فهرست مطالب
مجله مهندسی عمران شریف
سال بیست و هشتم شماره 4 (زمستان 1391)
- تاریخ انتشار: 1392/02/02
- تعداد عناوین: 14
-
-
صفحه 3
در این نوشتار، با اصلاح روش تحلیل و طراحی اتصالات پیچی نیمه گیردار با ورق انتهایی، روشی دقیق برای طراحی این نوع از اتصالات با فلسفه ی طراحی مقاومت مجاز)A S D(ارائه شده است. مدل های اجزای محدود اتصالات پیچی با ورق انتهایی در هندسه های مختلف ایجاد، دقت آن ها با نتایج آزمایشگاهی ارزیابی، و به اثر اهرمی شدن ورق اتصال در این مدل ها توجه شده است. برای محاسبه ی سختی، تغییرشکل ورق اتصال و نحوه ی توزیع فشار تماسی بین صفحه یی حاصل از پدیده ی اهرمی شدن، از مدل های گسیختگی اتصال T در ترازهای مختلف ورق استفاده شده است و با استفاده از نتایج حاصل از تحلیل پارامتریک اتصالات مفصلی، نیمه گیردار، و T، روشی بهینه برای محاسبه ی نیروهای اهرمی شدن ارائه و سپس روشی بهبودیافته برای طراحی اتصالات نیمه گیردار با درنظرگرفتن آثار نیروهای اهرمی شدن پیشنهاد شده است. ارزیابی دقت روش پیشنهادی در مقایسه با رفتار واقعی اتصال و روش های متداولطراحی، کارایی و دقت مناسب این روش را برای طراحی اتصالات پیچی نیمه گیردار ارائه شده نشان می دهد.
کلیدواژگان: اتصال نیمه گیردار پیچی با ورق انتهایی، مدل اجزای محدود، پدیده ی اهرمی شدن، روش های تحلیل و طراحی اتصالات، مدل های گسیختگی، مکانیزم شکست -
صفحه 15در این نوشتار تاثیر عوامل هیدرولیکی رفتار وابسته به تاریخچه ی منحنی مشخصه، هد جریان، عوامل مکانیکی تنش های همه جانبه و ارتفاع نمونه بر روی ضریب نفوذپذیری آب در یک خاک ماسه یی رس دار بررسی شده است. لذا آزمایش های مختلف تعیین نفوذپذیری با دستگاهی جدید در مقادیر مختلف مکش بافتی بر روی منحنی های ترشدگی و خشک شدگی در تنش های تحکیمی مختلف بر روی نمونه های خاک مفروض با ارتفاع 1 یا 3 سانتی متر انجام شده است. نتایج به دست آمده حاکی از بیشتربودن ضریب نفوذپذیری آب در مسیرهای خشک شدگی نسبت به مسیرهای ترشدگی بوده و کاهش مکش بافتی نیز باعث افزایش ضریب نفوذپذیری شده است. همچنین تغییرات هد جریان و ارتفاع نمونه تاثیری بر روی ضریب نفوذپذیری خاک نداشته و افزایش تنش های همه جانبه در یک مکش بافتی ثابت نیز باعث افزایش درجه ی اشباع و ضریب نفوذپذیری شده است.
کلیدواژگان: خاک های غیراشباع، ضریب نفوذپذیری آب، هد جریان، رفتار وابسته به تاریخچه ی منحنی مشخصه، تراکم پذیری -
صفحه 25هدف از این تحقیق ارزیابی روش طراحی مستقیم براساس تغییرمکان در طراحی لرزه یی دیوارهای برشی بتن مسلح است. برای این منظور 4 دیوار برشی بتن مسلح طره با تعداد طبقات 4، 8، 12 و 16 با استفاده از روش طراحی مستقیم براساس تغییرمکان برای محدوده ی تغییرمکان نسبی مشخص، طراحی شد و مورد تحلیل های تاریخچه ی زمانی غیرخطی I D A قرار گرفت و نتایج حاصل از این تحلیل ها با فرضیات طراحی مقایسه شدند. نتایج تحلیل حاکی از آن است که روش طراحی مستقیم براساس تغییرمکان بر مبنای پیشنهادات پریسلی منجر به پیش بینی مناسب تغییرمکان ها نشده است و تغییرمکان های پیش بینی شده با این روش اغلب اختلاف قابل توجهی با نتایج تحلیل های تاریخچه ی زمانی دارد. با توجه به بررسی های صورت گرفته، علت این اختلاف بررسی و پیشنهادهای اصلاحی ارائه شد و مدل سازی و انجام تحلیل های تاریخچه ی زمانی با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود O p e n S e e s انجام شده است.
کلیدواژگان: دیوار برشی بتن مسلح، طراحی براساس تغییرمکان، طراحی مستقیم براساس تغییرمکان، طرح لرزه یی -
صفحه 39آزمایش بارگذاری شمع روشی قابل اعتماد ولی گران در تعیین ظرفیت باربری شمع است. عملا می توان با انجام تعداد محدودی آزمایش صحرایی، در کنار به کارگیری مدل سازی های عددی، ظرفیت باربری شمع را با دقت خوبی تعیین کرد. در این پژوهش، با استفاده از روش سیستماتیک تاگوچی، طرح مناسبی برای نحوه ی تغییر تمامی پارامترهای موثر در نتایج تحلیل عددی به منظور انطباق نتایج آن با نتیجه ی آزمایش بارگذاری شمع ارائه شده است. با این کار پارامترهای تدقیق شده ی خاک و اهمیت نسبی هر یک بر میزان ظرفیت باربری مشخص می شود. در این پژوهش، با داشتن پارامترهای مکانیک خاک آزمایشگاهی و همچنین نتایج آزمایش بارگذاری شمع در یک محل، با روش تاگوچی ضمن تدقیق پارامترهای خاک، عامل مقاومتی فصل مشترک، زاویه ی اصطکاک داخلی و چسبندگی مهم ترین و نسبت پواسون و زاویه ی اتساع کم اهمیت ترین عوامل تشخیص داده شدند.
