به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « Finite Element Model » در نشریات گروه « عمران »

تکرار جستجوی کلیدواژه «Finite Element Model» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»
  • فرزاد رئیسی*، هدایت ولادی، علیرضا عباس نژاد

    بارهای حرارتی غیر یکنواخت از جمله گرادیان های حرارتی قائم و عرضی تاثیرات مخربی در پل های صندوقه ای داشته و لازم است که در طراحی ها مورد توجه مهندسین قرار گیرد. در ضوابط ارائه شده در نشریه 139 ایران بصورت کلی به مفاهیم و ضوابط گرادیان حرارتی پرداخته شده که با توجه به تنوع آب و هوایی در کشور ایران، متاسفانه ضوابط ارائه شده جوابگو نمی باشد. در این مقاله با انجام آزمایش میدانی بر روی پل صندوقه ای جناح در شهر تهران و با استفاده از تجهیزات ابزار دقیق، گرادیان های حرارتی قائم و عرضی محاسبه گردیده و با ضوابط ارائه شده در نشریه 139 ایران مقایسه گردید. داده های ثبت شده نشان می دهد که حداکثر اختلاف دما در ساعت 14:30 با مقدار 8/8 درجه سانتی گراد رخ می دهد، در حالی که با در نظر گرفتن گرادیان جانبی، حداکثر اختلاف دما در ساعت 11:30 با مقدار 9/2 درجه سانتی گراد رخ می دهد. با اعمال گرادیان عمودی در مدل المان محدود پل جناح، حداکثر تنش حرارتی در تقاطع تار و فلنج بالایی با مقدار 96/1 مگاپاسکال و حداکثر انحراف 36/4 میلی متر در فاصله میانی پل ایجاد می شود. به عنوان راه حلی برای کاهش اثرات منفی گرادیان های حرارتی، استفاده از عایق پلی یورتان در مدل FE پیشنهاد و مدل سازی شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که استفاده از عایق پلی اورتان به ضخامت های  2، 3، 5 و 6 میلی متر می تواند دمای دال بالایی را به ترتیب از6/33 به 5/30 ، 16/29 ، 5/27و 4/26 درجه سانتی گراد کاهش دهد، که منجر به کاهش تنش از 96/1 به 65/1، 35/1، 63/0و 38/0 مگاپاسکال خواهد شد. همچنین با استفاده از عایق می توان انحراف پل را کاهش داد که در این مطالعه حداکثر انحراف دهانه 48 متری با استفاده از عایق پلی اورتان به ضخامت های 2، 3، 5 و 6 میلی متر از 36/4 به 57/3، 86/2، 63/1و 07/1 میلی متر کاهش می یابد. همچنین راهکار مناسب برای کاهش تنش های حرارتی حاصل از گرادیان های حرارتی پیشنهاد و بررسی گردید و نتایج مدلسازی نشان داد که با استفاده از عایق پلی اورتان، می توان میزان جذب انرژی خورشید توسط سطح فوقانی صندوقه را کاهش داد و به طبع آن، تنش های حرارتی حاصل از گرادیان حرارتی را کاهش داد.

    کلید واژگان: پل های بتنی صندوقه ای, گرادیان حرارتی, تست میدانی, عایق پلی اورتان, تحلیل اجزا محدود}
    Farzad Raeesi*, Hedayat Veladi, Alireza Abbasnejad

    Air temperature variations due to daily, seasonal, and annual changes can affect the bridges. The deformation and stress caused under solar radiation should not neglected in bridge design and their effects can be compared with dead and live loads. Thus, the components of bridges such as bearings, dampers and so on, are seriously affected by the combination of external loads and thermal stress. Different countries have provided temperature gradients in their codes. Almost in all of the codes, the vertical temperature gradient is specified, but unfortunately in none of them, the lateral temperature gradient is presented. Furthermore, in the vertical gradient, there are numerous lacks exist in different codes. For an example, most of the codes do not involve either temperature variations due to annual changes, or not considered the longitude or latitude of the location of the designed bridges. These problems lead the engineers to do the precise study beside the codes provided by each country, for temperature effects on the bridge structures. This paper investigates the effect of vertical and lateral thermal gradient loads for concrete box girder designed based on Iranian Standard Loads for Bridge (ISLB) code, using experimental test and three-dimensional finite element analysis. The ISLB code has two main problems in the field of thermal gradients. Firstly, the vertical temperature gradient provided in ISLB code, cannot used for all bridges in Iran, because each bridge has its unique geographical environment, latitude, longitude, and axis of orientation. Secondly, it does not contain any models for the lateral temperature gradient. To handle these problems, the experimental test is done and thermocouples are installed in different parts of the segment to get the thermal gradients and investigate their effects. In the case of predicting vertical gradient, the recorded data show that, the maximum temperature difference occurs in 1430 hrs with the value of 8.8 °C , while by considering the lateral gradient, the maximum temperature difference occurs at 1130 hrs with the value of 2.9 °C . In this paper, comparison between vertical and lateral gradients leads to consider only vertical gradients in further investigations. Moreover, by applying vertical gradient in the finite element model of the Jenah bridge, maximum thermal stress is occurred in the intersection of the web and top flange with the value of 1.96 MPa and maximum deflection of 4.36 mm in the midspan of the bridge. As a solution for mitigating the negative effects of the thermal gradients, using polyurethane insulation is proposed and modeled in the FE model. Results of simulation reveal that utilizing insolation can reduce the top slab temperatures to 30.5 °C , 29.16 °C , 27.5 °C  and 26.4 °C  from 33.6 °C  in the case of using 2, 3, 5 and 6mm polyurethane insulations, respectively, which results in stress reduction from 1.96 MPa to 1.65, 1.35, 0.63 and 0.38 MPa in the case of using 2, 3, 5 and 6 mm polyurethane insulations, respectively. Furthermore, using insulation can reduce the deflection of the bridge, which in this study, the maximum deflection of the 48 m span is reduced from 4.36mm to 3.57, 2.86, 1.63 and 1.07 mm, by utilizing 2, 3, 5 and 6 mm polyurethane insulations, respectively.

    Keywords: Concrete Box Girder, Thermal Loads, Experimental Test, Polyurethane Insulation, Finite Element Model}
  • محمدعلی شهرکی نادر، بهروز کشته گر*، محمودرضا حسینی طباطبایی

    لوله‏ های فولادی به عنوان یکی از پرکاربردترین سازه ها جهت انتقال نفت و گاز به شمار می روند. عمدتا کاهش مقاومت به واسطه خوردگی، بسته به محل عبور آن ها و نیز شرایط محیطی موجب کاهش عملکرد صحیح آن ها در طول دوره بهره برداری می گردد. در این مقاله، فشار ترکیدن لوله های خورده شده با استفاده از روش اجزای محدود غیرخطی بر مبنای مدل مصالح Ramberg-Osgood در سه سطح کرنش تسلیم 1، 5/0 و 2/0 درصد ارزیابی شده است. صحت مدل سازی اجزای محدود برای 40 داده واقعی آزمایشگاهی از انواع لوله با فولادهای با گرید متوسط و بالا مانند X60، X65،X80 و X100 با روابط تجربی و آیین نامه ای قیاس گردیده است. فشار ترکیدن مطابق با تحلیل اجزای محدود از تلاقی حداکثر تنش حاصله از سه نقطه داخل، خارج و میانه در محل خورگی لوله تخمین زده شده است. خوردگی به صورت بیضوی شکل در مدل اجزای محدود در نظر گرفته شده است. آماره های قیاسی همانند مجذور میانگین مربعات خطا، میانگین قدر مطلق خطا، شاخص همبستگی و ضریب کارایی استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که مدل های اجزای محدود نسبت به مدل های تجربی از دقت بالایی برخوردار بوده و بهترین حالت مدل سازی غیرخطی فشار ترکیدن لوله های خورده شده با استفاده از مدل Ramberg-Osgood با کرنش تسلیم 2/0 درصد حاصل شده است. در این مدل مجذور میانگین مربعات خطا با مقدار 329/1، میانگین قدر مطلق خطا با مقدار 113/1 شاخص همبستگی با مقدار 912/0، ضریب کارایی با مقدار 813/0 بهترین نتایج را نسبت به سایر مدل ها داشتند.

