فهرست مطالب

نشریه مهندسی سازه و ساخت
سال هشتم شماره 6 (پیاپی 45، شهریور 1400)

  • ویژه نامه 2
  • تاریخ انتشار: 1400/06/30
  • تعداد عناوین: 24
|
  • سحر جلیلی، حسین جواهری کوپائی، حسن شرفی* صفحات 5-21
    کاهش ظرفیت باربری استاتیکی و لرزه ای از مهمترین مشکلات پی های واقع در مجاورت یا درون شیب است. همچنین راه حل های تحلیل حدی ارایه شده در مطالعات پیشین متمرکز بر راه حل کران بالا هستند. اما در این مطالعات، اثر بارگذاری لرزه ای واقعی همانند اثرات فرکانس بارگذاری، دامنه ی شتاب بالای 0.3g در حوزه ی زمان، تحلیل های دینامیکی غیر-خطی و... درنظر گرفته نشده است. برای این منظور در این مقاله رفتار لرزه ای پی های سطحی در مجاورت تاج شیب ماسه ای مطالعه می شود. برای مدلسازی عددی مساله ی تحقیق از روش اجزای محدود دو بعدی و چارچوب محاسباتی کرنش مسطح استفاده شده است. پی های سطحی در فاصله ی مجاورت مشخصی نسبت به تاج شیب قرار داده شده اند. شیب مورد مطالعه در این تحقیق، شیبی با زاویه ی 25 درجه (شیب 2:1 قایم به افقی) است. شیب مورد تحلیل از مصالح ماسه ای با تراکم متوسط تشکیل شده است. مدل های رفتاری ارتجاعی خمیری کامل موهر-کولمب (MC) و خاک سخت شونده (HSM) برای بررسی اثر سخت شوندگی مصالح خاکی شیب درنظر گرفته شده اند. در این مطالعه، رفتار لرزه ای واقعی شیب، پی سطحی و جهت پاسخ های لرزه ای مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج تحقیق نشان می دهد که دو مدل رفتاری MC و HSM پاسخ های کاملا متفاوتی در دو حوزه ی رفتار المان سازه ای پی سطحی و عملکرد ژیوتکنیکی شیب ماسه ای خشک بدست می دهند.
    کلیدواژگان: پی سطحی، شیب ماسه ای خشک، بارگذاری لرزه ای، مدل عددی، مدل فیزیکی
  • مجید قمری، مجید قلهکی* صفحات 22-43
    دیوار برشی فولادی کامپوزیت یک سیستم نوین باربر جانبی و متشکل از یک ورق فولادی به همراه پوشش بتنی بوده که به یک سمت یا هر دو سمت آن توسط برش گیرهایی متصل شده است. در دیوار برشی فولادی کامپوزیت، پوشش بتنی با مهار کردن ورق فولادی و جلوگیری از کمانش آن باعث افزایش ظرفیت برشی تا حد تسلیم در برش داخل صفحه ورق به جای کشش در راستای میدان کشش قطری می شود. یکی از پارامترهای طرح لرزه ای سیستم های مقاوم در برابر زلزله، برآورد زمان تناوب اصلی (پریود) آنهاست. در این مقاله روشی تحلیلی برای برآورد زمان تناوب اصلی دیوارهای برشی فولادی کامپوزیت ارایه شده است. بدین منظور ابتدا با مدلسازی 27 دیوار برشی فولادی کامپوزیت در ساختمان های 6، 12 و 18 طبقه که به ترتیب به عنوان سازه های کوتاه مرتبه، میان مرتبه و بلند مرتبه می باشد، با سه عرض دهانه ی 1.5،3 و 4.5 متر و با پوشش بتنی در ضخامت های 40،30 و50 میلی متر در یک سمت دیوار در نرم افزار اجزاء محدود ABAQUS، زمان تناوب ارتعاش طبیعی اصلی سازه محاسبه شد. سپس قاب های مذکور به عنوان سیستم های برشی و خمشی به صورت جداگانه مورد بررسی قرار گرفت و زمان تناوب اثرترکیبی آن ها به صورت تحلیلی محاسبه گردید. نتایج نشان داد که زمان تناوب بدست آمده به روش عددی با زمان تناوب محاسباتی به روش تحلیل برشی- خمشی مطابقت مناسبی داشته و لذا روش پیشنهادی تحلیلی مناسب است. نتایج همچنین نشان داد با افزایش دهانه ی دیوار برشی فولادی، زمان تناوب تا 15 درصد کاهش یافته اما افزایش ضخامت پوشش بتنی تاثیر چندانی بر زمان تناوب اصلی سیستم ندارد. نتایج همچنین نشان داد که رابطه ی پیشنهادی آیین نامه 2800 زلزله ی ایران و دیگر آیین نامه های معتبر لرزه ای دنیا برای این سیستم نیز معتبر است.
    کلیدواژگان: دیوار برشی فولادی کامپوزیت، زمان تناوب اصلی، روش تحلیلی برشی- خمشی، تعداد دهانه، ضخامت پوشش بتنی
  • مهدی نژادنادری*، سیده فاطمه خوشکلام سلیماندارابی، راحله رستمی صفحات 44-58

    خود تمیز شوندگی فوتو کاتالیتیک، یکی از مهم ترین موارد استفاده از نانو تکنولوژی در صنعت ساختمان است. در این مقاله با کمک روش آزمایشگاهی به بررسی تاثیر استفاده سیلیکافیوم و دی اکسید تیتانیوم و نانوسیلیس در افزایش یا کاهش خاصیت خودتمیزشوندگی قطعات پیش ساخته بتنی در نمای معماری سازه های بتنی پرداخته شده است. سیمان نوع I-42.5 مطابق مشخصات استاندارد انجمن آمریکا برای آزمایش و مواد (ASTM) -C150مورد استفاده قرار گرفت. سیلیکافوم سازگار با مشخصات استاندارد ASTM-C1240 در مخلوط بتن به عنوان جایگزینی برای سیمان استفاده شد. برای تاثیر استفاده TiO2 برکاهش رنگ ناشی از آلودگی های محیط زیستی برسطوح قطعات پیش ساخته بتنی، سه طرح با درصدهای صفر و 5/2 و 5 درصد TiO2 به جای سیمان در طرح اختلاط استفاده شد. نتایج بهتری با نمونه به مقدار 5/2 و 5 درصد TiO2 در مقایسه با نمونه بدون افزودن دی اکسید تیتانیوم بدست آمد. نتایج نشان می دهد که TiO2 با 5 درصد جایگزینی سیمان به همراه سیلیکافیوم با 20 درصد جایگزینی سیمان نسبت به 3 درصد نانوسیلیس پتانسیل بیشتری برای بهبود خواص محیط زیستی نمای بتنی ساختمان ها در شهرهای در معرض آلودگی زیاد از نظر نظافت و تمیزشوندگی سطح بتن را دارد. نتایج بهتری با نمونه به مقدار 5/2 و 5 درصد TiO2 در مقایسه با نمونه بدون افزودن دی اکسید تیتانیوم بدست آمد. نتایج نشان می دهد که TiO2 به همراه سیلیکافیوم و نانوسیلیس پتانسیل زیادی برای بهبود خواص محیط زیستی نمای بتنی ساختمان ها در شهرهای در معرض آلودگی زیاد از نظر نظافت و تمیزشوندگی سطح بتن را دارد..

    کلیدواژگان: نانو دی اکسید تیتانیوم، سیلیکافیوم، خودتمیزشوندگی بتن، نانوسیلیس، نمای پیش ساخته
  • علی شهری، علی معصومی*، مسعود سلطانی محمدی، پیمان همامی صفحات 59-80
    آسیب پذیری در برابر زلزله، ضعف عمده سازه های مصالح بنایی غیر مسلح است. تاکنون روش های مختلفی برای مقاوم سازی این سازه ها در برابر زلزله ارایه شده است که برای سازه هایی از این نوع و در عین حال دارای ارزش تاریخی و فرهنگی، مناسب نیستند. یکی از روش های مناسب مقاوم سازی این نوع خاص از سازه ها، روش تسلیح مغزه است که در آن ظاهر بنا دستخوش هیچگونه تغییری نمی شود. تاکنون مطالعات اندکی در مورد این روش مقاوم سازی انجام شده و عمده تحقیقات صورت گرفته در این زمینه معطوف به مطالعه پایه های آجری بوده است. در این تحقیق رفتار غیرخطی درون صفحه ای دو نمونه دیوار مصالح بنایی غیرمسلح با اندازه واقعی که با سه و پنج هسته مسلح مقاوم سازی شده اند تحت بارگذاری چرخه ای مورد بررسی آزمایشگاهی قرار گرفت و منحنی های هیسترزیس نیرو- تغییر مکان، پوش نیرو- تغییر مکان، اتلاف انرژی و زوال سختی سکانتی نمونه ها ترسیم گردید. با استفاده از منحنی پوش، پارامترهای شکل پذیری و سختی موثر هریک از نمونه ها استخراج شد و نتایج، با نمونه دیوار مقاوم سازی نشده مرجع، مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد که این روش مقاوم سازی موجب افزایش 42 درصدی مقاومت نهایی و 55 درصدی شکل پذیری در نمونه سه هسته ای و افزایش 84 درصدی مقاومت نهایی و 236 درصدی شکل پذیری نمونه پنج هسته ای شده است. همچنین سختی موثر نمونه های مقاوم سازی شده افزایش چشمگیری نسبت به نمونه مقاوم سازی نشده داشته است. الگوی های خرابی نمونه های مقاوم سازی شده نشان داد که مود خرابی آنها نسبت به نمونه مقاوم سازی نشده مرجع، از شکست قطری به مود ترکیبی شکست قطری و لغزش تبدیل شده است.
    کلیدواژگان: بناهای تاریخی، مصالح بنایی، رفتار چرخه ای، مقاوم سازی، تسلیح مغزه، شکل پذیری
  • جعفر قلعه جوقی، محمدرضا شیدایی*، سعید تاریوردیلو صفحات 81-102

    رفتارکمانشی عضو فشاری نقش تعیین کننده ای در رفتار خرابی سازه دارد. با استفاده از ابزار پیشنهادی محدودکننده نیرو- سیستم لوله در لوله، می توان از کمانش و افت ظرفیت ناگهانی عضو فشاری جلوگیری و رفتار ترد پس کمانشی آن را به رفتار شکل پذیر تبدیل نمود. این سیستم شامل دو لوله است که یکی از لوله ها در داخل دیگری قرار می گیرد. بطوریکه لوله داخلی، نیروی محوری را تحمل و لوله خارجی به عنوان غلاف عمل می نماید. در تحقیق حاضر، ابتدا به بررسی تعدادی نمونه آزمایشگاهی پرداخته شده و سپس تحلیل عددی آنها توسط نرم افزار اجزای محدود صورت گرفته است. در ادامه نمونه های عددی بیشتری مورد مطالعه قرار گرفت تا رفتار ابزار محدود کننده نیرو- سیستم لوله در لوله، تحت پارامترهای مهمی نظیر گپ بین دو لوله، ضریب لاغری لوله داخلی و نسبت طول لوله خارجی به طول لوله داخلی تعیین گردد. نتایج نشان می دهد که این سیستم روشی موثر، ساده و اقتصادی برای جلوگیری از کمانش عضو فشاری بوده و می تواند منجر به افزایش مطلوب ظرفیت باربری و شکل پذیری عضو فشاری شود. ظرفیت باربری این سیستم با اندازه گپ رابطه معکوس، و با نسبت طول لوله خارجی به طول لوله داخلی رابطه مستقیم دارد؛ در صورتی که اندازه گپ کمتر از 43 درصد شعاع ژیراسیون لوله داخلی و نسبت طول لوله خارجی به طول لوله داخلی بیش از 55 درصد باشد، ظرفیت باربری عضو با افزایش چشمگیری مواجه می گردد. این موضوع بویژه زمانی که لوله بیرونی سرتاسر طول لوله داخلی را دربر می گیرد، دارای نمود بیشتری است. سیستم پیشنهادی لوله در لوله کارایی لازم در حذف کمانش عضو فشاری و تامین قیود مناسب و کافی برای تسلیم عضو فشاری با لاغری مختلف را دارد.