کلیدواژگان: ظرفیت باربری، شمع، آزمایش بارگذاری، تاگوچی -
صفحه 53سازه های ژئوتکنیکی چنانچه بر روی مصالح آبرفتی مستعد روانگرایی احداث شوند، مقاومت در برابر روانگرایی پی بعد از ساخت سازه تغییر می کند؛ این مسئله به علت تغییرکردن بارهای لرزه یی وارد بر پی آبرفتی، میزان سربار وارده و تراکم مصالح در آبرفت پس از ساخت سد است. در این نوشتار، روشی جدید برای محاسبه ی تغییر تراکم مصالح پی آبرفتی پس از ساخت سد ارائه شده است که با استفاده از آن می توان با محاسبه ی مقاومت در برابر روانگرایی در پی و مقایسه ی آن با تنش های برشی حاصل از زلزله، ضریب اطمینان در برابر روانگرایی را محاسبه کرد. برای مقایسه، سه نوع بافت تراکمی ضعیف، متوسط و قوی در آبرفت ارائه شده و ضریب اطمینان در برابر روانگرایی، قبل و پس از ساخت سد مقایسه شده است.
کلیدواژگان: روانگرایی، اثر سربار، سد خاکی، چگالی نسبی، عدد نفوذ -
صفحه 65خرابی پیش رونده، عبارت از گسترش خرابی در سازه در اثر یک خرابی موضعی اولیه است، و اولین بار پس از واقعه ی ساختمان رونان در انگلیس مطرح شد، و از آن زمان تاکنون تحقیقات وسیعی در این خصوص انجام شده است و کشورهای مختلفی چون انگلیس، کانادا، کشورهای اروپایی، و امریکا به آن پرداخته اند. بارهای غیرعادی، تغییرشکل های بزرگ ناشی از حرارت و... از عوامل خرابی موضعی اند. با توجه به مسکوت ماندن این بحث در ایران، در این مطالعه 46 مدل سازه ی فولادی منطبق بر آیین نامه های ایران طرح،و پتانسیل خرابی پیش رونده در آن ها بررسی شد و نتایج نشان از وجود پتانسیل خرابی در این سازه ها و لزوم واردشدن این بحث در آیین نامه های ایران را دارد.
کلیدواژگان: خرابی پیش رونده، سازه ی فولادی، مهاربند، تجزیه و تحلیل استاتیکی خطی، حذف ستون، بادبندی، ممان خمشی -
صفحه 73
در این نوشتار، رفتار لرزه یی لوله های مدفون در برابر ارتعاشات ناشی از امواج صفحه یی مورد بررسی قرار گرفته است. مدل به کار گرفته شده در این تحقیق با فرض نداشتن اتصال کامل و صلب بین لوله و خاک، با منظور کردن میرایی لزجی برای لغزش ایجاد شده است. لوله ی کشسان به طول بی نهایت در محیط هموژن و کشسان خاک در نظر گرفته شده است.
برای تحلیل سیستم ترکیبی خاک و لوله ی مدفون، از روش کشسانی سه بعدی استفاده شده و معادلات به صورت تحلیلی حل و با روش اجزاء محدود ارزیابی شده اند. در ادامه، مقادیر دامنه ی بیشینه و بحرانی موج ورودی برای شروع لغزش و تسلیم خاک ارائه و تاثیر لغزش و نوع خاک بر تنش های ایجادشده ارزیابی شده اند.کلیدواژگان: لوله ی مدفون، لغزش، حل تحلیلی، کشسانی سه بعدی -
صفحه 83در این نوشتار با استفاده از رویکرد مکانیک شکست دینامیکی، اثر زلزله بر گسترش ترک در سد سفیدرود بررسی شده است، و در آن با معرفی معادلات انتگرال مرزی تغییرمکان و بردار تنش، از ترکیب روش المان مرزی چنددامنه و روش المان مرزی دوگانه در فضای زمانی برای مدل کردن هندسه ی پیچیده ی سد پشت بنددار سفیدرود استفاده شده و گسترش ترک در پایه ی شماره ی 15 سد مذکور در اثر زلزله مورد تحلیل قرار گرفته است. کاربرد هم زمان روش المان مرزی چنددامنه و روش المان مرزی دوگانه باعث می شود که مدل سازی قسمت های مختلف بدنه ی سد و ردیابی مسیر گسترش دینامیکی ترک با درنظرگرفتن مفاهیم مکانیک شکست را بتوان به راحتی انجام داد. همچنین با گسترش ترک، فقط المان های جدید به المان های قبلی اضافه می شود که این امر باعث کاهش زمان و هزینه ی محاسباتی می شود. سناریوهای مختلفی برای محل ترک اولیه از نظر طول و تراز آن در جدار پایین دست بدنه در نظر گرفته شده است. نتایج حاصل از این تحقیق دوبعدی در همان محدوده ی ترک های مشاهده شده در بدنه ی سد در اثر زلزله قرار دارد. برای حصول تطابق کامل مسیر گسترش ترک های پیش بینی شده با ترک های واقعی سد استفاده از مدل های سه بعدی پیشنهاد می شود.
کلیدواژگان: سد سفیدرود، گسترش دینامیکی ترک منفرد، روش المان مرزی دوگانه، روش المان مرزی چنددامنه، فضای زمانی، مکانیک شکست دینامیکی -
صفحه 95مزیت های فنی و اقتصادی پایه های سنگریزه یی کوبشی (سیستم R A P s) در تقویت خاک های نرم موجب توسعه ی کاربرد آن ها در مهندسی عمران شده است. وجود این مزایا، انگیزه ی اصلی توسعه ی تحقیقات در این زمینه طی دو دهه ی اخیر بوده است. در این تحقیق، تاثیر قطر پایه های سنگریزه یی کوبشی روی ظرفیت باربری، نشست، مدول سختی و نسبت بار پایه ها مورد مطالعه قرار گرفته است. در مجموع 8 آزمایش بارگذاری در محل بر روی دو گروه پایه های سنگریزه یی با طول ثابت 1 متر و قطرهای مختلف از 105 تا 185 میلی متر انجام شده است. تفسیر نتایج آزمایش ها به طور خاص روی رفتارهای بار نشست، مدول سختی و نسبت بار برحسب تنش بالای پایه متمرکز شده است.
