فهرست مطالب
مجله مهندسی عمران شریف
سال سی و دوم شماره 3 (پاییز 1395)
- تاریخ انتشار: 1395/09/30
- تعداد عناوین: 14
-
- مقاله پژوهشی
-
صفحات 3-12در این پژوهش، نیروهای وارده از طرف امواج بلند (سونامی) بر موج شکن های کیسونی با کمک شبیه سازی عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج صحت سنجی نشان می دهد که مدل عددی مورد استفاده، دقت خوبی برای مدل سازی نیروهای وارده بر موج شکن های کیسونی از طرف امواج بلند دارد. در ادامه، فرمول تجربی برای محاسبه ی نیرو معرفی شده است. نتایج نشان می دهد فشار نقطه یی وارد بر سازه علاوه بر ارتفاع موج، با عمق آب نیز مرتبط است. همچنین با جابه جایی سازه به سمت ساحل، مقدار نیروهای وارده در ابتدا کاهش می یابد؛ ولی در ادامه با تغییر فرم موج، نیرو افزایش می یابد و در نهایت پس از شکست موج، نیرو با شیب تندی کاهش می یابد. در پایان، بررسی های انجام شده نشان می دهند که در حالت شکست موج بر روی بدنه ی موج شکن، نیروهایی تا حدود 6 برابر نیروی امواج ناشکنا بر موج شکن وارد شده است.کلیدواژگان: امواج بلند، موج شکن های کیسونی، نیرو، شبیه سازی عددی، سونامی
-
صفحات 13-21رفتار حالت پایدار ماسه های حاوی ریزدانه ی خمیری با استفاده از آزمایش های سه محوری سیکلیک و استاتیک بررسی شده است. نتایج آزمایش ها نشان داده است که افزایش چگالی در درصدهای کم ریزدانه منجر به افزایش قابل ملاحظه در مقدار مقاومت حالت پایدار خواهد شد، در حالی که با افزایش درصد ریزدانه، تاثیر تراکم در مقاومت در کرنش های زیاد تقریبا نامحسوس خواهد شد. همچنین با افزایش ریزدانه ی خمیری، ناپایداری ترکیبات افزایش می یابد و این روند بعد از رسیدن به یک حد آستانه معکوس می شود. حد آستانه مستقل از نوع بارگذاری است و برای آزمایش های سیکلیک و استاتیکی تقریبا یکسان است. مقایسه ی نتایج مربوط به چند نوع ریزدانه با حالت های خمیری مختلف و در شرایط یکسان، نشان داده است که در زیر حد آستانه، افزایش حالت خمیری ترکیب منجر به ناپایداری بیشتر آن خواهد شد، ضمن آنکه با افزایش درصد ریزدانه ی خمیری، تاثیر حالت خمیری آن در نتایج بیشتر خواهد شد.کلیدواژگان: سیکلیک، استاتیک، خط حالت پایدار، سه محوری، حد آستانه
-
صفحات 23-32مطالعات انجام شده بر روی تخریب ها و آثار زلزله ها، تفاوت اثرات زلزله ها در حوزه ی نزدیک گسل و در خارج از این محدوده را نشان می دهد.
اهمیت مطالعه ی حوزه ی نزدیک گسل زمانی بیشتر می شود که ضوابط و طیف طرح لرزه یی در آیین نامه های طرح لرزه یی نظیر استاندارد 2800 زلزله ی ایران براساس فرایندهای احتمالاتی و دوره های زمانی طولانی مدت به دست آمده و فقط حرکات در حوزه ی دور را توصیف می کنند. بدین منظور 3 مدل اجزاء محدود دیوار برشی فولادی تقویت شده با اتصال صلب 3، 7 و 15 طبقه با 5 دهانه، تحت تحلیل دینامیکی غیرخطی تاریخچه ی زمانی قرار گرفته و نتایج نشان داده است که ضوابط استاندارد 2800 زلزله ی ایران پاسخ گوی نیازهای سازه در حوزه ی نزدیک نیست. پاسخ های سازه شامل برش و زاویه ی دریفت، در حوزه ی نزدیک بیشتر از حوزه ی دور است و با افزایش ارتفاع، اثرات حوزه ی نزدیک بیشتر می شود.کلیدواژگان: دیوار برشی فولادی تقویت شده، حوزه ی نزدیک گسل، تحلیل دینامیکی غیرخطی -
صفحات 33-42با توجه به اهمیت ویژه ی نتایج حاصل از آزمایش های آزمایشگاهی در پروژه های ژئوتکنیکی و ژئوتکنیک زیست محیطی، تعیین بازه ی قابل اعتمادبودن نتایج آزمایش ها عامل بسیار مهمی در پذیرش نتایج آزمایش ها به شمار می رود. هدف این پژوهش، تعیین تاثیر تغییر خصوصیات الکترولیت سیال حفره یی خاک در خطای نتایج آزمایش های تحکیم و حدود اتربرگ است. بر این اساس، مجموعه یی آزمایش تحکیم و حدود اتربرگ در چند 10 بار تکرار بر روی هر نمونه انجام شده است. در این راستا، نمونه های رسی بنتونیت با غلظت های مختلفی از آلاینده ی فلز سنگین سرب مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که تغییر خصوصیات سیال حفره یی به واسطه ی تغییر خصوصیات لایه ی دوگانه، مقدار C O V نتایج آزمایش های حدود اتربرگ را حدود 30 تا 85 درصد و مقدار C O V پارامترهای آزمایش های تحکیم را حدود 4 تا 70 درصد تغییر می دهد.کلیدواژگان: خطا، ضریب تغییرات (C O V)، خصوصیات سیال حفره یی، کانی رسی، آلاینده ی فلز سنگین
-
صفحات 43-54در این پژوهش، کاهش ارتعاش قائم پل های معلق با استفاده از میراگرهای نیمه فعال مگنتورئولوژیک و منطق فازی مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور، از یک میراگر مگنتورئولوژیک بزرگ مقیاس 2200 کیلونیوتنی استفاده و پل معلق وینسنت توماس در آمریکا به عنوان مثال عددی انتخاب شده است. یکی از مسائل چالش برانگیز در این پژوهش، نحوه ی نصب میراگرها در درجات آزادی دور از پایه های پل، جهت افزایش کارایی میراگرها بوده است؛ که برای حل آن، استفاده از خرپای صلب پیشنهاد شده است. در این پژوهش، 2 مدل بهینه از نظر تعداد و موقعیت میراگرها ارائه و برای هر مدل نیز 3 نوع کنترل گر فازی پیشنهاد شده و مطالعات نشان داده است که مدل 2 با 8 میراگر با استفاده از کنترل گر فازی نوع یک، که یک ورودی دارد، بهترین عملکرد را در کاهش پاسخ های پل دارد. در ضمن میراگرهای نصب شده قادر به کاهش پاسخ پل در جهت افقی هم هستند.کلیدواژگان: کنترل نیمه فعال، میراگر مگنتورئولوژیک، منطق فازی، پل های معلق، ارتعاش قائم