    کلیدواژگان: ابزار محدودکننده نیرو، سیستم لوله در لوله، تحلیل غیرخطی، المان محدود، رفتار پس کمانش
  • مجید ملک زاده، محسنعلی شایانفر* صفحات 103-128
    نظر به اینکه قاب های خمشی فولادی با اتصال گیردار یکی از سیستم های مقاوم در برابر بارهای جانبی مانند زلزله و باد هستند، نقش مقاومت اتصال در این قاب ها نقش حیاتی خواهد بود. هدف از این پژوهش، بررسی رفتار اتصالات جوش شده فولادی نیمه-گیردار بر رفتار لرزه ای قاب های فولادی سه بعدی است. از نتایج این پژوهش چنین برمی آید که با کاهش تعداد طبقات سازه، در این پروژه شکل پذیری سازه ها کاهش یافته منحنی های IDA در سطح IM پایین تری افقی می گردند که این موضوع نشان می-دهد که با افزایش شکل پذیری سازه ها می توان به دریفت های بالاتری در سازه ها، در یک سطح زلزله ی زلزله یکسان دست یافت. همچنین منحنی های پوش متناظر با سازه های دارای شکل پذیری کمتر در سطح بالاتری قرار می گیرند و به عبارتی با افزایش شکل پذیری در تحلیل استاتیکی غیرخطی، منحنی پوش آن در سطح پایین تری قرار می گیرد. به عبارتی با افزایش صلبیت اتصالات، سازه دارای رفتار صلب تری می باشد و منحنی پوش آنها در سطح بالاتری قرار می گیرد ونیز سازه های دارای شکل پذیری بیشتر، در سطح شدت لرزه ای پایین تری افقی می گردند و سازه های صلب تر در سطح بالاتری قرار می گیرند که در نتایج تحلیل استاتیکی غیرخطی نیز نمود پیدا کرده است و با کاهش صلبیت اتصالات، زمان تناوب موثر سازه نامتقارن افزایش می یابد و شتاب طیفی کاهش می یابد . همچنین با کاهش صلبیت اتصالات، درصد مشارکت مودهای بالاتر افزایش یافته بنابراین در سازه های دارای اتصالات نیمه صلب تعداد مودهای موثر در سازه نسبت حالت صلب بیشتر است. این موضوع در طراحی سازه می تواند نقش مهمی ایفا کند.با توجه به یافته های این پژوهش ،در کارهای کمی می توان بررسی همه جانبه این روش را در کشور مشاهده نمود درحالی که تا کنون پژوهشی درباره رفتار اتصالات جوش شده فولادی نیمه گیردار بر رفتار لرزه ای قاب های فولادی صورت نپذیرفته و تفاوت نتایج این پژوهش با توجه همه جانبه بودن آن مشهود می باشد.
    کلیدواژگان: اتصالات، لرزه، دینامیکی، افزایشی، طراحی
  • مجید پورامینیان*، سیده وحیده هاشمی، عباسعلی صادقی، سمیه پوربخشیان صفحات 129-149

    امروزه مهاربندهای کمانش تاب (BRB) باتوجه به عدم کمانش در فشار، به عنوان سیستم مقاوم در برابر بارهای جانبی در نظرگرفته می شود. ولی این مهاربندها دارای معایبی نیز می باشند. ازجمله این معایب ایجاد تغییر شکل های ماندگار در سازه بعد از پایان بارگذاری و همچنین هزینه بر بودن تعویض این اعضا پس از خرابی و جاری شدن هسته ی فولادی این مهاربندها می باشد. از این رو استفاده از آلیاژهای حافظه دار شکلی (SMAs) در سیستم های مهاربندی کمانش تاب با توجه به ویژگی های خاص این آلیاژها، می تواند گام موثری در بهبود پاسخ های لرزه ای باشد. در این تحقیق، ابتدا 2 قاب با تعداد طبقات 6 و12 دارای مهاربند های کمانش تاب در نرم-افزار ETABS بر اساس ضوابط آیین نامه ای به صورت سه بعدی طراحی و سپس قاب کناری آن ها در نرم افزار OpenSees به صورت دو بعدی در دو حالت با و بدون آلیاژ حافظه دار شکلی مدل سازی شده اند و در نهایت نقش آلیاژهای حافظه دار شکلی در آن با استفاده از تحلیل های دینامیکی غیرخطی افزایشی (IDA) تحت 7زوج شتاب نگاشت دور از گسل پیشنهادی دستورالعمل FEMA P695 بررسی شده اند. بر اساس منحنی های IDA، ظرفیت فروریزش قاب های مذکور ارایه شده است. در نهایت منحنی های شکست برای سطح فروریزش توسعه داده شده اند. نتایج نشان می دهد که ظرفیت فروریزش قاب های دارای مهاربند مجهز به آلیاژ حافظه دار شکلی نسبت به مهاربند کمانش تاب بیش تر می باشد. به عنوان نمونه، در سطح احتمال 50 درصد، ظرفیت فروریزش قاب 12طبقه دارای مهاربند مجهز به آلیاژ حافظه دار شکلی نسبت به قاب دارای مهاربند کمانش تاب،30 درصد بیش تر می باشد. همچنین نتایج نشان می دهد که در قاب های 6 طبقه به ازای شتاب های طیفی مختلف، سیستم مهاربندی کمانش تاب مجهز به آلیاژ حافظه دار شکلی نسبت به سیستم مهاربندی کمانش تاب می تواند 28 درصد احتمال فروریزش را کاهش دهد. با به کارگیری آلیاژ حافظه دار شکلی در این قاب ها می توان هزینه بازیابی سیستم خسارت دیده ساختمانی را کاهش داده و سیستم برگشت پذیرتری داشت.

    کلیدواژگان: مهاربند کمانش تاب (BRB)، آلیاژ حافظه دار شکلی (SMA)، تحلیل دینامیکی غیرخطی افزایشی (IDA)، رکورد زلزله دور از گسل، دستورالعمل FEMA P695، برگشت پذیری
  • سید مسعود میریوسفی اول، کاظم شاکری* صفحات 150-170

    سیستم قاب خمشی فولادی یکی از سیستم های سازه ای رایج جهت تحمل بارهای ثقلی و جانبی می باشد اما در عین حال به دلیل کاهش سریع مشخصات مقاومتی و سختی فولاد با افزاش دما، سیستم قاب های خمشی فولادی یکی از آسیب پذیرترین سیستم های سازه ای در برابر آتش سوزی می باشد. در طول سالیان گذشته محققان زیادی به این موضوع توجه کرده اند و رفتار اعضای سازه ای فولادی مختلف (ستون، تیر، اتصالات) را تحت اثر آتش به صورت آزمایشگاهی مورد مطالعه قرار داده اند. اکثر این مطالعات بر روی یک المان سازه ای تنها صورت گرفته است و به دلیل عدم لحاظ اثرات اندرکنشی اعضا نمی توان نتایج آنها را بطور مستقیم به رفتار کلی سازه ها تعمیم داد. بنابراین در این مقاله به بررسی رفتار کلی قاب های خمشی فولادی تحت اثر سناریوها مختلف آتش سوزری از طریق مدل های تحلیلی پرداخته شده است. نتایج نشان می دهد که بسته به سناریو اعمالی بار آتش و میزان نسبت بارهای ثقلی وارده، قاب های خمشی فولادی در مودهای خرابی متفاوتی دچار خرابی می شوند. تحت اثر بارهای ثقلی متعارف در هیچ یک از قاب های مورد مطالعه خرابی پیش رونده رخ نمی دهد درحالیکه با افزایش میزان بارهای ثقلی وارده استعداد وقوع خرابی پیش رونده در اثر آتش سوزی افزایش می یابد

    کلیدواژگان: آتش سوزی، پایداری، قاب خمشی، فولاد، مدل سازی عددی
  • محمدجواد طاهری امیری*، میلاد همتیان، آرمان اصغری صفحات 171-193

    یکی از مهم ترین مباحث مورد بررسی در مدیریت شرکت های عمرانی، اولویت بندی پروژه ها و تخصیص منابع سازمان در بین آنها می باشد تا بواسطه این انتخاب و تخصیص، سود سازمان حداکثر شود. پروژه های ساخت در محیط پیچیده دینامیکی شروع می شوند و به دلیل ارتباط تنگاتنگ بین پارامترهای پروژه و محیط ناشناخته بیرونی با عدم قطعیت و ریسک های زیادی مواجه می باشند. از آنجاییکه مساله ارزیابی و اولویت بندی پروژه های ساخت مساله دشواری بوده، بنابراین ساختار شبکه ای رویکرد مناسبی برای تشریح آنها می باشد و به عبارتی ارزیابی و اولویت بندی پروژه های ساخت بر اساس فاکتورهای ریسک در دنیای واقعی مساله ای پیچیده با مشخصه های کیفی زیاد و مبهم می باشد. از اینرو، در این مطالعه با بررسی معیارها و شاخص های مربوط به انتخاب بهترین پروژه های ساخت مورد استفاده در ادبیات موضوع و تطبیق آنها توسط خبرگان این حوزه با شرایط و موقعیت مسیله، شش پروژه انتخاب و مورد بررسی قرار گرفت. معیارهای مورد استفاده در این تحقیق شامل سهولت اجرا، زمان، مالی، موقعیت جغرافیایی، اهمیت سازه و حسن شهرت کارفرما می باشد. در این پروژه از روش بهترین-بدترین برای وزن دهی گزینه ها و از روش ویکور برای حل مسئله ارزیابی و اولویت بندی پروژه های ساخت استفاده شده است. مدل ارایه شده به تصمیم گیرندگان کمک می نماید که تصمیم گیری دقیق تری انجام دهند و بتوانند بر اولویت بندی پروژه های ساخت که از استراتژی های مهم برخی از سازمان ها می باشد، مدیریتی صحیح اعمال نمایند. نتایج بدست آمده حاصل از روش ویکور نشان داد که پروژه تجاری مسکونی ده طبقه با یک طبقه زیرزمین در شهرستان نکا دارای بالاترین اولویت بوده است. همچنین پس از حل مدل ریاضی توسعه داده شده در این تحقیق، مشخص شد که انتخاب پروژ] ها متناسب با سناریوهای در نظر گرفته شده انجام گرفته و عملکرد درستی دارد.