    کلید واژگان: لوله های خورده شده, مدل اجزای محدود, فشار ترکیدن, مدل Ramberg-Osgood}
    Mohhamadali Sharaki Nader, Behrooz Keshtegar *, Mahmoudreza Hossieni Tabatabaie

    The applications of steel pipelines for oil and gas transportation have grown over the past three decades. Due to the biological, service life performance, economical issue and human safety, it is important to keep a safe performance for oil/gas pipeline and to evaluate their serviceability under uncertainties including environmental issues (i.e. corroded defects) and applied loads (i.e. internal pressure). The accurate estimation of structural performance as load capacity-based burst pressure of steel pipes under corroded defects can be provided a robust design in service life. Therefore, predicting the residual strength of pipelines with corrosion defects is an important problem in these kinds of industrial structures. A one of oriented design relation of corroded burst pressure models is the ASME B31G which was presented by the American national standard Institution (ANSI). In the term of PCORRC criterion, Stephens and leis (2000) presented a mathematical model based on exponential nonlinear function using experimental results for low and moderate-strength steels. Generally, the shape of corrosion was considered as a rectangular form using DNV RP F101 (2004) for low and moderate-strength steels. Zhu and Leis (2005) applied the material hardening behavior in the mathematical model for prediction of corroded burst pressure. The presented model is extracted from X80 steel grade while it may be not covered the vast categories of steel pipes. (Ma et al., 2013) applied the Ramberg-Osgood relationship for material in finite element models (FEM) of steel pipes under single corrosion. However, they did not discuss the different yield strains of materials. The FEM have been used for computing the strength capacity of corroded pies by (Mechri et al., 2016), (Hieu et al., 2017) and (Shuai et al., 2017), but the Ramberg-Osgood nonlinear martial model has not considered with different yield strains.

    Keywords: Corroded Pipes, Finite Element Model, Burst Pressure, Ramberg-Osgood Model}
  • علی معینی کربکندی*، علی رضا قاری قرآن، حمیدرضا حیدری نوقابی
    تغییر ناگهانی سختی قایم خط ریلی در ناحیه انتقال پل هاموجب افزایش بارهای دینامیکی و تغییرشکل نامتقارن می گردد. استفاده از پد زیر تراورس و پد زیر ریل باعث کاهش سختی خط ریلی در روی عرشه شده و در نهایت اختلاف تغییرمکان قایم بین خط بالاستی و عرشه پل را کاهش خواهد داد. بدین منظور یک مدل اجزاء محدود از خط ریلی بالاستی و پل بتنی دهانه کوتاه با در نظر گرفتن اجزای روسازی و زیرسازی ایجاد و اعتبارسنجی شد. نتایج نشان می دهد در روش کاربرد پد زیر تراورس در روی عرشه حالت استفاده از پدهای زیر تراورس با سختی متغیر از بهترین عملکرد برخوردار است و تقریبا باعث بهبود 20 ، 5 و 7 درصدی رفتار خط ریلی به ترتیب از نظر تغییرمکان قایم استاتیکی ریل و لایه بالاست و تنش استاتیکی در لایه بستر شده و تغییرمکان و شتاب قایم دینامیکی ریل در محل پلهای دهانه کوتاه را به ترتیب تقریبا 16 و 9 درصد بهبود خواهد داد و اما در روش انتقال ترکیبی سختی خط، حالت خاکریز اصلاح شده به همراه پدهای ارتجاعی زیر ریل در روی عرشه با سختی های متفاوت دارای مطلوب ترین رفتار سازه ای است و تقریبا 31 درصد رفتار خط ریلی را از نظر تغییرمکان قایم استاتیکی ریل و لایه بالاست و27 و 34 درصد به ترتیب تغییرمکان دینامیکی و شتاب قایم ریل را بهبود داده و 24 درصد تنش نرمال استاتیکی در لایه بستر را کاهش داده است
    کلید واژگان: پد زیر تراورس, پد زیر ریل, تحلیل دینامیکی خطوط ریلی, مدل سازی اجزاء محدود, ناحیه انتقال پل}
    Ali Moeini Korbekandi *, Alireza Ghariquran, Hamidreza Heidary
    Abrupt changing in track vertical stiffness on railway bridges transition zone, increased dynamic loads and asymmetric deformations. Using elastic pads on the deck such as under sleeper pads and rails reduce the track vertical stiffness on deck. So a finite element model of the ballasted track and short span bridge were created and validated.The results show that at method used under sleeper pads on deck , state use the under sleeper pads with variable stiffness for all sleepers on the deck is the best performance and nearly 20, 5 and 7 percent improvement in behavior in terms of static rail vertical displacement, ballast layer vertical displacement and normal stress in subgrade layer respectively and based on dynamic analysis rail dynamic vertical displacement and rail vertical acceleration improved 9 and 16 percent respectively. About combinatorial transition method include improved embankment in transition zone with resilient pads under the rail for rail on deck improved track behavior based on the criteria the rail vertical displacement and ballasted layer vertical displacement about 31 percent, also decreased the normal stress in the middle of the subgrade layer approximately 24 percent and based on dynamic analysis, rail dynamic vertical displacement and rail vertical acceleration is improved by about 27, 34 percent respectively.
    Keywords: transition zone bridge, Finite element model, under sleeper pad, under rail pad, railway dynamic analysis}
  • سهیل پالیزی، وهب توفیق*

    در پژوهش حاضر، تحلیل قابلیت اعتماد سیستم چوب (FRP) با جمع آوری مدل های ارایه شده توسط پژوهشگران مختلف انجام شده است. همچنین، با استفاده از داده های آزمایشی موجود، یک مدل المان محدود علاوه بر مدل های قبلی نیز راستی آزمایی و ارایه شده است. با درنظر گرفتن سه تراز بارگذاری و تعریف عدم قطعیت در برخی متغیرهای موثر در مسیله، تعداد 192 تحلیل قابلیت اعتماد مرتبه ی اول در دو حالت با و بدون درنظر گرفتن ضریب مدل انجام شده است. خروجی نشان داد در حالتی که عدم قطعیت در طراحی قطعه در نظر گرفته شود، شاخص قابلیت اعتماد به طور قابل توجهی کاهش می یابد، به طوری که میانگین شاخص مذکور برای مدل های موجود در پژوهش حاضر از 4/88 به 2/71 رسیده است. همچنین، مطابق انتظار در حالتی که عدم قطعیت در مسیله در نظر گرفته شده است، تاثیر نسبت بار زنده به بار مرده در تعیین شاخص قابلیت اعتماد تا حدودی از میان رفته است.

