فهرست مطالب

مهندسی عمران - سال پنجاه و پنجم شماره 7 (مهر 1402)

نشریه مهندسی عمران
سال پنجاه و پنجم شماره 7 (مهر 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/07/01
  • تعداد عناوین: 10
|
  • مجتبی امیری، مرتضی جیریایی شراهی* صفحات 1323-1336
    انباشت زباله های زغال سنگ حاصل از صنایع، این مواد را به مصالحی در دسترس و اقتصادی تبدیل کرده است که استفاده از آنها در بهسازی خاک ها به محیط زیست کمک می کند. تحقیقات نشان داده اند اضافه شدن سیمان به زغال سنگ باعث کاهش آلودگی های زغال سنگ می شود. بنابراین می توان باطله زغال سنگ با اندازه های مختلف را با سیمان مخلوط کرد و اختلاط حاصل را در جهت تثبیت و بهسازی خاک ماسه ای در راهسازی و یا در ساخت ستونهای سنگی بکار برد. ایده اصلی تحقیق حاضر بررسی تاثیر اندازه ذرات باطله های زغال سنگ و شیرابه زغال سنگ در تثبیت ماسه با سیمان است. بنابراین درصدهای وزنی مختلفی از سیمان و باطله های زغال سنگ با اندازه های مختلف، اختلاط یافته و خصوصیات فیزیکی و باربری مخلوط های حاصل، با آزمایش هایی مانند تراکم استاندارد و مقاومت تک محوری مورد بررسی قرار گرفته است. جهت دستیابی به نسبت اختلاط بهینه، تاثیر نسبت های وزنی سیمان به باطله های زغال سنگ (100/0، 90/10 ، 80/20 ، 70/30، 60/40 ، 50/50) و تاثیر اندازه ذرات باطله های زغال سنگ شامل عبوری از الک 40، الک 200 و همچنین محلول باطله زغال سنگ مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل نشانگر بهبود در مقاومت خاک های مخلوط با ذرات ریزتر باطله های زغال سنگ است. نتایج آزمایش‎ های تک محوری نشان می دهد که با افزایش نسبت مواد افزودنی از %5/2 تا %5/7، مقاومت فشاری افزایش یافته و نسبت اختلاط بهینه مواد افزودنی برابر %90 سیمان و %10 باطله زغال سنگ است.
    کلیدواژگان: تثبیت خاک، ماسه، باطله زغال سنگ، تراکم استاندارد، مقاومت فشاری
  • محسن محمدی زاده*، محمد بستانی، عشرت فرکت، نیما محمدی زاده صفحات 1337-1362
    در این تحقیق، به بررسی رفتار سازه های فولادی 3، 5 و 8 طبقه با قاب فولادی خمشی متوسط در چهار حالت بدون در نظر گرفتن اندرکنش (A)، با در نظر گرفتن اندرکنش (B)، با استفاده از میراگر (C) و در حالت استفاده از میراگر با در نظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه (D) و عملکرد میراگرهای پال، منحنی شکنندگی، تحت هفت شتاب نگاشت حوزه نزدیک پالس گونه پرداخته شده است. نوآوری پژوهش در استفاده از میراگر اصطکاکی پال و در نظر گرفتن اثر برهم کنش خاک و سازه (SSI)‎‏ جهت بررسی رفتار دینامیکی و لرزه ای قاب های خمشی فولادی کوتاه و میان مرتبه می باشد. مدل سازی در نرم افزار ایتبس و تحلیل دینامیکی افزایشی به روش LRFD با نرم افزار اپنسیس انجام شده است. برای بررسی حالات خرابی مختلف مدل ها از سطوح آسیب پذیری معرفی شده در HAZUS MH-MR4 استفاده شده است. قاب های موردمطالعه با میراگر تحت تحلیل غیرخطی در سه میرایی 5% 10% و 15% قرارگرفته اند. نتایج به دست آمده نشان داد که: برای حالت (B) در سازه های کوتاه مرتبه جابجایی طبقات تقریبا ثابت مانده و ‏هیچ تفاوتی نسبت به حالت (A) نداشته است؛ اما در حالت (C) باعث کاهش جابجایی ‏طبقات گردیده و از طرفی در حالت (D) جابجایی ‏طبقات نسبتا کاهش یافته است؛ و الگوی کاهش جابجایی در رکوردهای مختلف، متفاوت است که این ‏موضوع به دلیل متفاوت بودن محتوای فرکانس رکوردها بوده است. همچنین نتایج تحلیل های دینامیکی غیرخطی نشان می دهد که استفاده از میراگر تاثیری در مقدار برش پایه سازه ها نداشته اما در سازه های با تعداد طبقات بیشتر، مقدار برش پایه کاهش داشته است.
    کلیدواژگان: قاب خمشی فولادی، میراگر اصطکاکی پال، زلزله حوزه نزدیک، تحلیل دینامیکی افزایشی، اندرکنش خاک و سازه
  • مهدی دیناری، سید علیرضا زارعی*، علیرضا امامی صفحات 1363-1378