-
صفحات 55-64در این مطالعه یک مدل غیرخطی نیمه وابسته به منظور پیش بینی رفتار سیکلی زهکشی نشده و روانگرایی ماسه ها ارائه شده است. از مدل هایپربولیک کندرٓ زلاسکو اصلاح شده، که به صورت نیمه وابسته با یک مدل پیش بینی کننده ی فشار آب حفره یی بر مبنای انرژی کرنشی
کار می کند استفاده شده است، تا تحلیل تنش موثر انجام شود. اگر چه روش های بسیار زیادی برای تحلیل تنش موثر و مدل سازی روانگرایی در دسترس هستند، اما این روش ها غالبا نیازمند پارامترهای بسیاری هستند، که تعیین برخی از آن ها نیاز به صرف وقت و هزینه ی بسیار دارد. مدل ارائه شده در این نوشتار ساده است و پارامترهای اندک و قابل تعیین دارد و در عین سادگی پیش بینی قابل قبولی را نیز ارائه می کند. نتایج مدل سازی نشان می دهد با وجود اینکه مدل ارائه شده تحرک سیکلی را در نظر نمی گیرد، حد بالای اضافه فشار آب حفره یی و روانگرایی را به دقت پیش بینی می کند و از آن می توان در تحلیل یک بعدی غیرخطی پاسخ زمین به منظور ارزیابی رخداد روانگرایی استفاده کرد.کلیدواژگان: تحلیل پاسخ زمین، روانگرایی خاک، فشار آب منفذی، مدل هایپربولیک -
بررسی آزمایشگاهی دیوار خشتی با ملات مسلح شده با کاه تحت کشش قطریصفحات 65-73در این نوشتار عملکرد آزمایشگاهی دیوار خشتی با درصدهای مختلف الیاف کاه در ملات تحت بار استاتیکی قطری مورد بررسی قرار گرفته است. تعداد 12 عدد دیوار با انواع مختلف ملات )ملات معمولی، ملات مسلح شده با درصدهای وزنی: 0٫4\٪، 0٫6\٪، 0٫8\٪، 1\٪ و 1٫2\٪ الیاف کاه( با خشت غیرمسلح در ابعاد $120\t i m e s120\t i m e s22$ سانتی متر ساخته شده اند. دیوارها تحت بار فشاری قطری بارگذاری شده اند تا نوع ترک ها، نیروی نهایی، تغییرشکل نهایی، و جذب انرژی آن ها به دست آید. در دیوارهای با ملات مسلح شده با 0٫8\٪ کاه، مقدار نیرو به اندازه ی 26٫78\٪ و جذب انرژی دیوارهای مذکور به اندازه ی 94٫22\٪ بیشتر از دیوارهای با ملات ساده و غیرمسلح بوده است. نتایج نشان داده اند که می توان از افزودنی کاه به عنوان تسلیح کننده در ملات دیوارهای خشتی استفاده کرد، تا رفتار سازه بهبود بخشیده شود.کلیدواژگان: خشت، آزمایش کشش قطری، کاه، ملات، دیوار خشتی
-
صفحات 75-83در این نوشتار با ایجاد سوراخی در صفحه ی اتصال چند نمونه مهاربند قطری، سعی در تامین شکل پذیری و بهبود عملکرد لرزه یی قاب شده و عملکرد نمونه ها با انجام تحلیل استاتیکی و دینامیکی غیرخطی با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود A B A Q U S بررسی شده است. جهت جلوگیری و یا تعویق کمانش در اعضاء مهاربندها، سوراخ هایی روی صفحات اتصال به نحوی طراحی شده است که قبل از رسیدن مهاربند به بار بحرانی کمانشی خود، به تسلیم برسد و به جذب و استهلاک انرژی زلزله کمک کند. همچنین تاثیر شکل سوراخ ها و نیز آثار زلزله ی حوزه ی دور و نزدیک نیز مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج تحلیل، گویای منحنی های هیسترزیس پایدارتر و استهلاک انرژی بیشتر در نمونه های پیشنهادی است، به طوری که در منحنی رفتاری نمونه های منتخب تا تغییرمکان حدود 2 سانتی متر نیز افت عملکردی مشاهده نشده است، اما مهاربند معمولی در تغییرمکان چرخه یی کمتر از 1 سانتی متر دچار کمانش شده و افت عملکرد آن مشهود است. همچنین نتایج به دست آمده از تحلیل تاریخچه زمانی، گویای افزایش تغییرمکان نهایی حدود 13-43 درصدی و کاهش برش پایه ی 19-37 درصدی طی بارگذاری لرزه یی است.کلیدواژگان: مهاربند هم گرا، شکل پذیری، صفحه ی اتصال سوراخ دار، تحلیل استاتیکی و دینامیکی غیرخطی
-
صفحات 85-94این نوشتار نتایج مطالعه ی پارامتری رفتار لرزه یی گروه شمع مدفون در توده ی خاک لایه یی را ارائه می دهد. هدف از این پژوهش، بررسی اندرکنش سینماتیک خاکٓ شمع و چگونگی تاثیر عوامل مختلف در توسعه ی لنگرهای خمشی سینماتیک در هنگام زلزله در گروه شمع ها بوده است. برای ساخت مدل ها از نرم افزار تفاضل محدود سه بعدی D3 F L A C استفاده شده است. صحت استاتیکی با مقایسه ی مدل با پژوهش های قبلی و صحت لرزه یی با استفاده از نرم افزار 2000 S H A K E سنجیده شده است. تجزیه و تحلیل لرزه یی پارامتری با تغییر عوامل اصلی و تاثیرگذار در پاسخ گروه شمع مانند: مشخصات خاک، قطر شمع ها، فاصله ی شمع ها، و عمق لایه ی خاک با استفاده از شتاب نگاشت زلزله ی ال سنترو و در حوزه ی زمانی انجام شده است. نتایج تجزیه و تحلیل ها نشان داده است که عوامل ذکرشده تاثیر زیادی در مقدار لنگر خمشی سینماتیک دارند. همچنین در شمع های میانی، لنگر خمشی سینماتیک بیشتری نسبت به شمع های کناری توسعه می یابد.کلیدواژگان: آنالیز لرزه یی، اندرکنش خاکٓ، شمع، اندرکنش سینماتیک، گروه شمع، تفاضل محدود
