فهرست مطالب
مجله مهندسی عمران شریف
سال سی و یکم شماره 2 (تابستان 1394)
- تاریخ انتشار: 1394/06/09
- تعداد عناوین: 14
-
-
صفحات 3-10اتصالات مقاوم خمشی فولادی، به منزله ی فراگیرترین اتصال موجود در عرصه ی سازه های فولادی، بی تردید نقش موثری در نیل به اهداف مقاوم سازی، قابلیت اعتماد و صرفه ی اقتصادی در ساختمان های موجود دارند. براساس این اهمیت، بعد از زلزله ی نورثریج، ابداع اتصال R B S به عنوان نقطه ی عطفی در اتصالات مقاوم خمشی فولادی محسوب می شود. در این مطالعه به بررسی رفتار لرزه یی و نوع برش اتصال R B S با تضعیف بال و اتصال جدید A W-R B S با تضعیف جان در تیرهای دوبل پرداخته شده است. این بررسی ها با نرم افزار اجزاء محدود A B A Q U S انجام شده است. نمونه های مختلفی تحت بارگذاری چرخه یی قرار گرفته و از لحاظ شکل پذیری، قابلیت جذب انرژی، رفتار خمیری مقطع تضعیف شده، سختی و مقاومت ارزیابی شده است. در میان اتصالات بررسی شده، اتصال A W-R B S با کمینه ی افت مقاومت و سختی، 0٫08 چرخش کل طبقه را تحمل کرده و نمونه ها با جذب انرژی و شکل پذیری بالا عملکرد بسیار خوبی در بارگذاری چرخه یی نشان داده اند.
کلیدواژگان: اتصال R B S، رفتار آکاردئونی، تیر دوبل، مفصل خمیری، رفتار هیسترزیس -
صفحات 11-21یکی از مهم ترین داده ها برای طراحی لرزه یی سازه ها، طیف طراحی است.امروزه در آیین نامه های طراحی لرزه یی عموما از طیف های طراحی کشسان استفاده می شود. متداول ترین روش های تهیه ی طیف طراحی، تحلیل خطر لرزه یی احتمالاتی و تعیینی هستند که در آن از روابط پیش بینی حرکت زمین استفاده می شود. با گسترش شبکه ی شتاب نگاری کشور و افزایش داده های ثبت شده از زلزله های رخداده در ایران، تهیه ی رابطه ی پیش بینی حرکت زمین براساس داده های جدید و با دقت بیشتر ضروری است. در این نوشتار، رابطه ی پیش بینی حرکت زمین برای طیف شتاب در ایران پیشنهاد شده است. برای این پیشنهاد تعداد 806 رکورد مربوط به 330 زمین لرزه مورد استفاده قرار گرفته است. زلزله های انتخاب شده، بزرگای ممان بیش از 4 و کمتر از 7٫3 و تقریبا 98٪ آن ها فاصله ی رومرکز کمتر از 200 کیلومتر دارند. براساس شرایط زمین ساختی ایران، 3 رابطه ی مستقل برای کل ایران، ناحیه یزاگرس و البرز ایران مرکزی ارائه شده است.
کلیدواژگان: رابطه ی کاهندگی، شتاب طیفی، زاگرس، البرز، ایران -
صفحات 23-34زمین لرزه های ثبت شده در نزدیکی گسل گسیخته شده، اغلب حاوی پالس در رکورد سرعتٓ زمان هستند، که می توانند تقاضای قابل توجهی را در سازه های این مناطق به وجود آورند. روش های تحلیل خطر موجود به خوبی نمی توانند اثر این پدیده را در طیف پاسخ به درستی پیش بینی کنند. شهر تبریز، یکی از شهرهای صنعتی و تاریخی ایران است، که گسل شمالی آن به عنوان فعال ترین گسل منطقه، در نزدیکی آن واقع شده است. لذا در این مطالعه، با استفاده از روابط پیشنهادی، نتایج حاصل از دو روش تحلیل خطر عادی و اصلاح شده ی شهر تبریز به صورت نقشه های هم تراز شتاب طیفی به دست آمده است. برای تعیین اثر پدیده ی حوزه ی نزدیک در میزان مشارکت پارامترهای مختلف دخیل در تحلیل خطر احتمالاتی، تجزیه ی خطر عادی و اصلاح شده ی این پارامترها برای نقاط مختلف شهر برای 2 دوره ی بازگشت 475 و 2475 ساله انجام و نقش پارامترهای منحصر به پدیده ی حوزه ی نزدیک مانند پالس و دوره ی تناوب آن مشخص شده است.
