فهرست مطالب

آنالیز سازه - زلزله - سال هفدهم شماره 4 (زمستان 1399)

نشریه آنالیز سازه - زلزله
سال هفدهم شماره 4 (زمستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1400/01/07
  • تعداد عناوین: 7
|
  • کوروش مهدی زاده*، عباسعلی صادقی، سیده وحیده هاشمی صفحات 1-16
    ساز ه های مجهز به مهاربندهای کمانش تاب (BRB) از جمله سازه های مقاوم در برابر زلزله هستند که دو خصوصیت سختی جانبی بالا و قابلیت جذب و اتلاف انرژی را همزمان دارا می باشند. در این تحقیق، به منظور بررسی عملکرد لرزه ای مهاربند های کمانش تاب یک هسته ای و دو هسته ای از مکانیزم دو هسته ی موازی با طول هسته ی یکسان و با تنش تسلیم متفاوت استفاده شده است. بنابراین در این مطالعه، 3 ساختمان سه بعدی 3، 6 و 9 طبقه مجهز به مهاربندهای همگرای ضربدری کمانش تاب در نرم افزار  ETABS 2017 بر اساس آیین نامه ی AISC-LRFD طراحی و کلیه ی ضوابط لرزه ای استاندارد 2800 ویرایش چهارم نیز کنترل و در ادامه قاب های دو بعدی پیرامونی مجهز به مهاربندهای کمانش تاب در دو حالت یک هسته ای و دو هسته ای در نرم افزار SeismoStruct 2018  مدل سازی شده است. به منظور بررسی رفتار سازه های مذکور، تحلیل های استاتیکی غیر خطی بهنگام شونده و دینامیکی غیر خطی تاریخچه زمانی تحت 3 زلزله ی دور از گسل انجام شده است. نتایج نشان می دهد که استفاده از دو هسته ی تسلیمی موازی سختی الاستیک سازه را افزایش می دهد ولی تغییر محسوسی در مقاومت جانبی سازه ها ایجاد نمی کند. همچنین  تحت زلزله های اعمال شده منحنی های هیسترزیس به دست آمده نشان می دهد که استفاده از دو هسته ی موازی اتلاف انرژی زلزله را بیشتر می نماید. به طور کلی استفاده از مهاربندهای کمانش تاب دو هسته ای، پاسخ های لرزه ای از قبیل جابجایی بام، شتاب بام، جابجایی نسبی و برش پایه را تقریبا تا 20 درصد کاهش داده است.
    کلیدواژگان: مهاربند کمانش تاب (BRB)، دو هسته ی تسلیمی موازی، تحلیل استاتیکی غیرخطی بهنگام شونده، تحلیل دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی، زلزله ی دور از گسل
  • عباسعلی صادقی، حمید کاظمی*، میثم صمدی صفحات 17-29
    در چند دهه ی اخیر، با گسترش حوادث غیرطبیعی مانند آتش سوزی، انفجار و برخورد وسایل نقلیه، مطالعه ی رفتار سازه ها تحت اثر بارگذاری های نامتعارف مورد توجه پژوهشگران و مهندسین سازه قرار گرفته است. در این تحقیق، سازه های قاب خمشی فولادی 2 و 5 طبقه تحت اثر ضربه ی ناشی از برخورد وسیله ی نقلیه ی سنگین، با در نظر گرفتن عدم قطعیت در مصالح و بارهای اعمالی، به کمک نرم افزارOpenSees  مدل سازی گردیده و تحلیل حساسیت مبتنی بر قابلیت اطمینان متغیرهای تصادفی مورد مطالعه در نرم افزارMATLAB  انجام شده است. سپس تاثیرهرکدام از متغیرها با استفاده از روش های شبیه سازی براساس توابع شرایط حدی مبتنی بر حداکثر دوران مجاز تیر دهانه ی آسیب دیده ی قاب ها بررسی گردیده است. نتایج این مطالعه نشان می دهد که در سازه های موردنظر، متغیرهای تصادفی جرم و سرعت وسیله ی نقلیه و مقاومت تسلیم مصالح، تاثیرگذارترین متغیرها در محاسبه ی احتمال خرابی بوده اند و روش شبیه سازی زیرمجموعه ای بر مبنای تکنیک متغیر کنترل (CSS) نسبت به روش مونت کارلو (MCS)، با تعداد نمونه ی کمتر و زمان اجرای کوتاه تر، احتمال خرابی را با خطای قابل قبولی تخمین زده است. همچنین نتایج این تحقیق نشان می دهد که با افزایش تعداد طبقات ساختمان، احتمال خرابی آن در اثر برخورد وسیله ی نقلیه افزایش می یابد به طوری که براساس نتایج این مطالعه، مقدار پارامتر دوران تیر دهانه ی آسیب دیده ی قاب 5 طبقه نسبت به 2 طبقه تحت توابع LSF1، LSF2 و LSF3 به ترتیب معادل 55، 18 و 33 درصد افزایش یافته است.