- یادداشت فنی
-
صفحات 95-105در این نوشتار، به استخراج تابع تسلیم مدل هوکٓ براون در فضای نامتغیرهای تنشی پرداخته شده است. معیار مذکور از نوع تجربی است، که به منظور برآورد رفتار باربری سنگ ها تعریف شده است. رابطه ی اصلی مدل هوکٓ براون بر حسب تنش های اصلی و در فضای تنش سه بعدی تعریف شده است. با تعریف تابع تسلیم مدل در فضای نامتغیرهای تنشی، تابع مذکور مستقل از جهت و نیز دوران محورهای تنش در عموم بارگذاری های استاتیکی می شود. با تعریفی که از زاویه ی لاد در برخی از نوشتارها آمده است، اصولا نمی توان رابطه ی مابین تابع تسلیم مدل در فضای تنش های اصلی و در فضای نامتغیرهای تنشی را استخراج کرد. عمده مشکل موجود در این زمینه به دلیل درنظرگرفتن اختلاف 30 درجه یی مابین زاویه ی لاد و زاویه ی به کار برده شده در تعریف مدل رفتاری است. پس از تعریف تابع تسلیم، تابع پتانسیل خمیری مدل نیز مورد بررسی قرار گرفته است. ماتریس های هسیان، که به کمک قواعد مشتق گیری زنجیری از نامتغیرهای تنشی به دست آمده اند، در این پژوهش محاسبه شده اند. اصولا هر مدل رفتاری دلخواهی که براساس تنش های اصلی بیان شود، می تواند مطابق روابط مبنایی موجود در این پژوهش، به فضای نامتغیرهای تنشی منتقل شود. پس از این مرحله می توان با محاسبه ی ماتریس رفتاری کشسان خمیری قادر به برآورد رفتار تنشٓ کرنش کشسان خمیری مصالح به کمک آن مدل رفتاری دلخواه بود.کلیدواژگان: مدل هوک - براون، توابع تسلیم و پتانسیل، تنش های اصلی، نامتغیرهای تنشی، تبدیل تنش، روابط تنشٓ، کرنش، رفتار ارتجاعیٓ، خمیری، ماتریس های هسیان، ماتریس رفتاری ارتجاعی خمیری
-
صفحات 107-115این نوشتار به بررسی پایداری سازه های خاکی تحت تاثیر اثرات اندرکنش خاکٓ اتمسفر می پردازد. اندرکنش خاکٓ اتمسفر در قالب پدیده های مختلف بر محل سطح فریاتیک در بدنه ی سازه های خاکی نظیر سدهای باطله و وضعیت پایداری آنها تاثیر می گذارد. در این پژوهش، پس از شناسایی مکانیزم ها و استخراج روابط حاکم بر آنها، تغییرات تراز خط فریاتیک در بدنه ی سازه های خاکی تعیین و پایداری این سازه ها مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد هر چه عوامل اتمسفریک به تغییر بیشتری در محل خط فریاتیک منجر شوند، وضعیت پایداری سازه بیشتر دست خوش تغییر خواهد شد. در میان عوامل مطالعه شده در این پژوهش، میزان تاثیر پدیده های موئینگی و تبخیر در پایداری بیشتر بوده است. در انتهای نوشتار، تاثیر شرایط اتمسفریک و اندرکنش خاکٓ اتمسفر در پایداری سد باطله ی معدن مس سرچشمه ی کرمان مورد بررسی قرار گرفته است.کلیدواژگان: سد باطله، خط فریاتیک، پایداری، اندرکنش خاکٓ، اتمسفر، موئینگی
-
صفحات 117-123در این نوشتار دست یابی به توزیع بهینه ی سختی میراگرهای افزاینده ی سختی و میرایی (T A D A S)، جهت بهبود عملکرد یک قاب 3 طبقه با استفاده از الگوریتم های بهینه یابی ژنتیک و توده ی ذرات انجام شده است. همچنین با ایجاد تغییراتی در الگوریتم تغییرشکل یکنواخت، توزیع بهینه ی میراگرها با استفاده از الگوریتم مذکور به دست آمده و نتایج آن با دو الگوریتم دیگر مقایسه شده است. معیار ارزیابی عملکرد سازه نسبت تقاضا به ظرفیت اعضاست، که مطابق با آیین نامه ی 06-41A S C E محاسبه شده است. نتایج نشان می دهد الگوریتم تغییرشکل یکنواخت با انجام تحلیل های بسیار کمتری نسبت به دو الگوریتم دیگر به توزیع بهینه ی سختی میراگرهای T A D A S در ارتفاع قاب دست پیدا می کند و هر چه نسبت تقاضا به ظرفیت طبقه یکنواخت تر شود، طرح مناسب تری به دست می آید.کلیدواژگان: توزیع بهینه، میراگر T A D A S، الگوریتم ژنتیک، الگوریتم توده ی ذرات، الگوریتم تغییرشکل یکنواخت، قاب های خمشی
-
صفحات 125-132در این پژوهش با استفاده از نرم افزار P l a x i s، پایداری شیروانی ماسه یی ساخته شده روی رس نرم مسلح به ستون سنگی به دو روش نوار معادل و ناحیه ی معادل بررسی شده است. با انجام تحلیل های عددی اثر پارامترهایی نظیر: قطر، زاویه ی اصطکاک و فاصله ی بین ستون سنگی، چسبندگی خاک رسی، ارتفاع و زاویه ی اصطکاک خاکریز در ضریب اطمینان شیروانی ماسه یی مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج حاصل نشان داده است که از بین پارامترهای مورد بررسی، مقاومت ستون سنگی و رس نرم در ضریب اطمینان پایداری تاثیر بیشتری دارند. همچنین بر مبنای نتایج عددی و با توجه به متداول بودن روش طراحی ناحیه ی معادل نسبت به نوار معادل و برای تعدیل تفاوت موجود بین نتایج حاصل از روش های مذکور، یک ضریب کاهش پیشنهاد شده است که برای کل پارامترهای بررسی شده در محدوده ی 0٫74 تا 0٫99 قرار گرفته است. توصیه می شود که ضریب اطمینان حاصل از روش ناحیه ی معادل با ضریب کاهش ذکرشده تعدیل یابد.کلیدواژگان: پایداری شیروانی، رس نرم، ستون سنگی، نوار معادل، ناحیه ی معادل، p l a x i s