    کلید واژگان: قابلیت اعتماد, مقاوم سازی, چوب, FRP, مدل المان محدود}
    S. Palizi, V. TOUFIGH *

    Wood is one of the oldest materials that has always been known as a construction material. Despite its widespread application and unique properties, it has weaknesses such as relatively brittle behavior, especially in bending. In order to improve its performance and boost its features or strengthen wooden structural members, one solution is to employ FRP component, which is widely used as a rehabilitation tool. The lightness and ease of application for different materials such as concrete, wood, and steel have made it possible to increase the strength and ductility of structural elements. In this study, the few models that were available for the wood-FRP system were collected, and the uncertainty of six variables, as the most effective parameters in the strength of this system, was selected for reliability analysis. Also, during the steps, three live to dead load ratios equal to 0.75, 1, and 1.25 were assumed as the design loads. What was achieved during this research was that during the design process of wood-FRP, uncertainties had a significant impact on the reliability of existing models. Some models could be reliable enough to be applied for design purposes; however, uncertainties seriously affect the reliability of some models. Accordingly, the average reliability index of all six available models decreased from 4.88 in case one fails to consider uncertainties to 2.71 with uncertainties of the models. Among the five existing models presented in previous studies, the Palizi and Toufigh model with an average reliability index of 3.61 was the best-proposed model, which is in good agreement with the acceptable index of existing structural design criteria. It is worth noting that various variables affect the reliability of this system. However, in this study, only the uncertainty of the six variables of modulus of elasticity, thickness, length, and width of FRP, along with wood width and its compressive strength, was considered. Other sources of uncertainties may be considered while analyzing this system in future studies.

    Keywords: Reliability, Strengthening, Wood, FRP, finite element model}
  • سهیل علیپور ساجدی، محمدرضا شیدایی، یوسف حسین زاده*

    عملکرد اهرمی در اتصالات پیچی تیر به ستون، با افزایش نیروی پیچ به مقداری بیشتر از مقاومت طرح آن، می تواند باعث خرابی ترد اتصال شود. در روش مرسوم طراحی، نیروی اهرمی پیچ با استفاده از مدل های تحلیلی تعیین می شود. مدل های تحلیلی موجود، بر اساس تحقیقات روی اتصالات پیچی با قطعات T شکل نورد شده ایجاد شده اند. در اتصالات گیردار پیچی با ورق انتهایی، قطعه T با جوش نفوذی ورق های فولادی ایجاد می شود. در این تحقیق مدلی تحلیلی برای تعیین نیروی اهرمی در اجزای T شکل ساخته شده از ورق فولادی پیشنهاد شده است. به این منظور با ساخت و انجام آزمایش بر روی نمونه های اتصالات با اجزای T ساخته شده از ورق با مودهای گسیختگی شکل پذیر، رابطه نیرو- جابجایی، توزیع کرنش و ظرفیت اتصالات تعیین شد. با ایجاد مدل اجزای محدود اتصالات مورد بررسی و اعتبارسنجی آن با استفاده از داده های تجربی پژوهش، مطالعه پارامتریک برای ارزیابی تاثیر مشخصات هندسی و مکانیکی اتصال در مقدار و موقعیت برآیند نیروی اهرمی، خروج از مرکزیت نیروی پیچ و موقعیت مفصل های پلاستیک انجام گرفت. رابطه ای برای تعیین موقعیت برآیند نیروی اهرمی تعیین شد. نشان داده شد که مفصل پلاستیک در فاصله حدود 10 میلی متر از محل اتصال جان به بال T، شکل می گیرد. همچنین با تعیین مقدار میانگین برای خروج از مرکزیت نیروی پیچ، کاهش ظرفیت اسمی پیچ در حدود 35 درصد به دست آمد. با این داده ها، مدل تحلیلی ساده شده برای پیش بینی ظرفیت اتصال با فرض موقعیت تعیین شده برای نیروی پیچ، نیروی اهرمی و مفصل پلاستیک، ایجاد شد. با استفاده از این مدل، مقدار نیروی اهرمی و ظرفیت اتصال پیچی تعیین گردید. نتایج بررسی نشان داد که با استفاده از مدل پیشنهادی، علاوه بر ساده نمودن فرآیند طراحی، به طور میانگین 10.6 درصد بهبود در دقت روش تعیین ظرفیت اتصال پیچی حاصل می شود.

    کلید واژگان: اتصالات پیچی, نیروی اهرمی, مکانیزم خرابی, مدل اجزای محدود, مدل تحلیلی, قطعات T شکل ساخته شده از ورق}
    Soheil Alipour Sajedi, Mohammad Reza Sheidaii, Yousef Hosseinzadeh *

    Prying action in bolted beam-to-column connections may cause brittle failure due to increasing the bolt force to a value greater than its design strength. In the most common design methods, the prying force is generally determined using analytical models. Existing analytical models are based on the research for the bolted connections with rolled T-stubs. In the end plate connections, the T-stub is fabricated by the complete joint penetration welding of steel plates. In this research, an analytical model is proposed for determining the prying force in built-up T-stubs. For this purpose, three specimens were tested under monotonic loading to determine the load-displacement relationship and the load-carrying capacity of T-stubs. An advanced non-linear finite element model was established to evaluate the load-carrying capacity of the bolted T-stubs, and it was validated using the experimental data. A parametric study was performed to evaluate the effects of geometric and mechanical properties of the connections on the magnitude and location of the prying force resultant, the eccentricity of the bolt force, and the location of plastic hinges. Consequently, a formula was proposed to determine the location of the prying force resultant. It was shown that a plastic hinge is formed at a distance of about 10 mm from the T-stub web. Also, it was shown that the eccentricity of the bolt force reduces the nominal capacity of the bolt by about 35%. With these data, a simplified analytical model was developed to predict the T-stub load-carrying capacity assuming the location determined for the bolt force, prying force, and plastic hinge. The magnitude of prying force and T-stub load-carrying capacity were determined using the proposed model. The results showed that by using the proposed model, an average of 10.6% improvement in the accuracy of the bolted T-stub load-carrying capacity determination is achieved.

    Keywords: Bolted connections, Prying Force, Failure mechanism, Finite element model, Analytical model, Built-up T-stub}
  • علی رضا قاری قرآن، حمیدرضا حیدری، علی معینی کربکندی

    تغییر ناگهانی و غیر یکنواخت سختی قایم خط ریلی در ناحیه انتقال پل‌های خطوط راه‌آهن، موجب افزایش بارهای دینامیکی، تغییرشکل‌های نامتقارن، آسیب دیدن اجزاء خط و در نتیجه افزایش هزینه‌های نگهداری می‌گردد. جهت رفع مشکلات مذکور، ابتدا روش‌های انتقال سختی پرکاربرد شامل دال دسترسی بتنی در اطراف سازه پل، لایه آسفالت مخلوط گرم، تثبیت و اصلاح خاکریز ناحیه انتقال و استفاده از پدهای زیر تراورس در روی عرشه پل بررسی شده و سپس روش ابتکاری انتقال سختی ترکیبی شامل اصلاح و بهبود مصالح خاکریز ناحیه انتقال به همراه پد ارتجاعی زیر تراورس و ریل روی عرشه پل با توجه به مدل اجزاء محدود بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهد رفتار خط ریلی بالاستی با وجود روش‌های انتقال سختی مختلف بر اساس معیارهای استاتیکی تغییرمکان قایم ریل، تغییرمکان قایم لایه بالاست و مقدار تنش در لایه بستر به ترتیب تقریبا بین 14 تا 22 درصد، 3 تا 29 درصد و 4 تا 36 درصد نسبت به حالتی که هیچ گونه انتقال سختی در ناحیه انتقال وجود ندرد رفتار مطلوب‌تری داشته‌ است و بر اساس تحلیل دینامیکی، تغییرمکان دینامیکی ریل، شتاب دینامیکی ریل و نیروی دینامیکی در لایه بستر به ترتیب تقریبا بین 11 تا 17درصد، 32 تا 40 درصد و 1 تا 22 درصد کاهش یافته است. در نهایت مشخص می‌شود روش انتقال سختی ترکیبی شامل خاکریز اصلاح شده ناحیه انتقال به همراه پدهای ارتجاعی زیر ریل تقریبا 31 درصد رفتار خط ریلی را از لحاظ تغییرمکان قایم استاتیکی ریل و بالاست بهبود داده و این روش تنش‌ در لایه بستر را تقریبا 28 درصد کاهش داده است و بر اساس تحلیل دینامیکی، تغییرمکان دینامیکی ریل، شتاب دینامیکی ریل و نیروی دینامیکی در بستر به ترتیب تقریبا 21درصد، 34 درصد و 23 درصد کاهش یافته است. مشاهده می شود این روش بهترین تاثیر و عملکرد را بین روش‌های مختلف مورد بررسی برای پل های بتنی با دهانه کوتاه داراست و نشست نسبی در ناحیه انتقال را از mm 55/0 به  mm11/0 کاهش داده است.