    خرابی پیش رونده لرزه ای به این مفهوم است که در حین رخداد زمین لرزه، برخی از المان های کلیدی سازه بنا به رخداد انفجار ناشی از زلزله و یا مشکلات طراحی و یا اجرا زودتر از انتظار به آستانه شکست رسیده و سبب می شود که این المان ها از سیستم قاب سازه ای حذف شده و این خرابی و حذف المان موجب افزایش تنش در المان های مجاور و به دنبال آن خرابی گسترده در بخشی از سازه می شود.بنابراین در این تحقیق پتانسیل خرابی پیشرونده لرزه ای قاب های فولادی با سیستم های مختلف سازه ای مورد ارزیابی قرار گرفت. در پژوهش حاضر قاب فولادی 3 طبقه توسط المان های تیر- ستون غیرخطی با پلاستیک گسترده که در آرشیو نرم افزار اپنسیس موجود می باشند، مدلسازی گردید. سپس مدل ها تحت تحلیل دینامیکی غیرخطی قرار گرفت و نتایج مربوط به تحریک زلزله و خرابی پیشرونده در نرم افزار اکسل و متلب به صورت نمودار و اعداد مورد بررسی و قیاس قرار گرفت. سیستم های سازه ای در نظر گرفته شده در این تحقیق قاب خمشی، قاب مهاربندی ضربدری، مهاربندی واگرا و مهاربندی زانویی می باشند. نتایج نشان داد که حذف ستون کناری با توجه به اینکه در کنار قاب قرار گرفته و تنها یک تیر گره فوقانی ستون حذف شده را شامل شده است، مقادیر بیشتری از پاسخ را ثبت نموده و همچنین قاب ها با تعداد طبقه بیشتر، کمتر تحت تاثیر حذف ستون قرار گرفته اند.

    کلیدواژگان: خرابی پیشرونده لرزه ای، قاب خمشی فولادی، سیستم های باربرجانبی، حذف ستون، تاریخچه پاسخ لرزه ای
  • فرید طالشی میلانی، مسعود حسین زاده اصل* صفحات 1379-1398
    دیوار برشی فولادی یکی از مناسب ترین سیستم های رایج جهت مقاومت و پایداری سازه در برابر بار های جانبی می باشد. در این سیستم المان-های مرزی قایم اطراف دیوار برشی علاوه براینکه جزیی از سیستم باربر جانبی محسوب می شوند، وظیفه تحمل وزن سازه را هنگام زلزله و پس از زلزله نیز بر عهده دارند و بنابراین در طراحی این سیستم تلاش بر این است که المان های مرزی پس از تسلیم کامل ورق در حالت الاستیک باقی بمانند. همچنین جهت تامین تنش یکنواخت در ورق جان در طول و ارتفاع دیوار، المان های مرزی قایم و افقی باید از صلبیت خمشی بالایی برخوردار باشند. ضوابط آیین نامه ای در این مورد گاهی منجر به انتخاب مقاطع غیر اقتصادی در تیر و ستون متصل به دیوار می گردد. در این مطالعه جهت کاهش تقاضا در المان های مرزی قایم متصل به دیوار و اقتصادی شدن طرح، سخت کننده های قایم و مایل در داخل دیوار پیش بینی شده است. این سخت کننده ها تغییر شکل های پلاستیک را عمدتا به دور از ستون ها هدایت می کنند. جهت بررسی و مقایسه رفتار مدل پیشنهادی، 30 مدل اجزا محدود تحت بارگذاری جابجایی یکنواخت و نیز چرخه ای مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که افزودن سخت کننده ها علاوه بر افزایش سختی و مقاومت جانبی سیستم موجب افزایش شکل پذیری سیستم باربر جانبی شده و همچنین سختی خمشی مورد نیاز المان های مرزی افقی را کاهش می دهد.
    کلیدواژگان: دیواربرشی فولادی، سختکننده، جذب انرژی، اجزاءمحدود، تحلیل غیر خطی
  • امیرحسین تنها، حمیدرضا اشرفی* صفحات 1399-1418

