فهرست مطالب
مجله مهندسی عمران شریف
سال سی و چهارم شماره 1 (بهار 1397)
- تاریخ انتشار: 1397/02/20
- تعداد عناوین: 14
-
- پژوهشی
-
صفحات 3-11سازه های با دیوار برشی بتنی، علی رغم تمامی مزیت های موجود، از نقایصی نیز رنج می برند. از جمله ی آنها می توان به سختی فراتر از نیاز جهت ارضاء محدودیت های جابه جایی آیین نامه یی و در نتیجه ی آن، انعطاف پذیری کم و نیاز بیشتر به شکل پذیری سازه در برابر بارهای جانبی زلزله نام برد. همچنین عدم توجه کافی به محل اتصال دیوار به سقف های سازه، می تواند در اثر ناکافی بودن ظرفیت برشی ناحیه ی اتصال، باعث آسیب های جدی به سازه در هنگام زلزله بشود. به همین منظور، در نوشتار حاضر تلاش شده است تا با استفاده از چیدمانی نوین از میراگرهای تغییر مکانی فولادی، ضمن تعدیل سختی خیلی زیاد، نیروهای لرزه یی وارد بر سازه را کاهش و با جلوگیری از معایب احتمالی، رفتار سازه را بهبود داد. این میراگرها به نحوی استفاده شده اند که بیشترین تغییر مکان ها را تجربه کنند و استهلاک بالایی از انرژی را فراهم آورند. در انتها، ضمن بررسی مثال عددی نشان داده شده است که با روش مذکور، دوره ی تناوب مود اول سازه افزایش چشم گیر می یابد و به عنوان مثال، شتاب مطلق و برش پایه ی ساختمان فولادی 4 طبقه با دیوارهای برشی بتنی می تواند تا 40\٪ کاهش یابد.کلیدواژگان: دیوار برشی بتنی، میراگر جاری شونده ی صفحه مثلثی، رفتار لرزه یی، استهلاک انرژی، برش پایه
-
صفحات 13-22خاک سیمان مخلوطی از سیمان پرتلند، خاک و آب است که به واسطه ی عمل آبرفت سیمان و تراکم، اجزاء آن به هم می چسبد و ترکیبی متراکم، بادوام و با نفوذپذیری کم و مقاوم در برابر سایش ایجاد می کند. با توجه به اینکه تاثیر افزودن نانوسیلیس در سال های اخیر در پارامترهای مختلف فیزیکی و مکانیکی بتن بررسی شده است، در پژوهش حاضر به دلیل تفاوت های معنادار بین بتن و خاک سیمان، نظیر: درصد ریزدانه ی مصرفی قابل توجه در خاک سیمان و عیار کمتر سیمان آن، به تاثیر افزودن محصولات سیلیسی در مصالح مذکور پرداخته شده است. برای این منظور در پژوهش حاضر از 3 نوع محصول سیلیسی، شامل: میکروسیلیس (با سطح ویژه ی $21\،m^2/g$) و 2 نوع نانوسیلیس (با سطح ویژه های $200\،m^2/g$ و $380\،m^2/g$) در طرح اختلاط استفاده شده است. پارامترهای اندازه گیری شده در آزمایش های انجام شده، شامل: پارامترهای تراکم، مقاومت فشاری و ضریب نفوذپذیری بودند که بر روی طرح های اختلاط مختلف آزمایش شدند. نتایج آزمایش ها حاکی از آن است که مصالح خاک سیمان با افزودن محصولات سیلیسی، عملکرد رفتاری بسیار مناسب تری از خود نشان می دهند.کلیدواژگان: خاک - سیمان، نانوسیلیس، آزمایش تراکم، مقاومت فشاری، ضریب نفوذپذیری
-
صفحات 23-34انفجار مواد منفجره در خاک ماسه یی اشباع، تولید موج فشاری شدید می کند، که با افزایش قابل توجه فشار آب منفذی و کاهش تنش موثر
در خاک همراه است. این شرایط ممکن است باعث روان گرایی خاک شود.تاکنون مطالعات اندکی توسط مهندسان ژئوتکنیک و پدافند غیر عامل در زمینه ی روان گرایی خاک ناشی از انفجار و چگونگی کاهش خسارت های ناشی از آن انجام شده است. مدل سازی عددی روان گرایی خاک ناشی از انفجار به دلیل ساختار پیچیده ی خاک، دامنه ی بالای بارگذاری، مدت زمان کوتاه انفجار، کرنش بالا و فشار آب منفذی پیچیدگی هایی به همراه دارد. همچنین نتایج به دست آمده از روش تجربی، وابستگی زیادی به شرایط سایت و روش انجام آزمایش دارد. در نوشتار حاضر، پدیده ی روان گرایی خاک ناشی از انفجار در فضای سه بعدی با استفاده از نرم افزار L S-D Y N A شبیه سازی شده است. برای مدل سازی خصوصیات خاک از مدل رفتاری موهر کولمب اصلاح شده استفاده شده است. علاوه بر این، مطالعات پارامتری برای بررسی تاثیر پارامترهای مربوط به مشخصات خاک و شرایط بارگذاری بر تولید فشار آب منفذی اضافی باقی مانده و نسبت فشار آب منفذی اضافی
باقی مانده انجام شده است. نتایج نشان می دهد با افزایش مدول بالک اسکلت خاک و فاصله پیمایش به ترتیب فشار آب منفذی اضافی باقی مانده افزایش و کاهش می یابد. پارامترهای چسبندگی خاک، زاویه ی اصطکاک داخلی بیشینه و باقی مانده ی خاک تاثیری بر تولید فشار آب منفذی اضافی باقی مانده ندارند.کلیدواژگان: روان گرایی خاک ناشی از انفجار، L S-D Y N A، انفجار زیرسطحی، مدل سازی عددی، ماسه ی اشباع -
صفحات 35-45رفتار مصالح بنایی، غیر ایزوتروپیک است و در گذشته، مدل هایی ارتوتروپیک برای مدل سازی آن در مقیاس ماکرو ارائه شده است، ولی به دلیل نیاز به پارامترهای فراوان و پیچیده بودن آن، از مدل های مذکور زیاد استقبال نشده است. برای رفع نواقص ذکر شده، یعنی ساده کردن تحلیل و در عین حال بالا بردن دقت آن، در پژوهش حاضر از مدل چندصفحه یی به منزله ی ابتکاری جدید جهت تحلیل دیوار بنایی استفاده شده است. چارچوب رفتاری مدل چندصفحه یی به عنوان روشی قوی در پیش بینی ناهمسازی رفتار ماده (ذاتی و تحمیلی) شناخته می شود. تاکنون روش مذکور برای مصالحی از قبیل: خاک، سنگ و بتن استفاده شده است. در پژوهش حاضر، برای اولین بار از روش مدل چند صفحه یی در تحلیل سازه های بنایی استفاده شده است. در ابتدا با توجه به مشخصات مصالح بنایی که در کارهای ارزشمند پیشین در زمینه ی مصالح بنایی صورت گرفته است، سعی شده است تا صحت سنجی بررسی توان روش چندصفحه یی جهت مدل سازی رفتار بنایی صورت پذیرد و پس از حصول اطمینان از کارکرد مطلوب روش مذکور در تولید رفتار بنایی، برنامه یی نوشته شود تا بتواند از طریق روش بارافزون کنترل تنش، نمودار ظرفیت باربری تغییر مکان انواع دیوارهای بنایی را به دست دهد. تمامی داده های ارائه شده در نوشتار حاضر، از طریق کدنویسی در نرم افزار متلب حاصل شده است.کلیدواژگان: تحلیل غیرخطی، مصالح بنایی، روش چندصفحه یی، اجزاء محدود
-
صفحات 47-57در پژوهش حاضر، با اختلاط الیاف پلی پروپیلن و آهک با کائولینیت و انجام آزمایش تورم توسط دستگاه تحکیم، تغییرات تورم و فشار مخلوط ها بررسی شده است. نمونه های رس با 0٫05، 0٫10 و 0٫20 درصد الیاف و 1، 3 و 5 درصد آهک به صورت مجزا و به طور هم زمان مخلوط و سپس یک سری از آنها در آب خالص و سری دیگر با محلول $\r m10000\،p p m$ سولفات سدیم اشباع شده اند. نتایج نشان می دهد که افزودن الیاف و آهک به طور قابل ملاحظه یی باعث کاهش تورم نمونه ها می شود. افزودن آهک تا 3\٪، بیشترین تاثیر را در کاهش تورم داشته و مقدار الیاف بهینه ی نمونه ها 0٫10\٪ تعیین شده است. لذا آهک، افزودنی موثرتری نسبت به الیاف به منظور کنترل و کاهش تورم است، که بیان گر تاثیرٓگذاری بیشتر عوامل شیمیایی در مقایسه با عوامل فیزیکی است. همچنین افزودن آهک به خاک رس در حضور سولفات سدیم، به طور قابل ملاحظه یی باعث افزایش میزان و فشار ناشی از تورم شده است.کلیدواژگان: تورم، تثبیت، کائولنیت، پلی پروپیلن، سولفات سدیم
-