کلیدواژگان: زمین لرزه ی حوزه ی نزدیک، پالس، تحلیل خطر لرزه یی، تجزیه ی خطر لرزه یی، شهر تبریز -
صفحات 35-44
امروزه مهندسان به منظور بررسی رفتار چرخه یی سازه ها و اجزاء سازه یی فولادی از فرضیه های مختلف سخت شدگی خمیری در مدل رفتاری فولاد استفاده می کنند، که اغلب آن ها با ساده شدگی های قابل توجهی همراه است. از سوی دیگر، نتایج آزمایشگاهی نشان می دهند که سخت شدگی فولاد ترکیبی غیرخطی و به نسبت پیچیده از دو نوع سخت شدگی پویا و همسان گرد است. از این رو در این نوشتار سعی شده است تا میزان اثرگذاری فرضیات مختلف سخت شدگی چرخه یی فولاد در برآوردهای تحلیل های عددی بررسی شود. براساس این هدف، یک اتصال فولادی خمشی انتخاب و پاسخ آن تحت دو نوع بارگذاری لرزه یی دور و نزدیک گسل برای 6 نوع فرضیه ی سخت شدگی و 6 نوع فولاد با ویژگی خمیری متفاوت استخراج شده است. نتایج حاصل برای کمیت های مقاومت، ظرفیت جذب انرژی و زمان شروع ترک مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفته اند.
کلیدواژگان: دل خمیری، بارگذاری چرخه یی، سخت شدگی ترکیبی، سخت شدگی پویا، سخت شدگی همسان گرد -
صفحات 47-54خرابی پیش رونده پدیده یی است که در آن خرابی جزئی محلی از المانی به المان دیگر گسترش می یابد و نهایتا باعث خرابی کل سازه یا گسترش غیرمتجانس خرابی اولیه می شود. این نوع خرابی در سازه های لوله یی و تحت اثر بار زلزله تاکنون مورد بررسی قرار نگرفته است. در این نوشتار خرابی پیش رونده در سازه های لوله در لوله ی فولادی تحت اثر بارهای لرزه یی بررسی شده است. به این منظور 3 تیپ سازه ی لوله در لوله ی فولادی با فواصل ستون های 2، 2٫67 و 3٫2 متر و تعداد طبقات 30، 45 و 60 طبقه مدل سازی شده اند. آنالیز انجام شده به صورت دینامیکی غیرخطی تاریخچه ی زمانی بوده است. نتایج آنالیزهای صورت گرفته نشان می دهد که در سازه های 30 و 45 طبقه، با افزایش فاصله ی ستون ها پتانسیل خرابی پیش رونده افزایش می یابد. علت این امر شکل گیری مفاصل خمیری در طبقات پایینی سازه و وجود تاخیر برشی منفی در طبقات بالای سازه است. در سازه ی 60 طبقه با افزایش فاصله ی ستون ها تا 3٫2 متر، پتانسیل خرابی پیش رونده به علت توزیع مفاصل خمیری در ارتفاع سازه و عدم وجود تاخیر برشی منفی در سازه کاهش یافته است.
کلیدواژگان: خرابی پیش رونده، سازه ی لوله در لوله ی فولادی، سطوح عملکرد سازه، آنالیز غیرخطی تاریخچه ی زمانی، زوج شتاب نگاشت -
صفحات 55-63قاب های مهاربندی شده ی هم مرکز به عنوان یکی ازسیستم های مقاوم در برابر بار جانبی، ضمن داشتن سختی بالا، مسائل اقتصادی و سهولت اجرا نسبت به قاب های خمشی شکل پذیری کمتری دارند، در دو دهه ی اخیر، پژوهش های متعددی در زمینه ی افزایش شکل پذیری این سیستم بر روی المان های جاذب انرژی در محل اتصال بادبند به صفحه ی گوشه انجام شده است. حلقه ی فولادی یکی از انواع المان های جاذب انرژی است، که به صورت تحلیلی و آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. حلقه ی فولادی در هنگام وقوع زلزله از ورود سایر اعضاء به ناحیه ی غیرخطی و کمانش در مهاربند جلوگیری می کند و یا آن را به تعویق می اندازد، در این نوشتار، ضمن مدل سازی و انجام آنالیز غیرخطی قاب های خمشی مهاربندی شده ی هم محور، تاثیر حلقه ی فولادی یک بار تحت زلزله های موجود و بار دیگر تحت زلزله های مصنوعی تولیدشده به روش موجک مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد حلقه ی فولادی ضمن کاهش برش پایه، عملکرد مطلوبی در استهلاک انرژی خواهد داشت.