    این مقاله توسعه یک سیستم فیوز شکل پذیر را به منظور کاهش تقاضای لرزه ای در قاب های فولادی با اتصالات المان زانو توصیف می کند. در این نوع سازه ها، اتصالات اغلب به تقویت برای مقاومت در برابر ظرفیت کششی مهاربند برای مطابقت داشتن با فرایند طراحی ظرفیت نیاز دارند. برای غلبه بر این مشکل جهت جلوگیری از شکست زودهنگام اتصال باید چاره اندیشی کرد. بدین منظور در این تحقیق مدل های مختلفی از فیوزهای شکل پذیر متشکل از یک کاهش سطح مقطع، بر روی مهاربند المان زانو در یک قاب مهاربندی شده قرار می گیرند. فیوزها به گونه ای طراحی شده اند که ظرفیت کششی مهاربندهای المان زانو را به ظرفیت اتصالات کاهش دهند. نتایج نشان می دهد که قاب مهاربندی شده با فیوز می تواند برای کاهش تقاضای بار لرزه ای به اتصالات به طور کافی، استفاده شود تا از تقویت اتصال که ناشی از اعمال اصول طراحی ظرفیت است جلوگیری شود. همچنین مشاهده شد که سیستم فیوز با طراحی مناسب در قاب های مهاربندی شده، پاسخ هیسترتیک پایداری را تحت بارگذاری چرخه ای نشان می دهد و شکل پذیری کافی را با یک کاهش معقول در مقاومت فشاری اعضای مهاربندی شده حفظ می کند. همچنین نتایج نشان داد شکست همه نمونه ها در فیوز اتفاق می افتد و درنتیجه با استفاده از فیوز امکان استفاده از ظرفیت کامل اتصال و مهاربند فراهم می شود. درنهایت بر اساس نتایج مطالعه بهترین مدل های فیوز که هم شکل پذیری کافی ایجاد می کنند و هم مقاومت فشاری را تا حد قابل قبولی حفظ می کنند برای کاربردهای طراحی شناسایی شدند.

    کلیدواژگان: شکل پذیری، قاب های فولادی با اتصالات المان زانو، طراحی فیوز، ظرفیت اتصال، بارگذاری چرخه ای
  • علیرضا دادپور، سید فتح الله ساجدی*، رضا بصیری صفحات 1419-1448

    با وجود گذشت حدود چهار دهه از توسعه بتن خودتراکم، جایگزینی آن با بتن معمولی (به دلیل وجود خطاهای عمدی و غیر عمدی در ساخت و اجراء) همچنان مشکلاتی در وارسی کیفیت و ساخت در ابعاد وسیع وجود دارد. این مشکلات بخشی به علت عدم شناخت کامل از خواص بتن خودتراکم و بخشی نیز به علت حساسیت شدید عملکرد این نوع بتن نسبت به تغییر پارامترهای طراحی، اقلیمی، مشخصات فیزیکی و شیمیایی اجزاء طرح مخلوط، نیاز به کارگران متخصص، عدم ارایه طرح مخلوط های مناسب و مطمین، عدم تمایل پیمانکاران و ابقاء پذیری است. در این پژوهش برای بررسی تاثیر میزان مصالح سنگی به منظور نیل به طرح مخلوط های بهینه، اولین گام، اثبات قابل ساخت بودن بتن با مصالح بومی شهرستان بهبهان واقع در استان خوزستان در آزمایشگاه و سپس به صورت کارگاهی (بدون شستشوی مصالح سنگی) است. این مرحله با ساخت 28 طرح مخلوط به شیوه آزمون و خطا بر تمام اجزاء بتن برای ثابت نگه-داشتن آنها، با انجام آزمایش ها در حالات تازه و سخت شده طبق استاندارد های مرتبط انجام شد. در نهایت با رسیدن به یک طرح مخلوط مرجع، طرح مخلوط های جدید با تغییر میزان سنگدانه های ریز از %30 تا %70 با آهنگ افزایش 5 درصدی ساخته شدند. بر اساس نتایج و تحلیل های آماری، طرح مخلوط بهینه به صورت طرح دارای %65 سنگدانه ریز نسبت به کل سنگدانه ها تعیین و معرفی می شود.