    کلیدواژگان: ضربه، قاب خمشی فولادی، برخورد وسیله ی نقلیه ی سنگین، تحلیل حساسیت مبتنی بر قابلیت اطمینان
  • حسین پروینی ثانی*، شهرام محمدی صفحات 29-40
    با توجه به اهمیت موضوع انفجار در سازه های خاص دارای دیوار برشی فولادی مرکب به همراه ستون های باکس فولادی پر شده با بتن، در این پژوهش اثر بار انفجار برای این سیستم ها مورد بررسی قرار گرفته است. در این مطالعه یک سازه فولادی 8 طبقه همراه با دیوار های برشی فولادی به عنوان سیستم باربر جانبی انتخاب شده و پس از طراحی سازه، سیستم دیوار برشی فولادی مرکب به همراه ستون های باکس فولادی پر شده با بتن در برابر بارگذاری انفجار تحت روش انفجار در هوا مدلسازی شده است. در این مقاله نشان داده شده است که با اضافه کردن یک لایه و سپس دولایه بتن به ورق برشی فولادی تحت مقدار ماده منفجره و فاصله ثابت میزان انرژی جنبشی و میانگین جابجایی خارج از صفحه ورق برشی بطور متوسط 63% کاهش یافته و نوع خرابی از گسیختگی ورق به کمانش ورق تغییر پیدا کرده است. همچنین تمرکز تنش ها از محل اتصال ورق و المان های مرزی دیوار برشی به مرکز ورق انتقال یافته و مقدار انرژی جذب شده در ورق برشی فولادی 380% افزایش یافته است.
    کلیدواژگان: دیوار برشی فولادی، دیوار برشی فولادی مرکب، بار انفجار، ستون CFT، جذب انرژی
  • فرهاد جیره، ضیاءالدین زمان زاده*، لیلا جلیلی صفحات 43-50
    در سالهای اخیر اغلب تحقیقات آزمایشگاهی صورت گرفته در مورد رفتار مکانیکی بتن مسلح شده با الیاف فولادی بازیافتی و صنعتی در کشورهای خارجی بوده و لازم است مطالعه هایی در مورد بتن الیافی ساخته شده از مصالح موجود کشور انجام گیرد. در این مقاله تحقیق آزمایشگاهی و عددی در مورد رفتار مکانیکی بتن الیافی انجام گرفته است. در قسمت آزمایشگاهی ابتدا با الگو برداری از طرح اختلاط ارایه شده در تحقیقات پیشین برای بتن الیافی بازیافتی دو طرح اختلاط متناسب با مصالح موجود کشور تعیین گردید به طوری که با افزودن دو مقدار متفاوت الیاف فولادی، اسلامپ روانی مطلوب را به ما بدهد. اثر الیاف صنعتی و براده ای بر روی رفتار فشاری و کششی بتن الیافی با انجام تستهای فشاری و کشش غیر مستقیم بررسی شد. افزودن الیاف صنعتی و براده ای باعث کاهش ناچیز مقاومت فشاری و کششی غیر مستقیم گردیده است. در شبیه سازی و مدلسازی اجزای محدود تستهای فشاری تشکیل ترک ها در المانهای بتنی اطراف عناصر فولادی، وقوع گرادیان تنش در این المانهای بتنی را تایید کرد که منجر به کاهش مقاومت فشاری بتن می شود.