کلیدواژگان: مهاربند هم محور، شکل پذیری، حلقه ی فولادی، برش پایه، تبدیل موجک -
صفحات 65-73ماهیت پیچیده ی بارهای غیرمترقبه و اثرات اولیه ی خرابی و ثانویه ی ضربه ی ناشی از ریزش آوار، تحلیل سازه ها را در برابر این نوع بارها با مشکل مواجه می کند. در این نوشتار، روش های محاسبه ی بار ناشی از آوار و چگونگی بررسی مسئله ی برخورد آوار با اعضای سازه یی مورد مقایسه و بررسی قرار گرفته و نتایج آنها با تجربیات موجود از آزمایش های اعضاء فولادی مقایسه شده است. با تهیه ی مدل عددی غیرخطی و انجام مطالعه ی پارامتری نمودارهای طراحی پیشنهادی جهت تخمین میزان بار ضربه روی قاب های خمشی فولادی در شرایط مختلف ارائه شده است. همچنین تحلیل حساسیت روی شاخص های مهم آوار انجام و نمودارهای موردنظر براساس آنها تنظیم شده است. نتایج این بررسی ها نشان می دهند که برخورد آوار در بسیاری از موارد می تواند بارهای قابل ملاحظه یی بسیار بیشتر از پیش بینی آئین نامه ها ایجاد کند و عواقب خرابی زیادی داشته باشد.
کلیدواژگان: برخورد آوار، دینامیک تماس غیرخطی، بار غیرمترقبه، تخریب پیش رونده -
صفحات 75-85تابلوهای بیشینه ی سرعت مجاز، براساس هندسه ی مسیر و شرایط محیطی، با هدف کاهش خطر برخورد و تصادف نصب می شوند. در این نوشتار تلاش شده است، با تکمیل 527 پرسشنامه در مسیر چابکسر رامسر، از میان 16 پارامتر مختلف تاثیرگذار در رانندگی افراد، و توجه آنها نسبت به تابلو بیشینه ی سرعت مجاز 50 کیلومتر بر ساعت، مهم ترین آنها شناسایی شوند. روش آماری مورد استفاده رگرسیون درختی و طبقه بندی)C A R T(است، که به منزله ی نسل جدید روش های داده کاوی محسوب می شوند. از میان 16 متغیر واردشده به فرآیند مدل سازی، سه متغیر تحصیلات و درآمد ماهیانه ی راننده و نوع وسیله ی نقلیه ی وی نسبت به سایر پارامترها مهم تر بوده اند. برای اعتباریابی نتایج مدل با دنیای واقعی، تابلویی نزدیک به محل پرسش گری مورد آزمایش قرار گرفت. واقعیت های ثبت شده توسط دستگاه های سرعت سنج سازمان راهداری و حمل و نقل جاده یی، نشان از توجه نه چندان سطح بالای رانندگان نسبت به تابلوی نصب شده در محل عبوری شان دارد.
کلیدواژگان: تابلو ترافیکی، سرعت مجاز، درخت تصمیم گیری، مدل رگرسیون -
صفحات 87-96روش های مختلفی در زمینه ی مقاوم سازی مطرح هستند، که استفاده از ورق های F R P با استقبال رو به رشدی مواجه شده است. با توجه به اینکه سازه های بتنی نیازمند مقاوم سازی، مقاومت بتنی مختلفی دارند، ممکن است ورق های به کار گرفته شده رفتار متفاوتی داشته باشند. بدین منظور در این نوشتار، رفتار تیرهای مسلح بتنی تقویت شده با ورق های F R P، که بتن بستر آن ها مقاومت و چسبندگی مختلفی دارند، مورد بررسی قرار گرفته است. مقاومت چسبندگی F R P های به کار گرفته شده، با استفاده از روش جدید «پیچش» اندازه گیری و نتایج آزمایشگاهی به دست آمده با نتایج حاصل از مدل سازی این تیرها در نرم افزار A B A Q U S مقایسه شده اند. نتایج حاصله بیان گر آن است که با افزایش مقاومت فشاری بتن و مقاومت چسبندگی F R P به بتن، میزان بار نهایی تحمل شده توسط تیرهای بتن آرمه ی تقویت شده با F R P ها افزایش می یابد.