    کلیدواژگان: بتن خودتراکم، خواص بتن، دانه بندی، مصالح سنگی، تحلیل آماری
  • تانیا جعفری نسب، سید مسعود منوری*، سید علی جوزی، حمید ماجدی صفحات 1449-1466
    امروزه در جهان ارزیابی چرخه حیات محیط زیستی به عنوان یکی از کامل ترین روش ها برای ارزیابی اثرات زیست محیطی شناخته شده است. هدف از این مطالعه انتخاب بهترین روش برای ارزیابی اثرات چرخه حیات محیط زیستی بلند مرتبه سازی با در نظر گرفتن پوشش کامل دسته بندی اثرات زیست محیطی می باشد . در این مطالعه هفت دسته بندی مهم اثرات زیست محیطی در هشت روش پرکاربرد ارزیابی چرخه حیات با استفاده از نرم افزار SPSS مورد تجزیه و تحلیل رگرسیونی قرار گرفتند و در نهایت روش ReCiPe بعنوان مناسب ترین روش انتخاب شد . این روش برای 16 مصالح مصرفی پر مصرف در یک ساختمان مسکونی در فاز ساخت و ساز در شهر تهران مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج در این تحقیق پس از مقایسه رویکردهای نقطه میانی و پایانی با استفاده از روش ReCiPe نشان داد این دو نقطه بصورت خطی همبستگی دارند همچنین در بین مصالح مصرفی ، بتن و فولاد (بتن در نقطه میانی 9% و در نقطه پایانی 23% - فولاد در نقطه میانی 90% و در نقطه پایانی 70%) بیشترین اثرات زیست محیطی را در پروژه دارند .یافته های این تحقیق می تواند به سازندگان پروژه قبل از ساخت و ساز پروژه های مسکونی بلند مرتبه با تخمین اثرات زیست محیطی در سطح دو رویکرد در انتخاب مصالح دوستدار محیط زیست کمک کند .لازم بذکر است هرگونه استفاده نادرست از دو رویکرد ذکر شده ممکن است بر نتایج ارزیابی تاثیر گذار و منجر به یافته های گمراه کننده شود.
    کلیدواژگان: ارزیابی چرخه حیات، بلند مرتبه سازی، تجزیه و تحلیل رگرسیونی، spss، ReCiPe
  • مهدی شهرکی*، فرزین وظیفه دان صفحات 1467-1686
    در سال های اخیر مهندسان با مشکلات سازه ای زیادی از قبیل کمانش، خوردگی و بارگذاری بیش از حد در سازه های فولادی آسیب دیده مواجه بوده اند. اشتباه نیروی کار در هنگام جوشکاری و همچنین تخریب جوش از جمله مشکلات عدیده در سازه های فولادی می باشد. از این رو مقاوم سازی و ترمیم محل جوش در سازه های فولادی امری اجتناب ناپذیر است. در این مقاله به بررسی تاثیر پلیمرهای مسلح شده به الیاف کربن برای مقاوم سازی ستون های دوبل ناودانی فولادی دارای نقص ناشی از جوشکاری پرداخته شده است. برای این منظور هفت ستون فولادی در نرم افزار المان محدود آباکوس مدل سازی گردید. یک ستون CONTROLبه عنوان اولین نمونه که هیچ نقصی بر روی آن قرار ندارد و سرتاسر جوشکاری شده، مدل سازی گردید. بقیه نمونه های دارای نقص با استفاده از الیاف CFRP مقاوم سازی شدند. از طرفی تقویت با استفاده از الیاف CFRP در جهت بهبود محل نقص ، به شکل دقیق برای سه نمونه مورد بررسی قرار گرفت. مقاوم سازی این مقاطع با استفاده از الیاف CFRP نه تنها روش موثری برای افزایش حداکثر نیروی قابل تحمل محوری در این ستون ها می باشد بلکه کمک شایانی در جهت بهبود مقاومت و به تاخیر انداختن کمانش موضعی در آن ها کرده است. با توجه به نتایج مشاهده گردید که در بین تمامی نمونه ها، حداکثر ظرفیت باربری مربوط به نمونه 2UW3 بوده و به ترتیب در نمونه آزمایشگاهی و مدل سازی عددی به میزان 9/29 و 7/21 درصد نسبت به نمونه 2UW3C1 افزایش یافته است. علاوه بر این نمونه های 2UW3C1 و 2UW1C1 به ترتیب در بین نمونه های آزمایشگاهی و مدل سازی عددی بیشترین سختی را دارند.
    کلیدواژگان: مقاوم سازی، نقص، CFRP، دوبل ناودانی، جوش
  • امیرحسین صحرایی مقدم، علیرضا میرزاگلتبار روشن* صفحات 1487-1504
    الیاف های فولادی صنعتی (ISF) پرکاربردترین الیاف به منظور استفاده در بتن می باشند. تولید صنعتی این الیاف، علاوه بر افزایش هزینه ها، موجب تولید مقدار قابل توجهی از گازهای گلخانه ای می شود. از این رو، تحقیق حاضر با هدف بررسی امکان جایگزینی این نوع از الیاف ها با الیاف های فولادی بازیافت شده از لاستیک های فرسوده وسایل نقلیه (RSF) انجام شد. به منظور تحقق این هدف، خصوصیات ریولوژیکی بتن خودتراکم تازه (آزمایش های رینگ J، جعبه L، جعبه U و قیف V)، خصوصیات مکانیکی بتن سخت شده (آزمایش های مقاومت فشاری، کشش برزیلی و خمشی)، خصوصیات محیط زیستی (بررسی پتانسیل گرمایش جهانی (GWP)) و خصوصیات اقتصادی مربوط به 13 طرح اختلاط حاوی 0، 5/0، 1، 5/1 و 2 درصد حجمی ISF، RSF و ترکیب آن ها بررسی شد. نتایج بررسی ها نشان دهنده ی عملکرد ضعیف تر RSF در مقایسه با ISF در بهبود خصوصیات مکانیکی بود. کاربرد 2 درصد ISF مقاومت های کششی و خمشی را به ترتیب 114 و 82 درصد افزایش داد، در صورتی که همین مقدار RSFاین خصوصیات را به ترتیب 80 و 44 درصد افزایش داد. از طرفی، RSF در خصوصیات ریولوژیکی، محیط زیستی و اقتصادی عملکرد بهتری در مقایسه با ISF از خود نشان داد. جایگزینی ISF با RSF در طرح های اختلاط حاوی 2 درصد الیاف توانست خصوصیات ریولوژیکی، محیط زیستی و اقتصادی را به ترتیب 8، 30 و 65 درصد بهبود بخشد. در نهایت، با توجه به نتایج بهینه یابی چند متغیره انجام گرفته بر روی نتایج، استفاده از RSF از لحاظ ریولوژیکی، مکانیکی، محیط زیستی و اقتصادی نسبت به ISF مطلوب تر شناخته شد.
    کلیدواژگان: الیاف فولادی صنعتی، الیاف فولادی بازیافتی، بتن خودتراکم، خصوصیات مکانیکی، بهینه یابی
  • علی کیائی، مهدی احمدی* صفحات 1505-1524