کلیدواژگان: پایه های سنگریزه یی کوبشی، تقویت خاک، ابزارگذاری، آزمایش بارگذاری در محل، ظرفیت باربری -
صفحه 105برای بالابردن دقت تحلیل دینامیکی مخازن ذخیره ی آب، بررسی مشخصه هاو رفتار ارتعاشی سیستم آب و سازه اهمیت زیادی دارد. به منظور بررسی رفتار ارتعاشی مخازن ذخیره ی آب، یک مخزن مستطیلی بتنی به ابعاد 130$t i m e s$130 و ارتفاع 150 سانتی متری ساخته و برای حالت های مختلف ارتفاع آب، آزمایش مودال بر روی آن انجام شد. در بخش تحلیلی با استفاده از روش المان محدود، مخزن ساخته شده در آزمایشگاه مدل و نتایج آن با پاسخ های آزمایش مقایسه و مطابقت خوبی مشاهده شد. براساس نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی با زیادشدن ارتفاع آب درون مخزن، مقادیر بسامدها کاهش و درصد میرایی افزایش یافته است. در مورد رابطه ی افزایش ارتفاع آب در مخزن، کاهش بسامدها، و افزایش میرایی در این نوشتار بحث و بررسی شده است. همچنین در تحلیل، اثر امواج سطحی بر روی نتایج وابسته به ارتعاش آزاد در حوزه ی بسامد، یعنی بسامدهای طبیعی، شکل مودها و توابع پاسخ بسامدی بررسی شد. براساس نتایج تحلیل ها درنظرگرفتن امواج سطحی، منجر به پدیدارشدن تعداد زیادی بسامدهای مربوط به بخش مواج و اعمال فشارهای دینامیکی در قسمت های بالایی مخزن نسبت به حالت نبود امواج سطحی می شود.
کلیدواژگان: آزمایش مودال، اندرکنش آب و سازه، امواج سطحی، حوزه ی بسامدی، فشار هیدرودینامیکی، و مخازن بتنی مستطیلی -
صفحه 115نیاز به تحلیل های سنگین و پر حجم دینامیکی غیرخطی و تاریخچه ی زمانی در طراحی سازه ها براساس عملکرد، باعث شده است تا پژوهشگران کماکان در پی یافتن شیوه های جدیدی برای بررسی عملکرد سازه تحت زلزله با شدت های مختلف باشند. در این نوشتار، هدف بررسی توانمندی روش زمان دوام در پیش بینی رفتار لرزه یی قاب های فولادی در سطوح خطر مختلف و همچنین ارائه ی روش زمان دوام به منزله ی روشی نوین و کاربردی، برای تعیین عملکرد قاب های فولادی با کمترین تعداد تحلیل تاریخچه ی زمانی است. برای اطمینان از صحت نتایج تحلیل زمان دوام در پیش بینی پاسخ های سازه، نتایج آن با نتایج تحلیل تاریخچه ی زمانی غیرخطی دو مجموعه ی شتاب نگاشت واقعی مقایسه و نشان داده شد که در تمامی سطوح خطر مورد بررسی، توابع شتاب زمان دوام، پیش بینی مناسبی از رفتار سازه تحت زلزله های واقعی ارائه می کند. همچنین ملاحظه شد که روش زمان دوام به شتاب نگاشت های انتخابی وابستگی ندارد.
کلیدواژگان: زمان دوام، طراحی براساس عملکرد، تحلیل تاریخچه ی زمانی غیرخطی، سطوح خطر -
صفحه 127عموما روانگرایی در خاک های ماسه یی ریزدانه و اشباع رخ می دهد که می تواند منجر به جابجایی های مخرب زمین در حین زلزله شود. پتانسیل رخداد این پدیده تابع جنس خاک، سطح آب زیرزمینی، زلزله خیزی منطقه و همچنین عمق لایه ی سربار است. این نوشتار ضمن معرفی اثر لایه ی سربار غیر روانگرا در توانایی جلوگیری از روانگرایی لایه ی روانگرای زیرین در قالب معیار ایشی هارا، ضریب اطمینان تصحیح شده در برابر روانگرایی را برای برخی نواحی استان مازندران محاسبه می کند و نهایتا به ارائه ی پهنه بندی روانگرایی در بخش های مرکزی و غرب و همچنین شرق استان مازندران می پردازد. پهنه بندی ارائه شده فقط کلی و کیفی است و با توجه به کم بودن تعداد گمانه های مربوط به آزمایش های صحرایی در سطح استان می تواند فقط به منزله ی راهنمای کلی جهت ضرورت مطالعات بیشتر در بخش هایی از نوار ساحلی تلقی شود. در تعدادی از شهرهای نوار ساحلی همچون محمودآباد و بابلسر به نظر می رسد مهندسان طراح باید توجه ویژه یی به پدیده ی روانگرایی داشته باشند و با درنظرگرفتن تمهیداتی چون پی های گسترده و عمیق، چاه های شنی، زهکش های فتیله یی و غیره به مقابله با این پدیده ی ویرانگر بپردازند. بدیهی است اظهارنظر قطعی در مورد وقوع این پدیده و پتانسیل رخداد آن ملزم به ارائه ی طرح آزمایش های برجا به خصوص برای پروژه های با درجه ی اهمیت بالا در آیین نامه ی زلزله ی ایران است.
کلیدواژگان: پتانسیل روانگرایی، مازندران، لایه ی سربار، معیار ایشیهارا، زلزله -
صفحه 137تعیین ظرفیت باربری شمع های کوبیده شده در خاک های غیرچسبنده با وجود منابع علمی زیاد، کماکان توام با پیچیدگی است. یک شبکه ی عصبی موجک، توابع موجک را به منزله ی توابع فعال ساز نرون های لایه ی پنهان از شبکه ی عصبی پیشخورد به کار می گیرد. در این شبکه ها هر دو پارامتر انتقال و مقیاس موجک ها در کنار وزن هایشان بهینه می شوند. در رویکردی خاص از ساخت این نوع شبکه ها، با عنوان ویونت، پارامترهای انتقال و مقیاس ثابت می ماند و فقط وزن ها بهینه می شوند. در این نوشتار، با درنظرگرفتن رویکرد فوق در مورد داده های صحرایی موجود، به پیش بینی ظرفیت باربری شمع های کوبیده شده در خاک های غیرچسبنده پرداخته شده است. مقایسه ی مقادیر ظرفیت باربری نهایی حاصل از آزمایش های صحرایی با مقادیر پیش بینی شده از شبکه ها، حاکی از عملکرد بهتر آن ها بالاخص شبکه ی ویونت پیشنهادی است.