    کلیدواژگان: بتن مسلح به الیاف فولادی، الیاف براده ای تراشکاری، مقاومت فشاری، مقاومت کششی
  • سید فتح الله ساجدی*، ویلبرت کرمیان صفحات 51-61

    امروزه با کاربرد پوزولان ها و افزودنی ها، دگرگونی عظیمی در فن آوری ملات ها برای کسب مقاومت و دوام بالا، ایجاد شده است. هدف از انجام این تحقیق ساخت ملات های دوجزیی و سه جزیی و  مقایسه خواص ریولوژی و مکانیکی آن ها می باشد. در این تحقیق آزمایش های مقاومت های فشاری، خمشی و کششی بر روی ملات مرجع، ملات های دوجزیی و همین طور ملات های سه جزیی صورت گرفت. سرباره مصرفی در ساخت ملات های تحقیق در کارخانه فولاد اهوار تولید شده است.  آزمایش مقاومت فشاری در سنین 7، 28، 56 و 91 روزه و آزمایش های مقاومت های خمشی و کششی در سنین 28 و 91 روزه انجام شدند. در آزمایش های مقاومت های مذکور به ترتیب از نمونه های مکعبی به بعد 50 میلی متر، نمونه های منشوری به ابعاد 160×40×40 میلی متر و نمونه های پاپیونی استاندارد استفاده شده است. نتایج نشان داد که جایگزینی میکروسیلیس تا %10 وزن سیمان، باعث افزایش مقاومت های فشاری، خمشی و کششی در ملات های دوجزیی گردید که این افزایش ها در تمام سنین نسبت به نمونه فاقد میکروسیلیس قابل توجه بوده است. تغییرات مقاومت های فشاری، خمشی و کششی با افزایش میکروسیلیس جایگزین سیمان تا %15، از یک رفتار غیرخطی معکوس تبعیت می کند. درصدهای بهینه جایگزینی میکروسیلیس و سرباره به ترتیب به میزان %5 و %10، باعث افزایش سه مقاومت مذکور، در ملات های سه جزیی گردید که این افزایش ها در تمام سنین نسبت به نمونه مرجع قابل ملاحظه هستند. با افزایش درصد میکروسیلیس جایگزین، روانی ملات ها کاهش یافته و با افزایش درصد سرباره، روانی بیش تر گردید.

    کلیدواژگان: ملات های دوجزئی و سه جزئی، میکروسیلیس، سرباره کارخانه فولاد اهواز، خواص رئولوژی، خواص مکانیکی
  • عبدالکریم عباسی دزفولی* صفحات 63-80
    بتن هوشمند به مصالح ساختاری اطلاق می شود که می توانند تغییرات محیط اطراف خود را حس کنند و واکنش مناسب نشان دهند. این کار با تغییر یک یا چند پارامتر صورت می گیرد. خواص هوشمندانه بتن معمولا با تغییر و ارتقاء مواد ترکیب دهنده و ماتریس بتن به دست می آید. به طور عمده با بهبود ترکیب مواد اولیه یا افزودن مواد عامل دار و کاربردی به بتن حاصل می شود، این بتن دارای ویژگی های بیونیک (زیستی) نیز میباشد. در مقایسه با بتن معمولی، بتن هوشمند که به طور مناسب و صحیح طراحی شده میتواند برای بهینه سازی ایمنی، دوام و عملکرد مناسب زیرساخت ها و کاهش هزینه های نگهداری مورداستفاده قرار گیرد. هزینه های مدت استفاده، مصرف منابع و آلودگی محیط زیست، که پایه ای اساسی برای ساخت وساز خواهد بود را کاهش می دهند. در چند دهه گذشته، تلاش های چشمگیری در جهت تحقیق در مورد بتن هوشمند و بسیاری از دستاوردهای نوآورانه در توسعه و کاربرد بتن هوشمند به دست آمده است. سیزده نوع بتن هوشمند با تاکید بر قابلیت های خود، به طور سیستماتیک در این مقاله مورد بررسی قرار می گیرند، که با توجه به اصول، ترکیب، ساخت، خواص، توسعه تحقیق و کاربردهای ساختاری مطالعه و بررسی شدند. علاوه بر این، برخی ازنظرات و چشم انداز توسعه بتن هوشمند نیز مورد بحث قرار گرفته است. نهایتا ترکیب ساخت 13 بتن هوشمند به طور خلاصه در جدولی ارایه شده است.