-
صفحات 133-144رکوردهای ثبت شده از زمین لرزه های اخیر نشان می دهد که حرکات نزدیک گسل، ویژگی های متفاوتی نسبت به زلزله های حوزه ی دور دارند. در مجموع بیشتر این ویژگی ها، در اثر پدیده ی مهم راستاپذیری پیش رونده در زلزله های حوزه ی نزدیک است. این پدیده باعث می شود مولفه ی عمود بر گسل نگاشت های ثبت شده در نزدیک گسل، پالس هایی با دوره ی تناوب بلند در نگاشت سرعت دارند.در این نوشتار به بررسی رابطه ی بین پارامترهای لرزه یی حوزه ی نزدیک از جمله پارامترهای دامنه یی، انرژی، و محتوای بسامدی پرداخته و نتایج با زلزله های حوزه ی دور مقایسه شده اند. به این منظور از 30 شتاب نگاشت واقعی برای حرکات دور و نزدیک گسل استفاده شده است. پس از پردازش داده ها نتایج نشان داده است که همبستگی بین پارامترهای مولفه ی افقی حرکات نزدیک گسل نه فقط رابطه ی مستقیمی دارند، بلکه میزان همبستگی ها نیز به طور میانگین قوی هستند. از طرف دیگر، رابطه ی بین پارامترهای مولفه های افقی و قائم حرکات نزدیک گسل به صورت قابل توجهی با هم اختلاف دارند، به طوری که در مولفه ی افقی هیچ گونه رابطه ی معکوسی بین پارامترها مشاهده نشده است.کلیدواژگان: زلزله، حوزه ی نزدیک، حوزه ی دور، پارامترهای لرزه یی، ضریب همبستگی
-
Pages 3-12In this research, long wave (tsunami) forces on caisson breakwaters have been investigated using numerical modeling. Verifications of the simulation results using experimental data, analytical formula and empirical formula show that numerical model is capable of modeling the aforesaid problem with enough accuracy. Several numerical simulations have been performed in the framework of this thesis to study different parameters affecting the forces induced by long waves on caisson breakwaters. An empirical equation has been introduced to estimate non-breaking long wave forces on caisson breakwaters. Results indicate that the force is a function of water depth and wave period in addition to wave amplitude. By moving the breakwater towards the shoreline, first, the force
decreases, then, the force increases, by changing the shape of the wave, and, finally, the force significantly decreases after wave breaking. Results suggest that the wave action time on the breakwater shortens by decreasing water depth. Results show that the amount of exerted force by long wave, in our investigated model, is around 3.5 times more than the amount of force by short wave. Moreover, vertical distribution of long wave forces on the structure is more uniform than that for short waves. By increasing the seabed slope, wave amplitude and speed of horizontal orbitals in the wave crest significantly increase, which further increases wave forces on the structure. Results show that in a sloping bed, by increasing water depth, the effect of changes in bed slope on the amount of wave force is insignificant. Therefore, for relatively deep water, the seabed slope can be overlooked and then the force can be calculated using the formula for flat seabeds. The results also show that unlike the previous formula, the pressure unbreaking waves at the still water level is also influenced by water depth. Based on our results, breaking waves exert forces up to six times more compared to non-breaking waves.Keywords: Long waves, caisson breakwaters, wave forces, numerical simulations, tsunami -
Pages 13-21Observation of such phenomena as liquefaction and flow behavior generally occurring in loose and saturated sands have timulated extensive investigation into sands and the parameters involved in their critical state behavior.Most studies conducted so far have mainly focused on clean sand or its mixtures containing non-plastic fines, with not much attention paid to the soil mechanics of the critical state of clayey sands. The reason for this neglect may be the misconception that plastic properties in clay prohibit flow behavior and liquefaction. However, the studies of the Northridge 1994, Kokaeli 1999, Chi Chi 1999, and Niigata 2004 earthquakes have indicated that notable settlements occur in soil containing considerable amounts of clay, resulting in great destruction. Researchers have emphasized that more detailed investigation is needed to determine the critical state behavior of clayey sands.
The critical state behavior of clayey sands has been investigated using cyclic and static triaxial tests. Based on the results, in low fine content, more density will result in a significant increase in steady state strength, while, at high fine content, the effect of density on the steady state strength would be insignificant. Also, increasing fine content results in more instability, but the trend reverses after a threshold value. This threshold value is independent of cyclic or static loading.Comparing the results of different plasticity fines under similar conditions shows that increasing plasticity leads to more instability under the threshold value, while the effect of plasticity will be more significant with an increase in fine contentFirooz-kooh crashed silica sand (sand 161) was used in the experiments due to its desirable properties. Specimens were prepared using the wet tamping method. Having obtained the appropriate blend, it was poured into a special mould and compacted in 6 layers to prepare specimens 50 mm in diameter and 100 mm in height.Keywords: C?y?c?l?i?c, s?t?a?t?i?c, s?t?e?a?d?y s?t?a?t?e l?i?n?e, t?r?i?a?x?i?a?l, t?h?r?e?s?h?o?l?d v?a?l?u?e -
Pages 33-42It is known that engineering judgment and design are significantly a function of experimental results. Due to the importance of the experimental results of geotechnical and geo-environmental engineering projects, determination of the reliability of heseexperiments is an important factor in the acceptance of experimental investigation. The error associated with these experiments directly influences the reliability of test results. In spite of the importance of determining errors associated with soil mechanics tests, there has been very limited research towards addressing this subject. In addition, most prior research has focused on distilled water as the pore fluid of the soil. Furthermore, no prior research has addressed the influence of heavy metals on the extent of experimental error in soil mechanics experiments. The main objective of this research is to determine the impact of electrolyte properties of soil on the reliability of results of consolidation and Atterberg limit tests. To achieve this objective, a series of consolidation and Atterberg limit experiments, with tens of replicate samples, was performed. In these experiments, bentonite was mixed with different concentrations of heavy metal (lead nitrate). Then, the coefficient of variation of the results was calculated. The results show that the change in the pore fluid properties of soil causes a change in the properties of the soil double layer, which, consequently, affects the error associated with these experiments. For instance, a 30% to 85% change in the COV of the Atterberg limit test and a 4% to 70% change in the COV of the consolidation test were observed once the pore fluid properties of the soil are changed. Finally, it is concluded that the presence of contaminant in different concentrations might increase or decrease experimental error. The results of this research can be used to determine the required replicate samples to achieve specific reliability in consolidation and Atterberg limit tests.Keywords: E?r?r?o?r, c?o?e?f?f?i?c?i?e?n?t o?f v?a?r?i?a?t?i?o?n (c?o?v), p?o?r?e f?l?u?i?d p?r?o?p?e?r?t?i?e?s, c?l?a?y m?i?n?e?r?a?l, h?e?a?v?y m?e?t?a?l c?o?n?t?a?m?i?n?a?n?t
-
Pages 43-54In this paper, a semi-active control technique is presented to mitigate the seismic vertical response of suspension bridges using magneto-rheological (MR) dampers and fuzzy logic. Fuzzy logic is a kind of controller that can directly determine the input voltage of an MR damper from the responses of the structure, and MR dampers are semi-active control devices which MR fluid is used in their structure. MR dampers have received significant attention in recent years because they retain the reliability of passive control systems and the advantage of adjustable parameter characteristics of an active control system, simultaneously. The magneto rheological damper is an attractive candidate in semi-active control of structures because of its advantageous features including: no need for a major energy source and high power capacity, adjustable power, fast response, and safe operation in cases of power failure.To achieve this goal, a large scale MR damper (2200 KN) is used, and the Vincent-Tomas suspension bridge, located in Los Angeles, USA, has been chosen for the numerical example. Installation of the dampers at degrees along the bridge span, far from the towers, should be highlighted as an extremely challenging problem in this study to increase damper efficiency. In order to solve this problem, use of a rigid truss is proposed, and different schemes are also suggested to install MR dampers along the bridge span. The equation of motion of the system, using generalized modal coordinates, is written in the state-space form and the responses of the bridge are calculated under application of 15 major, world-wide earthquake accelerograms. Different inputs and rule bases are proposed for the fuzzy controller in this research. The characteristics of the fuzzy controller, and the number and position of the dampers are optimized by the trial and error method. Finally, three models with optimal position and number of dampers with optimal fuzzy control parameters are proposed.A comparison between the uncontrolled and controlled responses indicates that the proposed semi-active control technique can effectively suppress the vertical responses of the example bridge.Keywords: S?e?m?i, a?c?t?i?v?e c?o?n?t?r?o?l, s?u?s?p?e?n?s?i?o?n b?r?i?d?g?e?s, m?r d?a?m?p?e?r, v?e?r?t?i?c?a?l v?i?b?r?a?t?i?o?n, f?u?z?z?y l?o?g?i?c
-
Pages 55-64Nonlinear site response analysis gives a more detailed description of soil behavior than the linear elastic or equivalent linear methods, but application of nonlinear codes in practice has been limited because of its greater number of parameters. In addition, there are some difficulties in calibration and adjustment of parameters in nonlinear codes. There are two main approaches for studying the response of soil deposits subjected to earthquake loading, including total stress and effective stress methods. The major deficiency of the total stress method is that it is unable to take into account the progressive stiffness degradation caused by pore pressure buidup in soil. Only the effective stress method can model the gradual loss of soil strength and stiffness due to the build-up of pore water pressure. In this study, a loosely coupled nonlinear model is presented to predict the undrained behavior of sand subjected to cyclic loading. A modified Kondner - Zelasko (MKZ) model, which is coupled with a pore water pressure generation model based on strain energy, is used for effective stress analysis. There are a couple of methods for the effective stress analysis and modeling of liquefaction, but these methods often require many parameters, and their determination requires greater time and cost. The numerical method presented in this paper is simple and needs a few and determinable parameters. It also provides accurate and acceptable predictions in triaxial condition. Although the proposed model is unable to account for the cyclic mobility and fluctuation of pore water pressure during cyclic loading, it accurately predicts peak points of pore pressure history
during cyclic loading. Modeling of cyclic undrained triaxial tests conducted on Toyoura and Frazer River sands confirms that the proposed approach predicts the onset of liquefaction very well, and it can be used in nonlinear site response analysis to evaluate liquefaction occurrence.Keywords: l?o?o?s?e?l?y c?o?u?p?l?e?d n?u?m?e?r?i?c?a?l m?o?d?e?l?i?n?g, s?i?t?e r?e?s?p?o?n?s?e a?n?a?l?y?s?i?s, s?o?i?l l?i?q?u?e?f?a?c?t?i?o?n, p?o?r?e w?a?t?e?r p?r?e?s?s?u?r?e, h?y?p?e?r?b?o?l?i?c m?o?d?e?l -
E X P E R I M E N T A L I N V E S T I G A T I O N O N M U D B R I C K W A L S L W I T H M O R T A R C O N T A I N I N G S T R A W F I B E R S U N D E R D I A G O N A L T E N S I O NPages 65-73This study presents an experimental investigation on mud brick walls with mortar containing straw fibers under diagonal axial compression. The brick size was: 22$times22$$times7$ cm (face$times bed$$times end$).The average compressive strength of the bricks was 4.73 MPa. To determine the performance of straw fibers in the mortar of mud brick wall, 12 walls, with size 120$times120$$times22$ cm, with various percentages of straw fibers (0/4, 0/6, 0/8, 1 and 1/2), were nvestigated. or valuation of failure modes in ultimate diagonal compressive load, types of crack, load capacity and ductility, nd nergy bsorption haracteristics, were studied. Cracks in specimens with mortar reinforced by straw fibers have less width than nreinforced mortar. The ultimate load capacities of walls reinforced with various percentages of straw fibers (0/4, 0/6, 0/8, 1 and 1/2), were obtained as 20.3, 21.05, 20.7 and 18.5 kN, respectively. The average load capacitiy was increased about 26.78% compared to the unreinforced mortar wall in the ultimate load. The result shows that energy absorption in reinforced mortar specimens increased about 94.22 percent. Ultimate displacement for the unreinforced walls was 23.1 and for reinforced walls with 0/8% straw fiber in mortar was 34.8mm. It shows that ultimate displacement increased about 51 percent. Test results show that straw fibers can be used for reinforcing the mortar of mud brick walls, which is an advantage both economically and in enhancing structural behavior. In this study, when the straw fibers were increased to 0.8 percent in the mortar, the load carrying capacity was increased more than any other percentage of fiber in the mortar.Keywords: B?r?i?c?k, d?i?a?g?o?n?a?l t?e?s?t?s, s?t?r?a?w f?i?b?e?r, m?o?r?t?a?r, m?u?d b?r?i?c?k w?a?l?l
-
Pages 75-83Concentrically braced frames, CBFs, are among common lateral load carrying systems and their relative advantages, such as ease of implementation and lower cost compared to moment resisting frames, has led to their widespread usage. Experiences of past earthquakes indicate that the inherent defects and brittle behavior due to the buckling of compressive braces are the cause of the main damage in structures. In this paper, by making a hole in the gusset plates of diagonal bracing samples, it was endeavored to provide more ductility and improve the seismic performance of CBF through nonlinear static and dynamic analyses using ABAQUS software. For this purpose, holes were designed to have less axial capacity than the brace critical buckling load to help earthquake energy dissipation. The effects of hole shape and dimension and, also, the effect of near and far field earthquakes, were studied. Concentration of inelastic response in the hole neighborhood, results in high energy dissipation and prevents nonlinear behavior in other elements. The hysteresis curves show ductile behavior, enhancing energy dissipation during cyclic loading of the final specimens and postponing the occurrence of buckling in the brace members until lateral displacement at about 2cm. Normal braces buckle in 1cm displacement, leading to brittle behavior. The increase of the frame final displacement between 13-43% and base shear reduction between 19-37% demonstrate the superior seismic behavior of the proposed system. Moreover, equivalent damping ratios in the proposed samples are significant by about 20% The proposed model is relatively easy to implement in a variety of braces, such as X-braces, chevron and diagonal configurations, without too much cost. In this research, by a slight change in the common system and without using complicated devices, energy dissipation is provided. This is one of its distinctive features compared to other research projects.It should be noted that due to the appropriate results obtained in numerical analysis, specimen fabrication and experimental work should be on the agenda to verify the results in the next stage of research.Keywords: C?o?n?c?e?n?t?r?i?c b?r?a?c?e, d?u?c?t?i?l?i?t?y, p?e?r?f?o?r?a?t?e?d g?u?s?s?e?t p?l?a?t?e, n?o?n?l?i?n?e?a?r s?t?a?t?i?c a?n?d d?y?n?a?m?i?c a?n?a?l?y?s?i?s
-
Pages 85-94Kinematic soil -pile interaction during earthquake motions has received large attention in recent years. In fact, post-earthquake underground field measurement by many researchers proof that bending moments due to kinematic interaction an addition to superstructure inertial effects damaged the pile foundation in recent earthquake. Kinematic forces arise from the passage of seismic waves through the surrounding soil and become significant in the presence of strong discontinuities in stiffness of the soil profile. In this case, the large curvatures imposed to the piles by the vibrating soil in turn generate bending moments; these moments will develop even in the absence of a substructure and are referred to as ``kinematic'' moments, to be distinguished from moments generated by structural loading at the pile head (``inertial'' moments). Kinematic soil - pile interaction is a complex problem involving a number of factors, such as soil profile, soil properties, nonlinear soil behavior, induced pore -pressure and pile properties. Evaluation of the above factors and impact of each on the final response of piles can help engineers to better design. In this paper the results of parametric study of seismic behavior of pile groups embedded in layered soil is evaluated by focusing the attention on the kinematic bending moments induced by the transient motion using the three dimensional finite difference program FLAC3D. Elcentro earthquake excitation that has a low predominant frequency was applied as an acceleration-time history at the base bedrock of the finite difference mesh. Lateral side grids were horizontally fixed for static analysis. In dynamic analyses, lateral boundaries were considered as ``Quite Boundaries'', a built-in boundary condition in FLAC for dynamic analysis. Analysis is carried out by varying the main parameters governing the dynamic response of piles like the soil properties, the diameter, the spacing between pile and the depth of soft soil layer.The results showed that 1) Kinematic bending moment is increased by increasing the diameter of the pile and increasing the depth of soft soil layer or increase the space between the piles enhance the effect of pile diameter on the bending moment; 2) Increase the space between the piles reduce kinematic bending moments; and 3) Increasing the depth of soft soil layer is increase the kinematic bending moment and by increasing the space between the piles effects of soft soil layer depth on bending moment increases slightly.Keywords: N?u?m?e?r?i?c?a?l a?n?a?l?y?s?i?s, s?o?i?l, p?i?l?e i?n?t?e?r?a?c?t?i?o?n, k?i?n?e?m?a?t?i?c i?n?t?e?r?a?c?t?i?o?n, p?i?l?e?s g?r?o?u?p, f?i?n?i?t?e d?i?f?f?e?r?e?n?c?e
-
Pages 107-115Positioning of the phreatic surface in a dam body plays a critical role in the stability of tailing dams. Soil-atmosphere interaction effects, such as precipitation, runoff, interception, infiltration, and evaporation, on the one hand, and unsaturated soil effects, such as capillary rise, on the other, cause significant changes in the situation of the phreatic surface.In this paper, first, different mechanisms that affect the phreatic line level in the tailing dams and their corresponding equations are studied, and a computer program is developed for calculating the fluctuations of the phreatic line. Then, for evaluating the usefulness of the program in real time problems, the stability of ``Sarcheshmeh'' copper mine tailing dam in Rafsanjan city, Iran, has been studied. Plaxis software Ver.8.0 has been used for modeling this tailing dam. Necessary parameters for modeling this dam have been obtained from the results of different laboratory tests on tailing materials, and information available from synoptic stations of the meteorological organization of Iran in the area. After determining the amount of change in the phreatic level for a special period of time, the stability of the dam was studied, based on calculating the factor of safety under different conditions.The results show that by constructing new dikes, the safety factor decreases. Also, the results show that those parameters that increase the phreatic level reduce the safety factor, and the stability of the tailing dam will be threatened. Among different parameters affecting the phreatic level, capillary rise was found to be the most significant factor in regard to tailing dam stability when constructed in arid areas.Keywords: Tailing dams, phreatic line, stability, soil, air interaction, capillary effects
-
Pages 117-123Different passive dampers have been presented in order to improve structural performance, and various investigations have been undertaken to find their optimum distribution by different methods. In this paper, optimal distribution of TADAS dampers to improve the performance of a 3-story steel moment frame is investigated. This frame has the same loading condition, mass, geometry, and beam and column material, as the moment resisting frame of a 3-story SAC building located in Los Angeles. The design of the members of the frame does not satisfy ASCE41-06 criteria. A nonlinear static procedure, according to ASCE41-06 instruction, is used to analyze the frame under seismic load.Based on the concept of the uniform distribution of deformation (UDD) algorithm, in order to obtain optimal design, structural resistance elements should be transferred from strong to weak portions. In this study, a modified UDD algorithm is used to achieve optimal distribution of dampers. This algorithm acquires the optimal stiffness distribution of TADAS dampers, with respect to the demand to capacity ratio (DCR) of the stories. The DCR of each story is equal to the maximum DCR of elements in that story, which is calculated based on ASCE41-06 regulations. First, the proposed algorithm assigns minimum stiffness to all dampers, then, increases TADAS stiffness in stories that have DCR greater than the allowable value, and vice versa. This process continues until uniform distribution for the stories DCR is achieved.Genetic and PSO algorithms are types of heuristic algorithms. Optimal distribution of dampers using these algorithms is also obtained and their results compare with the UDD algorithm. Heuristic methods utilize a stochastic search to find optimum solution. First, they generate a population of solutions, then, find proper solutions, with regard to the objective function, and in the next steps, attempt to produce better population. Finally, they converge to the optimum design.The results show that the optimum stiffness distribution of TADAS dampers is obtained when the distribution of stories DCR becomes uniform. Also, the UDD alogorithm acquires optimum distribution of dampers in fewer numbers of analyses in comparison with heuristic methods, because this algorithm uses engineering intelligence instead of stochastic search to find an optimum solution.Keywords: O?p?t?i?m?u?m d?i?s?t?r?i?b?u?t?i?o?n, t?a?d?a?s d?a?m?p?e?r, g?e?n?e?t?i?c a?l?g?o?r?i?t?h?m, p?s?o a?l?g?o?r?i?t?h?m, u?n?i?f?o?r?m d?i?s?t?r?i?b?u?t?i?o?n o?f d?e?f?o?r?m?a?t?i?o?n a?l?g?o?r?i?t?h?m, m?o?m?e?n?t f?r?a?m?e?s, n?o?n?l?i?n?e?a?r s?t?a?t?i?c a?n?a?l?y?s?i?s
-
Pages 125-132Various techniques have been adopted to enhance the stability of embankments constructed over soft soils. One of the most appropriate methods for this purpose is the application of stone columns. In this study, finite element analyses were carried out using PLAXIS 2D to consider the stability of sandy embankments over a soft clay bed reinforced with stone columns. To estimate the factor of safety (FS) against the deep-seated failure of the embankments, both common approaches of equivalent strip and equivalent area methods were used as a comparative investigation. The numerical analyses were focused on the effects of parameters on embankment stability, such as the diameter as well as the spacing of stone columns, the friction angle of the stone columns, the cohesion of the clay bed, slope height and friction angle. The analyses results show that the enhancement values of the embankment safety factor, due to an increase in the stone friction angle and the cohesive strength of the clay, were more pronounced in comparison to the effects of other parameters. Thus, an increase of 12kPa in the cohesive strength of the clay bed caused 34.2% and 15.8% enhancement in the safety factor of the embankment, respectively, through the equivalent strip and area methods. As modeling equivalent strips is a tedious task, especially when the number of columns is high, eotechnical designers prefer to use the equivalent area method. Hence, a reduction factor was proposed here to apply to the safety factor of the equivalent area method. The analyses results show that the reduction factor varies between 0.74 and 0.99. The FS values btained from the equivalent area method may be adjusted using such reduction factors.Keywords: S?l?o?p?e s?t?a?b?i?l?i?t?y, s?o?f?t c?l?a?y, s?t?o?n?e c?o?l?u?m?n, e?q?u?i?v?a?l?e?n?t s?t?r?i?p a?n?d a?r?e?a, p?l?a?x?i?s
-
Pages 133-144Ground motions consequent to an earthquake reflect the features of the seismic source, the rupture process, the source-site travel path, and local site conditions. Consequently, the characteristics of ground motion in the vicinity of an active fault can be significantly different from those of the far-field. Recordings from recent earthquakes show that near-field earthquakes have different characteristics than far-field earthquakes. Overall, these characteristics are caused by a directivity effect in near-field earthquakes. This phenomenon causes the fault normal component of the recorded near-fault to have long-period velocity pulses. This paper investigates the relationship between the near-field of seismic parameters, including range, energy and frequency content parameters, and the results are compared with far-field earthquakes. 30 records of far and near-field earthquakes have been used. The data were analyzed by the Pearson correlation coefficient. It is a measure of the linear correlation (dependence) between two variables, X and Y, giving a value between and -1 inclusive, where 1 is total positive correlation, 0 is no correlation, and -1 is total negative correlation. The results show that the correlation between the parameters of the horizontal component of near-field not only has a direct relationship, but that the correlations, on average, are powerful. The results show that maximum velocity of ground motion is better than maximum acceleration in prediction of other seismic parameters in three-components. On the other hand, the relationships between horizontal and vertical components of the parameters of the near-field differ onsiderably. So, in the horizontal component, no inverse relationship is seen between the parameters.Keywords: N?e?a?r, f?i?e?l?d e?a?r?t?h?q?u?a?k?e, f?a?r, f?i?e?l?d e?a?r?t?h?q?u?a?k?e, s?e?i?s?m?i?c p?a?r?a?m?e?t?e?r?s, c?o?r?r?e?l?a?t?i?o?n c?o?e?f?f?i?c?i?e?n?t