    کلید واژگان: ناحیه انتقال پل, خط ریلی, مدل سازی اجزاء محدود, روش انتقال سختی, تحلیل دینامیکی}
    A. Ghari Ghoran, H. Heydari Noughabi, A. Moeini Korbekandi

    Abrupt and non-uniform changes in track vertical stiffness in railway bridges transition zone, increase dynamic loads, asymmetric deformations and track components damage and as a result, it increases maintenance costs. In this paper, the most widely used methods for stiffness transition are investigated, including concrete approach slab, hot mixed asphalt layer, stabilization and improvement of transition zone embankment. Then, the innovative combinatorial methods including improvement of transition zone backfill (embankment) materials with resilient pads under sleepers and rails on the deck based on specific criteria according to the finite element model. The results show that despeite various stiffness transition methods, the track according to the rail vertical displacement, ballasted layer vertical displacement and stress in the middle of the subgrade layer states has more desirable behaviour by about 14 to 22 percent, 3 to 29 and 4 to 36 percent respectively, rather than there is no stiffness transition in transition zone. Based on dynamic analysis, rail dynamic vertical displacement, rail dynamic vertical acceleration and force in subgrade layer is decreased by about 11 to 17, 32 to 40 and 1 to 22 percent respectively. Finally it appears that a combinatorial transition method include improved embankment in transition zone with resilient pads under the rail for rail on deck improved track behavior based on the criteria the rail vertical displacement and ballasted layer vertical displacement about %31, also decreased the normal stress in the middle of the subgrade layer approximately %28 and based on dynamic analysis, rail dynamic vertical displacement, rail dynamic vertical acceleration and force in subgrade layer is decreased by about 21, 34 and 23 percent, respectively. This method can provide the best impact and performance between different methods for concrete short span bridge and the relative displacement reduced in transition zone from 0.55 mm to 0.11 mm.

    Keywords: bridge transition zone, railway, finite element model, stiffness transition methods, dynamic analyse}
  • سید مرتضی سلیمی، سپیده رحیمی، محمد حسین زاده، مهدی عبادی جامخانه*

    دیوارهای برشی فولادی در کنار مزایای ذاتی شکل پذیر بودن و افزایش جذب انرژی سیستم باربرجانبی، دارای نقص هایی نظیر کمانش در مراحل اولیه بارگذاری و ایجاد تقاضای زیاد نیروی برشی برای ستون می باشند. در راستای برطرف نمودن این موارد، اتصال خمشی جدید با استفاده از ورق فولادی ذوزنقه ای شکل در قالب مدل های عددی سیستم دیوار برشی فولادی تحت بارگذاری مونوتونیک و چرخه ای مورد بررسی قرار می گیرد. هدف اصلی از بررسی این مورد، ارایه ی یک سیستم از دیوار برشی فولادی با ضخامت کم است که ظرفیت و جذب انرژی مشابه با نمونه ی اتصال مستقیم باشد و در عین حال، ناحیه ی مفصل پلاستیک در ورق اتصال متمرکز شود و این قطعه همانند یک فیوز عمل نماید. برخلاف روش مرسوم در سیستم های دیوار برشی فولادی، اتصال ورق دیوار فولادی به ستون برقرار نشده است و از سخت کننده های جانبی عمودی برای ارتقاء عملکرد آن استفاده شده است. همچنین از سه ضخامت مختلف برای ورق اتصال استفاده شده است. مدل عددی المان محدود با هشت نمونه ی آزمایشگاهی اعتبارسنجی شد و از نظر ظرفیت باربری، سختی الاستیک و مود تسلیم تطبیق مناسبی برقرار شد. نتایج تحلیل های استاتیکی غیرخطی بر روی مدل ها توسعه داده شده نشان دادند که استفاده از ورق اتصال توانست همانند یک عضو جاذب انرژی عمل نماید و المان های مرزی را از ورود به ناحیه ی پلاستیک باز دارد. از این رو استفاده از المان ستون مرزی با ابعاد کمتر امکان پذیر است. همچنین نیازی به رعایت ضابطه ی تیرضعیف-ستون قوی و استفاده از ورق های پیوستگی یا مضاعف در چشمه ی اتصال ستون نیست. در نهایت، مشخص شد که روابط ارایه شده در آیین نامه ی AISC برای تخمین زاویه ی میدان کششی و ظرفیت برشی 7 تا 25 درصد کمتر از واقعیت می باشد

    کلید واژگان: دیوار برشی فولادی, ظرفیت باربری, سختی الاستیک, مدل المان محدود, ورق اتصال}
    Seyed Morteza Salimi, Sepideh Rahimi, Mohamad Hoseinzadeh, Mehdi Ebadi Jamkhaneh *

    Although steel plate shear walls have the inherent advantages of formability and increasing the energy absorption of the lateral load system, there are some shortcomings such as buckling in the early stages of loading and high demand for shear force of the column. In order to address these cases, a new moment connection using steel trapezoidal plate in the form of numerical models of steel shear wall system under monotonic loading and cycles is presented. The main aim of this study is to provide a system of low-thickness steel shear wall that has the same capacity and energy absorption in accordance with the direct connection sample, while at the same time concentrate the plastic joint area on the connection plate. The connection plate acts like a fuse. In spite of conventional steel shear wall systems, the connection of the steel wall plate to the column has not been established and vertical lateral stiffeners have been used to improve its performance. Also, three different thicknesses used for the connection plate. The finite element numerical model was validated with eight test specimens and a good accuracy was established in terms of load-bearing capacity, elastic stiffness, and failure mode. The results of nonlinear static analyses on the developed models showed that the use of the connection plate was able to act as an energy-absorbing member and prevent the boundary elements from entering the plastic status. Therefore, the use of lower cross-section of column elements is possible. There is also no need to follow a weak beam- strong column rule and to use continuous or doubler plates in the panel zone of the column. Finally, it was found that the relationships presented in the AISC regulations are less than 7% to 25% for estimating the angle of the tensile field and the shear capacity.