    کلیدواژگان: بتن هوشمند، ظرفیت، خواص، ترکیب، ساختار
  • حامد باصر، طالب مرادی شقاقی*، حسن افشین، صالح اهری، سعید میررضایی صفحات 81-92

    در شاخصه های مدرن طراحی بتن براساس نیازهای روزمره استفاده از مصالح بازیافتی یک اصل مهم و اساسی است. بدین جهت در تحقیق حاضر PET (Polyethylene Terephthalate) جایگزین ریزدانه در بتن خودتراکم شده است. هدف از مطالعه حاضر تولید و بهینه سازی مشخصات مکانیکی و ریولوژیکی بتن های خودتراکم سازگار با محیط زیست است. متغیرهای ورودی در مخلوط ها، شامل PET به عنوان جایگزین درصدی از ریزدانه ها، الیاف فولادی، پودرسنگ به عنوان جایگزین درصدی از وزن سیمان و روان کننده به صورت، درصدی از وزن مواد پودری می باشد. پاسخ های مورد مطالعه جریان اسلامپ، نسبت جعبه L (H2/H1)، مقاومت فشاری و مقاومت کششی     می باشد. طرح های اختلاط با استفاده از روش معکب مرکزی CCD (Central Composite Design) که یکی از روش های سطح پاسخ RSM (Response Surface Methodology) می باشد طراحی و مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که با افزایش PET  مشخصات روانی و مکانیکی مخلوط ها کاهش می یابد در حالی که الیاف به طور موثری کاهش مقاومت ها را بهبود می بخشد. با استفاده از مدل های ریاضی ارایه شده توسط ANOVA  بهینه سازی های چند هدفه به منظور ماکزیمم سازی مقاومت فشاری توسط روش RSM صورت گرفته و یک طرح اختلاط بهینه براساس نتایج آزمایشگاهی پیشنهاد شده است.

    کلیدواژگان: بتن خودتراکم، PET، الیاف فولادی، RSM، خواص رئولوژیکی و مکانیکی
|
  • Kourosh Mehdizadeh *, Abbasali Sadeghi, Seyede Vahide Hashemi Pages 1-16
    The buildings equipped with buckling restrained brace (BRB) are earthquake resistant structures that have two properties of high lateral stiffness and ability to absorb and dissipate energy at the same time In this study, a parallel double core mechanism with the same core length and with different yielding stress was used to investigate the seismic performance of buckling restrained brace of single core and double core. Therefore, in this research, three 3-dimensional 3, 6 and 9-story buildings equipped with concentric buckling restrained braces were designed according to AISC-LRFD Code along with the controlling of the seismic criteria based on standard 2800 version 4th in ETABS 2017 software. Then, the two dimensional perimeter frames equipped with buckling restrained brace were modeled in SeismoStruct 2018 software in two states of single core and double core. In order to investigate the behavior of these structures, the adaptive pushover nonlinear static analysis and time history nonlinear dynamic analysis were performed under three far fault earthquakes. The results presented that the use of a parallel yielding double core increased the elastic stiffness of the structures but does not cause a noticeable change in the lateral strength of the prototypes. Also under applied earthquakes, the hysteresis curves were obtained and these figures showed that the use of a parallel double core increased the earthquake energy dissipation. In general, the use of the double core buckling restrained brace reduced seismic responses such as roof displacement, roof acceleration, drift and base shear by approximately 20%.