    دیدگاه رایج در مدیریت سیلاب حوضه آبریز رودخانه ای (RBFM) بر افزایش امنیت سامانه های زهکشی در مواجهه با بارندگی های شدید تاکید دارد. وقوع سیل های اخیر در حوضه های آبریز شهری، توجه به رویکردی تاب آور که علاوه بر سطح ایمنی، به پیامدهای سیلاب نیز توجه دارد، را ضروری می سازد. تابآوری را می توان توانایی یک سامانه زهکشی برای مقاومت در برابر بارش های مختلف، کاهش آسیب های ناشی از سیل و بازگشت به حالت عادی تعریف کرد. مطالعه حاضر، با هدف بهبود سامانه زهکشی شهر گنبدکاووس، چارچوبی سلسه مراتبی برای انتخاب روش های مدیریت سیلاب بر اساس شاخص های تاب آوری اجتماعی پیشنهاد می کند. در این مطالعه، با تمرکز بر جنبه های اجتماعی، تاب آوری به عنوان رفتار سامانه از منظر پاسخ و بازیابی در اثر رخدادهای مختلف بارندگی درنظر گرفته شده است. برای همین منظور، شاخصهای پاسخ اجتماعی، توانایی بازیابی اجتماعی، نقطه مقاومت و نقطه هشدار برای عملیاتی کردن چارچوب پیشنهادی تعریف شده است. برای لحاظ کردن عدم قطعیت پارامترهای آسیب پذیری و جلوگیری از ناسازگاری ابعادی، سیستم به صورت فازی توسعه یافت. استفاده از این رویکرد در حوضه آبریز رودخانه گرگانرود برای ارزیابی اثربخشی گزینه های مدیریت سیلاب از منظر تاب آوری نشان داد با لحاظ کردن شاخصهای تاب آوری اجتماعی، گزینه های موثرتری نسبت به تصمیم گیری های سنتی قابل انتخاب است. مقایسه منحنی های پاسخ-بازیابی برای گزینه های مختلف مدیریتی نشان داد تعریف شاخص های مختلف تاب آوری به منظور تعیین رفتار سامانه RBFM پس از شکست عملکرد اهمیت زیادی دارد. نتایج این مطالعه نشان داد می توان از شاخصهای ارایه شده به عنوان معیارهای انتخاب گزینه های متنوع مدیریتی بر اساس رفتار سامانه RBFM تحت رخدادهای بارندگی مختلف استفاده کرد.