    کلیدواژگان: اولویت بندی پروژه ها ساخت، روش بهترین-بدترین، روش ویکور، مدل برنامه ریزی ریاضی، مدیریت پروژه
  • سمیه امامی، جواد پارسا*، حجت امامی صفحات 194-215
    با توجه به حساسیت موضوع ترک خوردگی در سدهای بتنی، نیاز به انجام آنالیز کامل و دقیق در خصوص رفتار ترک در این سدها با استفاده از روش های نوین احساس می شود. در این بین، الگوریتم های فرا ابتکاری از کارایی و دقت بسیار مناسبی در خصوص ارزیابی و پیش بینی مسایل نسبت به دیگر روش های نوین برخوردار می باشند. در این پژوهش با استفاده از الگوریتم فرا ابتکاری انتخابات (EA) و با لحاظ داده های تراز آب و دمای بتن طی سال های 1392-1379 به عنوان پارامترهای ورودی و مقدار تغییر مکان افقی و قایم ترک ها به عنوان پارامترهای خروجی، نحوه ی تغییرات ترک های سد بتنی قوسی زاینده رود مورد ارزیابی قرار گرفت و نتایج با روش الگوریتم ژنتیک (GA) و شبکه ی عصبی مصنوعی (ANN) مقایسه گردید. برای ارزیابی عملکرد روش پیشنهادی، از سه آماره شامل ضریب تبیین (R2)، جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) و معیار نش- ساتکلیف (NSE) استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد الگوریتم EA با کسب مقادیر R2=0.96، RMSE=0.022 و NSE=0.74 در مقایسه با دو روش الگوریتم GA و شبکه ی عصبی مصنوعی (ANN)، از کارایی بالاتری برخوردار است و البته مقدار ضریب رگرسیون برای ترک های سرریز به دلیل عدم وجود داده های کافی، کم تر از ترک های سد حاصل شد. به طور کلی می توان نتیجه گرفت که برای ارزیابی تغییرات ترک های سدهای بتنی و پیش بینی روند تغییرات آن ها در آینده، الگوریتم های فرا ابتکاری روشی بسیار دقیق و قدرتمند محسوب شده و به وسیله این روش ها می توان دید بسیار خوبی بر وضعیت آسیب دیدگی سدهای بتنی پیدا نمود.
    کلیدواژگان: ترک خوردگی، سد بتنی، تغییر مکان، الگوریتم انتخابات، سد زاینده رود
  • داود نیک طلب، فرهنگ فرحبد*، علیرضا مناف پور، مژده زرگران صفحات 216-235
    دال های تخت بتن مسلح به دلیل مزایایی نظیر پوشش دهانه های بزرگ بدون نیاز به وجود تیر، سهولت اجرا، افزایش سرعت ساخت، کاهش ارتفاع کلی ساختمان، در بسیاری از نقاط جهان مورد استفاده قرار می گیرند. با این حال این سیستم در معرض خطر شکست ترد برش منگنه ای می باشد. در سال های اخیر روش های مختلفی جهت مقاوم سازی دال تخت پیشنهاد شده است که از جدیدترین آن ها می توان به سوراخ نمودن و عبور الیاف مسلح پلیمری (FRP) از ضخامت دال، اشاره کرد. این روش با موفقیت در مطالعات پیشین بررسی شده و در این تحقیق در نظر است مناسب ترین الگوی قرار گیری این الیاف برای مقاوم سازی دال تخت مورد ارزیابی قرارگیرد. برای این منظور دو نمونه ی دال آزمایشگاهی، شامل یک نمونه شاهد و یک نمونه تقویت شده در نرم افزار ABAQUS مدل سازی و تحلیل شدند تا صحت نتایج تحلیلی به اثبات برسند. سپس با در نظر گرفتن دو نوع الگوی مختلف مقاوم سازی با FRP، بادبزنی خطی و شعاعی و تغییر تعداد سوراخ های عبوری از ضخامت، تعداد 18 نمونه در این نرم افزار مدل سازی شدند تا بهترین الگو از نقطه نظر ظرفیت باربری، شکل پذیری، انرژی جذب شده، سختی، تعیین و در نهایت بهترین فاصله استقرار این الیاف از بر ستون نیز مشخص شود. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد، الگوی L1 که در آن الیاف به صورت خطی در دو ردیف موازی در چهار وجه ستون قرار می گرفتند در میان الگوهای خطی، و نیز الگوی R5 که در آن شش ردیف الیاف حول نقطه مرکزی ستون بصورت شعاعی چیده شده بودند در میان الگوهای شعاعی، بهترین عملکرد را داشتند. درهرحال روش مقاوم سازی بادبزنی موجب افزایش ظرفیت باربری به میزان حداکثر 137%، انرژی جذب شده 535% و سختی الاستیک معادل 6/21% نسبت به دال مقاوم سازی نشده، گردید. از نتایج حاصل از تحلیل می توان در تعیین الگوی مناسب مقاوم سازی دال های تخت با لحاظ نمودن جنبه اقتصادی طرح، استفاده کرد.
    کلیدواژگان: مقاوم سازی، دال تخت، الگوی بهینه، FRP بادبزنی، مدل محاسباتی
  • مریم کاظمی بجد، سید روح الله موسوی*، عباسعلی قادری صفحات 236-247
    بتن ضایعاتی می تواند دوباره خرد شده و به عنوان سنگ دانه در ساخت بتن استفاده گردد ولی نکته مهم میزان اثرگذاری این مصالح بر روی مشخصات مکانیکی و دوام و خوردگی میلگرد در بتن بازیافتی می باشد. یکی از بهترین روش ها برای بهبود دوام و افزایش مقاومت در برابر خوردگی میلگرد در بتن ، استفاده از پوزولان است که اثر مثبت زیست محیطی دارد. در این مطالعه به تاثیر افزودن پوزولانهای پومیس و متاکایولین بر دوام بتن بازیافتی به منظور استفاده مجدد از بتن های تخریبی در جهت حفظ محیط زیست پرداخته شده است. بدین منظور 5 طرح اختلاط شامل 1 طرح کنترلی با مصالح معمولی، و 4 طرح اختلاط با مصالح بازیافتی ساخته شد. ماسه استفاده شده در بتن بازیافتی بصورت معمولی بود و سنگدانه های درشت از مصالح بازیافتی بود. در نمونه های بازیافتی از جایگزینی 10 درصد پومیس تفتان، 15 درصد متاکایولین و ترکیب 10 و15 درصدی آنها به عنوان جایگزین بخشی از سیمان، استفاده شده است. پارامترهای مورد بررسی در این مطالعه عبارتند از: مقاومت فشاری، جذب آب ، عمق نفوذ در سنین 28 و90 روزه . نتایج آزمایش نشان می دهد که استفاده از پوزولان به صورت مجزا نسبت به ترکیب پوزولانها عملکرد بهتری داشته است. در مورد آزمایش خوردگی افزودن پوزولان ها به تنهایی باعث افزایش مقاومت بتن بازیافتی در برابر خوردگی می شود به طوری که طرح 15 درصد متاکایولین و طرح 10 درصد پومیس تفتان عملکرد بهتری در برابر خوردگی نسبت به طرح ترکیبی داشته اند که دلیل آن را داشتن ساختار یکنواخت و همچنین، حضور ژل سیلیکات کلسیم هیدراته C-S-H دانست که باعث کاهش حفرات و کاهش جریان عبوری می شود در نتیجه باعث مقاومت در برابر خوردگی می شود.
    کلیدواژگان: بتن بازیافتی، پومیس تفتان، متاکائولین، دوام، خوردگی میلگرد
  • تقی مفید، حمیدرضا توکلی* صفحات 243-263

    المان ها و سیستم های سازه ای در طول عمر خود دچار کاهش مقاومت و سختی می گردند که اصطلاحا زوال نامیده می شود. یکی از متداول ترین نوع زوال در سازه های بتن آرمه، زوال چرخه ای می باشد که به دلیل بار های رفت و برگشتی ناشی از زلزله ایجاد می شود؛ سازه هایی که در طول عمر خود، یک یا چند زلزله را تجربه می نمایند، دچار درجه ای از زوال می گردند که پاسخ لرزه ای آن ها را در برابر زلزله های بعدی تحت تاثیر قرار می دهد. مدل های رفتاری موجود، زوال چرخه ای حاصل از حرکت رفت و برگشتی در طول یک زلزله را در نظر می گیرند ولی بسیاری از این مدل ها اثرات زوال ناشی از زلزله های قبلی را در نظر نمی گیرند؛ درصورتی که این زوال می تواند اثرات قابل توجهی در رفتار المان های سازه ای داشته باشد. در این پژوهش، به بررسی زوال چرخه ای تیر بتن آرمه و تاثیر آن در رفتار بعد از زلزله آن ها به صورت آزمایشگاهی پرداخته می شود. برای این منظور، 12 تیر بتن آرمه با مشخصات یکسان ساخته شده و تحت بارگذاری جابجایی کنترل قرار می گیرند. برای ایجاد زوال ناشی از زلزله، از بارگذاری تناوبی با دامنه ثابت (هارمونیک) استفاده می شود. به منظور بررسی اثر زوال چرخه ای در رفتار بعد از زوال المان ها سه سطح زوال کم، متوسط و زیاد انتخاب می گردد. پس از انجام آزمایش، نتایج مربوط به نمودارهای هیسترزیس، زوال مقاومت و ظرفیت جذب انرژی برای نمونه ها ارایه و مورد بحث قرار می گیرند. نتایج آزمایشات نشان می دهد که با افزایش سطح زوال، میزان جذب انرژی تیرهای بتن آرمه کاهش می یابد؛ به خصوص در تیرهای با سطح زوال زیاد، میزان جذب انرژی تیرها بیش از 40 درصد کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: زوال چرخه ای، تیر بتن آرمه، بارگذاری چرخه ای، پاسخ لرزه ای، رفتار هیسترزیس
  • ابراهیم خلیل زاده وحیدی*، مصیب حسنی جلیلیان صفحات 248-263
    خطر بالقوه آتش سوزی یکی از پدیده های مهمی است که می تواند باعث خسارت به سازه شود. بنابراین، برای ستون ها به عنوان اجزای باربر اصلی یک سازه که به دلایل ایمنی نیاز به مقاومت کافی در برابر آتش دارند، اضافه کردن پوشش محافظ آتش امری ضروری است. در این پژوهش تاثیر پوشش رنگ منبسط شونده روی توزیع دما در مقطع و زمان مقاومت در برابر آتش ستون های فولادی پر شده با بتن که مناسب مناطق با لرزه خیزی بالا و ساختمان های بلند هستند، مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور ابتدا مدل اجزای محدود یک ستون فولادی پر شده با بتن تحت اثر آتش استاندارد ایزو 834، طبق داده های آزمایشگاهی موجود، تهیه و تحلیل شده است. پس از صحت سنجی نتایج بدست آمده از مدل اجزای محدود در مقایسه با داده های آزمایشگاهی، نمونه های مختلفی از ستون های با مقاطع دایره، مستطیل، مربع و بیضی به صورت محافظت شده، بر اساس آیین نامه ی فولاد ایران طراحی و توسط نرم افزار اجزای محدود آباکوس مدل سازی و تحلیل شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد پوشش رنگ منبسط شونده باعث افزایش مدت زمان تاب آوری در برابر آتش ستون های فولادی پر شده با بتن با سطح مقطع دایره، مربع، مستطیل و بیضی به ترتیب به میزان، 2/2، 3/3، 14/4 و 36/3 برابری نسبت به نمونه های مذکور بدون پوشش محافظتی شده است.
    کلیدواژگان: ستون فولادی بتن پر، آتش سوزی، مقاومت آتش سوزی، حفاظت در مقابل آتش، رنگ منبسط شونده
  • رضا وهدانی*، محسن خزائی، علی خیرالدین صفحات 264-285
    یکی از شیوه های معمول کنترل غیرفعال سازه ها در برابر زمین لرزه بهره گیری از سیستم میراگرهای جرمی تنظیم شده است. ساختار این میراگرها متشکل از سه پارامتر اصلی یعنی جرم، میرایی و سختی می باشد. میراگرهای جرمی تنظیم شده غالبا با اثرگذاری روی یک مود سبب کاهش دامنه پاسخ ها می گردند. تاکنون در بیشتر موارد تنها یک میراگر جرمی تنظیم شده TMD (Tuned Mass Damper) در بام ساختمان و یا چند میراگر محدود در چندین نقطه در ارتفاع ساختمان نصب می شد که این مستلزم در نظر گرفتن جرم و فضایی قابل توجه در نقاطی از سازه به عنوان سربار و از آن مهمتر پیش بینی جسمی که جرم مورد نیاز را تامین کند می باشد. در این تحقیق کارایی میراگر جرمی تنظیم شده توزیعی چندگانه (MTMD) در ساختمان ده طبقه فولادی منظم و نامنظم L و U شکل، تحت رکوردهای حوزه نزدیک و دور از گسل مورد بررسی قرار گرفته و با انجام تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی تاثیرات میراگر های جرمی چندگانه در پاسخ های لرزه ای ارزیابی شده است. همچنین برای تعیین موقعیت بهینه MTMD در پلان طبقه بام از توابع API نرم افزار SAP2000 و الگوریتم ژنتیک برنامه MATLAB استفاده شده است. بررسی نتایج نشان دهنده ی تاثیرات میراگرهای چندگانه جرمی در کاهش پاسخ لرزه ای شتاب، جابجایی و برش پایه در سازه ها است؛ بطوری که بطور میانگین مقدار جابجایی بام در حدود 50 درصد، شتاب طبقه بام و برش پایه در حدود 40 درصد کاهش یافته اند. همچنین نتایج حاصل از تعیین موقعیت بهینه برای MTMD در مدل 10 طبقه نشان دهنده-ی اهمیت قرارگیری میراگرها بصورت متقارن نسبت به مرکز جرم ساختمان است.
    کلیدواژگان: میراگر جرمی چندگانه، رکورد حوزه دور و نزدیک گسل، نامنظمی در پلان، تحلیل دینامیکی غیرخطی، موقعیت بهینه
  • سید مجتبی هژبرالساداتی*، حسن حاجی کاظمی صفحات 286-303