    Keywords: : Buckling Restrained Brace (BRB), Parallel Yielding Double Core, Adaptive Pushover Nonlinear Static Analysis, Time history Nonlinear Dynamic Analysis, Far-Fault Earthquake
  • Abbasali Sadeghi, Hamid Kazemi *, Maysam Samadi Pages 17-29
    Over recent decades, regarding the spread of unusual events such as fires, explosions, and vehicle collisions, the study of the behavior of structures subjected to abnormal loadings has been taken into account by the researchers and structural engineers. In this study, 2 and 5-story steel moment-resisting frame structures have been considered under the heavy vehicle collision impact. They are modeled in OpenSees software two-dimensionally with regarding to uncertainty in materials and applied loads and the sensitivity based reliability analysis of the studied random parameters is performed in Matlab software. Then, the effect of each of the variables is investigated using simulation-based methods according to limit state functions based on the maximum permitted beam rotation of damaged bay of frames. The results of this study presented that the random variables such as mass and velocity of vehicle and yield strength of material were the most influential parameters in calculating the failure probability in representative structures. Also, the control variates-based subset simulation (CSS) method compared to Monte Carlo Simulation (MCS) approach estimated the failure probability with permissible error rate, less sample number and the minimum computer processing time duration. Furthermore, the results of this research indicated that by increasing the number of stories of the building, the probability of its failure due to vehicle collision increased. According to the results of this study, the value of beam rotation of damaged bay parameter of the 5-story frame compared to 2-story one has increased by 55, 18 and 33% under the LSF1, LSF2 and LSF3 functions, respectively
    Keywords: Impact, Steel Moment-Resisting Frame, Heavy Vehicle Collision, Sensitivity based Reliability Analysis
  • Hossein Parvini Sani *, Shahram Mohammadi Pages 29-40
    Based on the importance of explosion of the specific structures with composite steel shear wall and concrete-filled steel box columns (CFT), this study investigates the effect of explosion on such a structures. An 8-story steel structure with steel shear wall as a lateral resisting system and CFT columns was designed, then was modeled under blast loading in the air. This study presents that by addition of two concrete layers to the composite shear wall, with respect to the case with one layer, considering the constant amount and distance of the explosive material TNT from the structure the average out-of-plane displacement of the shear plate is decreased by 63% and also the type of damage has changed from the failure of the shear plate to buckling of the shear plate. As well the stress concentration is transferred from the plate and boundary elements connection to the center of the plate and the absorbed energy has increased by 380%.
    Keywords: Steel Plate Shear Wall, Composite steel plate shear wall, Blast load, CFT columns, energy absorption
  • Farhad Jireh, Ziaaddin Zamanzadeh *, Leila Jalili Pages 43-50
    In recent years, most of the experimental studies have been performed on the mechanical behavior of reinforced concrete with recycled and industrial steel fibers in foreign countries, and it is necessary to conduct studies on fiber reinforced concrete made from existing materials in our country. In this paper, experimental and numerical research on the mechanical behavior of the fiber concrete has been conducted. In the experimental program, first, by modeling the mix design presented in previous research for recycled fiber concrete, two mixing designs were determined in accordance with the available materials of the country, so that by adding two different types of steel fibers, the desired slump flow is obtained. The effect of industrial fibers and recycled metal chips on the compressive and splitting tensile behavior of fiber reinforced concrete was investigated by performing compressive and tensile tests. The addition of industrial fibers and recycled metal chips has slightly reduced the indirect compressive and splitting tensile strength of the concrete. In the simulation and modeling of finite element compression tests, the formation of cracks in the concrete elements surrounding metal chips elements, confirmed the occurrence of stress gradients in these concrete elements, which led to a reduction in the compressive strength of the fibre reinforced concrete.