    کلیدواژگان: مدیریت سیلاب حوضه آبریز، تاب آوری، شاخص های تاب آوری اجتماعی، تحلیل سلسه مراتبی فازی، مدیریت ریسک سیلاب
|
  • Mojtaba Amiri Pages 1323-1336
    The accumulation of coal waste from industry has made these materials available and economical to use in ground improvement reducing environmental pollution. Research has shown that adding cement to coal reduces coal pollution. Therefore, coal tailings of different sizes can be mixed with cement and the resulting mixture can be used to stabilize and improve sandy soil in road construction or construction of stone columns. The main idea of this study is to investigate the effect of particle size of coal tailings and coal leachate on fine sand stabilization with cement. Therefore, different weight percentages of cement and coal tailings of different sizes have been mixed and the physical and strength characteristics of the resulting mixtures have been investigated with several tests such as standard Proctor compaction and unconfined compression tests. To achieve the optimal mixing ratio, the effect of the weight ratio of cement to coal tailings (0/100, 10/90, 20/80, 30/70, 40/60, 50/50) and the effect of the particle size of coal tailings including passing Sieve No. 40, Sieve No. 200, as well as coal waste solution were examined. The results show an improvement in the strength of soils mixed with finer particles of coal tailings. The results of unconfined compression tests show that by increasing the ratio of additives from 2.5% to 7.5%, the compressive strength increases and the optimal mixing ratio of additives is equal to 90% of cement and 10% of fine coal waste particles.
    Keywords: Soil Stabilization, Sand, Coal Waste, Standard compaction, Compressive Strength
  • Mohsen Mohammadizadeh *, Mohammad Bostani, Eshrat Farkat, Nima Mohammadizadeh Pages 1337-1362
    This research, investigates the behavior of 3, 5, and 8-story steel structures with medium bending steel frames in four cases without considering interaction (A), considering interaction (B), using damper (C), and in Damper usage mode considering soil and structure interaction (D) and the performance of pal dampers, fragility curve, has been discussed under seven acceleration maps of the near-pulse area. The innovation of the research is in the use of a pal friction damper and considering the effect of soil-structure interaction (SSI) to investigate the dynamic and seismic behavior of low and mid-rise intermediate moment steel.Modeling has been done in ETABS software and Incremental Dynamic Analysis (IDA) by LRFD method in Opensees software.Vulnerability levels introduced in HAZUS MH-MR4 have been used to investigate different failure modes of the models. The studied frames with dampers have been subjected to nonlinear analysis in three damping levels 5%, 10%, and 15%. The obtained results showed that: for the state (B) in short structures, the order of displacement of floors remained almost constant and had no difference compared to state (A); But in case (C) it caused a decrease in the movement of floors and on the other hand in case (D) the movement of floors has been relatively reduced; And the pattern of displacement reduction in different records is different.Also use of a damper has no effect on the amount of base shear of structures, but the amount of base shear has decreased in structures with more floors.
    Keywords: low steel moment frame, Pall Friction Damper, near-fault earthquake, Incremental Dynamic &lrm, Analysis, Soil-Structure Interaction.&lrm
  • Mahdi Dinari, Seyed Alireza Zareei *, Alireza Emami Pages 1363-1378

    Seismic progressive failure refers to the early fracture of some key structural elements during an earthquake due to explosions or design and construction defects. It results in the elimination of these elements from the structural frame, leading to a rise in stress in the adjacent elements followed by large-scale failure in part of the structure. The study of this phenomenon is of utmost importance and constitutes the topic of this research. So, the present research evaluated seismic progressive failure potential in steel frames with various structural systems. In the present study, the 3-story steel frame was modeled by non-linear beam-column elements with wide plastic, which are available in the archive of Apensis software. Then the models were subjected to nonlinear dynamic analysis and the results related to earthquake stimulation and progressive failure in Excel and MATLAB software were examined and compared in the form of graphs and numbers. The structural systems considered in this study were flexural, cross braced, eccentrically braced, and knee braced frames. In order to examine the seismic progressive failure potential, the El Centro, San Fernando, and Kobe accelerograms were selected, and two scenarios, namely the elimination of the side and middle columns at the first level were considered. According to the results, elimination of the side column resulted in larger responses since only one beam contained the upper node of the eliminated column.Moreover,frames with a larger number of levels were less affected by column elimination.