    یکی از ساده کننده ترین فرضیات محاسباتی در طراحی ساختمان ها، عدم در نظر گرفتن میانقاب ها در مراحل تحلیل و طراحی سازه است. به طور معمول، دلیل این امر، پیچیدگی بسیار زیاد رفتار غیرخطی این اعضا که در دسته اجزای غیر سازه ای قرار می گیرند، می باشد. باید آگاه بود، معمولا آیین نامه ها با بکارگیری ضرایبی اثر میانقاب ها را در روابط وارد می سازند. در سال های اخیر، پژوهش های متعددی بر نقش اساسی این اجزا در هنگام وقوع زلزله و سایر حوادث غیر مترقبه تاکید داشته اند. بنابراین، بررسی رفتار سازه ها با در نظر گرفتن میانقاب ها امری ضروری به نظر می رسد. در این پژوهش، برش مقاوم قاب های میانپر با در نظر گرفتن میانقاب بررسی می گردد. پارامترهای هندسی موثر در رفتار چنین اعضایی به طور دقیق و تحلیلی مطالعه شده و روابطی برای اثرات ضخامت، طول و ارتفاع دیوار پیشنهاد می گردد. افزون بر این، پاره ای از نگره های کلان موجود همراه با روابط پیشنهادی پژوهشگران برای بررسی قابهای میانپر نیز مرور می گردند. نتایج پیشنهادی نشان می دهند میانقابهای مربعی با طول و ارتفاع برابر، دارای کمترین میزان برش مقاوم می باشند. افزون بر این، افزایش ضخامت میانقاب اثر قابل توجهی بر برش مقاوم قاب خواهد داشت.

    کلیدواژگان: قاب میانپر، برش مقاوم، ابعاد میان قاب، مدلهای میله ای، میانقاب
  • عبدالرسول پرهیزگارشریف، علیرضا لرک*، عبدالرسول تلوری صفحات 304-328
    در این پژوهش یک چارچوب ترکیبی جدید مبتنی بر روش های تصمیم گیری چندمعیاره به منظور رتبه بندی مکان های بالقوه احداث تسهیلات کارگاهی در پروژه مسکن مهر در شهر تهران با توجه به معیارهای هزینه و ایمنی ارایه شده است. بدین منظور در ابتدا تمامی معیارهای موجود در انتخاب مکان های مناسب از ادبیات تحقیق استخراج شده و سپس طبق نظر کارشناسان و خبرگان، تاثیرگذارترین این معیارها که با شرایط موجود در شهر تهران همخوانی دارد، در نظر گرفته شده است. سپس مناطق مساعد جهت احداث تسهیلات به عنوان گزینه های بالقوه تعیین شد و طبق ساختار موجود در روش پیشنهادی توسط کارشناسان امتیازدهی شده است. مطابق با اطلاعات دریافتی از پرسشنامه ها، اوزان معیارهای انتخابی توسط روش بهترین-بدترین تعیین شده و رتبه بندی نهایی گزینه ها با استفاده از دو روش تحلیل خاکستری و ویکور صورت گرفته است. نتایج حاکی از آن است که هر دو روش ویکور و تحلیل روابط خاکستری دارای رتبه بندی یکسانی هستند. اما جهت انتخاب بهترین مکان بالقوه احداث تسهیلات کارگاهی نیازمند استفاده از روشی با قابلیت اطمینان بالا می باشد. از این رو جهت انتخاب بهترین روش، از تحلیل حساسیت نتایج نهایی بر روی پارامترهای موجود در روش های VIKOR و GRA استفاده شده است. بر اساس نتایج، روش GRA دارای میزان استواری بالاتری نسبت به روش VIKOR است. بنابراین رتبه بندی بدست آمده توسط روش GRA به عنوان پاسخ نهایی جهت پیاده سازی در مورد مطالعاتی مورداستفاده قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: تسهیلات کارگاهی، معیارهای ایمنی، روش بهترین-بدترین، روش ویکور، روش تحلیل خاکستری، پروژه مسکن مهر تهران
  • امین قنادی اصل*، مهدی عیسی زاده صفحات 329-342
    اخیرا با افزایش ارتفاع ساختمان ها ضرورت استفاده از سیستم های مقاوم در برابر نیرو های جانبی نظیر زلزله و تند باد بیشتر احساس می شود و عدم توجه به این موضوع، آسیب هایی را به دنبال خواهد داشت. در میان سیستم های مقاوم در برابر بار های دینامیکی می توان به سیستم مهاربند پیستونی شکل اشاره کرد که نقش مهمی در پایداری سازه ها و کنترل پاسخ های دینامیکی از قبیل جابجایی و شتاب، دارند و با جذب انرژی، سازه را در برابر تحریکات مختلف مقاوم کرده و مانع از ایجاد آسیب های جدی به سازه می شوند. در این مقاله، سیستم مهاربند پیستونی شکل جدیدی که از دو لوله خارجی و داخلی و تعدادی صفحات نیم دایره ای موازی متصل به آن ها تشکیل شده اند در نظر گرفته شده است که در برابر فشار و کشش و کمانش هم، مقاومت خوبی از خود نشان می دهند و به صورت های مختلف همگرا، واگرا و غیره می توانند نصب شوند و با اتلاف انرژی از میزان نیرو های جانبی وارد بر سازه می کاهند. در این مقاله رفتار قاب فولادی با استفاده از سیستم مهاربند پیستونی شکل در برابر بار های دینامیکی مورد بررسی قرار گرفته است و برخی پاسخ های دینامیکی آن کنترل شده است. برای این منظور پنج نوع پیستون طراحی شده است که هر کدام در یک قاب فلزی یک دهنه تعبیه شده اند. پس از مدلسازی هر پنج نوع مهاربند، نتایج با یکدیگر مقایسه شده اند. اصلی ترین هدف این پژوهش، بررسی کارایی این سیستم جدید در کنترل پاسخ های دینامیکی نظیر جابجایی، سرعت و شتاب و کمانش مهاربند پیستونی شکل خواهد بود تا آسیب های ناشی از بار های جانبی که به سازه اعمال می شوند حداقل گردند.
    کلیدواژگان: مهاربند پیستونی شکل، جابجایی، شتاب، خصوصیات دینامیکی، بارگذاری چرخه ای
  • سعید کردی، فریدون امیدی نسب*، مهدی دهستانی صفحات 364-379
    سازه ها ضمن اینکه به عنوان یکی از اصلی ترین منابع و سرمایه های هر کشور محسوب می شوند، به دلیل استفاده طولانی مدت و مداوم، و ضرورت حفظ جان انسان ها باید همواره پایداری و ایمنی کافی را دارا باشند. بر این اساس چگونگی رفتار بتن در معرض درجه حرات های بالا از اهمیت بالایی برخوردار است. استفاده از سیمان های با آلومین بالا به دلیل ضعف قابل توجه سیمان های معمولی در دماهای بالاتر از 300 درجه سلسیوس، مورد توجه محققین قرار گرفته است. در این مطالعه ضمن استفاده از سیمان کلسیم آلومینات IRC40 به جای سیمان معمولی، از ترکیب دو نوع الیاف فولادی و الیاف پلی پروپیلن، در ساخت بتن استفاده شده است. هدف از این پژوهش ارزیابی اثر درجه حرارت های بالا بر خصوصیات مکانیکی بتن ساخته شده از سیمان کلسیم آلومینات، و محاسبه جذب انرژی نمونه های بتنی پس از قراردهی آن ها در مجاورت دماهای 600،110 و 800 درجه سلسیوس می باشد. در همین راستا از 4 طرح اختلاط بر مبنای استفاده از چهار سطح الیاف ترکیبی به مقدار 0، 0.5، 1و 1.5 درصد برای ساخت مجموعا 108 نمونه، شامل نمونه های فشاری مکعبی 10×10×10سانتی متر، نمونه های کششی استوانه ای با قطر 10 و ارتفاع 20 سانتی متر و تیر های خمشی با ابعاد 6×8×32 سانتی متر استفاده شد. مطابق با نتایج آزمایشگاهی مشاهده شد که استفاده از 1.5 درصد الیاف ترکیبی موجب افزایش قابل ملاحظه مقادیر خصوصیات مکانیکی شامل مقاومت فشاری، مقاومت کششی و مقاومت خمشی و همچنین ارتقاء سطح جذب انرژی می گردد.
    کلیدواژگان: بتن، سیمان کلسیم آلومینات، درجه حرارت بالا، خصوصیات مکانیکی، الیاف فولادی، الیاف پلی پروپیلن
  • احسان تیموری، سعید عباسی*، امیرجواد مرادلو صفحات 380-401