    Keywords: Fiber reinforced concrete, Recycled Metal chips, Compressive Strength, tensile strengt
  • Seyed Fathollah Sajedi *, Wilbert Karamian Pages 51-61

    With the use of pozzolans and additives, today, a huge change has been made in mortar technology to achieve high strength and durability. The purpose of this study is to make two-component and three- component mortars and compare their rheological and mechanical properties. In this research, compressive, flexural and tensile strength tests were performed on reference mortar, two-component mortars as well as three-component mortars. Slag utilized in making of research mortars was produced in Ahvaz Steel plant. Compressive strength tests were conducted at 7, 28, 56 and 91 days and flexural and tensile strength tests were performed at 28 and 91 days. In the mentioned resistance tests, cubic specimens with dimensions of 50 mm, prismatic specimens with dimensions of 160 × 40 × 40 mm and standard bow-tie specimens were applied, respectively. The results presented that the replacement of microsilica up to 10% by weight of cement increased the compressive, flexural and tensile strengths of two-component mortars, which were significant at all ages compared to the sample without microsilica. With increasing cement substitute microsilica up to 15%, changes in compressive, flexural and tensile strengths follow an inverse nonlinear behavior. Optimal microsilica and slag replacement percentages of 5% and 10%, respectively, increased the three strengths in the three-component mortars, which are significant at all ages compared to the reference sample. With increasing the percentage of replaced microsilica, the flowability of the mortars decreased and with increasing the percentage of slag, the flow increased.

    Keywords: Two-component, three-component mortars, Microsilica, Ahvaz Steel plant, Slag, Rheological Properties, Mechanical Properties
  • Abdolkarim Abbasi Dezfouli * Pages 63-80
    Smart concrete refers to structural materials that can sense and respond appropriately to changes in their environment. This is done by changing one or more parameters. The smart properties of concrete are usually achieved by modifying and upgrading the concrete mix design and matrix. It is mainly obtained by improving the composition of initional materials or adding functional materials to concrete. This concrete also has bionic (biological) characteristics. Compared to conventional concrete, properly designed smart concrete can be utilized to optimize the safety, durability and proper performance of infrastructure and reducing of the maintenance costs. The costs of use, resource consumption and environmental pollution, which are the basic parameters for construcction, will be reduced. Over the past few decades, significant efforts have been made to research smart concrete and many innovative achievements in the development and application of smart concrete are obtained. Thirteen types of smart concrete, with emphasis on their capabilities, are systematically investigated in this article, which is based on the principles, composition, construction, properties, research development and structural applications. In addition, some perspectives on the development of smart concrete are discussed. Finally, thirteen compositions of smart concrete were organized into a Table.
    Keywords: Smart concrete, Capabilities, properties, Composition, structure
  • Hamed Basser, Taleb Moradi Shaghaghi *, Hasan Afshin, Saleh Ahari, Saeed Mirrezaei Pages 81-92

    In the modern characteristics of concrete design based on daily needs, the use of recycled materials is an important and basic principle. Therefore, in the present study, PET (Polyethylene Terephthalate) has been substituted for fine aggregates in self-compacting concrete. The aim of this study is to produce and optimize the mechanical and rheological properties of environmentally friendly self-compacting concretes. Input variables in the mixtures include (PET) as a substitute for a percentage of fine aggregates, steel fibers, powder stone as a substitute for a percentage of cement weight, and lubricant as a percentage of powder material weight. The studied responses are slump flow, L-box ratio (H2 / H1), compressive and tensile strengths. Mixing schemes were designed and studied using the Central Composite Design (CCD) method, which is one of the RSM (Response Surface Methodology) methods. The results demonstrated that with increasing PET, the rheological and mechanical properties of the mixtures decreased while the fibers effectively improved the reduction of strengths. Applying mathematical models provided by ANOVA, multi-objective optimizations were performed to maximize compressive strength by the RSM method and an optimal mixing scheme based on experimental results was proposed.

    Keywords: self-compacting concrete, PET, Steel fibers, RSM, Rheological, mechanical properties