس وجود دارد و در هشت طرح دیگر متاکائولن و میکروسیلیس و یا زئولیت و میکروسیلیس با هم ترکیب شده اند. متاکائولن یا زئولیت با نسبت 10 یا 20 درصد و میکروسیلیس با نسبت 7 یا 10 درصد جایگزین سیمان مصرفی شده اند. یافته های اصلی این تحقیق نشان می دهد که استفاده از این نوع پوزولان ها می تواند سبب بهبود مقاومت فشاری و مقاومت الکتریکی بتن شود، به گونه ای که بهترین عملکرد تا سن 28 روز برای مقاومت فشاری مربوط به جایگزینی ترکیب 10درصد زئولیت با 7 درصد میکروسیلیس و برای مقاومت الکتریکی مربوط به جایگزینی ترکیب 10 درصد زئولیت با 10 درصد میکروسیلیس است.امروزه پوزولان ها به عنوان جایگزین های مناسبی برای سیمان از لحاظ افزایش مقاومت و دوام بتن در شرایط محیطی نامناسب، صرفه جویی در مصرف انرژی و کاهش آلودگی محیط زیست محسوب می شوند. در این مقاله تاثیر ترکیب رس های کلسینه به عنوان پوزولان و میکروسیلیس و تاثیر هرکدام نیز به تنهایی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور 15 طرح مخلوط با نسبت آب به مواد سیمانی 38/0 ساخته شده است. در شش طرح فقط متاکائولن، زئولیت و یا میکروسیلیس وجود دارد و در هشت طرح دیگر متاکائولن و میکروسیلیس و یا زئولیت و میکروسیلیس با هم ترکیب شده اند. متاکائولن یا زئولیت با نسبت 10 یا 20 درصد و میکروسیلیس با نسبت 7 یا 10 درصد جایگزین سیمان مصرفی شده اند. یافته های اصلی این تحقیق نشان می دهد که استفاده ازاین نوع پوزولان ها می تواند سبب بهبود مقاومت فشاری و مقاومت الکتریکی بتن شود، به گونه ای که بهترین عملکرد تا سن 28 روز برای مقاومت فشاری مربوط به جایگزینی ترکیب 10درصد زئولیت با 7 درصد میکروسیلیس و برای مقاومت الکتریکی مربوط به جایگزینی ترکیب 10 درصد زئولیت با 10 درصد میکروسیلیس است.
    کلیدواژگان: بتن، رس های کلسینه، میکروسیلیس، مقاومت فشاری
  • مجید قلهکی*، امین جمالی فر، امید رضایی فر صفحات 51-62
    با توجه به معایب رفتار لرزه ای مهاربندهای معمولی به لحاظ شکل پذیری اندک و منحنی هیسترزیس نامتقارن در کشش و فشار و وجود پینچینگ و در نتیجه کاهش میزان استهلاک انرژی، مهاربندهای کمانش ناپذیر به عنوان نسل جدید سیستم مهاربندی پیشنهاد شده اند. در این مقاله به بررسی نوع خاص از اینگونه مهاربندها با هسته فولادی و غلاف بتنی پرداخته شده و اثرات فاصله هسته از بتن محصور کننده این مهاربندها در قالب تحلیل اجزای محدود مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که مود کمانش و جذب انرژی این سیستم بسیار وابسته به مقدار این فاصله بوده و فاصله 2 تا 4 میلی متر باعث استهلاک بیشترین انرژی می گردد.