    در این مطالعه روند اثرات افزودن سخت کننده بر پاسخ فرکانسی و لرزه ای برج آبگیر در زمان ساخت مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. بدین منظور و برای بررسی بهتر اثرات سخت کننده ها از دو نوع سخت کننده ی افقیو قایم در تعداد و ترازهای ارتفاعی مختلف استفاده شده است. همچنین این بررسی برای حالاتی که وزن سازه به میزان وزن سخت کننده هایاضافه شده، کاهش یافته نیز مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق ابتدا آنالیزفرکانسی این مدل ها پس از افزودن سخت کننده ها انجام گرفته و با مدل اصلی مقایسه شده است که نتایج نشان می دهد مقادیر فرکانس اول سازه با اعمال سخت کننده های طوقی و قایم به ترتیب کاهش و افزایش یافته است که نشان از تاثیرات نوع و تعداد سخت کننده ها بر پاسخ فرکانسی سازه دارد. در ادامه برای بررسی بهتر اثرات این نوع سخت کننده ها، برج هایآبگیر ساخته شده تحت آنالیز لرزه ای قرار گرفته اند و نتایج حاصل نشانگر آن است کهمیزان تغییر مکان ها و تنش ها برای حالاتی که سخت کننده ی افقی در نظرگرفته شده است، افزایش یافته و نیز برای حالات برج آبگیر با سخت کننده قایم مقادیر تغییرمکان ها کاهش یافته و مقادیر تنش بسته به تراز ارتفاعی سخت کننده ها روند نزولی به خود می گیرد. نتایج حاکی از اهمیت اثرات سخت کننده ها برپاسخ فرکانسی و لرزه ای برج آبگیر داشته و ضرورت بررسی این حالات را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: برج آبگیر، سخت کننده ی افقی، سخت کننده ی قائم، آنالیز فرکانسی، آنالیز لرزه ای، روش المان محدود
  • مهتاب بادامکی، پویا زکیان* صفحات 402-417

    به دلیل اهمیت کاهش هزینه های ساخت و سازهای مهندسی، پژوهش های بسیاری در زمینه بهینه یابی سازه ها انجام می شود. از این رو کاهش وزن سازه ها می تواند در راستای کاهش هزینه ها سودمند باشد. در این پژوهش، یک مسئله نوین بهینه یابی تک هدفه برای طراحی برپایه عملکرد قاب خمشی فولادی دوبعدی مبتنی بر تحلیل دینامیکی غیرخطی با تکیه بر آیین نامه های جدید طراحی بر اساس عملکرد ارایه شده است. تابع هدف وزن قاب خمشی است که مقدار آن باید کمینه شود و برای حل مسئله از الگوریتم فراکاوشی بهینه یابی اجتماع ذرات (PSO) کمک گرفته شده است. با به کارگیری تحلیل دینامیکی غیرخطی به عنوان یک روش تحلیل لرزه ای که با لحاظ رفتار غیرارتجاعی مصالح و غیرخطی هندسی، ماهیت دینامیکی سازه را تحت زلزله نزدیک به واقعیت در نظر می گیرد، طراحی برای سطح خطر لرزهای و سطح عملکردی معین صورت گرفته است. با توجه به آیین نامه های مورد استفاده در این پژوهش، نیاز به مقیاس شتاب نگاشت هایی برای تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی است که برای این منظور از روش هم پایه سازی طیفی برای روند مقیاس یازده شتاب نگاشت زلزله بهره گیری شد. همچنین قیدهای طراحی گوناگونی از جمله قیود سازگاری ابعادی مقاطع، خدمت پذیری و عملکردی پیشنهاد شده است. مثال طراحی ارایه شده نمایانگر کارایی مسئله پیشنهادی و توانایی الگوریتم بهینه یابی اجتماع ذرات در طراحی بهینه بر پایه عملکرد است.

    کلیدواژگان: طراحی لرزه ای، بهینه یابی سازه ها، تحلیل دینامیکی غیرخطی، روش بهینه یابی اجتماع ذرات، طراحی براساس عملکرد، قاب خمشی فولادی
  • عباس مصلحی، محمدعلی دشتی رحمت آبادی*، حسین آرمان صفحات 418-439

    بتن پودری واکنشی (واکنش پذیر) نوع خاصی از بتن است که استحکام و دوام آن با از بین بردن مصالح درشت دانه و استفاده از مواد افزودنی، بهبود یافته است و به دلیل تنوع در مصالح و روش ساخت آن، نسبت اجزای تشکیل دهنده یا به عبارتی طرح های اختلاط متفاوتی برای تولید این نوع بتن ارایه شده است و تصمیم گیری در مورد انتخاب مناسبت ترین طرح اختلاط بتن پودری واکنشی مشکل خواهد بود. در این تحقیق سعی بر آن است که از تکنیک های تصمیم گیری چند معیاره به منظور ، رتبه بندی و انتخاب مناسب ترین طرح های اختلاط بتن پودری واکنشی استفاده شود.شاخص های موثر در طرح اختلاط بتن، شامل: سیمان، آب، پودر سیلیس، ماسه سیلیسی، پودر میکروسیلیس، فوق روان کننده، مقاومت فشاری، درصد جذب آب و وزن واحد حجم است که با استفاده از پیشینه پژوهش تعیین و مورد ارزیابی قرار می گیرند. ابتدا وزن شاخص ها با روش آنتروپی شانون مشخص، و ماتریس تصمیم تشکیل شد، سپس طرح های اختلاط بتن پودری واکنشی با سه تکنیک ساو، تاپسیس و ویکور بصورت مجزا رتبه بندی شدند. نتایج تحقیق نشان می دهد به کارگیری تکنیک های گوناگون تصمیم گیری، منجر به رتبه بندی متفاوتی برای گزینه ها می شود. بنابر این جهت حصول رتبه بندی نهایی، روش کپلند به عنوان بهترین روش پیشنهاد شده است و استفاده از تکنیک های تصمیم گیری چند معیاره برای رتبه بندی طرح های اختلاط بتن پودری واکنشی، روشی مناسب و قابل قبول است. رتبه بندی نهایی کپلند با تکنیک های ساو، تاپسیس و ویکور مقایسه و معلوم گردید که نتایج رتبه بندی روش های ساو، تاپسیس و ویکور به ترتیب 100، 85 و 70 درصد با روش کپلند مطابقت دارد. همچنین روش ساو به دلیل مطابقت 100 درصدی با روش کپلند، مناسب ترین روش برای رتبه بندی طرح های اختلاط بتن واکنشی شناخته شد.

    کلیدواژگان: بتن پودری واکنشی، رتبه بندی طرح اختلاط، تصمیم گیری چند معیاره، ساو، تاپسیس، ویکور، کپلند
  • یعقوب محمدی*، محمد بابایی، امین قنادی اصل صفحات 440-464
    نیاز انسان به فضاهای مناسب و کافی برای زندگی و کار از یک سو و تراکم جمعیت و افزایش قیمت زمین و استفاده هر چه بیشتر از ساختمان هایی با ارتفاع بالا نیاز به تحقیقات در خصوص این سازه ها نیز افزایش می یابد. سیستم لوله ای هرمی نیز یکی سیستم های سازه ای مناسب برای ساختمان هایی با ارتفاع بالاست. هدف از این تحقیق بدست آوردن یکی از ویژگی های مهم دینامیکی یعنی فرکانس طبیعی (ω) برای تعدادی از ساختمان های بلند با سیستم لوله ای، لوله ای هرمی است و یک روش تقریبی نیز برای تجزیه، تحلیل و محاسبه فرکانس طبیعی با سیستم لوله ای هرمی ترکیبی با دیوار برشی، لوله در لوله هرمی ارایه می شود. اندازه زاویه هرم قاب لوله ای نسبت به امتداد قایم (طول ارتفاع) سازه متغیر می باشد روش پیشنهادی در اینجا ما را قادر می سازد تا با کمک برنامه نویسی رایانه ای، فرکانس طبیعی ساختمان های بلند لوله ای عمودی و هرمی شکل را محاسبه کنیم و مدل ها به دو صورت المان محدود و روش تحلیلی ریاضی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. نتایج حاکی از آن است که روش مورد بررسی فرکانس طبیعی را به درستی محاسبه می کند و انطباق خوبی با نتایج المان محدود دارد و سازگاری بهتری با سازه های بدون زاویه هرمی و با ارتفاع بیشتر دارد و مقدار خطای محاسباتی حاصله بسیار کم می -باشد. نتایج مدل پیشنهادی ریاضی که روشی آسان برای استفاده و روش قابل فهم از ویژگی های دینامیکی سازه و اثر تغییرات زاویه برفرکانس می پردازد. همچنین این روش تحلیلی کمترین خطا را برای سیستم های لوله در لوله و بیشترین خطا را برای سیستم لوله ای ترکیبی با دیوار برشی هرمی و قایم دارند.
    کلیدواژگان: سیستم لولهای هرمی، فرکانس طبیعی، سختی خمشی، ساختمان بلند، لوله درلوله
  • مهرداد حجازی*، سیاوش ناظری صفحات 465-491
    در این مقاله، رفتار خارج از صفحه دو نمونه دیوار بنایی آجری با بازشو به ابعاد mm3 300×3000×6000 و mm3 300×3000×3000 بدون تقویت و تقویت شده با نوارهای FRP در 30 حالت مختلف تحت بار چرخه ای مورد بررسی قرار گرفته است. متغیرها عرض، ارتفاع و موقعیت بازشوها بوده اند. رفتار مصالح استفاده شده به صورت غیرخطی در نظر گرفته شده است و از نرم افزار المان محدود ANSYS برای تحلیل ها استفاده گردیده است. بر اساس نتایج به دست آمده از تحلیل ها، وجود بازشو باعث می شود ترک خوردگی در دیوار ها با طول 3 متر زودتر از دیوارهای با طول 6 متر شروع شود. در نمونه های 3 متری هرچه بازشو به گوشه بالایی دیوار نزدیک تر باشد حداکثر تغییرمکان در لحظه ترک خوردگی کمتر می باشد و با تقویت کنار بازشو ها مقدار این حداکثر تغییرمکان افزایش می یابد. ولی در نمونه های 6 متری بازشودار تاثیر محل و ابعاد بازشو بر این تغییرمکان کم تر است. در نمونه های 3 متری هرچه بازشو کوچک تر و از گوشه بالایی دیوار دورتر باشد مقدار انرژی مستهلک شده بیشتر می باشد. همچنین با تقویت کنار بازشو ها انرژی مستهلک شده افزایش می یابد. ولی در نمونه های 6 متری تاثیر بازشو بر مقدار انرژی مستهلک شده کمتر است، هر چند با تقویت توسط نوارهای FRP انرژی مستهلک شده نسبت به حالت تقویت نشده افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: دیوار میانقاب آجری، بازشو، نوار FRP، رفتار خارج از صفحه، بار چرخه ای
|
  • Sahar Jalili, Hossein Javaheri Koupaei, Hassan Sharafi * Pages 5-21
    Seismic behaviour of shallow foundation on adjacent of the sand slope crest is evaluated in this article. The foundation of various engineering structures has been made of Shallow foundation adjacent to soil slopes. While the shallow foundation is placed in the slope or out of the slope the amount of static and dynamic bearing capacity is reduced. Static bearing capacity and dynamic bearing capacity (Seismic) have been made up of respective coefficients. In fact, when the ground slope is increased the quantitative amount of bearing capacity coefficient of shallow foundation is reduced. Bearing capacity of the shallow foundation has been investigated by various researchers. Respective researchers evaluate this problem when respective shallow foundation is on the slope in static circumstance. In respective condition, the sloe and shallow foundation are under seismic vertical, horizontal loads as well as the combination of respective loads. Seismic vertical and horizontal load effect analysis under horizontal and vertical seismic load condition could be evaluated by critical state methods in quasi-static loading technique. Two-dimensional finite element method, as well as the computational framework of the plane surface, have been used for numerical simulation in current research hypothesis. Shallow foundations have been placed at a certain distance from slope crest. The slope studied in this research has a 25-degree angle (2:1 - V: H).The respective slope has been constructed by sandy materials with medium density. Constitutive elastic models such as Mohr-Coulumb (MC) and Hardening Soil Model (HSM) have been selected for hardening effect evaluation. Actual seismic behaviour of the slope, shallow foundation as well as the direction of seismic response have been investigated innovatively. Research results are presented that two constitutive models (MC and HSM) have completely different response in the zone of the structural element of shallow foundation behaviour and geotechnical performance of dry sandy slope.
    Keywords: Shallow foundation, Dry Sandy Slope, Seismic Loading, Numerical Model, Physical Model
  • Majid Ghamari, Majid Gholhaki * Pages 22-43
    A Composite Steel Plate Shear Wall (CSPSW) consists of an infill steel plate and a reinforced concrete panel attached to one side or both sides by shear studs. CSPSW is a lateral resisting system primarily used to resist wind and seismic forces. In a steel plate shear wall, the story shear is carried by the tension field action of the steel plate after buckling of diagonal compression. Meanwhile, In a CSPSW, concrete panels prevent the out-of-plane buckling of thin-walled steel plate, thus significantly increasing the load-bearing capacity the wall. One of the main parameters for seismic design of structures is the fundamental natural period. In this paper, the fundamental period of the structures with CSPSW by an analytical method has been presented. Following this, 27 numerical models were categorized three types including low-rise building, mid-rise building and tall building with 6, 12 and 18 stories, respectively. Furthermore, the considered models were in three displacement modes including moment, shear and moment-shear modes. CSPSWs were in the span widths of 1.5, 3 and 4 m, and also concrete panel thicknesses were including 30, 40 and 50 mm in one side of steel plate. To compute the fundamental natural period of the models, ABAQUS software was employed. The results indicated that the numerical period has a good compatibility with the computional period based on moment-shear analytical method. Therefore, the proposed relations in this paper are suitable. Also, the fundamental period of the structures was decreased up to 15% by increasing the span width of CSPSW. Meanwhile, concrete panel thickness didn't have remarkable effect on the fundamental period. Finally, it seems that the proposed relations by Iranian seismic design code (Standard 2800) and seismic codes in the world are valid for determining fundamental periods of structures with CSPSW.
    Keywords: Composite Steel Plate Shear Wall (CSPSW), Fundamental Natural Period, Moment-Shear Analytical Method, Span Width, Concrete Panel Thickness
  • Mehdi Nezhadnaderi *, Sayedeh fatemeh Khoshkalam Soleimandarabi, Raheleh Rostami Pages 44-58

    Photocatalytic self-cleaning is one of the most important uses of nanotechnology in the building industry. In this paper, we investigate the effect of using silicafume and titanium dioxide and nano-silica on increasing or decreasing the self-compressive properties of precast concrete components in architectural view of concrete structures. Type I-42.5 cement was used according to American Society for Testing and Materials (ASTM) -C150 specifications. Silicafume conforming to ASTM-C1240 standard specifications in the concrete blend was used as a replacement for cement. For investigation the use of TiO2 on the reduction of environmental contamination paint on the surfaces of precast concrete, three designs with zero and 2.5% and 5% TiO2 percentages were used instead of cement in the mix design. Better results were obtained with the sample with 2.5% and 5% TiO2 compared to the sample without titanium dioxide addition. The results show that TiO2 with 5% cement replacement with silicon with 20% cement replacement than 3% Nano-silica has more potential to improve the environmental properties of concrete facades of buildings in heavily contaminated cities in terms of concrete surface cleanliness and cleanliness. Better results were obtained with the sample with 2.5% and 5% TiO2 compared to the sample without titanium dioxide addition. The results show that TiO2 along with silicafume and Nano-silica has great potential to improve the environmental properties of the concrete facade of buildings in cities exposed to high contamination in terms of surface cleaning and cleaning.

    Keywords: nano titanium dioxide, Silica fume, Concrete self- cleaning, nano-silica, Prefabricated Facade
  • Ali Shahri, Ali Massumi *, Masoud Soltani Mohammadi, Peyman Homami Pages 59-80
    Earthquake vulnerability is the major weakness of unreinforced masonry structures. Various methods have so far been proposed to strengthen such structures against earthquakes. The recommended procedures are not especially suitable for this type of structures, that are meanwhile historically and culturally valuable. One of the adequately suitable methods of retrofitting of this particular type of structures is the center-core technique; based on which the façade of buildings with no change whatsoever. Scantly little studies have so far been conducted on structural retrofitting and the essential research carried out in this area has focused on the study of masonry piers. In this study, the in-plane nonlinear behavior of two full scale unreinforced masonry wall specimens, retrofitted with three and five reinforced cores, were tested under experimental cyclic loading; and their related hysteresis force-displacement, envelop force-displacement (backbone curve), energy dissipation and secant stiffness degradation curves, were plotted. Using envelop curves, ductility and effective stiffness parameters of each of the two specimens were extracted and the results were compared with those of the reference non-retrofitted wall specimen. The outcome results revealed that this method has led to 42% increase in ultimate strength and a 55% increase in ductility of the three-core specimens compared to 84% increase in the ultimate strength and 236% rise in ductility of the five-core sample. Also, the reinforced samples’ effective stiffness raised significantly as compared to the non-retrofitted specimen. Failure and damage patterns of the strengthened specimens showed that their failure modes, compared to the non-retrofitted reference specimen, have converted from diagonal to combination of diagonal and sliding failure mode.
    Keywords: Historical buildings, URM, Cyclic behavior, retrofitting, center-core technique, Ductility
  • Jafar Ghalejoughi, MohammadReza Sheidaii *, Saeed Tariverdilo Pages 81-102

    The buckling behavior of compression member has a decisive role in the collapse behavior of a structure. The buckling and sudden capacity loss of the compression member can be prevented using a proposed PPFLD and the brittle post-buckling behavior of the compression member can be converted into ductility behavior. The PPFLD consists of two pipes, one of which is placed into the other pipe and the axial force applied to the inner pipe. Thus, the outer pipe operates as a casing for the inner pipe. The present study investigated a number of experimental specimens. Next, numerical analysis of these specimens has been done using finite element software. Further, the behavior of the PPFLD have been investigated under important parameters such as the gap between two pipes, the inner pipe slenderness coefficient, and the ratio of outer pipe length to inner pipe length, by studying more numerical specimens. The results indicate this PPFLD is an effective, simple and economical method to prevent the buckling of compression member and can lead to a favorable increase in the bearing and deformability capacity of the compression member. The bearing capacity of this PPFLD is inversely related to the size of the gap, and is directly related to the ratio of the outer pipe length to inner pipe length. The bearing capacity of the member will increase significantly, if the gap size is less than 43% of the inner pipe's gyration radius, and the the ratio of the outer pipe length to inner pipe length is greater than 55%. This is more sensible especially when the outer pipe covers the entire length of the inner pipe. The proposed PPFLD has the potential of eliminating the buckling of compression member and providing adequate and sufficient restraints to make yielding at compression member with different slenderness.

    Keywords: Force limiting device (FLD), Pipe in pipe (PP), Non-linear analysis, Finite Element, Post-buckling behavior
  • Majid Malekzadeh, Mohsen Ali Shayanfar * Pages 103-128
    Given that bent steel bending frames are one of the load-resisting systems such as earthquakes and winds, the role of bonding resistance in these frames will be crucial. The purpose of this study was to investigate the behavior of semi-conductive welded steel joints on the seismic behavior of 3D steel frames. The results of this study show that with the decrease in the number of structural classes, in this project the reduced formability of the structures decreases the IDA curves to a lower IM level, indicating that with increasing Structural plasticity can be achieved by higher computations in structures at the same earthquake level. Also, the coating curves corresponding to the structures with less ductility are at a higher level, that is, the coating curve is lower at higher level, with increasing formability in nonlinear static analysis. In other words, with increasing rigidity of the joints, the structures behave more rigidly and their bending curves are higher and the structures with higher plasticity become horizontal at lower seismic intensity levels. And the rigid structures are at a higher level, which is also reflected in the results of nonlinear static analysis, and by decreasing the rigidity of the joints, the effective alternation time of the asymmetric structure increases and the spectral acceleration decreases. Also with decreasing joint rigidity, the contribution of higher modes increased, so in semi-rigid joints the number of effective mods in the structures is higher than the rigid state. This issue can play an important role in the design of the structure. According to the findings of this study, little work can be done to investigate this method in the country, although research on the behavior of welded steel joints has so far been studied.
    Keywords: RBS, IDA, performance, Based, Design
  • Majid Pouraminian *, Seyede Vahide Hashemi, Abbasali Sadeghi, Somayyeh Pourbakhshian Pages 129-149

    Today, Buckling-Restrained Braces (BRB’s) are considered as lateral load-bearing systems due to their non-buckling in compression. But these braces also have disadvantages. Among these disadvantages is the creation of permanent deformation in the structure after the end of loading and also the costly replacement of these members after the failure and current of the steel core of these braces. Therefore, the use of Shape Memory Alloys (SMA’s) in BRB systems, given the specific characteristics of these alloys, can be an effective step in improving seismic responses. In this paper, seismic behavior of frames with BRB’s and the effect of utilizing SMA’s were studied. Then, three 2D-frames with 6 and 12 story were utilized. The OpenSees software used for the nonlinear time history analysis of frames. The BRB’s considered in two cases, with and without SMA’s. For development of fragility curves, according to FEMA P695 seven strong ground motion records was utilized. Incremental Dynamic Analysis (IDA) procedure was utilized to achieve probability of frame collapse. The results show that the collapsing capacity of BRB frames equipped with SMA’s is higher than that of the BRB frames. As an example, at the 50% probability level, the collapse capacity of a 12-story frame with a BRB equipped with SMA is 30% higher than that of a frame with BRB. The results also show that in 6-story frames for different spectral accelerations, the BRB system equipped with SMA compared to the BRB can reduce the probability of collapse by 28%. Using SMA’s in these building systems can reduce the cost of restoring and recovering of damaged systems and make the more resilient building system.

    Keywords: Buckling Restrained Braces (BRB), Shape Memory alloys (SMA), Incremental Dynamic Analysis (IDA) Far-Fault Earthquake Record, FEMA P695 Guideline, Resilience
  • Seyed Masood Miryoysefi Aval, Kazem Shakeri * Pages 150-170

    The steel moment resisting frames (SMRF) are the most common type of structural systems for bearing the gravity and lateral loads while this system is one of the more vulnerable structural systems under fire loading due to rapid descent of stiffness and strength properties of steel with temperature. In this regards, many researchers experimentally investigated the behavior of steel structural elements (e.g. Column, Beam, Connections) when exposed to fire. Most of these researches are limited to a sole element. Therefore, in this paper the entire behavior of the Steel moment resisting frames with intermediate ductility under different fire scenarios and for several gravity load ratios are studied through the numerical models. Three steel moment resisting frame with different stories and gravity load ratios in this study are considered. The analytical models of the studied frames are modeled in ABAQUS software. The results show that in different cases depending on the ratio of the gravity loads, different failure modes occur. In cases with the normal gravity loads, progressive collapse does not occur while with increasing the gravity loads; the vulnerability of structures increases and the potential of progressive collapse are increased.Fire loading, Steel moment resistant frame, Progressive collapse, Numerical models

    Keywords: Fire loading, Stability, Steel, moment resisting frame, Numerical models
  • MohammadJavad Taheri Amiri *, Milad Hemmatian, Arman Asghari Pages 171-193

    One of the most important issues discussed in construction management companies is the prioritization of projects and the allocation of resources among the organization so that through this selection the profit of the organization will be maximized. Construction Projects due to the close relationship among the parameters of the project and the unknown exterior environment; they encounter uncertainties in complex environment. In as much as the issue of evaluating and prioritization of construction projects is a difficult problem, the network structure is a suitable approach to explain them. In other words, the assessment and prioritization of construction projects based on risk factors in the real world is a complicated problem with many quality and ambiguous characteristics. In this study, by investigating the criteria and indices of construction projects with optimal selection used in the literature of the subject and adapting them with the experts in the field with conditions and situation of the problem, six projects have been selected and investigated. The criteria used in the research include, the facility of the performance, time, finance, geographical location, the importance of structure and the employers popularity. In this project the Best-Worth approach was used to weigh the options, VIKOR method was used to solve the evaluation problem and to prioritize the construction projects. The presented model helps the decision makers to make more accurate decisions and to be able to prioritize the construction projects which are the important strategies of some organizations so that they can apply correct management.The results obtained by the Vikor method showed that the ten-storey building with one basement floor in Neka was the highest priority. Also, after solving the mathematical model developed in this research, it was found that the selection of the projects was performed in accordance with the scenarios considered and performed well.

    Keywords: Prioritize construction projects, Best- Worth method, VIKOR, mathematical programming, project management
  • Somayeh Emami, Javad Parsa *, Hojjat Emami Pages 194-215
    Necessity to a complete and accurate analysis of the crack behavior in concrete dams using new methods is felt due to the sensitivity of the cracking problem in these dams. Meanwhile, meta-heuristic algorithms have a very good performance and accuracy in evaluating and predicting problems rather than other methods. In this study, Zayandehrood arch concrete dam has been chosen as the case study and the displacements in the cracks of this dam have been investigated by using election algorithm (EA). Water level and concrete temperature from 2000 to 2013 were considered as input parameters and also horizontal and vertical displacement of cracks were selected as output parameters. The results were compared with genetic algorithm (GA) and artificial neural networks (ANN). To evaluate the performance of the proposed method, three statistical criteria including correlation coefficient (R2), root mean square error (RMSE) and Nash-Sutcliff efficiency (NSE) were utilized. The results show that EA has a higher efficiency with R2 = 0.96, RMSE = 0.022 and NSE = 0.74, compared to GA and ANN. However, due to the lack of sufficient data, the amount of regression coefficient for spillway cracks was lower than the dam cracks. It is concluded that for evaluating the displacements of cracks in concrete dams and predicting their variations in future, meta-heuristic algorithms can be utilized as a very exact and powerful method. These methods can help dam managers and decision-makers in monitoring and vulnerability analysis of dams during their operation.
    Keywords: Cracking, Concrete dam, Displacement, Election Algorithm, Zayandehrood Dam
  • Davood Niktalab, Farhang Farahbod *, Alireza Manafpour, Mozhdeh Zargaran Pages 216-235
    Reinforced concrete (RC) flat slabs are utilized, because of their advantages such as covering large spans without beams, ease of execution increased construction speed, and decreased overall building height. However, this system is at risk of punching shear failure. In recent years, various methods have been proposed to strengthen RC flat slabs, but the latest of ones are penetrating and passing fiber reinforced polymers (FRPs) fan through the slab thickness. This method has been successfully evaluated in previous studies, and this research is tried to assess the most suitable pattern of FRP fan installation for punching shear. To reach this goal, two specimens of flab slabs from the available experimental studies, including one control and one strengthened specimen under pushover loading are similarly modeled and analyzed in ABAQUS Software to prove the accuracy of the analytical results. Then after considering two types of strengthening scheme with different patterns and changing the number of holes passing through the thickness of the slab, 18 samples are modeled in this Software. These nonlinear analyses are performed to determine the best pattern in terms of bearing capacity, ultimate displacement, ductility, energy absorption, stiffness and to find the best distance of FRP fibers form the column face. The results showed that the L1 which FRPs were placed in two parallel rows around the four sides of the column, noticed best among the other models. Among the radial patterns, the R5 which has six rows of FRPs arranged radially around the center of the slab has shown the best performance. Whatever the method of FRP fan strengthening is the load-bearing capacity, absorbed energy, and stiffness increased 137%, 535% and 21.6% compared to control slab, respectively. The results of the analysis can be used to determine the appropriate pattern of slab strengthening considering the economic aspect.
    Keywords: strengthening, Flat slab, optimal pattern, FRP fan, Punching shear, Analytical modeling
  • Maryam Kazemi Bojd, Seyed Roohollah Mousavi *, Abbasali Ghaderi Pages 236-247
    This study investigate the effect of Pumice and Metakaolin Pozzolans on properties of recycled concrete. In order to build the specimens, 10 percent of Taftan Pumice, 15 percent of Metakaolin and combination of both Pozzolans were replace to the cement. Compressive strength, water absorption, the penetration depth at the age of 28 days and 90 days for all specimens are obtained. The results of the tests indicate that the single use of Pozzolan operates better when it used in a composition. The specimen with 15 percent Metakaolin increased the compressive strength by 5.2 and 11.73 percent on days 28 and 90 in comparison with the recycled concrete specimen, respectively. Also in water absorption 27 percent decrease was caused on day 28 and 30 percent decrease was caused on day 90. And the 10 percent Pumice specimen performed better on day 90. On day 90 the water absorption was decreased by 25 percent and the remarkable decrease of penetration depth which was decreased by 53 percent. The reason of this reduction could be caused by the low hydration speed of Taftan Pozzolan and also the completion of Pozzolan and Morphology reactions. In the case of corrosion testing, the addition of Pozzolan alone increases concrete’s resistance against corrosion, so the specimens with 15 percent Metakaolin and with 10 percent Pumice Taftan perform better in comparison with the combined specimen. The reason is that the uniform structure and also the presence of Hydrated Calcium Silicate gel(C-S-H), which decreases the cavities and the passing electrical flow which causes more corrosion resistance.
    Keywords: Recycled Concrete, Pumice Taftan, Metakaolin, Durability, Corrosion of rebar
  • Taghi Mofid, Hamidreza Tavakoli * Pages 243-263

    Structural elements and systems experience a decrease in strength and stiffness throughout their lifetimes, called degradation. One of the most common types of degradation in RC (Reinforced Concrete) structures is the cyclic degradation caused by earthquakes. Structures that experience one or more earthquakes during their lifetime, experience a degree of degradation that affects their seismic response to subsequent earthquakes. Existing numerical models take into account the cyclic degradation of an earthquake, but many of these models neglect the effects of degradation caused by previous earthquakes; Recent studies show that this degradation has significant effects on the response of structural elements. In this study, the cyclic degradation of RC beams and their impact on the post-earthquake behavior of the beams is investigated experimentally. For this purpose, 12 RC beams are manufactured and subjected to displacement-control loading. Periodic loading with uniform amplitude is used to simulate the earthquake cyclic degradation. Three levels of slight, moderate and extensive degradation are selected to investigate the effect of cyclic degradation on the post-earthquake behavior of elements. After the experiment, the results of the hysteresis diagrams, strength degradation and energy absorption of the specimens are presented and discussed. The results of this study show that as the level of cyclic degradation increases, the energy absorption of RC beams decrease; Especially in the extensive level of degradation, the energy absorption of the beams is reduced by more than 40%.

    Keywords: Cyclic degradation, RC Beams, Periodic loading, Hysteresis behavior, Post-earthquake behavior
  • Ebrahim Kalilzadeh Vahidi *, Mosayeb Hassani Jalilian Pages 248-263
    The potential danger of fire is one of the important phenomena that may cause Irreparable damages the structure. Therefore, add fire protection is essential for columns as the main components of a structure that require sufficient fire resistance for increase in safety. In this study, the effect of expandable paint coating on the temperature distribution at the cross section and time of fire resistance of concrete-filled steel columns that are suitable for high seismic areas and tall buildings have been studied. For this purpose, in first step the finite element model of a steel column filled with concrete under ISO 834 standard fire was prepared and analyzed according to available laboratory data. After validation of the results from the finite element model in comparison with the laboratory data, various specimens of columns that protected with Intumescent Fire Coating and with circular, rectangular, square and oval sections, designed according to the Iranian Steel Code and has been modeled and analyzed by Abacus finite element software. The results show that the expandable paint coating increases the fire resistance of concrete-filled steel columns with circular, square, rectangular and oval cross sections by 2.2, 3.3, 4.14 and 3.36 equality has been afforded to those without protective cover.
    Keywords: Concrete filled steel tube, Fire, Fire resistance, Fire Protection, Intumescent fire coating
  • Reza Vahdani *, Mohsen Khazaei, Ali Kheyroddin Pages 264-285
    Using Tuned Mass Dampers (TMD) is one of the common methods for the passive control of structures subjected to earthquake. The structure of these dampers consists of three main parameters: mass, damping and stiffness. Multiple Tuned Mass Dampers (MTMD) reduce the amplitude of the responses by affecting over the modal properties of the structures. In the most cases, the installation of only a single TMD on the roof of the buildings or several dampers at the several points of the roof of the buildings requires considerable mass and space. In this study, the performance of MTMD in regular and irregular L- and U-shaped ten-story steel building is investigated under the near and far-field records. Nonlinear time history analysis is also applied in this paper. The SAP2000 software API function and MATLAB Genetic Algorithm (GA) is also utilized to determine the optimal locations of the MTMD in the roof plan. The results demonstrate the efficiency of MTMD on reducing the seismic responses of the building including acceleration, displacement and base shear such that on average, the roof displacement, acceleration, and the base shear are reduced 50,40 and 40% respectively. The optimal locations of MTMD in the ten-story model also indicate the importance of the symmetrical positioning of the dampers relative to the centre of mass of building.
    Keywords: Multiple Tuned Mass Damper, Near, Far-Fault Earthquakes, Irregularity on plan, Nonlinear dynamic analysis, Optimum Location
  • Seyed Mojtaba Hozhabrossadati *, Hassan Hajikazemi Pages 286-303

    One of the most simplifying computational assumptions in the design of buildings is the omission of infills in the analysis and design of structures. The reason for this is the extremely complex nonlinear behavior of these members that fall into the category of non-structural components. International codes usually apply some factors to the equations in order to enter the influence of infills. Many studies have reported the key role of such members in the resistance of structures against earthquakes and other unexpected accidents. Therefore, it seems crucial to study structures considering infills. In this study, the resistant shear of the infilled frames is investigated by considering the existence of infills. The geometrical parameters affecting the behavior of such members are analytically studied in detail and some relations are suggested for the effects of thickness, length and height of infills. Some of the existing macro theories for modelling of infills along with the proposed relations by the researchers to examine the infilled frames are also reviewed. The proposed results show that square infills with equal length and height have the least amount of resistant shear. In addition, increasing the thickness of the casing will have a significant effect on the resistant shear of the frame.