کلیدواژگان: ظرفیت باربری خاک، شبکه ی عصبی مصنوعی، موجک، ویونت -
صفحه 147تحقیقات گذشته نشان داده است که ورق های نازک فولادی در برش عملکرد مطلوبی دارند که با توجه به این ویژگی، از این مکانیزم در سیستم های مقاوم جانبی مانند دیوار برشی فولادی استفاده می شود. در این مطالعه، برای بهبود عملکرد لرزه یی قاب های مهاربندی همگرا از پانل برشی فولادی استفاده شده است. از این رو، یک سیستم ترکیبی توسعه داده شده و رفتار غیرخطی آن به صورت تحلیلی و آزمایشگاهی بررسی شده است. در این مطالعه ی آزمایشگاهی، یک مدل پانل برشی یک طبقه با اتصال مفصلی اعضای مرزی در 4 گوشه ی قاب و همچنین اتصال پیچی اعضای مرزی به ورق پرکننده انتخاب شده است. نمونه ی مورد بررسی تحت بارگذاری شبه استاتیکی سیکلی در امتداد قطری قرار گرفت. نتایج حاصل از این آزمایش شان دهنده ی عملکرد لرزه یی مطلوب سیستم، جذب انرژی مناسب، و رفتار پایدار در نواحی غیرخطی است. تحلیل اجزای محدود نمونه ی آزمایشگاهی انجام و نتایج آن ارائه و انطباق خوبی بین نتایج تحلیلی و آزمایشگاهی مشاهده شده است.
کلیدواژگان: مطالعه ی آزمایشگاهی، پانل برشی فولادی، هیسترزیس، تحلیل غیرخطی، مهاربند همگرا
-
Page 3
I n t h i s s t u d y, t h e b e h a v i o r o f e n d p l a t e c o n n e c t i o n s w i t h v a r i o u s r i g i d h a s b e e n s t u d i e d. A f t e r t h e c r e a t i o n o f t h e f i n i t e e l e m e n t m o d e l s. m o d e l a c c u r a c y i s e v a l u a t e d u s i n g t h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s. M a x i m u m e r r o r o f f i n i t e e l e m e n t m o d e l s g e n e r a t e d i s e s t i m a t e d a t a b o u t 8 p e r c e n t. W i t h p a r a m e t r i c a n a l y s i s s e m i r i g i d c o n n e c t i o n s, a n i m p o r t a n t f a c t o r i n f l u e n c i n g t h e b e h a v i o r o f t h e c o n n e c t i o n s i s d e t e c t e d. T h e p r y i n g a c t i o n i s o n e o f t h e m o s t s i g n i f i c a n t p a r a m e t e r s i n c o n n e c t i o n s b e h a v i o r; l a c k o f a t t e n t i o n t o t h i s p h e n o m e n o n i n t h e d e s i g n p h a s e w i l l c a u s e e r r o r s i n c a l c u l a t i o n. T o c a l c u l a t i n g t h e p r y i n g a c t i o n f o r c e i n T c o n n e c t i o n s, t w o e x p e r i m e n t a l m e t h o d s e x i s t. T h e c o m p u t a t i o n a l m e t h o d o f S m i t h a n d A I S C, t h e a m o u n t o f c o m p u t a t i o n a l e r r o r i n s m i t h m e t h o d,i s 80 t o 160 p e r c e n t d e p e n d i n g r i g i d i t y o f e n d p l a t e c o n n e c t i o n s. I n s e c o n d m e t h o d, A I S C, i n c o n n e c t i o n w i t h s e m i-r i g i d e n d p l a t e, t h e e r r o r i s e s t i m a t e d a t a b o u t 40 p e r c e n t. T o u n d e r s t a n d h o w t o s e t f o r m u l a t i o n A I S C, m o d e l s o f t h e T C o n n e c t i o n w i t h v a r i a b l e e n d p l a t e t h i c k n e s s i s m a d e a n d p a r a m e t r i c a n a l y s i s w a s p e r f o r m e d. F a i l u r e m e c h a n i s m o f t h e s e c o n n e c t i o n s i s s h o w n t h a t i n c o n n e c t i o n w i t h f l e x i b l e e n d p l a t e, m u c h o f t h e p r y i n g a c t i o n f o r c e i s c r e a t e d. I n c o n n e c t i o n w i t h t h e v e r y r i g i d p l a t e c a n b e n e g l e c t e d u n d e r t h e c o n d i t i o n s o f t h e e f f e c t o f p r y i n g a c t i o n f o r c e s. W i t h c o m p a r i n g t h e s t r e s s d i s t r i b u t i o n i n f l e x i b l e, r i g i d a n d T c o n n e c t i o n s, t h e g e o m e t r i c c o e f f i c i e n t o f 3 r o w b o l t e d e n d p l a t e c o n n e c t i o n s i s c o n s i d e r e d 1 25 a n d i n 2 r o w b o l t e d 0.5 T h e m a x i m u m e r r o r o f c a l c u l a t i n g t h e p r y i n g a c t i o n f o r c e i s a b o u t %5. U s i n g t h e i m p r o v e d m e t h o d, i n s e m i r i g i d c o n n e c t i o n s, t h e n e e d t o c a l c u l a t e t h e p r y i n g a c t i o n a n d n o n e e d t o c a l c u l a t e i t i s c h a r a c t e r i z e d. H a v i n g t h e e x a c t a m o u n t o f p r y i n g a c t i o n f o r c e s. a n i m p r o v e d d e s i g n m e t h o d h a s b e e n a u t h o r i z e d b a s e d o n t h e p h i l o s o p h y a n d m e t h o d s o f a l l o w e d s t r e s s. I n t h i s m e t h o d, 22 p e r c e n t r e d u c t i o n i n d e s i g n e r r o r h a s b e e n o b s e r v e d.
Keywords: action phenomena, connections analyses and design method, failure models, collapse mechanism -
Page 15In this paper, the influence of hydraulic parameters of soil-water characteristic curve hysteresis and water flow head and the mechanical parameters of net confining stress and specimen height are evaluated on the unsaturated water coefficient of permeability of a clayey sand. For this, a series of unsaturated permeability tests are carried out on the understudying soil with a novel flexible wall permeameter for unsaturated soils designed and built in Tarbiat Modares University. The novel permeameter is capable to quantify air and water coefficients of permeability of unsaturated soils in various flow states at different isotropic confining stress. This apparatus is composed of a flexible wall permeameter cell, pressure panel, and flow and volume change measuring systems. The cell of the apparatus is capable to distinctly control or measure the variation of pore air and pore water pressures in top and bottom of samples in various consolidation stresses. Positive and negative pressures of the apparatus were set with the precision pressure regulators in pressure panel. The proper de-aired water for permeability tests was also generated inside the pressure panel. Also, the apparatus enables automatic measurement of the inlet/outlet water volume of the soil sample with the accuracy of 0.01 cubic centimeters. The effect of hydraulic hysteresis and flow head on water coefficient of permeability is assessed through a set of tests on samples with the height of 1 cm for two flow heads of 40 and 80 kPa and in matrix suctions of 40 and 100 kPa on wetting curve and matrix suction of 100 kPa on drying curve. These tests were also repeated on samples with the height of 3 cm just in for the water flow head of 40 kPa to evaluate the effect of soil thickness on the water coefficient of permeability. The effect of net confining stress on permeability of understudying soil is also assessed through a set of tests on soil samples with the height of 1 cm and matrix suction of 100 kPa on wetting curve in flow head of 40 kPa and net confining stress of 100 and 200 kPa. The experimental results indicate that for constant matrix suction, the water coefficient of permeability attained in drying cycle is more than similar values on wetting cycle. Additionally along each of drying or wetting curves, the water coefficient of permeability increases with reduction of matrix suction. Further, the hydraulic conductivity of understudying soil appeared to be independent of applied heads and Dacry' law was valid for the range of water flow heads. The experimental results also corroborated that any change of the soil thickness has only increased the required time to reach a steady state for water flow, and the water permeability of soil samples was independent of the sample thickness.Keywords: unsaturated soils, water coefficient of permeability, flow head, hydraulic hysteresis, compressibility
-
Page 25The purpose of this study is to evaluate the direct displacement based seismic design (DDBD) method in the design of reinforced concrete shear walls.Direct Displacement- Based Design has been developed by Priestley et al with the aim of mitigating the deficiencies in current force-based design. In this method displacement leads to strength which inverts the process of traditional force-based design where strength leads to an estimate of displacement.For this purpose, four reinforced concrete shear walls with different heights (4, 8, 12 and 16 floors) are considered and designed based on the displacement based seismic design method for a specified drift at roof level.Nonlinear time history analyses method with incremental acceleration (IDA) is used in order to analyze the shear walls. By comparing the results of analyses with the design assumptions it can be seen that the displacements predicted by direct displacement based design method conservatively has a considerable difference with the results of time history analyses.Therefore, it is expected that in order to reach a certain displacement, the base shear of shear walls be less than the base shear resulted from DDBD method. With studies done, the reasons of this difference were investigated. For this purpose, some of the assumptions of DDBD method such as ``Yield curvature'', ``Yield displacement'' and ``Base shear and the basis of substitute structure assumption'' are considered and corrective recommendations are presented. By performing proposed modifications in Direct Displacement Based Design, the designs of shear walls are repeated. In this case in which the design method is based on the modified method, the conformity of analyze results from time history analyses and the design assumption is quite obvious. In this study the nonlinear beam-column element is used to model reinforced concrete shear walls and confirmed using WCOMD finite element software. Numerical modelling and analyses of shear walls are performed using OpenSees.Keywords: reinforced concrete shear wall, displacement based design, seismic design
-
Page 39Determination of bearing capacity of piles is one of the important subjects which always challenge geotechnical engineers. The factors which affect the bearing capacity of a pile in compressive, tensile or lateral loading are consisting of geometrical characteristics of pile such as length and shape of cross section, execution methods (cast in place, driving) and also geotechnical specifications. Due to these numerous factors, a direct estimation of pile baring capacity based on in-situ testing is the most precise and reliable method. However, this method is expensive, time consuming and troublesome. In this regard, geotechnical engineers usually utilize the classic formulations proposed by some soil mechanics pioneers such as Meyerhof, Hansen, and Vesic to estimate the ultimate bearing capacity of piles. However, these relationships may lead to conservative or unsafe designs. Numerical methods, on the other hand, has been a powerful but relatively cheap approach which help engineers to obtain a reasonable estimate of ultimate bearing capacity based on existent soil mechanics parameters. Nevertheless, a wrong determination of geomechanical parameters can lead to a wrong estimation of pile bearing capacity. To overcome those difficulties, a combination of pile loading tests and numerical modeling is able to submit a precise and reasonable cost solution to the problem. In this method, the geometechnical parameters are varied in numerical modeling in such a way that the results of load-settlement curve obtained by a number of numerical analyses find a good agreement with the same curve recorded during in-situ pile test. In this study, a suitable arrangement of all parameters affecting the numerical analysis is introduced based on Taguchi systematic method to allow a good agreement between the results of numerical analysis and pile load testing. Hereby, the accurate soil parameters and the relative importance of each factor which govern the bearing capacity are determined. In this research, the laboratory soil mechanics parameters and the results of pile load testing in a specific site are incorporated into a group of Taguchi analyses to improve the mechanical parameters of soil. The results indicated that the soil-pile interface factor, frictional angle and cohesion of soil are major factors in the bearing capacity, while Poisson's ratio and dilation angle play minor roles.Keywords: bearing capacity, pile, load testing, taguchi method
-
Page 53Loose saturated sand and alluvial strata are susceptible to liquefaction during earthquake. Simple and empirical method for evaluating their resistance against liquefaction is based on the results of standard penetration tests (SPT). One of the most important parameter which affects liquefaction resistance is initial stress; Standard procedures for considering this effect require correcting penetration resistances to an equivalent overburden stress of one atmosphere and adjusting the cyclic resistance ratio for the effects of overburden. Liquefaction potential in alluvium will change after construction of heavy structures on them, which is due to changes in earthquake loads, overburden pressures and soil densification. In this paper, a new methodology is explained to calculate changes in compaction of alluvial foundation after dam construction, which influence both shear strength and dynamic shear stresses. With this new formula, one can determine shear strength of alluvium against liquefaction and compare its values with induced dynamic shear stresses to evaluate factor of safety. Effect of dam construction on liquefaction potential of alluvium is investigated through dynamic analysis based on equivalent linear approach. Liquefaction potential of alluvial foundation without dam construction is compared to that potential after construction in two ways; in the first method, effect of induced stresses on liquefaction potential is considered in the numerical analysis based on new stress states and related functions, and in the second method, in addition to these changes, relative density of the alluvium is corrected due to construction; for instance a method is described to update alluvium relative densities and update material parameters. To clarify effectiveness of the dam body on the liquefaction potential of foundation, three different compressibility conditions, i.e. weak, medium and stiff states, are considered in the alluvium to discover changes in factor of safety after dam construction. Results of analyses show that liquefaction potential of alluvial foundation decreases significantly after construction in various alluvial strata. Considering results derived from this study, if selected site for dam construction is prone to liquefaction, engineers might have economic project with keeping alluvium beneath the dam instead of totally excavation.Keywords: liquefaction, overburden pressure, embankment dam, relative density, SPT
-
Page 65Progressive collapse is used to refer to the spread of an initial local failure within a structure this local failure is triggered by the loss of one or more load carrying members and leads to partial or total collapse of the structure in a manner analogous to a chain chemical reaction. The partial collapse of Ronan Point apartment in 1968 initiated this subject in Britain, and events of 11 September 2001 have instigated a comprehensive debate among the structural engineering communities regarding the performance of tall buildings under extreme loading conditions such as blast, impact or fire. A wide range of explanations were given in different countries like England, Canada, USA and EU Meanwhile two specific codes were offered for progressive collapse in the USA. These require that all new and existing buildings of three stories or more be designed to avoid progressive collapse. Abnormal loading, large deformation due to fire and etc are reasons of first local failure. The two general approaches currently employed for mitigating the risk of progressive collapse include: 1) the indirect design method, and 2) the direct design method. The former is a prescriptive approach of providing a minimum level of connectivity between various structural components, and therefore it can be readily implemented in structural design without the need for any additional analysis. Instead of calculations investigating the effects of extreme loads on the building, the designer employs an implicit design approach that incorporates measures typically related to strength, continuity and ductility to enhance the overall robustness of the structure. On the other hand, the direct methods rely heavily on structural analysis and, in fact, can significantly benefit from sophisticated analysis techniques, such as nonlinear and/or dynamic analysis, which are not commonly used in routine design practice. Despite all of them there are many problems around progressive collapse event which are unknown. Furthermore, Iranian codes have not yet considered about this subject. Because of these, this study was done on 46 models of structures with differences in heights and the structural systems, which were designed according to Iranian codes, and then they were assessed for potential of progressive collapse due to removed column in different positions in the first floor based on the direct method. Finally it was found that these structures have potential of progressive collapse. This study also shows that many features are effective in progressive events like the number of stories, position of the removed element, the structural system, indetermination due to extra elements, and finally it is concluded that the progressive collapse should be taken consideration in Iranian code.Keywords: progressive collapse, steel structure bruce, linear static analysis column loss, bracing, bending moment
-
Page 73
T h e r e s p o n s e o f t h e u n d e r g r o u n d p i p e l i n e s t o w a v e p r o p a g a t i o n i s i n f l u e n c e d b y m a n y f a c t o r s, b e c a u s e o f l a r g e g e o m e t r i c a l d i m e n s i o n s o f p i p e l i n e s, w a v e c h a r a c t e r i s t i c l a y o p e n t o t h e c h a n g e o f g r o u n d m o t i o n p h a s e a n d g e o t e c h n i c a l c o n d i t i o n s f o r d i f f e r e n t p o i n t s a l o n g s i d e t h e p i p e l i n e a x i s, p r o v i d e s t e c h n i c a l h i t c h e s f o r a n e f f i c i e n t s o l u t i o n. B a s i s o n t h r e e-d i m e n s i o n a l t h e o r y o f e l a s t i c i t y, i n t h i s p a p e r a n a n a l y t i c a l f o r m u l a t i o n i s p r e s e n t e d f o r v i b r a t i o n a n a l y s i s o f a b u r i e d p i p e l i n e t o s t u d y s t r e s s e s a n d d e f o r m a t i o n s o f a n u n d e r g r o u n d p i p e l i n e. T h e s u c c e e d e d g o v e r n i n g e q u a t i o n i s a p p l i c a b l e f o r a n i n f i n i t e p i p e l i n e w h i c h s u r r o u n d e d b y a n e n o r m o u s s o i l m e d i u m t h a t l a y o p e n t o a n i n c i d e n t w a v e p l a n e. T h e p i p e-s o i l i n t e r a c t i o n i s m o d e l e d w i t h c o n c e r n i n g t o t h e o c c u r r e n c e s l i p b e t w e e n p i p e a n d s o i l m e d i u m a n d i n a d d i t i o n t h e C o u l o m b f r i c t i o n a l-f o r c e i s s u p p o s e d e q u a l t o t h e v i s c o u s d a m p i n g o n t h e i n t e r f a c e. T o i n v e s t i g a t e t h e u n k n o w n p a r a m e t e r s s u c h a s, s l i p p a g e, v a r i a t i o n o f w a v e a n g l e a s w e l l a s d a m p i n g c o e f f i c i e n t o f b o n d, t h e s u c c e e d e d a l g e b r a i c e q u a t i o n i s s o l v e d a n a l y t i c a l l y. W i t h r e g a r d i n g t h e e l a s t i c l i m i t a t i o n, s o m e n u m e r i c a l e x a m p l e s a r e p r o v i d e d t o s h o w t h e a p p l i c a t i o n o f t h e p r e s e n t e d m o d e l a n d d e m o n s t r a t e t h e p r e d i c t i o n o f t h e c r i t i c a l v a l u e w h i c h m a y c a u s e y i e l d i n g i n t h e p i p e f o r i n c i d e n t-w a v e a m p l i t u d e. T h e r a d i a l a n d s h e a r s t r e s s e s f o r t h e i n s i d e a n d o u t s i d e d i a m e t e r o f t h e p i p e a r e a l s o e v a l u a t e d i n o r d e r t o s h o w t h e v a l i d i t y o f t h e r e s u l t s. H o w e v e r, c o m p a r i s o n s w i t h s o m e a v a i l a b l e F E M m o d e l s d i s p l a y a r e s p e c t a b l e c o r r e l a t i o n f o r s t r e s s d i s t r i b u t i o n o n a c r o s s s e c t i o n a l o f b u r i e d p i p e l i n e. T h e e f f e c t o f s o m e p a r a m e t e r s, s u c h a s p o r o s i t y o f t h e s o i l, t h i c k n e s s o f t h e p i p e a n d a l s o p e r f e c t a n d i m p e r f e c t b o n d b e t w e e n s o i l a n d b u r i e d p i p e a r e d i s c u s s e d a n d d e m o n s t r a t e d w i t h r e l a t i v e g r a p h s.
Keywords: soil, pipeline system, slip conditions, isotropic material, plane wave, perfect and imperfect bonding -
Page 83In the present study, the effect of earthquake on the crack propagation of Sefidrud dam is presented using the concept of dynamic fracture mechanics. After the introduction of displacement and traction boundary integral equations, the dual boundary element method and multi region boundary element method are mixed to simplify the modeling of complicated configuration of buttress dams. Seismic crack propagation of buttress No.15 of Sefidrud dam is analyzed using the proposed mixed method. Different parts of the dam body and dynamic crack propagation can be modeled easily with regard to simultaneous application of boundary element method and multi-domain dual boundary element method. Also, new elements are added to the previous elements in the crack growth modeling, which causes the reduction of calculation time. Seven cases based on the level and length of initial cracks in the body of the downstream wall is considered. The time domain analysis for stable crack condition is considered in the case A. In other cases (B, C, D, E, F and G), analysis are performed for different unstable crack considering the crack growth and crack faces contact. The effect of initial crack length on the crack propagation in the Sefidrud dam can be observed by comparison of cases B, C and D. When larger initial crack length is considered, the crack reaches to the body of upstream wall before the main shock of acceleration records. Four cases D, E, F and G are analysed for camparison of intial crack level. The results of the present study are in good agreement with the observed crack profiles of the dam after the earthquake. But it is worth to mention that a 3D analyses is preferred for a better simulation.Keywords: sefidrud dam, dynamic propagation of discrete crack, dual boundary element method, multi region boundary element method, time domain, dynamic fracture mechanics
-
Page 95Advantages of technological and economic of rammed aggregate piers system (RAPs) in stabilization of the soft soils are due to develop their applications in civil engineering. Over the last two decades, being of these benefits is the main motivation to develop research in this field. In this study, the effect of RAP diameter has been studied on the bearing capacity, settlement, the stiffness modulus, and the load ratio of RAP. In total, eight in situ loading tests has been done on two groups of single RAPs. The nominal length of RAPs was 1 m and their nominal diameters varied from 105 to 185 mm. The testing area consisted of relatively uniform saturated soft alluvial clay overlain by a 1-m-thick wet soft-to-stiff silt layer. In order to load the rammed aggregate piers, mobile reaction beams, in the form of a loading cart and a modular rail system, were used, both to speed up the tests and to make them more economical. The results show, the rate of increase of the load ratio (tip to top) in RAPs with bigger diameters is considerably higher than the rate of increase of the load ratio (tip to top) in the RAPs with smaller diameter. In addition, by increasing the applied stress at the top of the RAP, the difference is also raised. In fact, the RAPs with smaller diameter are more likely to experience bulging deformation, and the RAPs with bigger diameter are more likely to experience tip deformation. So, in a two-layer soil system which the strong layer is on the weak layer, the use of RAPs with smaller diameter will desirable. Interpretations of the test results are particularly focused on the load-settlement behaviors of the single RAPs, stiffness modulus and the load ratio in terms of stress at the top of the RAPs.Keywords: rammed aggregate piers, soil stabilization, instrumentation, in situ load test, bearing capacity
-
Page 105In recent years, researchers have been intensively studied the dynamic response of liquid containers under ground excitation. However, most of the studies were conducted on cylindrical tanks while those concerning rectangular tanks are not adequate. In the early investigations, approximate methods were proposed to include the effect of hydrodynamic pressure for a symmetric fluid container subjected to horizontal acceleration. The fluid response was represented by impulsive and convective components. The fluid was assumed to be incompressible and the container was assumed to have rigid walls. Recently, very strong earthquakes caused heavy damage to many liquid storage tanks. It was concluded that the assumption of a rigid wall may not be appropriate for the structural modeling. Including the wall deformability in a dynamic analysis requires a systematic knowledge and understanding of the fluid-structure free-vibrational characteristics. Modal test is one form of non-destructive testing that may be used to obtain information on the dynamic behavior of actual structures. This type of experimental study is conducted to determine different modal parameters of a structure such as natural frequencies, damping and mode shapes or to verify the theoretical models and predictions. This technique has the advantage of determining the real structural properties without using any assumption and taking into account the actual boundary condition. In this paper, a numerical-experimental study of the overall dynamic response of rectangular concrete tanks is presented. In order to identify the natural frequencies that mainly contribute to the response, modal tests on a rectangular concrete tank model for different liquid levels were carried out. Also, a numerical model that accounts for the interaction between fluid and structure was developed. A very good agreement between experimental and numerical results was obtained. In the numerical study, the influence of the sloshing on the natural frequencies and their modal pressure distribution are investigated. The results indicate that sloshing has a significant effect on the dynamic characteristics of the system; thus, in case where an accurate dynamical analysis is required, the sloshing should be considered.
-
Page 115In recent years, most of the major seismic design codes have placed emphasis on Performance Based Design of structures. However, these methods are computationally complex and time-consuming, and encouraged researchers to seek new and efficient methods to investigate performance of structures under different intensities of seismic loading. This paper provides better insight into the dynamic behavior of structures in continuous performance levels by Endurance Time (ET) analysis and uses this method to evaluate seismic performance of Steel Frames. Due to significant reduction in number of time history analyses for assessment of structural response at different intensities, ET method is considered to be a useful tool for conducting practical Performance Based Design of structures. In this procedure, with each analysis of structure under ET acceleration function, the structural response can be estimated in different performance levels. For more precise results, one can use 3 ET acceleration functions and consider the average of responses as the response of structure. Endurance Time analysis is based on time history analysis, however in this method structure is subjected to gradually intensifying acceleration function and different damage indices of the structure are evaluated through analysis time. The different duration of ET acceleration functions, represents diverse intensities of earthquakes in different hazard levels. Various inelastic moment resisting steel frames were investiged in different hazard levels. The performance of the structures under seismic excitation in different performance levels is evaluated based on interstory drift ratios and story shear forces. To ensure accuracy of ET method, the results were compared to the results of nonlinear time history analysis of two sets of ground motions. It was observed that Endurance Time accelerogram led to a very reasonable prediction of structure behavior at various earthquake records. It was also shown that ET predictions are not sensitive to selected ground motions as long as the average spectral intensity remains consistent. Therefore, Endurance Time Method significantly decreases amount of computation in each seismic evaluation analysis. In this research, ASCE-41 is used as the performance base design criterion.Keywords: endurance time analysis, performance based design, nonlinear time history analysis, hazard levels
-
Page 127Liquefaction-induced damages are more highlighted in saturated fine-sand deposits where huge pore pressure buildup will cause premature strength loss within stratum underneath. The potential for occurrence of liquefaction is directly dependent on factors like soil type, seismicity of the region, location of water table and the overlying non-liquefiable stratum thickness. The current paper will focus on the effect of the overlaying non-liquefiable stratum on the liquefaction potential of the underlying layer which is inherently liquefiable. Ishihara method was invoked for this aim and a corrected safety factor was proposed which considers the effect of liquefiable underlying and non-liquefiable overlying layers depth. In order to implement the suggested liquefaction potential correction scheme to a case in real world, Mazandaran province in North Iran was selected to investigate the liquefaction potential in its different regions. Liquefaction potential was sought by adoption of different criteria. In all the employed criteria, standard penetration test, SPT data was used to calculate the cyclic resistance ratio and the cyclic stress ratio was also estimated according to the seismicity of the region. Then the liquefaction potential is calculated from different methods. Correction is finally applied to the calculated safety factors which reflect the liquefaction potential in different regions. A tentative liquefaction zoning map was then provided for Mazandaran province which enables the engineers to avert uncalled-for situations by emphasizing the necessity of detailed study in zones with high liquefaction potential. The proposed zonnation map is more or less qualitative due to the lack of sufficient test boreholes and also the need for more sophisticated in-situ test schemes. However it can pave the way toward an initial understanding of the liquefaction potential in different urban areas. To be more specific, it is crucially important to pay more attention to the liquefaction issue in some coastal cities like, Babolsar and Mahmoudabad which are heavily populated and potentially liquefiable at the same time. Measurements like deep and mat foundations, gravel or stone columns and wick drains are alternative in case remedial or improvement provisions are necessary. Microzonnation will however need more densely-allocated in-situ test scheme and detailed investigation on the liquefaction potential which is followed according to the importance of the structure and the construction location.Keywords: liquefaction potential, mazandaran, overburden layer, ishihara method, earthquake
-
Page 137In spite numerous investigations about bearing capacity of a driven pile in noncohesive soil, calculation of that is a complicated trend. Any prediction from numerical analysis was highly dependent on the model adopted for modeling the soil behavior. However, setting up a realistic model that would be able to calculate the Load carrying capacity of pile is rather difficult. Most of the researches show that the capability (i.e. pattern recognition and memorization) of an ANN is suitable for inherent uncertainties and imperfections found in geotechnical engineering problems considering its successful application without any restriction. The combination of the wavelet transforms theory with the basic concept of neural networks leads to a new mapping network called neural network adaptive wavelets or wavenets which is proposed as an alternative to feed-forward neural networks for approximating arbitrary nonlinear functions. A wavelet network is a feed-forward neural network using wavelets as activation functions of its hidden layers neurons. In this network, both the position and dilation of the wavelets are optimized beside the weights. In one special approach of this network construction so calledwavenet, the position and dilation of the wavelets are fixed and the weights are optimized. In this research, considering late mentioned procedure for available experimental data, the potential for applying neural network and its adaptive wavelets (wavenets) has been shown for predicting the load carrying capacity of a pile driven in noncohesive soil. The validation tests showed the artificial intelligence solutions clearly outperformed in predictive accuracy under varying training and testing conditions and these methods can be employed for predicting the load carrying capacity of a pile driven in noncohesive soil in comparison with other computational and time consuming methods considering complexity of the soil characteristic. Numerical results indicate that substituting wavelet function as feed-forward neural network transfer functions can enhance the network performance and efficiency. Therefore proposed wavenet with feedforward neural network structure (wavenet) that uses SLOG1 wavelet function as its hidden layer activation functions is much better in comparison to the standard feed-forward in terms of performance generality.
-
Page 147The recent researches have demonstrated that thin steel plates have good performance under shear loadings, and upon that property, they have been used in some of the lateral resistant systems such as steel plate shear walls. In the present study, it is intended to employ the shear panels for seismic performance improvement of concentrically braced frames. Hence, a combined system is developed and its non-linear behavior has been analytically and experimentally investigated. For experimental study, a scaled one-story steel shear panel model, with hinge type connections of boundary elements at four corners, is selected. Two rows of bolts with a diameter of 10 mm are used for connections of infill steel plate to surrounding frame. The boundary elements of the specimen are similar, while the infill steel plate thickness is 0.9 mm. specimen consisted of the standard profile double section UNP100, as boundary elements. The specimen's depth and width are equal to 400 mm. The specimen is subjected to quasi-static cyclic loading along the diagonal axes of specimen. Ultimate shear strength of system based on test results, 8.2 tons is obtained. Experimental result shows that using steel shear panel in the concentrically braced systems can improved hysteretic curve of system and it can dissipated a large amount of input energy in the nonlinear range. Finite element analysis of the laboratory specimen has been carried out. In the analysis, multi-linear kinematic hardening model is assigned to boundary element and infill plate. It is obtained that the used analytical method has been successful to estimate the actual shear capacity of the system and initial stiffness of system in comparison with the experimental results. It is found that the simulation outcomes have showed good agreement with the experimental results. Fundamental point in the designing of this kind of system is that buckling capacity of the system should be more than capacity of the steel shear panels to ensure that the panel is entered into the non-linear range without any buckling in the braced members. To achieve this goal, to design of the steel shear panel and braced members some equations have been proposed.Keywords: experimental investigation, hysteretic, nonlinear analysis, eccentrically braced system
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.