    Keywords: Seismic progressive collapse, Steel moment frames, Lateral load resisting systems, Column collapse, time history
  • Farid Taleshi Milani, Masoud Hoseinzadeh Asl * Pages 1379-1398
    Steel shear wall is one of the most suitable common systems for the strength and stability of the structure against lateral loads. In this system, vertical boundary elements around the shear wall, in addition to being part of the lateral load-bearing system, are responsible for bearing the weight of the structure during and after the earthquake, and therefore in designing this system, the border elements are tried to be remained in the elastic state after complete yield of the web plate. Also, to provide uniform stress along the length and height of the wall, vertical and horizontal boundary elements must have high flexural stiffness. Code provisions in this case sometimes lead to the selection of non-economic sections in the beams and columns attached to the wall. In this study, in order to reduce the demand for vertical boundary elements attached to the wall and to make the design economical, vertical and inclined stiffeners are predicted inside the wall. These stiffeners direct the plastic deformations mainly into the wall and away from the columns. To evaluate and compare the behavior of the proposed model, 30 finite element models were studied under lateral monotonic and cyclic loading. The results show that the addition of stiffeners, in addition to increasing the stiffness and lateral resistance of the system, increases the ductility of the lateral bearing system and reduces the required flexural stiffness of horizontal boundary elements.
    Keywords: Steel Plate Shear Wall, Stiffener, Energy Absorption, finite element, Non-linear Analysis
  • Amirhossein Tanha, HamidReza Ashrafi * Pages 1399-1418

    This paper describes the development of a ductile fuse system to reduce Seismic demand in steel frames with knee element connections. In these types of structures, connections often require reinforcement to withstand the tensile capacity of the brace to comply with the capacity design process.To overcome this problem, it is necessary to think of a solution to prevent the premature failure of the connection.For this purpose, in this research, different models of ductile fuses consisting of a reduced cross-sectional area are placed on the brace of the knee element in a braced frame.The fuses are designed to reduce the tensile capacity of the knee element braces to the capacity of the joints. The results show that the braced frame with fuse can be used to reduce the seismic load demand to the connections sufficiently, to prevent the strengthening of the connection caused by the application of capacity design principles. It was also observed that the properly designed fuse system in braced frames shows a stable hysteretic response under cyclic loading and maintains sufficient ductility with a reasonable reduction in the compressive strength of the braced members. Also, the results showed that the failure of all samples occurs in the fuse, and as a result, by using the fuse, it is possible to use the full capacity of the connection and brace. Finally, based on the results of the study, the best fuse models that creates both Sufficient ductility and compressive strength to an acceptable level were identified for design applications.

    Keywords: Ductility, steel frames with knee element connections, fuse design, connection capacity, Cyclic loading
  • Alireza Dadpour, Seyed Fathollah Sajedi *, Reza Basiri Pages 1419-1448

    Although about four decades have passed since the development of self-compacting concrete (SCC), its replacement with ordinary concrete, there are still problems in quality control and construction in large dimensions. These problems are partly due to the lack of complete understanding of the properties of SCC and partly due to the extreme sensitivity of the performance of this type of concrete to changes in the design parameters, climate, physical and chemical characteristics of the components of the mix design, the need for expert workers, the lack of design suitable and safe mixtures are contractors' reluctance and maintainability. In this research, in order to investigate the effect of the amount of stone materials in order to achieve the optimal mixture design, the first step is to prove that concrete can be made with local materials of Behbahan, located in Khuzestan province, in the laboratory and then in a site. This stage was done by making 28 mixes in a trial and error manner on all concrete components to keep them stable, concrete tests in fresh and hardened conditions were carried out according to the standards of "Federation of European National Unions of Concrete Representatives" and "Japan". Finally, after reaching a reference mix design, new mixes were made by changing the amount of fine aggregates from 30% to 70% with a rate of 5% increase. Based on the results and statistical analysis, the optimal mix design is determined and introduced as a design with 65% fine aggregates compared to the total aggregates.