    Keywords: steel plate shear wall, Load-bearing capacity, Elastic stiffness, Finite element model, Connection Plate}
  • نوید سیاه پلو*، نصره سوینی
    مهاربند برون محور (EBF) به دلیل شکل پذیری و سختی، موردتوجه آیین نامه های طراحی لرزه ای است. اخیرا به کارگیری تیر پیوند قابل تعویض RLB به عنوان روشی نوین در رفع اشکالات طراحی سیستم EBF پیشنهاد شده است. در این روش با جدا کردن المان تسلیم شونده (تیر پیوند) از تیر اصلی کف، ترمیم و تعویض تیر پیوند بعد از آسیب به آسانی امکان پذیر است. یکی از انواع رایج RLB، تیر پیوند با مقطع دوبل ناودانی با اتصال پیچی به جان است. مطالعه عوامل تاثیرگذار بر رفتار این نوع تیر پیوند کمتر در مطالعات دیده شده است. پس در این مقاله به کمک نرم افزار آباکوس ابتدا اعتبارسنجی مدل سازی عددی نسبت به یک مدل آزمایشگاهی انجام شد. سپس با تغییر در اجزا اتصال اعتبارسنجی شده (اعم از تعداد و ضخامت ورق ها، تعداد و فاصله پیچ ها، تعداد و نوع فولاد مقطع تیر پیوند) درمجموع 16 مدل عددی جدید تولید و در برابر بارگذاری چرخه ای ارزیابی گردید. نتایج در محدوده فرضیات این مقاله نشان می دهد در پیوند برشی افقی تعویض پذیر با اتصال جان، تسلیم برشی کامل روی داده و نقش کامل «فیوز» لرزه ای شکل پذیر حاصل شد. بعلاوه RLB با اتصال پیچی جان عملکرد لرزه ای و ظرفیت دوران پلاستیک مطلوبی را داراست. همچنین با انتخاب هوشمندانه اجزا تشکیل دهنده تیر پیوند، ظرفیت مقاومت برشی، سختی، شکل پذیری و استهلاک انرژی افزایش می یابد. دراین بین تاثیر افزایش شماره مقطع تیر محسوس تر است. ضمنا برای تضمین رفتار تسلیم شوندگی برشی کامل RLB، تعبیه ورق تقویتی بال فوقانی و تحتانی در مجاورت اتصال الزامی است.
    کلید واژگان: تیر پیوند پیچی تعویض پذیر, تسلیم برشی, مدل المان محدود, بارگذاری چرخه ای, زاویه چرخش تیر پیوند}
    Navid Siahpolo *, Nasreh Soveini
    Due to good ductility and stiffness, the eccentrically braced frame (EBF) has attracted the interest of seismic design regulations. Recently, the replaceable link beams (RLBs) were proposed as a new approach to solve the problems in designing the EBF system. This approach allows to easily repair or replace the damaged link beam by uncoupling the yielding element (link beam) from the main floor beam. One of the most common types of RLB is the double-channel link beam with the web-bolted connection. The identification of factors involved in the behavior of this type of link beam is less commonly found in the studies. In this paper, therefore, using the ABAQUS software, the numerical modeling was first validated to a laboratory model. Then, by changing the validated link components (including the number and thickness of plates, number and spacing of bolts, number and steel grade of link beam section), a total of 16 new numerical models were generated and evaluated under cyclic loading. The results limited to the assumptions of this paper show that in the web-connected horizontal replaceable shear link, the full shear yielding occurred, achieving the full functionality of ductile seismic fuse. In addition, the bolted, web-connected RLB demonstrates excellent seismic performance and plastic rotation capacity. Also, the smart selection of link components increases the shear strength capacity, stiffness, ductility and energy dissipation. However, the effect of increasing the size of beam cross-section is more noticeable. In addition, in order to ensure the full shear yielding behavior for RLB, it is necessary to add the upper and lower flange stiffeners near the connection.
    Keywords: Bolted replaceable link-beam, Shear Yielding, Finite element model, cyclic loading, rotation angle of link beam}
  • A. Ghadimi Hamzehkolaei*, A. Vafaeinejad, G. Ghodrati Amiri

    This paper presents an optimization-based model updating approach for structural damage detection and quantification. A new damage-sensitive objective function is proposed using a condensed form of the modal flexibility matrix. The objective function is solved using Chaotic Imperialist Competitive Algorithm (CICA), as an enhanced version of the original Imperialist Competitive Algorithm (ICA), and the optimal solution is reported as the damage detection results. The application of the CICA in vibration-based damage detection and quantification has been successfully investigated in a feasibility study published by the authors of the present paper and herein, its application is generalized for a case in which a complex (but more sensitive) objective function is utilized to formulate the damage detection problem as an inverse model updating problem. The method is validated by studying different damage patterns simulated on three numerical examples of the engineering structures. Comparative studies are carried out to evaluate the accuracy and repeatability of the proposed method in comparison with other vibration-based damage detection methods. The obtained results introduce the proposed damage detection approach as a robust method with high level of accuracy even in the presence of noisy inputs.

    Keywords: finite element model, structural damage, condensed modal flexibility, objective function, chaotic imperialist competitive algorithm (CICA)}
  • علی اصغر میرقاسمی*، احسان شهیری طبرستانی، علیرضا مجیدی

    یکی از مهمترین چالش ها در پروژه های عمرانی علاوه بر طراحی و اجرای آن ها کنترل ایمنی و پایداری اجزای مختلف آن در طول دوران ساختمان و بهر ه برداری است. در پروژه های ساخت سد خاکی نیز به دلیل اهمیت سازه، کنترل ایمنی و پایداری آن ها ضرورت بیشتری می یابد. برای دستیابی به این مهم در تمام سدهای بزرگ با نصب ابزارهای لازم مقادیر فشارهای منفذی ، فشارهای توده خاک و تغییر شکل ها در طول سه دوران ساخت، اولین آبگیری و زمان بهره برداری اندازه گیری شده و عملکرد سد مورد ارزیابی و تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. در این پایان نامه سعی گردیده نتایج ابزار منصوب در سد چراغ ویس مورد تحلیل و بررسی قرار گیرد. همچنین تحلیل مدل دوبعدی و سه بعدی سد مطابق با منحنی زمان - ساخت آن توسط نرم افزار اجزاء محدود آباکوس به صورت لایه لایه مدل گردیده و مشخصات کالیبره شده مصالح برای هر دو مدل به تفکیک ارایه گشت و پس از آن، آبگیری مرحله به مرحله در مدل سه بعدی لحاظ گردید. با نتایج بدست آمده از بدنه سد در دوران آبگیری، نشست های بدنه و فشار آب حفره ای ایجاد شده پیشبینی شد و به کمک آنالیز پایداری شیروانی ها، پایداری خاکریز پایین دست پس از دوران آبگیری بررسی گشت.

    کلید واژگان: رفتارنگاری, ابزار دقیق, سد سنگریزه ای, مدل المان محدود, تحلیل برگشتی}
    AliAsghar Mirghasemi*, Ehsan Shahiri Tabarestani, Alireza Majidi

    One of the most important challenges in development projects beside designing and performing them is to control immunity and stability of the several parts during different stages of construction, impoundment, and operation.  The   main purpose of instrumentation in dams is to evaluate operation and reaction of these structures under different load conditions, developing a better understanding of their behaviors, and checking on the design concepts. Geotechnical engineers must work with natural geologic materials, while the properties of geologic materials are generally diverse, unpredictable or even unknown.  However, data derived from instrumentation which is usually being done via back analysis, would help them to estimate design parameters more accurately.  In this research, the datasets obtained from instrumentation on the Cheragh veis Dam (62meter height, 10meter crest width and274 meter crest length) constructed in Iran, will be monitored. Out of raw original data, valid ones were selected based on compatibility terms and engineering judgment.  Eventually, reliable ones were compared with the results of back analysis applying finite element model. Based on the alleged comparison, having done some iterative analysis, modified properties of materials would be obtained.