صفحات 59-67دیوار برشی فولادی شیاردار، شیارهای عمودی دارد و هنگامی که تحت بارهای جانبی قرار می گیرد، بخش بین شیارهای آن تغییر شکل انحنای دوطرفه می دهد و با تشکیل مفصل خمیری خمشی در انتهای شیارها، انرژی ورودی به سازه را مستهلک می سازد. در نوشتار حاضر، برای بررسی اثر شکل شیار و نوع سخت کننده ی انتهایی در رفتار دیوار برشی فولادی شیاردار، تحلیل عددی با استفاده از نرم افزار A B A Q U S انجام شده است. پس از مدل کردن دیوار شیاردار در نرم افزار مذکور، با استفاده از آزمایش انجام شده توسط کورتس و لیو، راستی آزمایی شده است. سپس رفتار لرزه یی 3 مدل با شکل شیارهای متفاوت و 3ٓمدل با شکل سخت کننده های انتهایی متفاوت تحلیل و با یکدیگر مقایسه شده است. منحنی های چرخه یی، استهلاک انرژی، کمانش خارج از صفحه، سختی اولیه و مقاومت بحث و بررسی شده است. شکل شیار پیشنهادی باعث کاهش سختی اولیه، افزایش مقاومت، افزایش شکل پذیری و استهلاک انرژی می شود. همچنین شکل سخت کننده ی انتهایی اثر به سزایی در افزایش سختی اولیه و مقاومت دیوار شیاردار دارد.کلیدواژگان: دیوار برشی فولادی شیاردار، تحلیل عددی، استهلاک انرژی، منحنی چرخه یی
- یادداشت فنی
-
صفحات 69-76در مطالعه ی حاضر، دوام جدول های بتنی در برابر سیکل های یخبندان و ذوب بررسی شده است. بدین منظور 27 طرح بتن به روش پرسی خشک با نسبت های آب به سیمان پایین طراحی شده است. طرح اختلاط ها با سیمان های رده ی مقاومتی مختلف (2325، 1425 و 1525 که مقاومت 28 روزه ی ملات سیمان بر حسب کیلوگرم بر سانتی متر مربع در آب به سیمان، 0٫485 است). عیار متفاوت سیمان و نسبت های آب به سیمان و ریزدانه به سیمان بررسی شده است. نتایج نشان می دهند که انتخاب نوع سیمان می تواند تاثیر به سزایی در مقاومت فشاری و خمشی و نیز دوام در برابر یخبندان و ذوب جدول های بتنی داشته باشد. در تمامی نمونه ها، چرخه های یخبندان و ذوب، کاهش مقاومت فشاری را نشان می دهند. همچنین با ثابت بودن نسبت آب به سیمان و افزایش مقدار سیمان، مقاومت خمشی زیاد می شود. طرح شماره ی 25 که با سیمان رده ی 525، عیار سیمان 400 و نسبت آب به سیمان 0٫27 ساخته شده است، می تواند بهینه ترین طرح اختلاط باشد.کلیدواژگان: دوام، جدول های پرسی خشک، سیکل های یخبندان و ذوب، مقاومت خمشی، مقاومت فشاری
-
صفحات 77-85جابه جایی های ناشی از حفاری در عمق زمین به عوامل زیادی، از جمله: وضعیت زمین شناسی، وضعیت آب های زیرزمینی، هندسه و عمق حفاری، روش حفاری، کیفیت و مدیریت ساخت وابسته است. آگاهی از میزان تاثیر هر کدام از پارامترهای تاثیرگذار می تواند باعث انجام اقدامات پیش گیرانه به منظور جلوگیری از ایجاد صدمه به ساختارهای سطحی و یا کاهش آن شود. هدف از انجام مطالعه ی حاضر، مقایسه ی تغییر شکل های واقعی رخداده در سطح زمین حاصل از رفتارسنجی با مقادیر تحلیل عددی و بررسی تاثیر پارامترهای مختلف در میزان نشست خاک است. نتایج حاصل از آنالیز حساسیت نشان می دهد برای یک نسبت ثابت از ارتفاع خاک روی لوله به قطر لوله، با افزایش زاویه ی اصطکاک و افزایش عمق استقرار لوله علاوه بر کاهش مقدار نشست، شیب تغییرات نشست نیز کاهش می یابد. شکل کلی نمودارها نشان می دهد در حالت کلی با ثابت نگه داشتن ضخامت لایه ی خاکی، با افزایش قطر لوله، میزان نشست افزایش می یابد و زیاد شدن زاویه ی اصطکاک نیز به افزایش مذکور کمک می کند. همچنین هر چه نسبت ارتفاع لایه ی خاکی به قطر لوله، عدد کمتری باشد، مقادیر نشست بزرگ تری به دست می آید.کلیدواژگان: میکروتونلینگ، لوله رانی، تغییر شکل خاک، تحلیل عددی، آنالیز حساسیت
-
شبیه سازی بهره وری با استفاده از یک پارچه سازی رویکردهای شبیه سازی پویایی سیستم و مدل سازی عامل محورصفحات 87-95مقدار بهره وری در پروژه های ساخت از یک سو، تحت تاثیر عوامل مختلف با رفتار پیوسته در طول زمان و از سوی دیگر، تحت تاثیر تعامل و اندرکنش موجود بین نیروی انسانی حاضر در پروژه بوده است. در پژوهش حاضر، با استفاده از یک پارچه سازی، روش شبیه سازی پویایی سیستمی و روش مدل سازی عامل محور، ابزاری نوین برای مدل سازی و پیش بینی بهره وری در پروژه های ساخت ارائه شده است. استفاده از روش شبیه سازی ترکیبی پویایی سیستم و مدل سازی عامل محور، امکان در نظر گرفتن انواع عوامل موثر در بهره وری را به صورت هم زمان میسر می سازد. در پژوهش حاضر، کلیه ی عوامل و فاکتورهای اثرگذار، که رفتاری پیوسته در طول زمان دارند، با استفاده از روش شبیه سازی پویایی سیستم مدل سازی شده اند. در ادامه، برای در نظر گرفتن تاثیر تعاملات بین نیروی انسانی حاضر در پروژه در بهره وری، از رویکرد مدل سازی عامل محور استفاده شده است. درنهایت، با ترکیب و یک پارچه سازی دو مدل شبیه سازی پویایی سیستم و مدل سازی عامل محور، مدلی ترکیبی برای پیش بینی میزان بهره وری با در نظر داشتن کلیه ی عوامل اثرگذار ارائه شده است.کلیدواژگان: بهره وری، شبیه سازی ترکیبی، شبیه سازی پویایی سیستم، مدل سازی عامل محور
-
صفحات 97-106علی رغم مزایای فراوان پیاده روی، استفاده ی کودکان از آن طی دهه های اخیر کاهش یافته است. مرجع{1} لذا شناخت عوامل موثر در پیاده روی کودکان به مدرسه بسیار ضروری است. با وجود این و به خصوص در کشورمان، مطالعات زیادی در زمینه ی مذکور صورت نگرفته است. هدف پژوهش حاضر، سنجش تاثیر نگرش شامل: نگرش والدین نسبت به شیوه ی پیاده روی و نگرش نسبت به ایمنی در کنار متغیرهای اجتماعی اقتصادی در تمایل والدین نسبت به پیاده روی کودکان شان در سفر به مدرسه است. نمونه گیری تصادفی طبقه بندی شده در سال 1394 در مشهد از طریق توزیع پرسش نامه بین دانش آموزان 28 مدرسه و تکمیل آن توسط والدین صورت گرفته است $\r m{(N=625)}$. تحلیل عاملی اکتشافی و تاییدی برای دسته بندی مولفه های نگرش ها و مدل سازی معادلات ساختاری براساس نگرش های والدین در کنار متغیرهای خانوار انجام شد. در تمایل والدین نسبت به پیاده روی کودکان شان، در حالی که نگرش نسبت به ایمنی ترافیک بی معنی به دست آمد، نگرش نسبت به پیاده روی با ضریب بزرگ (0٫34) معنی دار شد. اگرچه ضرایب متغیرهای خودروی شخصی خانوار، گواهینامه ی مادر و پدر، تحصیلات مادر، متوسط درآمد خانوار و فاصله ی خانه از مدرسه کوچک به دست آمد، اما معنی دار بودند. یافته های پژوهش حاضر، پیشنهاد می دهد که در برنامه ریزی مدارس برای کمک به حمل ونقل پایدار، تمرکز بر بهبود نگرش های عام و کاربردی والدین نسبت به پیاده روی راه گشاست.کلیدواژگان: سفر تحصیلی، دانش آموز دبستانی، پیاده روی، نگرش ایمنی، نگرش پیاده روی
-