    Keywords: Self-compacting concrete (SCC), Concrete properties, Grain size distribution (GSD), Stone materials, statistical analysis
  • Taniya Jafary, Seyed Masoud Monavari *, Seyed Ali Jozi, Hamid Majedi Pages 1449-1466
    In today's world, Environmental life cycle assessment is recognized as one of the complete methods for assessing the environmental impact of buildings. This study aimed to select the best way for assessing the environmental impact of life cycle in high-rise construction with full coverage of environmental impact classification. In this study, seven important categories of environmental impacts were analyzed in eight widely used life cycle assessment method using SPSS software, and finally, the ReCiPe method was selected as the most appropriate method. This method has then been studied for 16 high consumption materials in a residential building of construction phase in Tehran. Conclusion In this study, after comparing the midpoint and endpoint approaches using the ReCiPe method, the midpoint results are comprehensive while the endpoint results are brief. However, the endpoint approach provides more information on the environmental damage that should be considered to use a midpoint supplement. This study's findings can help project designers and builders before the construction of high-rise residential projects by estimating the environmental impact at the level of two approaches in selecting environmentally friendly materials. It should be noted that any misuse of these two approaches may affect the evaluation results and lead to misleading findings.
    Keywords: Life Cycle Assessment, high-rise construction, Regression analysis, spss, ReCiPe
  • Mehdi Shahraki *, Farzin Vazifedan Pages 1467-1686
    In recent years, engineers have faced many structural problems, such as buckling, corrosion and excessive loading in damaged steel structures. The labor force's mistakes during welding and the destruction of the weld are among the many problems in steel structures. Therefore, strengthening and repairing the welding place in steel structures is inevitable. In this article, the influence of polymers reinforced with carbon fibers for strengthening steel studded double columns with defects caused by welding has been investigated. For this purpose, seven steel columns were modelled in Abaqus finite element software. A CONTROL column was modelled as the first sample with no defects and welded all over. The rest of the defective samples were reinforced using CFRP fibers. On the other hand, strengthening using CFRP fibres to improve the location of the defect was investigated in detail for three samples. Reinforcement of these sections using CFRP fibers is not only an effective method to increase the maximum axial force in these columns, but it has also helped to improve resistance and delay local buckling in them. According to the results, it was observed that among all the samples, the maximum bearing capacity is related to the 2UW3 model, and it has increased by 29.9% and 21.7% in the laboratory sample and numerical modelling, respectively, compared to the 2UW3C1 sample. In addition, 2UW3C1 and 2UW1C1 samples have the highest hardness among laboratory and numerical modelling samples, respectively.
    Keywords: Strengthening, Defects, CFRP, Double-Channel Steel Columns, Welding
  • Amirhosein Sahraei Moghadam Pages 1487-1504
    Industrial steel fibers (ISFs) are the most widely-used fibers for the purpose of concrete reinforcement. The industrial production of these fibers is costly, and it contributes to Greenhouse gas emissions. The present study, therefor, aims to explore the ways in which these fibers can be replaced by recycled steel fibers (RSFs) made of scrap vehicle tires. To this end, the present study examined 13 mixtures containing different volume percentages (0%, 0.5%, 1%, 1.5%, and 2%) of ISFs, RSFs, and their combinations. The examinations included rheological properties of the fresh self-compacting concrete (J-ring, L-box, U-box, and V-funnel tests), mechanical properties of the hardened concrete (compressive, Brazilian tensile, and flexural strength tests), environmental characteristics (global warming potential (GWP)), and economic characteristics. Results showed that RSFs had a poorer performance than ISFs in terms of mechanical properties. The use of 2% ISFs increased the splitting tensile and flexural strengths by 114% and 82%, respectively, while the same amount of RSFs increased these parameters by 80% and 44%, respectively. On the other hand, RSFs showed better performance than ISFs in terms of rheological, environmental, and economic characteristics. Replacing ISFs with RSFs in mixtures containing 2% fibers could improve the rheological, environmental, and economic characteristics by 8%, 30%, and 65%, respectively. Finally, given the multi-criteria optimization results, RSFs were superior to ISFs in terms of rheological, mechanical, environmental, and economic characteristics.
    Keywords: ISF, RSF, Self-Compacting Concrete, Mechanical Properties, optimization
  • Ali Kiaei, Mehdi Ahmadi * Pages 1505-1524

    The conventional approach to River Basin Flood Management (RBFM) focuses on increasing the safety and security of drainage systems against heavy rainfalls. Recent floods in urban catchments have highlighted the need for a more resilient approach that also considers the floods consequences. Resilience of a RBFM system refers to a systems ability to withstand various precipitation events, reduce flood damage, and restore normal conditions. This study proposes a framework for selecting flood management options in a hierarchical system based on social resilience indicators, focusing on social aspects. In this study, behavior of RBFM systems in response and recovery from varying rainfall events defines the resilience. To operationalize the framework a set of social response, social recovery capacity, resistance point, and warning point-related indicators have been defined. A hierarchical fuzzy system has been developed to quantify the indicators, considering the uncertainties in social variables and avoiding dimensional incosistency. Using this approach in the Gorganrood river basin demonstrated the effectiveness of selected flood risk management options in terms of resilience, by considering various social resilience indicators, as compared with traditional decision-making methods. Comparing the response-recovery curves for different management options has highlighted the importance of defining different resilience indicators to determine the behavior of the RBFM system after performance failure. Finally, the results of this study suggest that the proposed indicators can be employed as decision-making criteria in selecting various management options based on the behavior of the river basin system under rainfall events with different return periods.

    Keywords: River Basin Flood Management (RBFM), Resilience, Social Resilience Indicators, Hierarchical Fuzzy System (HFS), Flood Risk Management