    Keywords: Monitoring, Instrumentation, Rockfill Dam, Finite Element Model, Back Analysis}
  • Optimization of Cold-Formed Steel Channel Columns
    Mohamed Fattouh, B. Boshra A. El Taly*

    Sixteen cold-formed steel channel columns with different combinations of edge and web stiffeners under axial compression forces up to failure were numerically investigated using finite element (FE) analysis program, ANSYS. The behavior characteristics; the ultimate load, stiffness, ductility and energy absorption have been selected and separately analyzed in relation to column parameters. To determine the single-performance optimization of each characteristic, Taguchi method was applied. The multi-performance optimization was also investigated using Taguchi method coupled with grey relational analysis to achieve the favorable column characteristics and to investigate the multiple-performance characteristics index of each column. The results indicated that for multi-response and a single response, the predicted results are confirmed and the errors in the predicted values using the Taguchi method with respect to the numerical values using ANSYS are acceptable and also they indicated that broken straight line web stiffener factor (WS3) was the highest contributing parameters for variation of the ultimate load of CFS columns.

    Keywords: Cold-formed steel channel column, Edge stiffener, Finite element model, Intermediate web stiffener, Taguchi method, Grey relational analysis}
  • امید بهار*، مجید کسایی

    امروزه روش به روزرسانی مدل اجزاء محدود به درستی به عنوان روشی دقیق و قابل اعتماد برای تشخیص میزان و محل آسیب شناخته شده است که می تواند جایگزین مناسبی برای روش های سنتی محسوب شود. در نوشتار حاضر، متدولوژی برای به روزرسانی مدل تحلیلی سازه های دوبعدی فولادی پیچیده و نامنظم خمشیمهاربندی که آسیب های پراکنده با شدت های مختلف دارند، ارایه شده است. متدولوژی اشاره شده از روشی تکرارشونده مبتنی بر حساسیت با به کارگیری بهینه یابی غیرخطی مقید مبتنی بر الگوریتم ناحیه ی امن نیوتن استفاده می کند. پارامترهای به روزرسانی، ضرایب کاهش سختی اعضا یا قطعه هایی از اعضاء سازه هستند که در حین کمینه سازی تفاوت میان بسامدها و شکل های مدی اندازه گیری شده و تحلیلی به دست می آیند. به منظور افزایش کارایی روش مذکور و به دست آوردن نتایج دقیق تر، به روزرسانی در دو مرحله انجام شده است. نتایج حاصل از ارزیابی متدولوژی پیشنهادی بر روی مدل های متنوع ارایه شده نشان می دهد: روش مذکور قابلیت شناسایی آسیب در 3 سطح از مباحث پایش سلامت، یعنی: تشخیص آسیب در سازه، تشخیص عضو آسیب دیده و تعیین شدت آسیب وارده به عضو را هر چند کوچک، به درستی و با دقت بسیار بالایی دارد.

    کلید واژگان: به روزرسانی, شناسایی آسیب, بهینه یابی مقید, سازه ی فولادی دوگانه, الگوریتم نیوتن, قاب دوبعدی, مدل اجزاء محدود}
    O. Bahar *, M. Kasaei

    During many decades,maintenance and behavior evaluation of civil structures are drastically become of more importance problem of urban planning. Many researchers have tried to present various efficient and effective methods to evaluate more reliable and much precisely structural damages especially in the beginning of the damage formation. Among different proposed methods, model updating method is truly known as an accurate and reliable method for detecting location and severity of structural damages. Model updating method is a properly substitution for the traditional methods. In this paper, a methodology for model updating of complex andor irregular two degrees of freedom moment-resisting steel structures and braced steel structures is presented. In order to increase accuracy and performance of this methodology, model updating is designed to carry out in two stages. Damages may be much dispersed and their severities may be so small or much intense. This methodology is powered by an iterative sensitivity analysis using nonlinear constraint optimization, which is worked based on the Newton trust region algorithm. In order to shown capability of the proposed methodology, different damaged steel frames are examined. Model updating parameters are defined as stiffness reduction coefficients of members or a member is divided into some smaller parts. Updating is obtained during reducing differences between measured and analytical modal parameters of the structure. These parameters may be the values of frequencies and modal shapes of the real damaged structure and its related analytical model. Extensive results obtained from analysis of different models with various dispersed damages which were so small or very influenced in severity, shown that the proposed methodology has able to detect three levels of the structural health monitoring stages, accurately and more precisely. These three levels are as follows: (1) detection that the considered structure is healthy or damaged, (2) detection of damage locations (along whole or part of the members of the considered structure), (3) detection of the severity of the damaged member, which may be so small or so intense.

    Keywords: Model Updating, Damage Detection, Constrained Optimization, Dual Steel Structure, Newton's Algorithm, 2D Frame, Finite Element Model}
  • محمد علیخانی دهقی، غلامرضا قدرتی امیری*، علی زارع حسین زاده، سید علی سید رزاقی
    در این مطالعه به بررسی روش های شناسایی آسیب در پل های کابلی پرداخته شده است. پل های کابلی سازه هایی انعطاف پذیرهستند که در عین حال، از لحاظ لرزه ای نیز بسیار حساس می باشند. به علت رفتار ارتعاشی پیچیده ی حاکم بر پل های کابلی، همواره استفاده از روش های شناسایی آسیب بر پایه ی اطلاعات ارتعاشی در پل های کابلی با چالش هایی جدی روبرو بوده است. در این مطالعه، به مدل سازی، آنالیز و تشخیص آسیب در یک نمونه از پل های کابلی (پل کابلی بیل امرسون در ایالت میسوری) پرداخته شده است. در ابتدا، یک مدل اجزای محدود دقیق و صحیح برای شبیه سازی و مطالعه ی حالات مختلف آسیب در پل، ارایه شده است. سپس، مساله ی شناسایی آسیب مورد مطالعه قرار گرفته است. روند کلی کار به این صورت است که از چهار شاخص شناسایی آسیب براساس اطلاعات مودال (مود شکل ها و فرکانس های طبیعی) استفاده و در هر مورد، نتیجه های شناسایی آسیب توسط شاخص های مربوط ارایه شده اند. این روش ها شامل شاخص هم بستگی اطمینان مودال بهبود یافته، شاخص خرابی، انحنای مودال، شاخص انعطاف پذیری مودال می باشند. تعدادی از این روش ها برای شناسایی آسیب در سازه ها و پل ها در گذشته به کار برده شده اند. در این مقاله، به بررسی مقایسه ای این روش ها تحت الگو های مختلف آسیب و همچنین بررسی قوت روش ها تحت چالش هایی نظیر وجود نوفه های تصادفی در داده های ورودی، اطلاعات مودال ناقص و توانایی شناسایی آسیب ها با شدت کم در پل های کابلی پرداخته شده است و در ادامه، کارایی روش ها مورد ارزیابی قرار گرفته است.
    کلید واژگان: شناسایی آسیب در سازه ها, اطلاعات مودال, پل کابلی, مدل اجزا محدود, شاخص انحنای مودال, شاخص انعطاف پذیری مودال}
    Mohammad Alikhani Dehaghi, Gholamreza Ghodrati Amiri *, Ali Zare Hosseinzadeh, Seyed Ali Seyed Razzaghi
    In this study, damage detection methods of cable stayed bridges were investigated. Cable stayed bridges are flexible structures; meanwhile they are sensitive to vibrations due to their complicated and multiple vibrations modes; therefore, damage detection methods based on vibration data in cable-stayed bridges has become a challenging issue. In the present study, finite element model of Bill Emerson, Missouri cable stayed bridge was simulated in order to achieve a precise finite element model to simulate the damage scenarios in bridge and the study of them. General process includes four damage detection indices based on the modal data (mode shapes and natural frequencies) achieved by modelling structure and simulated damages and in each case the results of damage detection were presented by indices. These methods are: Enhanced Coordinate Modal Assurance Criterion (ECOMAC), Mode Shape Curvature (MSC), Modal Flexibility Index (MFI), Damage Index (DI). Some of the methods were applied in damage detection of the pervious structures and bridges. In this paper, correlative study of these methods were performed based on different damage scenarios as well as study of challenges such as different levels of random noise in the input data, incomplete modal data and low damage intensity in detection of damage in cable-stayed bridge and then, performance of the methods were assessed.
    Keywords: Structural damage detection, Modal data, Cable-stayed bridges, Finite element model, Mode shape curvature, Modal Flexibility Index}
  • محمودرضا شیراوند*، سروش سیفی بوشهری