صفحات 107-114در نوشتار حاضر، به بررسی آثار طول و ضخامت سگمنت های بتنی اجرا شده در تونل در نشست های عرضی و طولی سطح زمین پرداخته شده است. در انجام آنالیزها از روش اجزاء محدود (F E) با استفاده از نرم افزار A B A Q U S استفاده شده است. در پژوهش حاضر، ابتدا نتایج به دست آمده از مدل ساخته شده در نرم افزار A B A Q U S جهت صحت سنجی با نتایج تجربی و مشاهده های محلی برای قطعه ی 28−5S از خط 1 متروی میلان مقایسه شده است. درنهایت، اثر ضخامت و طول سگمنت های بتنی که به کمک دستگاه E P B T B M نصب شده اند، در نشست سطحی بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهند با افزایش ضخامت و نیز افزایش طول قطعات و به تبع آن افزایش طول گام های حفاری در روش ذکر شده از تونل زنی، هم در راستای طولی و هم راستای عرضی تونل، مقدار نشست های سطحی کاهش می یابند که به دلیل افزایش سختی محیط به علت اجرای پوشش تونل است. همچنین با افزایش ضخامت و طول سگمنت ها، افت حجمی ایجاد شده در اثر حفاری تونل کاهش می یابد.کلیدواژگان: نشست، E P B T B M، سگمنت بتنی، تونل، اجزاء محدود
-
صفحات 115-123در نوشتار حاضر، الگوریتم بهینه یابی نیروی مرکزی (C F O) به منظور بهره برداری بهینه از سیستم های چندمخزنه ارزیابی شده است. به دلیل ضعف الگوریتم مذکور در حل مسائل بهره برداری، تغییراتی در آن ایجاد و الگوریتم بهینه یابی نیروی مرکزی تکرار شونده (R C F O)پیشنهاد شده است. در ابتدا، یک مسئله ی 4 مخزنه بهینه سازی شد. تابع هدف مسئله با استفاده از روش های C F O و R C F O به ترتیب 0٫45 و 0٫01 درصد اختلاف با بهینه ی مطلق دارند. پس از موفقیت الگوریتم R C F O در حل سیستم 4 مخزنه، یک سیستم 10 مخزنه انتخاب شد. تابع هدف به دست آمده از الگوریتم های C F O و R C F O به ترتیب 7٫1 و 0٫13 درصد اختلاف با بهینه ی مطلق دارند. باتوجه به موفقیت الگوریتم R C F O در حل سیستم 4 و 10 مخزنه می توان نتیجه گرفت که الگوریتم R C F O، پتانسیل مناسبی جهت کاربرد در حل مسائل پیچیده ی بهره برداری از سیستم های چندمخزنه ی واقعی دارد.کلیدواژگان: الگوریتم بهینه یابی نیروی مرکزی، الگوریتم فراکاوشی، بهره برداری چندمخزنه، مدل برنامه ریزی خطی
-
صفحات 125-134تغییر رفتار خاک از حالت کشسان خمیری به حالت کشسان در حین بارگذاری تناوبی را سازواری می نامند. در نوشتار حاضر، رخداد سازواری در حین چرخه های تر و خشک سازی رس آماسی غیر اشباع به وسیله ی سطح مرزی خمیری شبیه سازی و به منظور دست یابی به هدف مذکور، از تابع پتانسیل خمیری استفاده شده است. به این ترتیب که هرگاه قله ی تابع پتانسیل خمیری، یعنی موقعیتی که گرادیان کرنش خمیری به موازات محور تنش انحرافی است، به مسیر تنش افقی موجود در چرخه های تر و خشک سازی برسد، کرنش های حجمی خمیری از بین می رود و رفتار خاک کاملا کشسان می شود. لذا، برای نزدیک کردن قله ی تابع پتانسیل خمیری به مسیر تنش از پارامتر شکل تابع پتانسیل خمیری کمک گرفته می شود. تغییرات پارامتر مذکور با تعداد چرخه های بارگذاری هیدرولیکی به صورت کاهشی است و این امر موجب کاهش اندازه ی تابع پتانسیل خمیری و نزدیک شدن قله ی تابع پتانسیل خمیری به مسیر تنش می شود. با توجه به نتایج به دست آمده از مدل، نزدیک بودن مسیر تنش به قله ی تابع مذکور، رخداد سازواری را تسریع می کند. بنابراین با تغییر تاریخچه ی تنش خاک مورد بررسی، می توان زمان رخداد ذکر شده را تسریع کرد یا به تعویق انداخت.کلیدواژگان: رس آماسی غیر اشباع، سازواری، سطح مرزی
-
صفحات 135-141خاک لس در حالت خشک و یا در رطوبت طبیعی، مقاومت مناسب و نشست پذیری کم دارد، اما در صورتی که بارگذاری شود و رطوبت آن متناسب با بار وارده از حد مشخصی عبور کند، ساختار خاک به یک باره فرو می ریزد و نشست ناگهانی زیادی در آن رخ می دهد و موجب تخریب سازه می شود. به منظور ارزیابی رفتار هیدرومکانیکی خاک های مذکور، تعدادی آزمایش بر روی نمونه های دست نخورده از خاک لس گرگان با استفاده از دستگاه سه محوری غیراشباع ارتقاء یافته در دانشگاه صنعتی شریف انجام شده است. تعدادی از آزمایش ها در شرایط اعمال مکش ساختاری ثابت و تنش خالص میانگین متغیر انجام شده است. در نوشتار حاضر، نتایج حاصل از انجام برخی از آزمایش های مذکور با یک تحلیل سه فازه و درنظر گرفتن پارامترهای خاک در شرایط غیراشباع ارزیابی و سپس با الهام از مفاهیم کلاسیک مکانیک خاک های غیراشباع، یک مدل رفتاری اصلاح شده ی جدید که انطباق مناسبی با رفتار خاک های فروریزشی دارد، جهت پیش بینی رفتار خاک های مذکور ارائه شده است.کلیدواژگان: خاک فروریزشی، خاک لس، نمونه ی دست نخورده، دستگاه سه محوری غیراشباع، سطح تسلیم - بارگذاری
-
Pages 3-11The use of concrete shear walls in lateral resistance systems comes with certain disadvantages. Low ductility against lateral loadings due to their high stiffness and low vibration period of these systems can be mentioned as their drawbacks. Inadequate attention to shear capacity of the connecting region of roof and shear wall is also worth noting. These problems can increase the vulnerability of the structure when subjected to lateral loads. Previous studies have demonstrated the benefits of providing energy dissipation devices to improve structure behavior. Metallic dampers, such as Added Damping and Stiffness (ADAS) and Triangular Added Damping and Stiffness (TADAS), are among the simplest energy dissipating devices that are being used in design of the new generation of earthquake-resistant structures. Application of such devices in the lateral resistance system of a structure imposes a reduced maximum on internal forces. In this article, a more practical arrangement of yielding metal dampers has been proposed to reduce the base shear of the structure and improve its response and, as a result, diminish the seismic damages caused by earthquakes. The proposed arrangement is designed in a way that can allow the largest displacements and cause the highest energy dissipation.To demonstrate, a numerical example of optimal damper designs with different excitation inputs was presented. Ground acceleration records of the Imperial Valley, Kobe, Loma Prieta, and Northridge earthquakes were used as the disturbing ground motion in a series of numerical simulations of a multi-story steel building. The numerical simulations were carried out using Sap2000 program and the nonlinear dynamic behaviors of the different systems were compared to those of the conventional reinforced concrete shear wall equipped structure. Results indicated that the TADAS devices exhibited excellent energy dissipation and ductility leading to a massive increase in period of the first mode of vibration accompanied with up to 40 percent decline in peak values of base shear and absolute accelerations of the stories.Keywords: RC shear walls, TADAS yielding dampers, Seismic Behavior, Energy dissipation, base shear
-
Pages 13-22SoilcementisamixtureofPortlandcement,soilandwater, inwhichhydrationofcementandcompactioncauses the material's constituents to bond together, making a dense and durable composition with low permeability and abrasion resistant. According to the de nition of ACI 116R, soil-cement is a mixture of soil and a certain amount of cement and water which has been compacted to a high density. A more comprehensive de nition has been provided in ACI 230 IR, which de nes the soil-cement as a hard material with speci c engineering properties produced by mixing, compaction and curing of soil, aggregate, Portland cement, additives and water. Alltypesofsoilscanbeusedinsoil-cementconstruction, except the organic and plastic soils and reactive sands. The most ecient soils for soil cement are those containing 5 to 35% of nes passing sieve 200. However, the soils containing more than 2% of organic materials are strictly unacceptable. Soil-cement application in dams and pavements construction has grown rapidly in recent years. These mixtures are similar to concrete, the main dierence being the type and size of aggregate particles used. Soil-cement is principally made of round natural nes, while concrete is made of aggregates. Because most of the recent researches are focused on the addition of nano-SiO2 on concrete, in this paper, we decided to use nano-SiO2 particles in soil-cement and observe the out coming eects. Since there are no particles passing sieve 200 in concrete and this restriction does not apply to soil-cements, some tests were carried out on thenano-SiO2 soil-cement matrix because of the meaningful dierence between concrete and soil-cement. The test procedure consists of moisture-dry density, uncon ned compressive test, and hydraulic conductivity. In these tests, silica fume (with speci c surface area of 21m2=g) and, nano-SiO2 (with speci c surface areas of 200 and 380m2=g) were added to soil-cement. The results show that adding certain amounts of nano-SiO2 particles to soil-cement matrix can improve compressive strength and reduce impermeability and speed hydra tion reactionsin the matrix in the presence of nano -SiO2 particles.Keywords: Soilcement, nano-SiO2, Compactiontest, UCS, Hydrulic conductivity
-
Pages 23-34Detonation of explosives in saturated sandy soils generates high-intensity compressive stress waves. These stress waves cause a significant increase in pore water pressure and a decrease in effective stress that may cause soil liquefaction. Therefore, understanding the mechanism of explosion-induced soil liquefaction development and how to decrease its damages can be vitally important for geotechnical and passive defense engineers. Because of the complex structure of soil, high amplitude blast loading, short time of detonation, high strain and pore water pressure, the numerical modeling of explosion-induced liquefaction is very complicated. Moreover, experimental results are highly dependant on the site condition and methods of experiment. In this paper, an explosion-induced soil liquefaction phenomenon has been simulated in three-dimensional space using LS-DYNA V971 R4.2 explicit dynamic nonlinear finite-element analysis code. To model soil properties in these analyses, MAT-FHWA-SOIL saturated sandy soil has been used which is available in LS-DYNA code with the modified Mohr-Coulomb behavior. To apply blast loading, a buried cylindrical explosive charge located on the axis of symmetry of the model has been used. The JWL equation of state has been applied to simulate blast phenomenon. In addition to numerical modeling of explosion-induced soil liquefaction phenomenon, parametric studies have been conducted for the investigation of effects of parameters in relation to soil properties and loading conditions on the generation of residual excess pore water pressure. The obtained results from this research demonstrate that increasing the skeleton bulk modulus of the soil leads to the increasing residual excess pore water pressure. Soil parameters, such as cohesion, maximum, and residual internal friction angle, are the factors that have no effect on the generation of residual excess pore water pressure.Keywords: E?x?p?l?o?s?i?o?n-i?n?d?u?c?e?d l?i?q?u?e?f?a?c?t?i?o?n, L?S-D?Y?N?A, u?n?d?e?r?g?r?o?u?n?d b?l?a?s?t, n?u?m?e?r?i?c?a?l m?o?d?e?l?i?n?g, s?a?t?u?r?a?t?e?d s?a?n?d
-
Pages 35-45Masonry behaviors are non-isotropic, and orthotropic models were represented in the past to simulate masonry behavior in macro scale, but, because of being complex and dependent on an enormous amount of parameters, these models were not welcomed by engineers. To resolve these disadvantages, simplify the analysis process, and increase its accuracy, a new initiative method has been used to analyze masonry walls, known as multi-laminate framework. The concept of multi-laminate framework is based on a numerical approximation of a certain physical property distributed over the volume of a media. This approach can be numerically achieved by summing up the multiplications of the property values by the specified weighted coefficients for those points and considering them as an approximate representative value for the media. Substantially the overall macroscopic quantities, such as strain, stress, and their rates, should be expressible in terms of the relevant semi-microscopic quantities by means of a systematic averaging process. Accordingly, based on this framework, the behavior of a three-dimensional porous medium is averaged and approximated into the appropriate summation of slipping behavior of sampling planes. Consequently, this slip feature must be representatives of the real variations that are taken place through the structural units. Therefore, the preciseness of the solution is highly related to employed constitutive relation for frictional slip. Two general aspects are known using frictional boundary conditions. The first concerns itself with the strength of a structure that contains joints on which slip may occur; the second is the question of stability of motion once slip deformation does occur. The well-known Mohr-Coulomb's law, as the simplest constitutive relations which may satisfy the expected features in material behavior after some modifications, can be the best choice. Multi laminate framework is an applicable and strong method in predicting anisotropy of material behavior (inherent and imposed). So far, this method has been used to model materials such as soil, stone and concrete. In this paper, for the first time, it is used to model masonry structures. All the data, represented in this paper, have been produced through codes written in MATLAB software.Keywords: N?o?n?l?i?n?e?a?r a?n?a?l?y?s?i?s, m?a?s?o?n?r?y, m?u?l?t?i-l?a?m?i?n?a?t?e f?r?a?m?e?w?o?r?k?s, f?i?n?i?t?e-e?l?e?m?e?n?t m?e?t?h?o?d
-
Pages 47-57In the current research the effects of random polypropylene fibers and lime addition on swelling behavior and expansive pressures of kaolinite using odometer were investigated. Samples were prepared using optimum moisture contents and maximum dry densities determined by conducting standard Proctor compaction tests. Clay samples were mixed with 0.05, 0.1 and 0.2% fibers and stabilized with 1, 3 and 5 % lime as dry weight of soil. After preparation and setting up samples in odometer, they were inundated with water or 10000-ppm sodium sulphate solution. Results showed that lime addition reduces maximum dry density and increases optimum moisture content of samples whereas fiber addition does not affect these characteristics significantly. Fiber and particularly lime addition substantially reduced swelling potentials and pressures. Optimum lime and fiber percentages determined in this research were 3 and 0.1%, respectively, and the lime showed a much more effective additive than polypropylene fibers in reducing swelling and the associated pressures. This indicates that chemical compounds formed because of lime _ clay reactions are more effective in reducing swelling potential than the physical interactions between polypropylene fibers and clay particles. Inundation of lime-stabilized kaolinite samples with sodium sulphate solution as compared to those samples saturated with water significantly increased swelling potential and pressure. Calcium silicate hydrate (CSH) and calcium aluminate hydrate (CAH) compounds formed as a result of dissolution of $SiO_2$ and $Al_2O_3$ from clay particle structure in the environment with a high pH of 12.3 binds clay particles together, reduces their affinity for water absorption and thus swelling. The presence of sodium sulphate results in the formation of ettringite with a substantial potential for water absorption in lime-stabilized kaolinite samples, thus promoting swelling. Ettringite forms in environments with high pH and active sulphates.Keywords: K?a?o?l?i?n?i?t?e, l?i?m?e, p?o?l?y?p?r?o?p?y?l?e?n?e f?i?b?e?r, s?w?e?l?l?i?n?g, s?o?d?i?u?m s?u?l?p?h?a?t?e
-
Pages 59-67Every building needs a system that resists the horizontal demands from lateral forces such as wind and earthquakes. Such systems are commonly known as Lateral Force Resisting (LFR) Systems. The steel slit shear wall is a new LFR system intended for zones of high seismicity. The essential component of the steel slit shear wall system is the slit. The shear wall has columns of slits forming links in between them. In the presence of lateral forces, these links work as a series of small flexural members in parallel and behave in double curvature reaching yield at both ends. The most notable advantages of such a system are its ductile behavior and high ability to dissipate energy. In addition, the system is very versatile in terms of placement. Furthermore, the dimensions of the system are convenient and the openings -required to install windows and doors can be easily accommodated. In the event of an earthquake, all damaged panels can be easily removed and replaced by new ones. The steel slit shear walls are entirely fabricated at factory. and then fully bolted at construction site. Thus, costly field welds are not necessary for installation of the system, which can be significantly functional in design and retrofit of structures.In this paper, numerical analysis using Abaqus is performed to evaluate the effect of slit shape and edge stiffener on behavior of steel slit shear wall. In order to verify the efficiency and accuracy of the employed finite-element method, Cortes and Liu tests are conducted. Then, three steel shear wall models with different slit shapes and three steel shear wall models with different edge stiffeners are established. The hysteresis curves, energy dissipation capacity, failure mode, out-of-plane deformation, and ductility of the shear wall models are compared and analyzed. The numerical results show that the proposed slit shapes models decrease the stiffness and improve the strength, ductility, and energy dissipation capacity. Furthermore, although the literature shows that the width of edge stiffener has negligible effects on the stiffness and strength of steel slit shear wall, this paper shows that the edge stiffener type significantly improves the stiffness, strength, and energy dissipation capacity.Keywords: S?t?e?e?l s?l?i?t s?h?e?a?r w?a?l?l, F?E?M a?n?a?l?y?s?i?s, e?n?e?r?g?y d?i?s?s?i?p?a?t?i?o?n, h?y?s?t?e?r?e?s?i?s c?u?r?v?e
-
Pages 69-76High quality precast hydraulic dry concrete curbs may affect the properties of concrete materials consisting of aggregates, cement, water-cement ratio, production method, technical principles during construction, production, and environmental conditions. To achieve high-quality pre-cast pressed concrete curbs, this study investigate various cement types, quantity of cement as well as water to cement ratio, which have not been studied before.Usually, the hydraulic pressing is based on a six-mould hydraulic press, with up to 400 ton of pressing force. This process consists of filling a mould with a wet mix concrete, and then applying excessive water pressure nest is then expelled and compaction is complete. Moreover, immediately after pressing, curb is strong enough to be handled and is removed from the press, and then stacked near the machine within a dry atmosphere of the building for an overnight curing.The present study investigates freeze-thaw resistance of dry concrete curb. For this purpose, 27 concrete mixes are designed and casted by dry pressing method for concrete curb that is uses low water- to- cement ratios. Mixes were constructed by different cement strength grades (352-2, 425-1, and 525-1 based on which the 28-day strength of cement mortar in $Kg/cm^2$ for water to cement ratio is 0.485.), cement quantity, various water to cement ratios, and cement to fine aggregate ratios.The results show that the types of cement can significantly affect compressive strength, flexural strength, and durability of dry pressed concrete curb. In all cycles of freezing and thawing of specimens, compressive strength is shown to be lower with constant water to cement ratio, and with the increase of the amount of cement, the flexible strength increases. The mix design of row 25 with cement strength grade 525, cement quantity of 400, and water to cement ratio of 0.27 is the most optimal mix design selection.Keywords: D?u?r?a?b?i?l?i?t?y, d?r?y p?r?e?s?s?e?d c?u?r?b?s, f?r?e?e?z?e-t?h?a?w c?y?c?l?e?s, f?l?e?x?u?r?a?l s?t?r?e?n?g?t?h, c?o?m?p?r?e?s?s?i?v?e s?t?r?e?n?g?t?h
-
Pages 77-85In recent years, micro tunneling method has been developed quickly in comparison to other open excavation methods. Micro tunneling is a method for installing the pipelines, channels and underground conduits.In recent years, micro tunneling method has been developed quickly compared to other open excavation methods. In this method, hydraulic jacks are used for pipe driving with a special design. The pipes are placed behind the excavation drill, driven into the ground along with the ground excavation simultaneously. The result of this method is a flexible, impermeable and resistant structure construction pipelines. The micro tunneling method reduces the requirement number of transporting materials for operation activities and the machines traffic and devices. Too As a result, its events are reduced. According to this method, almost all the activities are performed underground. Hence, the negligible interferences are occurred with environment. Thus, the amount of environmental deterioration is very low. In some cases, performing the operation, increases the negative effects of vibrations from pipe driving and causes the problems such as settlements or swelling (heaving) of the ground surface. Upon analysis, some parameters have more influences rather than others, and some of them could be ignored due to low importance in the model. Therefore, investigating the effect of various independent parameters is important, i.e. sensitive analysis. The aim of this study is to compare the actual deformations occurred in ground surface due to behavior survey with the values of numerical modeling. In addition, this study aims to investigate the effect of various parameters on soil settlement values.Keywords: M?i?c?r?o t?u?n?n?e?l?i?n?g, p?i?p?e d?r?i?v?i?n?g, s?o?i?l d?e?f?o?r?m?a?t?i?o?n, n?u?m?e?r?i?c?a?l m?o?d?e?l?i?n?g, s?e?n?s?i?t?i?v?i?t?y a?n?a?l?y?s?i?s
-
Pages 87-95In recent years, micro tunneling method has been developed quickly in comparison to other open excavation methods. Micro tunneling is a method for installing the pipelines, channels and underground conduits.In recent years, micro tunneling method has been developed quickly compared to other open excavation methods. In this method, hydraulic jacks are used for pipe driving with a special design. The pipes are placed behind the excavation drill, driven into the ground along with the ground excavation simultaneously. The result of this method is a flexible, impermeable and resistant structure construction pipelines. The micro tunneling method reduces the requirement number of transporting materials for operation activities and the machines traffic and devices. Too As a result, its events are reduced. According to this method, almost all the activities are performed underground. Hence, the negligible interferences are occurred with environment. Thus, the amount of environmental deterioration is very low. In some cases, performing the operation, increases the negative effects of vibrations from pipe driving and causes the problems such as settlements or swelling (heaving) of the ground surface. Upon analysis, some parameters have more influences rather than others, and some of them could be ignored due to low importance in the model. Therefore, investigating the effect of various independent parameters is important, i.e. sensitive analysis. The aim of this study is to compare the actual deformations occurred in ground surface due to behavior survey with the values of numerical modeling. In addition, this study aims to investigate the effect of various parameters on soil settlement values.Keywords: M?i?c?r?o t?u?n?n?e?l?i?n?g, p?i?p?e d?r?i?v?i?n?g, s?o?i?l d?e?f?o?r?m?a?t?i?o?n, n?u?m?e?r?i?c?a?l m?o?d?e?l?i?n?g, s?e?n?s?i?t?i?v?i?t?y a?n?a?l?y?s?i?s
-
Pages 97-106Educational travel, due to the impact on health, safety, security, achievement, and personality of the child, forms an important part of children's daily activities. Such trips are also related with other social problems such as traffic congestion, consumption of non-renewable resources, and the environmental pollutions. According to international studies and despite a clear advantage of the active transportation (walking and cycling), the share of active transport of educational purposes has been decreasing. Recent studies have suggested that, in addition to demographic and traditional characteristics (such as social and environmental variables), parent's attitudes towards walking and safety may have a key role in children mode in school trips. For the lack of studies assessing safety and walking attitude, this study aims to seek the role of parental attitudes toward walking and safety on the preferences of using walking as a mode in school trips. 820 questionnaires were designed and distributed among 28 public and private elementary schools, both boys and girls in Mashhad in mid-February 2014. 625 fully completed questionnaires were returned. Using factor analyses (exploratory and confirmatory) and structural equation modeling, assessment of the psychological and socioeconomic variables was conducted. Results suggest that there is a strong positive relationship between parental attitudes towards walking and walking as a preferred mode in their children daily school trips $(P .05)$. Also, results show that the number of vehicles the household owns, the father and mother driving license status, mother's educational status, and average annual household income were all recognized to be statistically significant in the mode type preferred for the daily educational students trips $(PKeywords: E?d?u?c?a?t?i?o?n?a?l t?r?a?v?e?l, e?l?e?m?e?n?t?a?r?y s?c?h?o?o?l s?t?u?d?e?n?t, w?a?l?k?i?n?g, s?a?f?e?t?y a?t?t?i?t?u?d?e, w?a?l?k?i?n?g a?t?t?i?t?u?d?e
-
Pages 107-114In recent years, the need to make greater use of urban spaces on the one hand and the lack of these spaces in comparison with the ever- increasing demand of urban society are reasons for optimum utilization of available spaces with underground constructions such as tunnels. Most of these excavations with large volume of drilling are located at shallow depths and close to surface which cause displacements in the groundand effect of these movements can be seen as surface settlements in the soil. Surface settlements can be very influential in surface structures such as buildings and facilities that are located in densely populated urban areas and the vicinity of the excavated tunnels. The control of these settlements in order to protect surface structures during tunnel excavation, is the most important issue considered by design engineers. Analytical, experimental, and numerical methods for estimating these settlements were studied and presented by several researchers. However, experimental and semi-experimental methods are not able to include all parameters; so they cannot perform detailed calculation in complex problems. For this reason, the use of numerical methods was developed in order to accelerate and increase the accuracy of calculations, beside methods was developed.In the present work, the effect of tunnel support on surface settlement has been studied by using finite- element method after verification of the model results made with ABAQUS software along with the experimental results and observations of sections s5-28 of the Milan underground line1. As the thickness and length of the concrete lining as geometric parameters that affect the support system stiffness, they can affect the surface settlements caused by tunnel excavation. Therefore, it is important that the support have the optimum size to have the greatest effect on reducing the settlements. Finally, in the present work, the effect of thickness and length of concrete segments installed with EPB-TBM ,has been studied. Keywords: settlement, EPB-TBM, concrete segment, tunnel, finite element.Keywords: S?e?t?t?l?e?m?e?n?t, E?P?B-T?B?M, c?o?n?c?r?e?t?e s?e?g?m?e?n?t, t?u?n?n?e?l, f?i?n?i?t?e e?l?e?m?e?n?t
-
Pages 115-123In recent years, optimization of multi-reservoir systems operation is taken into consideration among water resource researchers. Optimization problems and highly increased computation time are the problems that caused by increasing the number of periods, as well as, reservoirs. In recent years, the water resource researchers have paid attention to the multi-reservoir systems operation that have been optimized using different algorithms such as Genetic algorithm, Harmony search algorithm, Honey bee mating optimization algorithm, Particle swarm optimization and Ant colony optimization. The central force optimization (CFO) is another meta-heuristic algorithm which has been applied in various optimization areas such as improving bandwidth in electronics, micro strip antenna design, and optimization of drinking networks. The results indicate that CFO method is able to solve the optimization complex problems. CFO with its major application in the field of electronics, nothing has been reported on its application in multi-reservoir systems operation thus far.In this paper, CFO has been applied to optimize the multi-reservoir systems operation. Despite the great capability of CFO in solving the optimization problems, it did not come to acceptable results in optimization of multi-reservoir systems operation. This algorithm has difficulty in solving the constrained and multi-dimensional problems. Also it is trapped into local optimum. For this purpose, some changes in the structure of the algorithm including normalization of the acceleration, mutation usage, history location, adding the main repetition cycle, and Repetitive Central Force Optimization algorithm (RCFO) were proposed. Most of these changes are made to prevent the above mentioned local optimum problem. After introducing the new algorithm was applied to optimize a four-reservoir system. The objective function in CFO and RCFO algorithms had a difference of 0.45 and 0.01% with the absolute optimum respectively. After the success in the case of four-reservoir system, RCFO algorithm has been applied to a ten-reservoir system. The value of the objective function in CFO and RCFO algorithms has a difference of 7.1 and 0.13% with the absolute optimum respectively. In both cases, the running time in CFO was approximately twice the running time of RCFO. And due to the occupation of the system memory in CFO method, the duration will be far longer in large repetitions. According to the success of RCFO algorithm in solving the problems in four- and ten-reservoir system, it can be concluded that this algorithm has an appropriate potential to be applied in solving complicated problems of real multi-reservoir systems operation.Keywords: C?e?n?t?r?a?l f?o?r?c?e o?p?t?i?m?i?z?a?t?i?o?n, h?e?u?r?i?s?t?i?c a?l?g?o?r?i?t?h?m, o?p?t?i?m?i?z?a?t?i?o?n o?f m?u?l?t?i r?e?s?e?r?v?o?i?r s?y?s?t?e?m?s, l?i?n?e?a?r p?r?o?g?r?a?m?m?i?n?g m?o?d?e?l
-
Pages 125-134Numerous constitutive models have been developed to date based on the effective stress principle to perform qualitative and quantitative simulations of the hydro-mechanical characteristics of the unsaturated non-expansive soils observed in the experiments. However, the hydro-mechanical behavior of expansive clays has been rarely investigated through the theory of plasticity. The aim of this paper is to simulate the shakedown incident in expansive unsaturated clays under drying-wetting cycles within the framework of a plastic bounding surface model.To achieve the objective, the versatility of the shape parameter of the plastic potential is used: in shakedown phenomenon, the dynamic response of the soil structure is elastic-plastic followed by the recoverable response to the imposed cyclic loading. Hence, during the drying-wetting cycles, as the peak of the plastic potential converges to the horizontal stress path, plastic volumetric strain decreases until there is no further plastic strain and behavior of the soil is purely elastic. The plastic potential shape parameter changes with the number of cyclic loading: therefore, the size of plastic potential reduces and peak of the plastic potential converges to stress path.The role of the suction on the hydro-mechanical behavior of soils is also briefly explained, and effective stress is carefully chosen as the single stress state variable to develop the stress-strain constitutive relationships. A novel method is proposed to determine the effective stress parameter of unsaturated soils from the volume change behavior. In addition, suction plays the role of the hardening parameter in the proposed model besides the plastic volumetric strain.The elastic-plastic relationships of the proposed bounding surface for unsaturated geo-materials are described. The model is calibrated using the experimental data, and the results are discussed in detail. Results of the research show that as stress path gets close to the peak of plastic potential, shakedown occurs by a less number of loading cycles. As a result, different stress histories can postpone or anticipate the shakedown response.Keywords: E?x?p?a?n?s?i?v?e u?n?s?a?t?u?r?a?t?e?d c?l?a?y, s?h?a?k?e?d?o?w?n, b?o?u?n?d?i?n?g s?u?r?f?a?c?e
-
Pages 135-141Many parts of the world mainly in arid and semiarid zones, including Iran, are covered with Aeolian deposits of collapsible loessial soils. This kind of soil exists in many parts of Iran especially in Eastern part of the country from North to South. Loessial deposits are characterized with high void ratio, visible root type open pores, low density, and low water content. The natural slopes in Loessial deposits are nearly vertical and this geomorphological feature is an indication of the presence of Loess in that area. Loessial deposits normally have high strength and low deformability under natural water content or dry conditions. However, when they are subjected to excessive wetting while under a present or increasing load, the metastable structural bonds of the soil will break, and sudden large excessive deformations and collapse of the soil occur, which may lead to severe damages to or total destruction of the structures built on such soils.Many researchers have studied this behavior mainly using double oedometer tests to assess the amount of anticipated collapse under certain loads. However, few of them studied the behavior of such collapsible soils in an unsaturated soil mechanics context. Most of such researches were conducted on reconstituted specimens and very few among them studied undisturbed or intact samples. However, in order to assess the hydro-mechanical behavior of this type of soils, numerous unsaturated triaxial tests have been conducted using a modified unsaturated triaxial device at Sharif University of Technology on undisturbed loessial samples taken from the city of Gorgan. In this paper, the results of some of the performed tests under applying constant matric suction and variable mean net stresses were re-analyzed by considering classical unsaturated soil mechanics concepts, and a new modified hydromechanical constitutive model was presented to predict the hydromechanical behavior of collapsible soils. The outcome of this research was proved promising, and the comparison between the results of the tests and the predicted values using the proposed method showed results of the tests and the predicted values using the proposed method showed very good agreement.Keywords: C?o?l?l?a?p?s?i?b?l?e s?o?i?l?s, l?o?e?s?s, u?n?d?i?s?t?u?r?b?e?d s?p?e?c?i?m?e?n, u?n?s?a?t?u?r?a?t?e?d t?r?i?a?x?i?a?l d?e?v?i?c?e, l?o?a?d-c?o?l?l?a?p?s?e c?u?r?v?e, u?n?s?a?t?u?r?a?t?e?d c?o?n?s?t?i?t?u?t?i?v?e m?o?d?e?l