کلیدواژگان: F R P، مقاومت بتن، تیر مسلح بتنی، رفتار خمشی، چسبندگی -
صفحات 97-104بتن خودتراکم، بتنی بسیار سیال و مخلوطی همگن است. به دلیل تردبودن و شکنندگی بتن، استفاده از الیاف های مختلف در بتن رایج شده است تا با ایجاد شرایط یکنواخت بر شکل پذیری آن بیفزاید. در این طرح به بررسی چسبندگی میان بتن و آرماتور و تاثیر الیاف پلی پروپیلن در این چسبندگی پرداخته شده است. پارامتر متغیر در طرح های اختلاط، مقدار الیاف پلی پروپیلن است که دارای مقادیر 0، 0٫6، 1٫2 و 1٫8 کیلوگرم در مترمکعب است. جهت بررسی خودتراکمی آزمایش های بتن تازه و برای بتن سخت شده، آزمایش مقاومت فشاری، کششی و چسبندگی انجام شده است. نمونه ها برای آزمایش مقاومت چسبندگی به صورت مکعبی با آرماتوری عمودی در مرکز آن تهیه و در دو شرایط خشک و مرطوب نگهداری شدند. حضور الیاف پلی پروپیلن موجب بهبود خاصیت کششی و چسبندگی میان بتن و آرماتور در بتن خودتراکم شده است، در حالی که کارایی بتن تازه را کم کرده است.
کلیدواژگان: بتن خودتراکم، آرماتور، چسبندگی، الیاف پروپیلین، نانو سیلیس -
صفحات 105-110مقاومت و سختی فولاد در حرارت های بالا کاهش می یابد و بررسی رفتار سازه های فولادی را در حرارت های بالا ضروری می سازد. در ایران، ساخت سازه های فولادی و اجرای سقف کامپوزیت بسیار مورد توجه است و در این پژوهش از نرم افزار اجزاء محدود A B A Q U S برای مطالعه ی رفتار سقف کامپوزیت با تیر لانه زنبوری در دماهای بالا استفاده شده و تحت آنالیز کوپله ی مکانیکی حرارتی برای درنظرگرفتن اثر نیروهای مکانیکی و بار حرارتی قرار گرفته است. بعد از صحت سنجی نتایج مدل سازی عددی با نتایج آزمایشگاهی، مقدار تغییرمکان نمونه های مختلف تحت بارگذاری در حرارت های بالا با هم مقایسه و به بررسی ابعاد تیر در میزان مقاومت آن در آتش پرداخته شده است. نمودارهای نیرو تغییرمکان نمونه ها در ترازهای حرارتی مختلف به دست آمده است. با مقایسه ی نمودارها در ترازهای حرارتی مختلف دیده می شود که سقف کامپوزیت با فولاد و بتن معمول ساختمانی امکان مقاومت در برابر حرارت های بالای 800 درجه سانتی گراد را ندارد.
کلیدواژگان: مدل سازی اجزاء محدود، آتش سوزی، نمودار نیرو، تغییرمکان، سقف کامپوزیت، حرارت های بالا، تیر لانه زنبوری -
صفحات 111-119امروزه افزایش تولید زباله های ساختمانی، دفن و بازیافت آنها یکی از مسائل مهم زیست محیطی به شمار می آید. از انواع زباله های ساختمانی می توان به بتن تخریبی، شیشه و پلاستیک اشاره کرد. در این پژوهش دانه های حاصل از بتن تخریبی جایگزین بخشی از درشت دانه و ریزدانه شده اند. ضمنا شیشه و پلاستیک خردشده نیز به عنوان جایگزین بخشی از ریزدانه به کار رفته است. مقاومت های فشاری، کششی، خمشی، مقاومت الکتریکی، کارائی، جذب آب، وزن مخصوص بتن سخت شده و بسامد طبیعی مورد ارزیابی قرار گرفته اند. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که امکان کاربرد سنگ دانه های حاصل از بتن های تخریبی و شیشه های بازیافتی در بتن های جدید وجود دارد، در حالی که جایگزینی پلاستیک به عنوان جایگزین بخشی از ریزدانه باعث کاهش نسبی خواص مکانیکی مخلوط های بتنی شده است.