    سیستم بنایی هیبریدی یا ترکیبی، یک سیستم سازه ای نسبتا جدید است که در آن پانل های بنایی از طریق اتصالات با ورق فولادی به قاب متصل می گردد. دیوارهای بنایی هیبریدی از میانقاب بنایی به منظور افزایش سختی جانبی و مقاومت داخل قاب، علاوه بر تحمل بارهای خمشی (خارج از صفحه) استفاده می کنند. دلایل مختلفی برای گسترش استفاده از سیستم بنایی هیبریدی وجود دارد، که مهمترین آنها، سادگی بکارگیری قاب های ساختمانی با دیوارها و افزایش نامعینی سازه که موجب کاهش خرابی پیشرونده می گردد، می-باشند. بسته به این که پانل بنایی مسلح چگونه ساخته شود و انتقال بارها بین قاب و دیوار چطور انجام گیرد، دیوارهای بنایی هیبریدی بصورت دیوار مسلح معمولی (نوع I)، دیوار مسلح متوسط (نوع II) و دیوار مسلح ویژه (نوع III) طبقه بندی می شوند. در این پژوهش رفتار میانقاب های هیبریدی معمولی، هیبریدی متوسط و هیبریدی ویژه، تحت تحلیل استاتیکی غیرخطی بار افزون مورد ارزیابی قرار می گیرد. بدین منظور 15 مدل قاب فولادی شامل، بدون میانقاب، دارای میانقاب بنایی غیرمسلح، دارای میانقاب هیبریدی معمولی، متوسط و ویژه با استفاده از نرم افزار آباکوس مدلسازی می شوند. با انجام تحلیل استاتیکی غیرخطی، پاسخ قاب ها به صورت کانتورهای تنش و منحنی نیرو-تغییرمکان محاسبه شده و مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد، ظرفیت گسیختگی و شکل پذیری در میانقاب های هیبریدی ویژه بیشتر از میانقاب های هیبریدی متوسط و میانقاب های هیبریدی معمولی می باشد. همچنین با افزایش ممان اینرسی مقطع قاب، سختی و میزان ظرفیت استهلاک انرژی در هر سه نوع میانقاب هیبریدی معمولی، متوسط و ویژه افزایش می یابد.

    کلید واژگان: قاب خمشی فولادی, سیستم بنایی, میانقاب هیبریدی, مدل اجزای محدود, تحلیل استاتیکی غیرخطی}
    MahmoudReza Shiravand *, Soroush Seifi Boushehri

    Hybrid masonry system is a new structural system, in which the masonry panels link to the frame with steel plate connections. Hybrid masonry uses masonry infill for lateral stiffness and strength within frames in addition to supporting out-of-plane (flexural) loads. There are many primary reasons for the development of hybrid masonry systems. Most important ones are to simplify the construction of framed buildings with masonry infill and to provide structural redundancy, which can be utilized for limiting progressive collapse.There are three hybrid wall types including, ordinary hybrid shear wall, intermediate hybrid shear wall and special hybrid shear wall. Hybrid masonry systems can be applied to either concrete or steel-framed structures. This research focuses on steel frames. In this paper, seismic behavior of ordinary, intermediate and special hybrid shear walls are investigated using nonlinear static analysis. To this end, 15 steel frames including, bare frames, infill frames, ordinary hybrid shear wall, intermediate hybrid shear wall and special hybrid shear wall are modeled using ABAQUS software. The stress contours and capacity curves of models are estimated using nonlinear static analysis. Results indicate that failure capacity, and ductility of special hybrid shear walls are more than ordinary and intermediate ones. Moreover, the increase in moment of inertia of frame sections, increases the stiffness and energy dissipation capacity for all three hybrid shear walls

    Keywords: Moment-Resistant Steel Frame, Masonry System, Hybrid Infill, Finite element model, Nonlinear static analysis}
  • Performance Assessment of Shield Tunnel Damaged by Shield Shell Extrusion During Construction
    Hao Jin, Kaiwen Yu *, Shunhua Zhou, Quanmei Gong, Haiyun Yan
    A shield tunnel can be damaged by shield shell extrusions, such as shield tunnel floating, which may cause contact (even a squeezing action) between the shield tunnel and shield shell. To fully analyze this problem, a detailed 3D-finite element model (FEM) of a shield tunnel under the effect of a squeezing action in the shield tail, soil pressure, jacking force, and grouting pressure, was established by applying a plastic-damage constitutive model of concrete. A full-scale test of three segment rings was conducted, and the test results verified the feasibility of the constructed FEM. In this study, different squeezing positions and deflection angles of the shield shell were analyzed. The results indicated that the area squeezed by the shield shell experienced the most damage, and the tensile damage to a segment reduced gradually as the squeezing position approached the circumferential seam. The damage range gradually increased with the increase in deflection angle. The effect of the squeezing position of the shield shell on the bending moment was larger than the effect of the deflection angle on the bending moment. However, the effect of the squeezing position and that of the deflection angle on the shear force were the same.
    Keywords: Shield tunnel, Finite element model, Full-scale test, Segment damage, Tunnel deformation, Internal force}
  • Experimental and Numerical Analyses of Single Pedestrian Walking on a Hollow Core Concrete Floor
    Fangzhou Liu, Jean, Marc Battini *, Costin Pacoste
    The purpose of this paper is to study experimentally and numerically the dynamic response of a hollow core concrete slab due to a single pedestrian. To achieve this aim, a test structure consisting of six hollow core concrete elements of dimension 10 m × 1.2 m has been built. A finite element model of the structure based on orthotropic shell elements has been implemented. The accuracy of the finite element model has been assessed by reproducing numerically hammer-impact tests. For that, the experimental impact load has been imported to the finite element model. Very good agreements between experimental and numerical results have been obtained. Then, three different single pedestrian walking paths have been tested experimentally. Each of these paths has been reproduced numerically using four numerical load models taken from the literature. The results show that the four pedestrian loads give rather different numerical results regarding the amplitudes of the acceleration for each mode. In addition, a small change in the numerical parameters of the slab can give large differences in the numerical results. This shows that an accurate numerical modelling of a single pedestrian loading is not an easy task. The results show also that during transversal and diagonal walking paths, the vibrations due to the torsional mode of the slab can be higher than the ones due to the lowest bending mode.
    Keywords: Hollow core concrete slab, Experimental tests, Finite element model, Hammer-impact load, Single pedestrian walking}
  • Theoretical and Experimental Study on the Bond–Slip Relationship in Prestressed CFST Beams
    Yulin Zhan*, Lei Zhang, Renda Zhao, Qiang Zhang, Zengqiang Duan, Jiale He
    Concrete-filled steel tube (CFST) beams are widely used in civil engineering, especially for bridges and tall buildings, because of their strength, stiffness and durability. Good bonding at their interface is essential for ensuring that steel and concrete can work well together. However, if interfacial slippage does occur it not only hinders the plasticity of a beam’s performance in full section but also weakens its strength and stiffness. To study the mechanism of slip occurrence and its impact, eight prestressed CFST rectangular beams were tested under monotonic loading. Slippage was measured during the entire loading procedure. Based on the elasto-plastic theory, a nonlinear finite element model, considering slippage is developed in this paper. The results show that slippage occurred when the concrete began to crack. This plays an important role in the overall performance of a beam after the steel has yielded. The maximum slip occurred near the section of quarter-span. To some extent, the slip curves generated by this model agreed with the test results, and it could be used to predict the bending capacity of prestressed CFST beams.
    Keywords: Prestressed concrete-filled steel tubes, Finite element model, Bond-slip relationship}
  • M. Pasbani Khiavi*, A. Feizi, M. Jalali