    کلیدواژگان: مهاربندکمانش ناپذیر، فاصله هسته از بتن، منحنی هیسترزیس، استهلاک انرژی
  • مسعود باتر*، جهانگیر عابدی کوپایی، حسین احمدی، رحمت الله عمادی صفحات 63-80
    کاهگل یکی از قدیمی ترین ملات های سنتی ایران است که قابلیت ها و تجربیات استفاده از آن در طول تاریخ، نشان دهنده آن است که می توان از آن، به عنوان یک پوشش مناسب برای حفاظت ساختارهای معماری خاکی استفاده نمود ولی لزوم تجدید دائمی آن، پس از هر بار فرسایش در مقابل بارندگی، حکایت از ناپایداری آن در مقابل رطوبت دارد؛ بنابراین یافتن روش های علمی مناسب به منظور افزایش دوام و طول عمر مفید اندود کاهگل، بسیار ضروری به نظر می رسد. بررسی تاثیر مواد افزودنی مختلف تکتوسیلیکاتی میکرونیزه در ترکیب با ملات کاهگل به منظور افزایش دوام آن، نشان داد که با استفاده از 3 درصد افزودنی تکتوسیلیکاتی 45 میکرون میکروسیلیس تا 20 درصد، با زئولیت تا 6/85 درصد و با فلدسپات میکرونیزه تا 73 درصد می توان ضریب نفوذپذیری کاهگل را کاهش داد. به علاوه، افزودن 3 درصد وزنی میکروسیلیس، زئولیت و فلدسپات میکرونیزه 45 میکرون، مقاومت فشاری کاهگل را نیز نسبت به نمونه های شاهد به ترتیب تا 5/73، 36 و 5/71 درصد ارتقاءمی دهد. از سوی دیگر، ارزیابی میزان دوام نمونه های آزمایشگاهی تحت بارش مصنوعی با دستگاه شبیه ساز باران نشان داد که استفاده از 3 درصد وزنی میکروسیلیس، زئولیت و فلدسپات، میزان هدر رفت ماده جامد در نمونه ها را به ترتیب تا 8/15، 34 و 5/10 درصد کاهش و دوام آنها را در مقابل فرسایش ناشی از بارندگی افزایش می دهد. این مطالعات بیانگر آن است که با کاهش اندازه ذرات و دانه بندی ماده افزودنی، میزان تاثیر مثبت آنها نیز در بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی ملات کاهگل افزایش می یابد. این مطالعات همچنین نشان داد که درصد بهینه استفاده از مواد افزودنی تکتوسیلیکاتی میکرونیزه برای بهسازی اندود کاهگل 3 درصد وزنی است و افزایش میزان ماده افزودنی، تاثیر چندانی در ادامه روند بهسازی خواص فیزیکی و مکانیکی کاهگل ندارد.
    کلیدواژگان: معماری خاکی، کاهگل، مواد افزودنی میکرونیزه، تکتوسیلیکات ها، حفاظت
  • غلامرضا هوایی*، الیاس بیات صفحات 81-100
    در حوادث ناشی از انفجار، خسارات اولیه معمولا ناشی از اثر ضربه مستقیم ناشی از انفجار و در نتیجه آسیب و انهدام جدی اجزای سازه ای می باشد. در این حالت، فروپاشی اجزای سازه ای و متعاقب آن خرابی پیشرونده، ممکن است باعث افزایش خسارات و در نهایت باعث فروپاشی کلی سازه شود. از طرفی بررسی ها نشان می دهد اکثر ساختمان ها، بدون در نظرگرفتن میزان آسیب پذیری آن ها در برابر چنین بارهایی، طراحی و ساخته می شوند. در این مطالعه، پاسخ های کلی و جزئی در یک ساختمان با اسکلت بتن آرمه و میزان خرابی آن ها، در برابر بار انفجار، مورد ارزیابی واقع شده است. بدین منظور، با استفاده از روش المان محدود، ابتدا با استفاده از نرم افزار SAP2000 پایداری کلی ساختمان در برابر انفجار، مورد ارزیابی قرار گرفت و سپس با کمک نرم افزار LS DYNA، میزان و نحوه خرابی در اجزای کلیدی ساختمان بعد از وقوع انفجار مورد بررسی واقع شده است. این مطالعه در چهار حوزه ی تعیین بار انفجار، مدل سازی عددی به روش اجزا محدود، عملکرد مواد و مصالح تحت نرخ کرنش بالا و تحلیل دینامیکی غیرخطی سازه مورد بررسی قرار گرفته است. در این خصوص، برای افزایش ظرفیت باقی مانده یا مقاوم سازی ستون های بتن آرمه در برابر انفجار، دو نوع روش طراحی توصیه گردید. این روش ها، شامل اضافه کردن یک قفسه آرماتور اضافی به ستون و همچنین استفاده از ستون های کامپوزیتی دارای هسته فولادی مرکزی می باشد. نتایج نشان داد که استفاده از این نوع ستون ها، در مقایسه با زمانی که از ستون بتن آرمه متعارف استفاده می شود، می تواند تاثیر قابل توجهی در افزایش ظرفیت باربری اجزای سازه ای، در برابر بارهای ثقلی، بعد از وقوع انفجار، داشته باشند.
    کلیدواژگان: انفجار، خرابی پیشرونده، ساختمان بتن آرمه، تحلیل دینامیکی غیرخطی، شاخص خرابی
  • محمود یحیایی، عباس رضاییان *، مهدی صفاییان صفحات 101-112
    با توجه به حساسیت خواص مکانیکی فولاد در برابر افزایش دما، بررسی اثرات آتش بر روی سازه های فولادی از اهمیتی دو چندان برخوردار است. ستون ها به عنوان اجزای باربر اصلی یک سازه، می توانند به شدت در برابر آتش سوزی آسیب پذیر باشند. در این تحقیق رفتار ستون های ثقلی فولادی با مقطع جعبه ای تحت اثر آتش مورد بررسی قرار گرفته است. این نوع از ستون ها در طراحی سازه های فولادی معمول در ایران به طور عمده استفاده می شوند. در این تحقیق رفتار این ستون ها تحت اثر آتش توسط روش اجزای محدود بررسی شده است. بدین منظور ابتدا مدل اجزای محدود یک ستون فولادی طبق داده های آزمایشگاهی موجود، تهیه و مشابه نمونه آزمایشگاهی بارگذاری و تحلیلی شده است. پس از صحت سنجی نتایج حاصل از مدل اجزای محدود در مقایسه با داده های آزمایشگاهی، نمونه های مختلفی از ستون های ثقلی با مقطع جعبه ای بر اساس آیین نامه فولاد ایران طراحی و توسط نرم افزار آباکوس مدل سازی و تحلیل شده است. اثر نسبت عرض به ضخامت ورق های ستون، نسبت بار و میزان لاغری بر مقاومت نهایی ستون مورد بررسی قرار گرفته و زمان دوام با استفاده از بارگذاری آتش استاندارد ایزو 834 بدست آمده است. نتایج نشان داد که افزایش نسبت عرض به ضخامت و نسبت بار باعث کاهش زمان دوام می گردد و با افزایش دما میزان تاثیر نسبت عرض به ضخامت بر روی مقاومت نهایی ستون کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: ستون فولادی، کمانش موضعی، دمای بحرانی، روش اجزای محدود، آتش
  • سید مهدی زهرایی، علیرضا حیصمی* صفحات 113-125
    عامل اصلی تاثیرگذار در میراگرهای ضربه ای جهت کنترل نوسانات، ایجاد اغتشاش در دامنه نوسانات سازه با شکل گیری نیروهای کوچک ایجادشده توسط جرم های کمکی است که موجب کاهش نوسانات شدید می گردند. مدل سازی های انجام شده در حوزه میراگر ضربه ای تابه حال صرفا از طریق نرم افزار متلب صورت گرفته است که طبعا جنبه های کاربردی این نرم افزار در کارهای تحقیقاتی و مهندسی نسبت به نرم افزارهای معمول عمران همچون SAP2000، ETABS محدودتر می باشد. در این مقاله ابتدا به مدل سازی سیستم یک درجه آزاد تحت بارگذاری هارمونیک با بیشینه دامنه 0.4g در نرم افزار SAP2000 و مقایسه نتایج حاصل با مدل عددی پرداخته شده و در نهایت بعد از صحت سنجی مدل ساخته شده، سیستم یک درجه آزاد مجهز به میراگر ضربه ای تحت رکورد دو زلزله بررسی می شود. بر اساس نتایج عدی مشخص شد، سیستم مجهز به میراگر ضربه ای تحت شتاب نگاشت زلزله های کوبه و نوتریج برای سازه های مدنظر در این مطالعه، به ترتیب منجر به کاهش 6% و 33% بیشینه دامنه ارتعاش می گردد. هم چنین در مدلسازی میراگر ضربه ای در سازه چهار طبقه با مهاربند همگرا باعث کاهش تغییرمکان نسبی طبقه تا 12% گردیده است.
    کلیدواژگان: میراگر غیرخطی، میراگر ضربه ای، سیستم یک درجه آزاد، نرم افزار SAP2000
  • امیرحسین ذاکری*، اصغر وطنی اسکویی، سعید معدنی صفحات 126-137
    در این مطالعه رفتار اتصال صفحه کامپوزیتی به پروفیل های فولادی به وسیله پیچ (اتصالات پیچی) و رفتار اتصال صفحه کامپوزیتی به پروفیل های فولادی به وسیله پیچ و چسب (اتصالات ترکیبی) موردبررسی قرارگرفته است. یکی از مولفه های تاثیرگذار برای طراحی اتصالات با بست های مکانیکی (پیچ، پرچ و...)، فاصله بست های مکانیکی از لبه اتصال است (فاصله پایانی پیچ در اتصال). در آیین نامه ها، استانداردهای فاصله بست های مکانیکی از لبه ها و فاصله بست های مکانیکی از هم آورده شده است. منظور از فاصله پایانی پیچ برای اتصالات پیچی و ترکیبی که در بالا گفته شد، فواصل در محدوده استانداردهای تعیین شده برای فاصله پیچ ها از لبه ها و پیچ ها از هم است. در این بخش از مطالعه، اتصالات پیچی و اتصالات ترکیبی با فواصل پایانی متفاوت پیچ ها از لبه های اتصالات مدل سازی شده و موردبررسی قرارگرفته است. نتایج، تاثیر اساسی فاصله پایانی پیچ از لبه های اتصال بر مقاومت و مکانیسم شکست اتصالات پیچی را نشان داد. در اتصالات ترکیبی، برخلاف اتصالات پیچی، فاصله پایانی پیچ در راستای نیرو و عمود بر راستای نیرو، تاثیر جزئی بر مقاومت و مکانیسم شکست اتصال داشته است.یکی دیگر از موضوعاتی که در این مطالعه مورد تحلیل و بررسی قرارگرفته است، تاثیر افزایش طول هم پوشانی المان های اتصال برافزایش مقاومت اتصال بوده است. جهت بررسی تاثیر طول هم پوشانی بر مقاومت اتصالات، اتصالات ترکیبی با پیکربندی یکسان و طول هم پوشانی متفاوت المان های اتصال، مدل سازی شده است. نتایج، رابطه مستقیم بین افزایش طول هم پوشانی و افزایش مقاومت در اتصال را نشان داد. درنهایت معیار مناسب طراحی اتصالات ترکیبی ارائه شده است.
    کلیدواژگان: اتصالات پیچی، اتصالات ترکیبی (پیچی و چسبی)، مکانیسم شکست اتصالات، کامپوزیت ها، طول هم پوشانی المان های اتصال
  • مهران شیرانی بیدآبادی*، محمود اکبری صفحات 138-150
    در این تحقیق از سنگدانه های بتنی بازیافتی به جای سنگدانه های طبیعی در بتن استفاده می شود و سپس بتن بازیافتی به وسیله الیاف تقویت می گردد. هدف از این مطالعه در ابتدا بررسی تاثیر ابعاد و همچنین میزان جایگزینی سنگدانه های بتنی بازیافتی بر خواص مکانیکی بتن و سپس بررسی تاثیر الیاف پلی پروپیلن و فولادی در بهبود خواص مکانیکی بتن بازیافتی است. نتایج نشان می دهد که با افزایش درصد جایگزینی مصالح بازیافتی به جای مصالح طبیعی، مقاومت فشاری بتن کاسته می شود. همچنین جایگزینی ماسه بازیافتی تا میزان 30 درصد، کاهش چندانی بر مقاومت فشاری بتن ندارد و می تواند به عنوان طرح اختلاط بهینه بتن بازیافتی مدنظر قرار گیرد. علاوه بر این در صورت استفاده از الیاف، مقاومت کششی و خمشی بتن بازیافتی به طور قابل توجهی افزایش می یابد که در این میان، الیاف فولادی نسبت به الیاف پلی پروپیلن از کارایی بالاتری در بهبود مقاومت کششی و خمشی بتن برخوردار است. همچنین بتن تقویت شده با الیاف پس از شکسته شدن، خرد و از هم گسیخته نمی شود و الیاف در حفظ پیوستگی بتن و جلوگیری از گسترش ترک ها نقش مهمی ایفا می کند.
    کلیدواژگان: بتن بازیافتی، سنگدانه های بازیافتی بتنی، خواص مکانیکی، الیاف فولادی، الیاف پلی پروپیلن
|
  • Meysam Johari *, Behrouz Ahmadi Nedushan Pages 5-18
    Reliability-based topology optimization (RBTO) results in an optimal topology satisfying given constraints with consideration of uncertainties in the variables. Due to inherent uncertainties, including external loading, material properties, and the quality of construction, prototypes and products may not satisfy the essential functions required. In RBTO, each of these uncertain parameters are treated as random variables and reliability constraints are used in the formulation of the topology optimization problem to obtain a more reliable structure. In this article, RBTO was applied to obtain reliable topologies for two bridge structures using the Solid Isotropic Microstructure with Penalization (SIMP). The first and second order reliability methods are used as reliability analysis methods to take into account the uncertainties of the load, Young's modulus and thickness. It was found that in optimal topologies obtained by RBTO, the corresponding compliance values are higher than values obtained by deterministic topology optimization (DTO) and increase the number of uncertain parameters which results in softer structures with higher compliances.
    Keywords: Topology optimization, Reliability analysis, Second order reliability method, SIMP, RBTO
  • Mehdi Gholipour Feizi, Alireza Mojtahedi *, Vahid Nourani, Majid Barghian Pages 19-32
    Conventional design of piers is done by assuming fully rigid connection of deck to piles. In practice, these connections are semi-rigid. Semi-rigid connections cause changes in the dynamic characteristics of the structure such as natural frequencies and mode shapes. In this study experimental modal analysis performed on model of a pier structure. Numerical model performed in ANSYS and MATLAB software. Determination of percentage of semi-rigid connections considered as optimization problem based on numerical and experimental frequencies. Problem solved by particle swarm optimization algorithm. By solving problem, percentage of rigid connection identified. For updating finite element model, linear elastic rotational springs employed instead of connections in theoretical model.
    Keywords: Modal Analysis, Pier, Particle Swarm Optimization, Semi-rigid connections, Finite element model
  • Abolfazl Soltani, Amir Tarighat, Roohallah Rostami * Pages 33-50
    Pozzolanic materials are well known as potential replacements for cement manufacturing in order to increase compressive strength and improve durability of concrete in different environments and leading to save energy particularly reducing global warming effect. The present study reveals the effect of calcined clay minerals as natural pozzolanic material, separately and in combination with and without silica fume. To achieve this aim, 15 mixed designs with a constant water to cementitious ratio of 0.38 is made. In six mixed designs only metakaolin, zeolite or silica fume and in eight other designs metakaolin and silica fume or zeolite and silica fume have been combined. Mixes containing metakaolin or zeolite with ratio of 10 or 20 percent and silica fume with 7 or 10 percent show significant increasing in compressive strength and improving durability, being valuable replacement for cement (in percentages). In particular, the best practice is attributed to the age of 28 days for compressive strength the replacement of the composition is 10% zeolite with 7% of silica fume and for electrical resistance the replacement of the composition is 10% zeolite with 7% of silica fume.
    Keywords: Concrete, Calcined clays, Silica fume, Compressive strength
  • Madjid Gholhaki *, Amin Jamali Far, Omid Rezaei Far Pages 51-62
    Due to disadvantages of seismic behavior in conventional braces in term of low plasticity and asymmetric hysteresis curve in tension and compression and pinching which reduces the energy dissipation rate, Buckling Restrained Braces (BRBs) have been proposed as a new generation of bracing system. This paper examines specific type of these braces with steel core and concrete sheath. The effects of core distancefrom confining concrete of these braces haven been discussed using Finite element analysis method. The results show that buckling mode and energy absorption of this system have largely depend on the distance, and 2 to 4 mm distance causes the most energy dissipation.
    Keywords: Buckling Restrained Brace (BRB), core distance from concrete, hysteresis curve, energy dissipation
  • Masoud Bater *, Jahangir Abedi, Hossein Ahmadi, Rahmatoolah Emadi Pages 63-80
    Kahgel (Cob) is one of the oldest traditional mortars in Iran. Kahgel plaster consists of high clay content, dried mud and a portion of straw fibers to defend the mortar against shrinkage cracks. The ancient waterproof covering is very efficient at protecting the building dry during the heavy rain showers, but low durability and the need for renewal of plaster due to erosion of rainfall suggest that Kahgel plaster is weak and unstable. So, it is very essential and necessary in finding appropriate scientific methods to enhance the durability and lifespan of Kahgel plaster. Studies on the stabilization and improvement of Kahgel plaster properties indicated that using some special tectosilicatesadditives can be improved significantly the physical and mechanical properties of earth and earthen materials such as Kahgel plaster. The effect of different micronized tectosilicatesadditives used to build the different samples of Kahgel plaster on physical and mechanical properties to enhance the durability of Kahgel plaster showed that Microsilica at 6% (by weight of Khahgel), reduced hydraulic conductivity of the Kahgel plaster at 33% level and micronizedZeolite at 3% (by weight of Khahgel), is increased by 85%. In addition Microsilica and micronizedZeolite at 3% (by weight of Khahgel), increased compression strength of the Kahgel plaster at 73% and 36%, respectively. In addition micronized Kaolin and Bentonite, increased uniaxial compression strength of the Kahgel plaster at 39 % and 33 %, respectively. In addition evaluation of water erosion of the samples during rainfall by rainfall simulator showed that use of Microsilica, Feldspar, Zeolite and Kaolin 3% (by weight of Khahgel), the minimum sample’s total dry material loss of the Kahgel plaster reduced to 10/5% and the maximum decrease to 37/7% and increase durability of the Kahgel plaster against water erosion. Experimental results indicated that in addition to the type and percentage of additives, particle size plays an important role on the physical and mechanical properties of Kahgel plaster.
    Keywords: Earthen architecture Kahgel, Micronized additives, Tectosilicates, Conservation
  • Gholamreza Havaei *, Elyas Bayat Pages 81-100
    In accidents caused by explosion, the initial damage is usually caused by direct hit blast that it causes damage and serious destruction of structural components. In this state, the collapse of structural components and the subsequent progressive collapse may cause an increase in damages and eventually collapse of the structure. On the other hand, observations show that most of these buildings designed and built without consideration of their vulnerability to such events. In this study, global and local response of reinforced concrete buildings and their damages evaluated against explosion. First the global stability of building using SAP2000 is evaluated against explosion and then the amount and behaviour of damages in The key structural components of the building after the explosion is investigated using LS DYNA. The study involved four important areas in structural engineering that includes blast load determination, numerical modelling with FEM techniques, material performance under high strain rate and non-linear dynamic analysis. Two types of design methods are recommended for RC columns to provide superior residual capacities. They are RC columns detailing with additional steel reinforcement cages and a composite columns including a central structural steel core. The results showed that the use of this type of columns compared to typical RC column against explosion can have a significant impact in increasing the bearing capacity of structural components against gravity loads after the explosion.
    Keywords: Explosion, Progressive collapse, RC building, non-linear dynamic analysis, Damage index
  • Mahmood Yahyai, Abbas Rezaeian *, Mahdi Safaeian Pages 101-112
    Effect of elevated temperatures on the mechanical properties of steel, brings the importance of investigating the effect of fire on the steel structures anxiously. Columns, as the main load-carrying part of a structure, can be highly vulnerable to the fire. In this study, the behavior of steel gravity columns with box cross section exposed to fire has been investigated. These kinds of columns are widely used in common steel structures design in Iran. In current study, the behavior of such columns in fire conditions is investigated through the finite element method. To perform this, the finite element model of a steel column which has been previously tested under fire condition, was prepared. Experimental loading and boundary conditions were considered in the model and was analyzed. Results were validated by experimental data and various specimens of gravity box columns were designed according to the Iran’s steel buildings code, and modeled and analyzed using Abaqus software. The effect of width to thickness ratio of column plates, the load ratio and slenderness on the ultimate strength of the column was investigated, and the endurance time was estimated under ISO 834 standard fire curve. The results revealed that an increase in width to thickness ratio and load ratio leads to reduction of endurance time and the effect of width to thickness ratio on the ultimate strength of the column decreases with temperature increase.
    Keywords: Steel column, Local buckling, Critical temperature, Finite Element Method, Fire
  • Seyed Mehdi Zahrai, Alireza Heisami * Pages 113-125
    Main effective factor in impact dampers to control vibration is to create disruption in structural oscillation amplitude using small forces induced by auxiliary masses to reduce strong vibrations. So far, modeling of the impact damper has been conducted solely through MATLAB software. Naturally, the functional aspects of this software are limited in research and development aspects compared to the common programs such as SAP2000 and ETABS. In this paper, a Single Degree of Freedom System, SDOF, is first modeled under harmonic loading with maximum amplitude of 0.4g in SAP2000 program. Then, the results are compared with numerical model. In this way, the proposed model is validated and the SDOF system equipped with an impact damper is investigated under the Kobe and Northridge earthquake records using SAP2000 model. Based on obtained results, the system equipped with an impact damper under the Kobe and Northridge earthquakes for structures considered in this study would have better seismic performance in which maximum displacements are reduced 6% and 33% respectively. Finally, impact dampers are modeled in a 4-story building structure with concentric bracing leading to 12% reduction in story drifts.
    Keywords: Non-linear damper, impact damper, single degree of freedom system, SAP2000 program
  • Amir Hossein Zakeri *, Asghar Vatani Oskoei, Saeed Madani Pages 126-137
    In this study, the behavior of joints in two sides of steel coat which are screwed to the composite plate, and joints of two sides of compound steel coat (bolted and bonded) to the composite plate has been studied. In the standards, distance of mechanical bolts from the edges and the distance of mechanical bolts from each other have been discussed. Different distances in the range of the standards determined for the distance of screws from edges and screws from each other. In this paper, the screw joints and the combined joints with different terminal distances for screws from the edges are modeled and studied. The results showed the basic effects of the terminal distance of the screw from the connection edges on the resistance and mechanism of break of screw joints. In combined joints, the terminal distance of the screw had trivial effects in the resistance and mechanism of joint break. In addition, overlap length of the connection elements on increase of joint resistance analyzed and studied. To do so, a combined joint with configuration of two steel plates and one CFRP/GFRP composite plates which were joined by two screws and adhesive layers with different overlap were modeled. The results showed the direct relationship between increase of overlap length and increase in resistance of the joint. Finally, a design guide to be used in practice was proposed.
    Keywords: Bolted Joints, Hybrid Joints, Failure Mechanism of Joints, FRP Laminates, The Overlap Length of Joint Elements
  • Mehran Shirani Bid Abadi *, Mahmood Akbari Pages 138-150
    In this research, recycled concrete aggregates are used instead of natural aggregates in concrete and then the recycled concrete is reinforced by fibers. The aim of this study is to investigate the effect of size and also the amount of the recycled concrete aggregates on the mechanical properties of concrete and then investigating the effect of addition of polypropylene and steel fibers on improving the mechanical properties of concrete. The results showed that compressive strength of concrete decreased by increasing replacement ratio of recycled aggregates. Also, the replacement of fine aggregate at the level of 30 percent has not significant effect on the compressive strength of concrete and so this mix can be selected as the optimum recycled mix design. In addition, the use of the fiber improves considerably the tensile and flexural strength of the recycled concrete so that the steel fiber has more positive effects on the tensile and flexural strength in comparison to the polypropylene fiber. In addition, when the concrete reinforced by the fiber is broken, the concrete is not disrupted and the fiber has an important role to reduce the growth of cracks after break.
    In this research, recycled concrete aggregates are used instead of natural aggregates in concrete and then the recycled concrete is reinforced by fibers. The aim of this study is to investigate the effect of size and also the amount of the recycled concrete aggregates on the mechanical properties of concrete and then investigating the effect of addition of polypropylene and steel fibers on improving the mechanical properties of concrete. The results showed that compressive strength of concrete decreased by increasing replacement ratio of recycled aggregates.Also, the replacement of fine aggregate at the level of 30 percent has not significant effect on the compressive strength of concrete and so this mix design can be selected as the optimum recycled mix design. In addition, the use of the fibers improve considerably the tensile and flexural strength of the recycled concrete so that the steel fiber has more positive effects on the tensile and flexural strength in comparison to the polypropylene fiber. Also, when the concrete reinforced by the fiber is broken, the concrete is not disrupted and the fiber has an important role to reduce the growth of cracks after break.
    Keywords: Recycled concrete, Recycled aggregate, Mechanical properties, Steel fiber, Polypropylene fiber