کلیدواژگان: سنگ دانه ی بازیافتی، شیشه، پلاستیک، خواص مکانیکی، روانی، مقاومت الکتریکی، جذب آب -
صفحات 121-135از آنجا که تاخیر در پروژه های عمرانی یکی از معضلات مهم و چالش برانگیز بین کارفرما و پیمانکار است، معمولا به کمک روش های کنترل پروژه و بررسی مداوم برنامه ی زمان بندی، انحراف از برنامه ی زمان بندی و تاریخ اتمام پروژه مشخص می شود. به دلیل اینکه برگرداندن پروژه به زمان بندی اولیه ی پیمانکار، مستلزم صرف هزینه های زیاد خواهد شد و از طرفی ادامه ی روند قبلی و تکمیل دیرهنگام پروژه، باعث خسارت دیدن کارفرما خواهد شد؛ در مواجهه با تاخیر، تعارضی بین منافع کارفرما و پیمانکار به وجود خواهد آمد. از آنجا که تاکنون برای حل و فصل این نوع منازعات، راه حلی مشخص در قالب یک چهارچوب معین برای هر پروژه ارائه نشده است، برای رفع این مشکل در این نوشتار با رویکردی کتابخانه یی میدانی و از طریق گردآوری داده هایی از اسناد و مدارک موجود با استفاده از نظریه ی بازی ها، برای توصیف رفتار کارفرما و پیمانکار در پروژه یی که با تاخیر مواجه شده است، مدلی ارائه شده است. برای ارائه ی این مدل از نظریه ی بازی های استفاده شده است، و از طریق چانه زنی به روش های نش و کالاییٓ اسموردینسکی راهکارهایی ارائه شده است. در انتها، ضمن حل یک مطالعه ی موردی راهبردهای ممکن برای کارفرمایان و پیمانکاران و دستاوردهای هر کدام در این بازی آورده شده است.
کلیدواژگان: مدیریت پروژه، تاخیر در پروژه های عمرانی، نظریه ی بازی ها، چانه زنی -
صفحات 137-144در این نوشتار روشی برای طراحی مستقیم براساس تغییرمکان با لحاظ کردن اثر اندرکنش خاک و سازه ارائه شده است. روش پیشنهادی شامل 2 مرحله است: در مرحله ی اول با فرض صلب بودن تکیه گاه سازه ی برش پایه با استفاده از طیف تغییرمکان، تغییرشکل های موردنظر برای طراحی در سطح عملکرد مربوط، و سیستم یک درجه آزاد معادل محاسبه شده است. در مرحله ی دوم، تغییرمکان های نسبی اضافی ناشی از دوران پی به تغییرمکان های محاسبه شده در مرحله ی اول اضافه شده و برش پایه ی طراحی اصلاح شده با احتساب اندرکنش سازه و خاک به دست آمده است. در این روش تغییرمکان های طراحی براساس نیازهای طرح و سطوح عملکرد مورد انتظار از سازه قابل انتخاب اند و کنترل خسارت به صورت مستقیم انجام می شود. برای ایجاد درک بهتر، مراحل کامل روش با ارائه ی مثال هایی تشریح و نتایج طراحی با روش آیین نامه یی مرسوم مقایسه شده است.
کلیدواژگان: طراحی براساس تغییرمکان، سطح عملکرد، اندرکنش سازه و خاک، طیف تغییرمکان، شکل پذیری
-
Pages 3-10Today, steel \ moment resistance \ connections \ are the \ most \ common type of connection \ widely used in \ steel structures, and they certainly play a significant role in \ retrofitting, reliability and economic benefits. Their use also improves the quality and useful life cycle of buildings. Considering their basic importance, and after the Northridge earthquake, the invention of RBS connections was a turning point in resistant steel moment connections. In RBS connections, a reduction of the beam flange at the end of the beam causes the plastic modules of the section to be reduced and the plastic hinge of the beam to be far from the column. This research observes the seismic behavior of the RBS connection, with a reduced section of the flange and a new AW-RBS with a reduced section of the web in a double section beam, which is particularly applicable in Iran. Double sections of I-beams have high torsional stiffness and are used in steel moment resistance frames. The seismic behavior of these frames needs to be investigated when conjugated with high performance AW-RBS connections. These observations are undertaken using ABACUS nonlinear finite element software. Experimental data from the literature were used for verification of our modeling in the finite element method. Many models were put under cyclic loads and ductility, and energy absorption and plastic behavior in the reduced section were studied. Parameter studies were included as the shape of cutting in the beam flange and the height of the web in double beams. Results from the studied connections show that AW-RBS has the least resistance and stiffness decrease; 8% has been cut off the rotation of the story and the models have acceptable behavior in cyclic loads. In double beam sections, the existence of two webs as folded plates in the reduced region causes the delay of lateral buckling and lateral torsional buckling, which makes the workability of the connection increase.Keywords: RBS connection, accordion effect, double beam, plastic hinge, hysteresis behavior
-
Pages 11-21The design spectrum is an important input data for seismic design. Currently, elastic design spectra are used in seismic codes. The most usual methods for providing design spectra are probabilistic and deterministic, in which ground motion prediction equations (attenuation relations) are employed. In scientific societies, research into ground motion prediction equations is being undertaken to increase their accuracy. Iran also needs such accurate relations, due to its high seismicity. Considering the promotion of the national seismic acceleration network and the improved past earthquake acceleration records in Iran, it is necessary to develop new ground motion prediction relations based on new records with more accuracy.A ground motion prediction equation (GMPE) for spectral acceleration is proposed for Iran. The proposed relations are supported by analyses of 806 acceleration records from 330 arthquakes that occurred in the past. Each of the selected records has been modified separately. The modifications on acceleration records include filtering and base-line correction. The moment magnitudes of the selected arthquakes range from 4 to 7.3 and almost 98\% of them have epicenter distances less than 200 Km. Based on tectonic conditions, 3 relations are introduced for Iran including the Zagros region and the Alborz central Iran region. These relations relate spectral acceleration to parameters like earthquake magnitude, distance between sites and seismic sources and site onditions. The sites are classified as rock, and hard and soft soils, based on average shear wave velocities up to 30 meters in depth. The data used in this research includes records until 2010, and an effort is made to increase the accuracy of the proposed relations by disregarding low accurate data. Based on all these data, 3 simplified and practical relations are presented for acceleration spectra in Iran. In addition, the results of this research are compared with similar results by other researchers.Keywords: Attenuation relation, acceleration spectra, Zagros, Alborz, Iran
-
Pages 23-34Ground motion close to a ruptured fault, resulting from forward directivity, contains strong coherent dynamic long periods that cause it to be significantly different from other ground motion. Current PSHA (Probabilistic Seismic Hazard Analysis) methods are not able to capture such effects well and, therefore, are not able to predict these effects on spectral shape. Tabriz is an ancient and industrial city with many industrial factories and financial centers in North-Western Iran. In this region, the North-Tabriz Fault passes through at a close distance to urban areas and controls the seismic hazard scenario in the city. To ignore the directivity effect in PSHA may possibly lead to an underestimation of, in particular, the nonlinear demand. Herein, a PSHA analysis is carried out using appropriate relationships to consider near field directivity effects. Uniform seismic hazard curves of several points around Tabriz city are calculated using ordinary and modified PSHA, and the pulse effects on these curves are discussed. To depict the pulse effect in this city, iso acceleration maps of spectral periods of 2 and 4 seconds, for return periods of 475 and 2475 years, are calculated in accordance with ordinary and modified PSHA. Moreover, iso amplification maps of these two periods for the return period of 2475 years are calculated for better depiction of pulse effects in the Tabriz city region. Furthermore, the results disaggregated for better assessment of the effect of seismic sources, in terms of distance and magnitude. These calculations are carried out for 1 and 3 second spectral periods and for two return periods of 475 and 2475 years. The results show that accounting for pulse like effects in PSHA increases the relative contribution of close distances and low values of epsilons $(\square)$ to spectral acceleration exceedance. Moreover, the contributions of each earthquake scenario to long period spectral acceleration shift to larger magnitudes by including the effects of near fault directivity. The results confirm that due to the contribution of close distances at higher values of ground acceleration, consideration of near-field directivity effects is inevitable.Keywords: Near, field, pulse, probability seismic hazard analysis, disaggregation, tabriz city
-
Pages 35-44
Exact determination of loading conditions and the mechanical behavior of constituent materials are among key elements in the safe and economical design of structures. In practice, economic considerations do not allow structures to be designed for their elastic range of behavior. That is, under imposed loads, elements of a typical structure normally undergo irreversible deformation. Thus, accurate numerical estimation of structural responses crucially depends on the accuracy of the nonlinear constitutive models of the materials. Nowadays, the conventional plasticity approach, if carefully employed, can confidently estimate the nonlinear response of various materials. Steel, as the most commonly used metal in the building industry, has been shown to have complex cyclic strain hardening properties, including cyclic creep (ratcheting), relaxation, cyclic hardening or softening, and etc. However, it is frequently observed that elastic-perfectly plastic assumptions or very simple linear isotropic or kinematic forms are adopted in practice. Hence, in order to evaluate how these incorrect hypotheses influence the numerical results of cyclically loaded steel connections, various simplified hardening models used by engineers are identified. These include three kinds of isotropic hardening and two kinds of kinematic hardening model. Then, a moment-resisting beam-to-column connection, previously tested under near fault excitations, is nominated. Using a reliable combined nonlinear isotropic-kinematic model (reference model), a representative FE model is generated and validated against the empirical results. In the next stage, the analysis has been carried out for six different types of steel with different plastic properties, under both near and far fault excitations, whose results are compared to those of the reference models (models with the combined hardening hypothesis). Three variables of maximum tolerable load before failure, plastic energy dissipated, and the critical equivalent plastic strain are introduced for the strength, energy dissipation, and onset of cracking criteria, respectively. It needs to be noted that the micromechanically based cyclic void growth model (CVGM) is employed to calculate the critical equivalent plastic strain associated with the onset of cracking. The results show that, regardless of the type of excitation, considerable errors may arise if the combined hardening rule is not employed. Moreover, some recommendations are provided regarding a steel with specific cyclic hardening behavior.
Keywords: Plasticity models, cyclic loading, combined hardening, kinematic hardening, isotropic hardening, steel structures -
Pages 47-54During the recent decade, there have been many studies undertaken regarding progressive collapse in steel frame structures.Progressive collapse is a phenomenon wherein the local damage or failure of an element spreads through other adjacent elements, leading to the eventual failure of the structure.Past studies have mainly focused on progressive collapse in frame structures by removing specific columns located in the first story.In this aper, rogressive collapse of a steel tube in the tube structures under seismic loads has been evaluated. For this purpose, three types of steel tube in the tube structures have been modeled, with 2, 2.67, and 3.2 meter distances between the columns, and 30, 45, and 60 stories in height. The structures have been analyzed using time-history dynamic analysis.Because of the formation of plastic hinges under seismic loads at the height of this type of structure, the elements removed were modeled with hinges that had not been placed in the first story but had spread to the other stories.The plastic hinges formed under increased seismic loads in the elements have been modeled by elements with hinges that can resist a portion of the bending moment.Results show that by increasing the distance between columns in the 30 and 45-story tube in the tube structure, the chance of progressive collapse increases. It is due to the formation of a plastic hinge in the lower story, and development of a negative shear lag in the upper stories.In ontrast to 30 and 45-story tubes, increasing the distances between columns in the 60-story tube in the tube structure results in a reduction of the chance of progressive collapse. It occurs because of the distribution of plastic hinges at the height of the structure, and also lack of negative shear lag in this type of structure.The results indicate that the tubes in tube systems are efficient in the very high structures.Keywords: Progressive collapse, tube in tube steel structure, operation levels of structure, time, history nonlinear analysis
-