    Keywords: Infilled frames, Resistant shear, Infill dimensions, Strut models, Infills
  • Abdolrasoul Parhizgarsharif, Alireza Lork *, Abdolrasoul Telvari Pages 304-328
    This study presents a new hybrid framework based on the multi-criteria decision making to rank the potential site layout locations by consideration of the cost and safety criteria in the Mehr Construction Project in Tehran, Iran. To this end, all of the criteria in selecting suitable potential locations are extracted from the research literature and the most effective ones, which are matched with existing conditions in Tehran based on the opinion of experts, are considered. Then, the proper locations for site layout are determined as the potential alternatives and ranked by experts based on the structure, which exists in the proposed method. According to the data collecting from the questionnaires, the weights of selected criteria are calculated using WBM and the final ranking of the locations is performed using two Gray Relational Analysis and VIKOR methods. The computational results indicate that both VIKOR and GRA methods have largely the same ranking. However, a method with higher reliability should be used to select the best potential location of a construction site layout. Therefore, the sensitivity analysis of final outputs on the parameters existing in VIOR and GRA methods is used to rank the alternatives and select the best approach. According to the computational results, a GRA method has higher robustness compared to the VIKOR method. Accordingly, the ranking obtained from the GRA method is employed as the final solution in implementing the case study.
    Keywords: Site Facilities, Safety Criteria, Best-Worst Method (BWM), VIKOR method, Gray Relational Analysis (GRA), Mehr Construction Project of Tehran
  • Amin Ghannadiasl *, Mahdi Eisazadeh Pages 329-342
    Recently, with the increase in the height of buildings, the need to use systems resistant to lateral forces such as earthquakes and strong winds has become more pronounced, and the lack of attention to them will lead to damage. Among the systems resistant to dynamic loads, the piston-shape bracing system has an important role in the stability of structures and the control of dynamic responses, such as displacement and acceleration, and by absorbing energy, the structure is protected against various excitations and prevent serious damage to the structure. In this paper, a new piston-shaped system consisting of two outer and inner tubes and several parallel semi-circular plates attached to them is considered, which exhibits good resistance to compression, tensile and buckling, and can be mounted in a variety of concentric, eccentric and other ways, reduce the lateral forces to the structure by dissipating energy. In this paper, the behavior of a steel frame using the piston-shaped bracing system against dynamic loads is investigated and some of its dynamic responses are controlled. Five types of pistons are designed for this purpose, each placed in a one span steel frame. After modeling all five types of braces, the results are compared with each other. The main purpose of this study will be to investigate the efficiency of controlling dynamic responses such as displacement, velocity and acceleration and buckling of the piston-shaped brace to minimize the damage caused by lateral loads applied to the structure.
    Keywords: Piston-Shaped bracing, Displacement, acceleration, Dynamic Property, cyclic loading
  • Saeed Kordi, Fereydoon Omidinasab *, Mehdi Dehestani Pages 364-379
    Structures are considered as one of the main sources and resources of each country, due to their long-term and continuous use and the need to preserve human lives; they must always have sufficient stability and safety. Accordingly, the behavior of concrete is subject to the high degree of temperature is very important. The use of high-alumina cement has attracted the attention of researchers because of the considerable weakness of conventional cements at temperatures above 300 ° C. In this study, using the cement of IRC40 Calcium Aluminate instead of conventional cement, the combination of two types of steel fibers and polypropylene fibers was used in the manufacture of concrete. The purpose of this study was to evaluate the effect of high temperatures on the mechanical properties of Calcium Aluminate cement concrete and calculate the energy absorption of concrete samples after depositing them in the vicinity of 600,110 and 800 degrees Celsius. In the same way, four mix composition based on the use of four levels of 0, 0.5, 1, and 1.5% hybrid fibers were used to make a total of 108 samples, including cube compressive specimens of 10 × 10 × 10 cm, cylindrical tensile specimens with a diameter of 10 and a height of 20 cm and flexural beams with dimensions of 6 × 8 × 32 cm. According to laboratory results, the use of 1.5% of the hybrid fiber increased the amount of mechanical properties, including compressive strength, tensile strength and flexural strength, as well as increased energy absorption.
    Keywords: Concrete, Calcium aluminate cement, high temperature, Mechanical properties, Steel Fibers, Polypropylene Fibers
  • Ehsan Teymoori, Saeed Abbasi *, AmirJavad Moradloo Pages 380-401

    In this study, the effects of added stiffeners on the frequency and seismic response of an intake tower during construction period are investigated. For this purpose and in order to better investigate the effects of stiffeners, two types of circular and vertical stiffeners have been used in different numbers and height levels. It is also examined for situations where the weight of the structure is reduced in the amount of the added stiffeners' weight.In this study, the frequency responseof these models after adding the stiffeners was compared with the original model. The results show that the initial frequency of the structures is reduced and increased by the use of circular and vertical stiffeners, respectively. This indicates the effects of type and number of stiffeners on the frequency response of the structure. In order to better investigate the effects of these types of stiffeners, examined intake towers have been subjected to seismic excitation. The results show that the displacements and stresses are increased for the states in which circular stiffeners are considered. Also, for the intake towers with the vertical stiffeners, the values of displacements are decreased and the stress values are adjusted depending on the level of stiffeners. The results indicate the importance of the effects of stiffeners on the frequency response and seismic response of the intake tower and indicate the necessity of investigating these states.

    Keywords: Intake Tower, Circular Stiffener, Vertical Stiffener, Frequency analysis, seismic analysis, Finite element method
  • Mahtab Badamaki, Pooya Zakian * Pages 402-417

    Due to the importance of economic issues in building constructions, in recent decades, many studies have been performed on structural design optimization to reduce the constructional costs in various stages. Meanwhile, the structural weight is one of the important objective functions that is often applied to structural design optimization. In this study, a new single-objective optimization problem is proposed for performance based seismic design of two-dimensional steel moment resisting frame using nonlinear dynamic analysis based on the recent design codes. The objective function is defined as the weight of the frame, which should be minimized subject to some design constraints including section size compatibility, serviceability and performance-based limitations. As a well-known meta-heuristic method, particle swarm optimization (PSO) algorithm is utilized for solving this continuous optimization problem. Nonlinear dynamic analysis is employed for performance based seismic design based on specific seismic performance and seismic hazard levels. Since nonlinear time history analysis considers both material and geometric nonlinearities, it is the best choice to obtain accurate and realistic results among other seismic analysis methods. Also, spectral matching method is used for the scaling procedure of eleven accelerograms. Design example shows applicability and capability of the proposed optimization problem as well as the PSO algorithm.

    Keywords: Seismic Design, Structural Optimization, Nonlinear dynamics analysis. Particle swarm optimization (PSO), Performance-based design, Steel moment frame
  • Abbas Moslehi, MohammadAli Dashti Rahmatabadi *, Hosein Arman Pages 418-439

    Reactive powder concrete is a special type of concrete whose strength and durability have been improved by removing coarse-grained materials and the use of additives, and due to the variety of materials and methods of construction, the ratio of components or in other words Different mixing schemes have been proposed for the production of this type of concrete, and it will be difficult to decide on the best choice of reactive powder concrete mixing scheme. In this research, it is tried to use multi-criteria decision making techniques in order to rank and select the most appropriate mixed concrete powder mixing designs.Effective indicators in the concrete mixing plan include: cement, water, silica powder, silica sand, microsilica powder, superplasticizer, compressive strength, water absorption percentage and unit weight of volume, which are determined and evaluated using research background.First, the weight of the indices was determined by Shannon's entropy method, and the decision matrix was formed, then the reaction powder concrete mixing schemes were ranked separately with the three techniques of SAW, TOPSIS and VIKOR. Research shows that using different decision-making techniques can lead to different rankings for options. Therefore, in order to obtain the final ranking, the Copeland method has been proposed as the best method, and the use of multi-criteria decision-making techniques for ranking the mixed concrete mixing projects is a suitable and acceptable method.The final ranking of Copeland was compared with the techniques of SAW, TOPSIS, and VIKOR, and it was found that the results of ranking of SAW, TOPSIS, and VIKOR methods were 100, 85, and 70 percent consistent with the Kopland method, respectively. Also, the SAW method was considered the most suitable method for ranking reactive concrete mixing schemes due to its 100% compliance with the Copeland method.

    Keywords: Reactive powder Concrete, Mix Design Ranking, Multi-criteria decision making, Saw, TOPSIS, VIKOR, Copeland
  • Yaghoub Mohammadi *, Mohammad Babaei, Amin Ghannadiasl Pages 440-464
    The need for adequate and appropriate living and working spaces and population density and the increasing cost of land and use of high-rise buildings requires growing research on these structures. The tube system is one of the most suitable structural systems for high-rise buildings. The purpose of this study was to obtain one of the most important dynamic properties, namely the natural frequency (ω) for a number of tall buildings with a pyramidal tube system. A tube-in-tube approximate method for analyzing and calculating the natural frequency of a combined pyramidal tube system with shear wall pyramid is presented. The size of the pyramid angle of the tube frame varies with the length (height) of the structure. The proposed method enables us to calculate the natural frequency of vertical and curved tall buildings with the help of computer programming. The models were analyzed using finite element form and mathematical analytical method. The results show that the investigated method correctly calculates the natural frequency and is in good agreement with the finite element results and has better compatibility with pyramidal angle structures with higher altitude, and the resulting computational error is much lower. The results of the proposed mathematical model provide an easy-to-use method for understanding the dynamic properties of structures and the effects of angle-frequency variations. Furthermore, this analytical method has the least error for tube systems with tube-in-tube and the highest error for shear wall pyramidal systems.
    Keywords: Pyramidal tube system, Natural frequency, Flexural stiffness, Tall building, 'Tube-in-tube
  • Mehrdad Hejazi *, Siyavash Nazeri Pages 465-491
    In this paper, the out-of-plane behaviour of 30 models including two types of brick masonry walls with openings of 6000×3000×300 mm3 and 3000×3000×300 mm3 in two cases of unstiffened and stiffened with FRP strips under cyclic loading has been studied. The width, height and location of the openings have been the variables. A non-linear behaviour has been assumed for the materials and the finite element code ANSYS has been used for analysis. Obtained results indicate that the existence of the opening causes the 3 m wall to crack earlier than the 6 m wall. In 3 m walls, by approaching the opening to the upper corner of the wall the maximum displacement at cracking decreases and this maximum value increases by stiffening the opening. But in 6 m walls with an opening, the effect of the location and dimensions of the opening on this maximum displacement is less. In 3 m walls, by increasing the dimensions of the opening or decreasing its distance from the wall top corner the dissipated energy decreases. This value increases by stiffening the opening. But in 6 m walls, the dissipated energy is less dependent on the opening, although stiffening by FRP strips increases the dissipated energy with respect to unstiffened walls.
    Keywords: Brick Masonry Infilled Wall, opening, FRP Strip, Out-of-Plan Behaviour, cyclic load