    In this paper, the dynamic response of a concrete gravity dam along with reservoir domain is investigated by frequency analysis and Latin hypercube sampling (LHS) statistical methods using finite element model. In this analysis, the frequency value is assigned to the model as an input variable. Then, the effects of frequency parameter are studied on maximum horizontal displacement of the dam crest, maximum tensile stress in the heel, maximum compressive stress in the toe and hydrodynamic pressure on the heel of the dam. The ANSYS software, according to finite element method (FEM), is applied for modeling and analysis. In order to represent the effect of the dynamic loading frequency, which is an important parameter in the analysis of the structures, the maximum response values are presented as sensitivity and probability curves. According to the sensitivity diagram of the hydrodynamic pressure response vs. the input frequency, it can be concluded that in the frequency of loading near the natural frequency of reservoir, the most critical condition occurs for seismic display, which should be highly considered in designing concrete dams.

    Keywords: Concrete Gravity Dam, Finite Element Model, Frequency, Latin Hypercube Sampling Method}
  • محمدرضا فرج پور
    یکی از روش های بهبود رفتار لرزه ای قابهای خمشی و ممانعت از ترد شکنی اتصالات آنها، استفاده از اتصالات استخوانی می باشد. در این مقاله با ایجاد مدلهای االمان محدود اتصالات استخوانی و ارزیابی دقت آنها با نتایج آزمایشگاهی موجود، توزیع تنش و نحوه شکست این اتصالات بحث شده است. همچنین توصیه آیین نامه Fema در هندسه اتصالات استخوانی مد نظر قرار گرفته است. در ادامه تحقیق رفتار لرزه ای قابهای خمشی با اتصالات استخوانی، از طریق محاسبه و آنالیز چندین نمونه بررسی شده و برای نشان دادن مزایای این سیستم، پارامترهای لرزه ای آن محاسبه و با پارامترهای لرزه ای سیستم قاب خمشی ویژه با اتصالات متعارف مقایسه شده است. نتایج حاصله نشان دهنده رفتار مناسب این نوع سیستم سازه ای در بارگذاری های لرزه ای می باشد.
    کلید واژگان: اتصالات استخوانی, قاب خمشی ویژه, مدل المان محدود, ضریب رفتار, مکانیزم خرابی}
    M. Farajpour *
    One of the methods for improving the seismic behavior of the moment resisting frames is the using of reduced beam section (RBS) dog-bone connections. In this paper the finite element models of RBS doge-bone connections is made and calibrated to experimental results, the collapse mechanism and stress distribution of these connections is discussed. Moreover, Fema recommendation is considered. This study has been done through the detailed numerical analyses of several samples of these systems. For expressing the advantages of this system, the seismic parameters of RBS dogbone frames have been compared with those of special moment resisting frames, which are obtained based on several analyses for some common buildings with both connections. Based on the obtained results, the behavior factor of structure is a function of its first fundamental period and increases with period. The increasing rate of the behavior factor of the dog-bone connection system in terms of period is more than that of the special moment resisting frames. The behavior factor of the flexible structures with dog-bone connections is about 20% larger than that of these structures without dog-bone connections. The investigation of ordinary beam to column connections in steel structures shows that non steady stress distribution and stress centralization in welded zone causes the connection fail in strange earthquakes. In RBS dog bone connections the proportion of maximum stress in beam flange to yield stress is about 0.8. The usage of RBS system occasions stress redistribution in beam flange, increasing the effect beam flange width and increasing the connection ductility. In corporation between ordinary and RBS dog bone connections shows the increasing the period of structure about 3 percent. In elastic step, tendency of RBS and ordinary connection system is same but in plastic step the resistance reduction coefficient of RBS system is more about 23 percent than ordinary connection system. This shows the structures that made by RBS systems, have more energy attraction capacity.
    Keywords: Dog-bone connection, Special moment resisting frame, Finite element model, Behavior factor, Collapse mechanism}
  • عماد صارمی، حمید توپچی نژاد *
    مواد الاستومری به علت توانایی تحمل کرنش های کششی بیش از 500% بدون هیچ گونه گسیختگی و تغییر شکل دائمی موادی ایده آل جهت کاربرد در بسیاری از صنایع از جمله اتوموبیل سازی، هوافضا، انواع موتورهای مکانیکی و الکتریکی، انواع تایرها، و بسیاری از تجهیزات پزشکی می باشند. مضاف بر آن در پروژه های عمرانی بعنوان جداگرهای لرزه ای، تکیه گاه های سازه ای، میراگرهای الحاقی و غیره کاربرد دارند. پیش بینی رفتار تنش-کرنش مواد الاستومری دارای اهمیت زیادی در طراحی است. یکی از چالش های مهم در مدل سازی المان محدود قطعات الاستومری انتخاب مدل رفتاری مناسبی است که بتواند وضعیت الاستومر در کرنش های مختلف را به خوبی شبیه سازی نماید. در مواد الاستومری به دلیل غیر خطی بودن رابطه ی بین تنش و کرنش، به جای قانون هوک از مدل های رفتاری هایپر الاستیک استفاده می شود. در مقاله حاضر عملکرد مدل های هایپرالاستیک مختلف موجود در ادبیات تحقیق که بر اساس نتایج آزمایش کشش تک محوره کالیبره شده اند مورد ارزیابی قرار گرفته است. مدل سازی ها توسط نرم افزار المان محدود MSC. MARC انجام گرفته است. دقت مدل های رفتاری بررسی شده در بازه های مختلف کرنش کششی نشان داد، مدل های نئو-هوک و آرودا-بویس مدل های مناسبی برای محدوده ی کرنش های کوچک و مدل های اگدن و یه او مدل های رفتاری مناسبی برای محدوده ی گسترده ای از کرنش ها هستند.
    کلید واژگان: مواد الاستومری, لاستیک, مدل های رفتاری هایپر الاستیک, آزمایش کشش تک محوره, مدل اجزا محدود}
    Emad Saremi, Hamid Toopchi, Nezhad *
    The ability of elastomers to withstand very large strains (of beyond 500%) without breakage or permanent deformation makes them an ideal material for many applications, including, but not limited to, aerospace, medical, and automobile industries, bridge bearings, seismic isolation, and supplemental dampers. It is essential for design purposes to simulate accurately the response behavior of elastomers under various loading conditions. Given the nonlinear stress-strain relationship in an elastomeric material, a hyperelastic model, instead of Hooke's law, must be employed in stress analysis of the material. The literature includes a variety of constitutive hyperelastic models for elastomeric materials. However, choosing a suitable constitutive model that simulates the elastomer stress-strain behavior under different loading conditions is challenging. This paper examines the effectiveness of various hyperelastic models of which the constant model parameters have been evaluated using the results of a standard uniaxial tensile test conducted at different strain values. The model parameters are evaluated through a curve fitting technique performed by MSC-MARC, a commercial finite element software program. A thorough examination of the efficiency and accuracy of various hyperelastic constitutive models at different strain ranges shows that the Neo-Hooken and Arruda-Boyce are suitable models for the range of small deformations, and the Ogden and Yeoh models are suitable for a wide range of deformations.
    Keywords: elastomer, rubber, constitutive models, hyperelastic behavior, uniaxial tensile test, Finite element model}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال