فهرست مطالب

مهندسی عمران فردوسی - سال بیست و نهم شماره 2 (تابستان 1396)

نشریه مهندسی عمران فردوسی
سال بیست و نهم شماره 2 (تابستان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/06/18
  • تعداد عناوین: 9
|
  • پژوهشی
  • مریم حق بین صفحات 1-12
    هدف از طراحی پی انتقال بار سازه به خاک زیرین بدون ایجاد گسیختگی برشی و نشست اضافی در خاک می باشد. بنابراین انتخاب ظرفیت باربری مناسب نکته مهمی است که در هر پروژه باید بررسی شود. در شرایط خاص پی ها در موقعیت های مختلف نسبت به زمین شیب دار (روی شیب، بالای شیب، پایین شیب) قرار می گیرند و موقعیت شیب زمین بر ظرفیت باربری پی تاثیر می گذارد. درواقع شیب زمین بر سطح گسیختگی ایجادشده در خاک زیر پی تاثیر قابل توجه می گذارد و در نتیجه توجه به موقعیت پی نسبت به زمین شیب دار برای تعیین ظرفیت باربری دقیق پی ضروری است. در مقاله حاضر، روش تحلیلی دیوار حائل مجازی براساس پایداری خاک زیر پی ارائه شده است. هم چنین، تاثیر موقعیت های مختلف پی نسبت به شیب زمین، فاصله پی نسبت به زمین شیب دار و عمق و عرض پی بر ظرفیت باربری پی بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که در شرایط مختلف پی، به ترتیب ظرفیت باربری پی واقع بر زمین هموار و بالای شیب و پایین شیب و واقع بر شیب بزرگ تر می باشد. از قابلیت های رابطه ارائه شده تعیین تاثیر زاویه شیب و مسلح کننده زمین شیب دار بر ظرفیت باربری می باشد. ازجمله نتایج تحقیق این است که فاصله موثر پی از شیب که بیشتر از آن تاثیر شیب بر ظرفیت باربری از بین می رود، 5/4 برابر عرض پی است. در نهایت، نتایج به دست آمده با نتایج تحلیلی، آزمایشگاهی و عددی ارائه شده توسط دیگر محققان مقایسه شد و هم خوانی قابل قبولی را نشان داد.
    کلیدواژگان: ظرفیت باربری پی، زمین شیب دار، ضریب لرزه ای، فاصله پی، عمق و عرض پی
  • محمد حاجی عزیزی، فرشاد حیدری صفحات 13-30
    یافتن سطح لغزش بحرانی یکی از موضوعات مهم در تحلیل پایداری شیب هاست. شکل سطح لغزش در بسیاری از روش ها به صورت دایره ای درنظر گرفته می شود که دلیل عمده این فرض ایجاد سهولت در انجام محاسبات می باشد. روش های بهینه سازی نیز یکی از روش های مناسب برای یافتن سطح لغزش بحرانی می باشند. در این مقاله با استفاده از روش بهینه سازی غیرخطی، سطح لغزش بحرانی غیردایره ای به دست می آید. در این راستا برنامه ای به زبان فرترن نوشته شده است که قادر است بحرانی ترین سطح لغزش دایره ای را با استفاده از روش جستجوی شبکه ای و بحرانی ترین سطح لغزش غیردایره ای (پاره خطی) را با استفاده از روش بیشترین شیب محلی پیدا نماید. نتایج حاصل از این پژوهش و ادبیات مربوط به این موضوع نشان می دهد که سطح لغزش غیردایره ای می تواند تا 12 درصد نسبت به دیگر نتایج مقادیر ضریب اطمینان کمتری به دست آورد. حل چند مثال کارایی و صحت روش پیشنهادشده را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: تحلیل پایداری، تعادل حدی، شیب های خاکی، سطح لغزش بحرانی، بیشترین شیب محلی
  • محمد نورالهی، علی نقی ضیایی، علی اصغر بهشتی صفحات 31-46
    دریچه های کشویی ازجمله پرکابردترین سازه ها برای کنترل سطح آب و دبی جریان در کانال های روباز هستند. با این وجود دریچه های کشویی لبه تیز، ضریب فشردگی حدود 6/0 دارند که ظرفیت دبی آنها را محدود می نماید. بررسی آزمایشگاهی عملکرد هیدرولیکی دریچه تلفیقی از دریچه کشویی و دریچه طبلی در این پژوهش انجام شده است. نتایج نشان داد که در دریچه کشویی با لبه استوانه ای ضریب فشردگی تا نزدیک 0/1 افزایش می یابد، این امر به دلیل تاثیر استوانه بر خطوط جریان است. هم چنین در شرایط یکسان آزمایش، جریان در پایین دست دریچه کشویی استوانه ای با عمق پایاب بیشتری نسبت به دریچه لبه تیز در حالت آزاد باقی می ماند. به طوری که برای دامنه نسبت بار آبی بالادست به بازشدگی دریچه از 4 تا 18، نسبت عمق پایاب ماکزیمم به بازشدگی دریچه به ترتیب برای دریچه استوانه ای با قطر 63 میلی متر تا 16 درصد و برای دریچه-های استوانه ای با قطرهای 90، 125 و 200 میلی متر تا 22 درصد نسبت به دریچه کشویی لبه تیز افزایش می یابد. این قابلیت یک مزیت مهم برای این گونه دریچه ها محسوب می شود چرا که با جلوگیری از استغراق جریان باعث جلوگیری از افزایش بار آبی بالادست می شود و امکان سرریز شدن در قسمت بالادست دریچه کاهش می یابد که این امر خود باعث جلوگیری از اتلاف آب می شود. علاوه بر این روابطی برای تشخیص شرایط جریان آزاد و مستغرق در دریچه های کشویی استوانه ای و نیم استوانه ای با دقت بالا ارائه شد.
    کلیدواژگان: دریچه کشویی لبه تیز، دریچه طبلی، ضریب فشردگی
  • غلام مرادی، سیامک زادکریم، هوشنگ کاتبی صفحات 47-58
    استفاده از سیستم میخکوبی به دلیل مزایای فراوان آن، از راهکارهای مرسوم برای تثبیت دیواره های گود محسوب می شود. باتوجه به رفتار متفاوت خاک های مارنی در کوتاه و بلندمدت و نیز نقش اساسی اصطکاک بین گروت سیمانی با خاک اطراف خود در دیوارهای میخ کوبی شده، در این تحقیق به بررسی مقاومت کششی و رفتار خزشی میخ ها در گونه ای از خاک مارن سبز، پرداخته شده است. بدین منظور تعداد شش عدد میخ به قطر 11/0 و به طول 4 متر در حالت قائم و دو میخ با همان مشخصات در حالت افقی با زاویه 15 درجه نسبت به افق در مقیاس واقعی اجرا و اثر شکل مقطع حفاری در مقاومت کششی و رفتار خزشی میخ ها، مورد بررسی قرار گرفت که حاکی از افزایش 20 الی 25 درصدی مقاومت کششی میخ های اجراشده با حفاری سه پره ای (جدار ناصاف) نسبت به حالت حفاری با جدار صاف در میخ های قایم و افزایش حدود 15 درصدی آن در میخ های افقی می باشد.
    کلیدواژگان: مارن، میخ کوبی خاک، شکل مقطع حفاری، مقاومت کششی، خزش، مقیاس واقعی
  • امیر عباسی، سید روح الله حسینی واعظ، غلامرضا قدرتی امیری صفحات 59-72
    یکی از روش های تشخیص خرابی، روش های دینامیکی مبتنی بر پایه سیگنال می باشد که می توان با استفاده از پردازش سیگنال اقدام به شناسایی خرابی در سازه ها نمود. در این مطالعه، بهمنظور تشخیص محل و میزان آسیب در دیوارهای برشی فولادی از الگوریتم موجک استفاده شده است؛ بدین صورت که شکل مودی حاصل از آنالیز مودال به عنوان سیگنال ورودی توسط تبدیل موجک تجزیه می گردد و درصورت وجود خرابی، می تواند محل و موقعیت دقیق آن تشخیص دادهشود. درنتیجه با استفاده از این تبدیل، بدون نیاز به اطلاعات سازه سالم می توان سناریوهای خرابی احتمالی را که در سازه رخ می هد از طریق اغتشاشاتی که در سیگنال یا همان شکل مودی دیوار برشی فولادی ایجاد می گردند، شناسایی نمود.
    کلیدواژگان: تشخیص خرابی، پردازش سیگنال، دیوار برشی فولادی، شکل مودی سازه، الگوریتم موجک
  • حسین جراحی فریز، ابوالقاسم کرامتی صفحات 73-90
    یک ساختمان بنا به علل مختلفی هم چون تغییر کاربری ساختمان، تغییرات در استانداردهای طراحی و یا نقص در طراحی و اجرای ساختمان، ممکن است نیاز به مقاوم سازی داشته باشد. یکی از روش هایی که در سال های اخیر برای مقاوم سازی لرزه ای قاب های بتن آرمه کاربرد دارد، تقویت سازه با استفاده از مهاربندهای فولادی است. در این مقاله با استفاده از روش تحلیل استاتیکی غیرخطی و دینامیکی غیرخطی، ابتدا نحوه تشکیل مفاصل پلاستیک و سطوح عملکرد تامین شده توسط سازه های بتن آرمه تعیین می شود، سپس این سازه ها با استفاده از مهاربندهای فولادی تقویت شده و سطح عملکرد آنها مجددا تعیین می شود و با حالت اول مقایسه می گردد. مدل ها از دو پلان مختلف و در دو حالت 10 و 15 طبقه انتخاب شده اند. ضمن این که سازه های مورد بررسی در این مقاله علاوه بر بلند بودن، از نوع نامنظم در پلان انتخاب شده اند تا اثر این نامنظمی نیز در نتایج قابل بررسی باشد. نتایج به دست آمده نشان می دهد کاربرد مهاربند فولادی موجب ارتقای قابل توجه سطح عملکرد و ظرفیت لرزه ای سازه شده است.
    کلیدواژگان: سطوح عملکرد، سازه بتن آرمه، مهاربند فولادی، نامنظمی، تحلیل غیرخطی
  • یادداشت پژوهشی
  • جواد رزاقی لنگرودی، آرش خوشبخت صفحات 91-102
    اتصال پای ستون یکی از مهم ترین اجزای ساختمان های فولادی می باشد که میزان گیرداری آن تاثیر قابل ملاحظه ای بر رفتار واقعی سازه تحت بارهای ثقلی و جانبی و نتایج تحلیل سازه دارد. عوامل زیادی، ازجمله ضخامت کف ستون، تعداد، قطر و آرایش میل مهار ها و نیز ابعاد سخت-کننده ها، بر گیرداری اتصال پای ستون موثر می باشند. در تحقیق حاضر با انجام تحلیل های غیرخطی به روش اجزای محدود، به بررسی میزان تاثیر هر یک از پارامتر های یادشده بر عملکرد اتصال پای ستون پرداخته شده است. نتایج تحلیل های اجزای محدود شامل رفتار لنگر-دوران پای ستون، محل تشکیل مفصل پلاستیک و نیز نحوه گسترش و توسعه تنش ها و تغییر شکل ها نشان می دهند که تغییر در مشخصات هر کدام از اجزای مختلف اتصال سبب تغییر در عملکرد و میزان گیرداری اتصال پای ستون، الگوی تسلیم کف ستون و میل مهارها، تمرکز تنش موضعی در اجزای اتصال و نیز نحوه توزیع تنش روی سطح بتن می شود. این آثار باتوجه به پارامترهای موثر در اتصال پای ستون، دسته بندی و ارائه گردیده اند.
    کلیدواژگان: گیرداری، اجزای محدود، اتصال پای ستون، سخت کننده، میل مهار
  • مهرداد حجازی، سیدمحسن علوی لنگرودی صفحات 103-116
    در این تحقیق تاثیر استفاده از الیاف پلی پروپیلن تک رشته ای نازک با سه طول مختلف و با پنج مقدار متفاوت استفاده از الیاف و به دو صورت غیررشته رشته و رشته رشته بر روی مقاومت فشاری و خمشی بتن مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است، تا بهترین طول و مقدار استفاده از الیاف پلی پروپیلن جهت دست یابی به بتنی با خصوصیات مکانیکی (مقاومت فشاری و خمشی) مناسب تعیین گردد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که در هر دو حالت استفاده به صورت غیر رشته رشته و رشته رشته، استفاده از kg/m38/1 الیاف پلی پروپیلن به طول mm 12 تاثیر قابل توجهی در افزایش مقاومت فشاری داشته است و الیاف پلی پروپیلن به طول mm 24 و به مقدار kg/m3 4/2 مقاومت خمشی بتن را به طرز چشم گیری افزایش داده است. همچنین استفاده از الیاف پلی پروپیلن به صورت رشته رشته در مقایسه با استفاده به صورت غیر رشته رشته باعث افزایش مقاومت فشاری و خمشی بتن شده است.
    کلیدواژگان: بتن، الیاف پلی پروپیلن، طول، غیررشته رشته و رشته رشته، مقاومت فشاری، مقاومت خمشی
  • امین صادقی زاده، جلال اکبری صفحات 117-130
    در این مقاله یک روش طراحی لرزه ای برمبنای عملکرد باعنوان روش طراحی لرزه ای ترکیبی به کار گرفته شده است که ترکیبی از نقاط قوت روش های طراحی برمبنای نیرو و طراحی برمبنای تغییرمکان است. این روش با تبدیل حداکثر جابهجایی نسبی درون طبقه و شکل پذیری به تغییر مکان بام آغاز می شود و درنهایت برای ضریب شکل پذیری و ضریب رفتار عباراتی را پیشنهاد می دهد. در این تحقیق روش طراحی ترکیبی برای قاب های فولادی مهاربندی واگرا مورد بررسی قرار گرفته است و به همین منظور، 60 مدل قاب مهاربندی فولادی واگرای مختلف که دارای تنوع در تعداد طبقه، تعداد دهانه، عرض دهانه، نوع مهاربندها و دیگر پارامترها هستند، مورد تحلیل استاتیکی غیرخطی قرار گرفته اند و درنهایت توسط تحلیل رگرسیون غیرخطی چندمتغیره، یک فرمولاسیون برای ضرایب رفتار و شکل پذیری ارائه شده است. فرمولاسیون های به دست آمده تاثیر پارامترهای سازه ای مانند نوع سیستم مهار جانبی، ضریب زلزله، لاغری مهاربندها، نوع مهاربندها، شدت لرزه خیزی، تعداد طبقات، تعداد و عرض دهانه ها و عوامل دیگر را در برآورد ضریب رفتار و شکل پذیری درنظر می گیرند. نتایج به دست آمده از روش ترکیبی درمقایسه با روش های دیگر، نشان از دقت این روش در تخمین حداکثر جابهجایی بام و برش پایه سازه دارد و نیز منجر به اقتصادی تر شدن سازه می شود.
    کلیدواژگان: روش طراحی لرزه ای برمبنای عملکرد، قاب های فولادی واگرا، شکل پذیری، ضریب رفتار
|
  • Maryam Haghbin Pages 1-12
    The purpose of footing design is transferring structure load to soil without causing shear failure and extra settlement in soil. Therefore, footing bearing capacity should be considered in various projects. In special case, footings are placed in various positions with respect to slope ground and position of ground slope affects footing bearing capacity. In fact, slope affects failure surface of soil beneath the foundation remarkably and therefore, footing location with respect to slope must be cared to determine exact footing bearing capacity. In present paper, analytical method is presented based on soil stability beneath the footing. Virtual retaining wall method is used in present study and by applying equilibrium between active and passive forces on virtual wall, footing bearing capacity on reinforced and unreinforced soils is determined in various positions with respect to slope ground. Also, varied parameters include soil resistance, footing spacing with respect to slope ground, width and depth of foundation and seismic coefficient. Results indicate, in various depths and widths of foundation, bearing capacity of footing on flat ground is more than top of slope and bearing capacity of footing top of slope is more than down of slope. Also, bearing capacity of footing on slope is minimum. Based on proposed method, footing location with respect to slope affects passive and active force on virtual retaining wall and footing bearing capacity remarkably. Also, the proposed method can determine effect of slope angle and reinforcement on footing bearing capacity. Presented method indicates effective distance from slope crest is almost 4.5B. Finally, the predicted results are compared with those reported from analytical and experimental methods performed by others, indicating an acceptable agreement.
    Keywords: Footing Bearing Capacity, Slope Ground, Seismic Coefficient, Footing Spacing, Depth, Width of Footing
  • Mohammad Hajiazizi, Farshad Heidari Pages 13-30
    To find the critical slip surface is one of the most important steps in this analysis. The shape of slip surface in many analyses is circular which convenience for calculating is. Optimization methods are one of the methods to find critical slip surface. In this paper is presented a new method to find critical slip surface and minimum factor of safety using DOSS program. DOSS program is written by authors in FORTRAN and can find critical circular slip surface by using grid search and critical line segments slip surface by using optimization method. This program is applicable for homogeneous and non-homogeneous materials with water level. The examples prove the efficiency and precision of the suggested method.
    Keywords: Stability Analysis, Limit Equilibrium, Earth Slope, Critical Slip Surface, Alternating Variable Local Gradient
  • Mohammad Nourollahi, Ali Naghi Ziaei, Ali Asghar Beheshti Pages 31-46
    Sluice gates are widely used for water level control and flow measurement in open channels. The sharp edge of sluice gates causes low contraction coefficient (Cc) and limited flow rate capacity. Here, the performance of a new sluice gate which is consisted of a sharp-edged sluice gate and a drum gate (a sluice gate with a cylindrical end) is experimentally evaluated. Since the streamline leaves the gate more smoothly, Cc is considerably increased. i.e., from 0.6 in sharp edged gates reached to 1.0 in cylindrical-edged gates. Moreover for a given upstream depth, this gate was less likely to become submerged compared to an equivalent sharp edged sluice gate. For upstream water depth of gate to opening of gate(H0/W) in range 4-18,tailwater depth to opening of gate( yt/W) increased up to 22 percent for drum diameter of 63, 90, 125 and 200 mm. This feature obviates the need to increase the free board height in the upstream channel and refrains from upstream overflow whenever unexpected downstream tail water rise occurs. Moreover, distinguishing condition curves for these gates were obtained.
    Keywords: Contraction Coefficient, Drum Gate, Sharp-Edge Sluice Gate
  • Gholam Moradi, Siamak Zadkarim, Hoshang Katebi Pages 47-58
    Using the Soil Nailing due to its numerous advantages, the traditional approach is to stabilize the excavation walls fitted. Due to the different behavior of marl soils in short and long-term and fundamental role of friction between soil cement grout around the walls were nailed, In this study, tensile strength and creep behavior of soil nails to maintain green marl are discussed. Therefore, the number 6 nails diameter of 11 cm and a length of 4 m in vertical and 2 achieve the same as the horizontal at an angle of 15 degrees to the horizon scale has been constructed and the effect of Drillings Type on the tensile strength and creep behavior were investigated. the results indicates 20 to 25% increasing in tensile strength of nails in vertical mode and 15% increasing in a horizontal mode implemented with non-smooth drill compared to smooth drill.
    Keywords: Marl, Soil Nailing, Drilling Type, Tensile Strength, Creep, Field Study
  • Amir Abbasi, Seyed Rohollah Hoseini Vaez, Gholamreza Ghodrati Amiri Pages 59-72
    One of the methods for damage detection is dynamic methods based on the signal, which can be used to detect damage in the structures through signal processing. In this study, wavelet transform is used in order to determine the location and extent of the damage in steel plate shear walls so that the mode shape of modal analysis is decomposed as the input signal by wavelet transform and in the case of damage, it is possible to identify its accurate location. As a result, by using this transform without information of healthy structure, the possible damage scenarios that occur in the structure can be detected through disturbances which are created in the signal or the mode shapes of steel plate shear walls.
    Keywords: Damage Detection, Signal Processing, Steel Plate Shear Walls, Mode Shape of Structure, Wavelet Algorithm
  • Hosein Jarrahi Feriz, Abolghasem Keramati Pages 73-90
    A building may need retrofitting, based on change of occupancy, change in design codes or deficiencies in design or performance. One method used early years for seismic retrofitting of reinforced concrete frame is by using steel bracing. In this article, first, the formation of plastic hingesand performance levels provided by RC structures are determined by nonlinear static and dynamic analysis; then, these structures reinforced by steel bracing and re-evaluate for performance levels and contrast with first condition. Structures are selected of two different plans in 10- and 15-story. Moreover, the structures of this study, in addition to being tall, are selected irregular in plans to evaluate the effects of the irregularity in results, too. Results show that using steel bracing promoteperformance level and seismic capacity of structures, significantly.
    Keywords: PerformanceLevel, RC Structure, Steel Bracing, Irregularity, Nonlinear Analysis
  • Javad Razzaghi Langroudi, Arash Khoshbakht Pages 91-102
    Fixity of column base connection plays a major role in overall behavior of steel structures. Several parameters influence the real behavior of the column base connections, among them base plate thickness, anchor bolts and stiffeners details can be mentioned. A nonlinear three dimensional finite element method has been utilized for numerical studying of the behavior of the column base connection. Thickness of the base plate and stiffeners and also sizes and numbers of the anchor bolts were changed in a number of models to determine their effects on the nonlinear behavior of the regular column base connection. It was observed that column base connection characteristics such as its moment-rotation behavior, yielding pattern of base plate and anchor bolts and local stress concentration of the connection elements can be significantly affected by changing any detail of the connecting elements. The effects of each parameter on the behavior of column base connection were categorized and presented in this paper.
    Keywords: Fixity, Finite Element, Column Base Connection, Stiffener, Anchor Bolt
  • Mehrdad Hejazi, Mohsen Alavi Pages 103-116
    In this research, the effect of micro monofilament polypropylene fibres with three different lengths and five different amounts of fibre in two cases of non-shred and shred fibres on compressive and flexural strengths of concrete has been investigated and compared. The objective has been to obtain the most favourable length and amount of polypropylene fibres for suitable concrete mechanical properties (compressive and flexural strengths). Obtained results show that for both cases of non-shred and shred fibres, the use of 1.8 kg/m3 of polypropylene fibres with a length of 12 mm has a considerable effect on increasing compressive strength. Use of 2.4 kg/m3 of polypropylene fibres of 24 mm long significantly increases flexural strength. Furthermore use of shred fibres causes the increase of compressive and flexural strengths of concrete compared to non-shred fibres.
    Keywords: Concrete, Polypropylene Fibres, Length, Shred, Non-Shred, Compressive Strength, Flexural Strength
  • Amin Sadeghizadeh, Jalal Akbari Pages 117-130
    In this research, the performance-based seismic design method for eccentrically braced frames has been implemented which combines the advantages of the force based and displacement based design methods “so called” hybrid force-displacement design method (HFD). This method is started by transforming of maximum inter story drift and local ductility into target roof displacement and then for ductility and strength reduction factor, proposes some relations. In this research, hybrid method for eccentrically braced steel frames has been applied. For this purpose, sixty eccentrically braced steel frames with different number of stories, bay widths, number of spans, various bracing dimensions, etc.. have been analyzed using nonlinear static analysis method (Push Over Analysis). Then, the nonlinear multiple-parameter regression model has been utilized for proposing the formulas for strength reduction factor and ductility. Obtained relations are influenced by lateral loading system type, earthquake level, slenderness of braces, intensity of earthquake, number of roofs and bays. The obtained results in compare with force based and direct displacement based methods show the reliable accuracy in roof displacement and base shear that lead to economical design of structures.
    Keywords: Performance-Based Design, Steel Frames, Ductility, Hybrid, Eccentrically Braced Frame