Pages 55-63Concentrically braced frames are a lateral resistant system in steel structures that is used more than any other structural system, because of ease of implementation, high stiffness and economic viability. However, they have less ductility compared to moment frames. In the past two decades, extensive research has been undertaken to increase their ductility. One of these methods is using energy dissipation fuses. There are several types of these elements designed for flexure, shear and torsion. A steel ring is a new flexural fuse that can be installed in concentric braced frames. The steel ring has been studied experimentally, showing a high energy absorption capability and high ductility. Since the maximum load bearing capacity of the brace elements is the same as the ring, they can be designed in such a way to prevent braces from buckling.In this paper, the effect of the steel ring on the response of the system is described using modeling and the nonlinear analysis of braced frames; once under an existing earthquake and once again on a synthetic earthquake generated based on the wavelet method.In this order, two cases including, ten and fifteen-story moment braced frames with and without steel rings were selected. The results in the orginal records show that by application of the steel ring, the relative displacement of the frame increases in the stories, especially the middle ones. Also, the base shear of the frame decreased. The percentages of decrease in the base shear for 10 and 15 story frames are 31\% and 21\%, respectively. The results of the base shear of two frames in the artificial records by application of the steel ring, showed the same tendency as in the initial records. However, the percentages of decrease in the base shear of the artificial earthquakes obtained for 10 and 15 story frames are 17\% and 28\%, respectively. In fact, the steel ring controlled the earthquake by absorbtion of energy, reduction of base shear and an increase in relative displacement.Keywords: Concentrically brace, ductility, steel ring, base shear, wavelet
-
Pages 65-73An important task in the design of buildings against progressive collapse is to account for the dynamic impact effect of falling debris loads caused by extreme abnormal loading conditions. Extreme loads such as explosions may generate primary debris like bombs or vehicle fragments or secondary debris consisting of blast-borne debris or debris from failed structures near the source. It is necessary to consider this debris in the structural design to reduce hazards to the occupants and prevent the loss of key structural components. Casualty mitigation and fatality prevention is achieved by preventing collapse and by limiting debris caused by the local failure of structural and non-structural elements. Debris reduction is achieved by proper detailing and the provision of ductility in the structure. Generally, since inelastic behavior is permitted in elements subjected to these loads, performance is deformation controlled; i.e., some allowable rotation or ductility (based on minimizing debris) is specified for each structural member type for blast loads. For progressive collapse, deformation limits are specified to ensure some residual capacity exists. Presently, recently published deformation criteria or ``response limits'' for blast loads are restricted, as contained in the UFC manual. Progressive collapse criteria are presently unrestricted and contained in the GSA Progressive Collapse Guidelines and in UFC. This paper employs elastic dynamic analysis and contact mechanics to determine dynamic impact load factors for a variety of debris loading scenarios possible for beam members in buildings. Parametric studies are performed to investigate the effect of different parameters on dynamic load factor values, and some graphs are proposed as design aids for estimating such factors for engineering applications. The effect of nonlinear inelastic material behavior on impact factor values is discussed through numerical examples. The results show that in some cases, the realistic loads imposed on the structure due to falling debris are much more that the load values proposed by the codes to prevent progressive collapse in building structures.Keywords: Debris impact load, nonlinear contact dynamics, extreme load, Progressive collapse
-
Pages 75-85Speed limit signs are posted alongside roads, based on their geometric characteristics, except for driver behavior and possible environmental conditions, to reduce traffic hazards. This study summarizes the results obtained by 527 questionnaires that were given to the drivers of vehicles moving on the Chaboksar-Ramsar road, north of Iran, from December to January. About 9.5\% of the drivers are female. The research is of a theoretical-practical type. The data is collected by random selection in statistics. The drivers answered questions voluntarily for about ten minutes. First, we did descriptive statistics. In the second step, using a classification and regression tree (CART) technique, the most important factors affecting driver behavior, and attracting their attention to the 50km/hr speed limit sign, among the 16 such factors identified, including age, gender, education, income, marital status, occupation, driving speed, driving time, driving hours, vehicle type, number of accidents over the previous 5 years, driving certificate type, driving experience, the years of driving certificate taken, and sunglasses used, were found to be driver education, monthly income, and type of vehicle. The CART is a nonparametric model and capably used for categorical variables in various sciences. The parameters are known from most past studies. The results indicated that three parameters are the most important (not that other parameters are unimportant) in driving behavior. To validate the results, a speed limit sign near the study location was used. The speeds of a sample of 414 vehicles were observed by the speedometer installed on the asphalt pavement at this location. The results show that the drivers do not pay sufficient attention to the posted speed limit sign. We suggest that researchers evaluate other models in the same zones and compare the results.Keywords: Traffic signs, speed limit, decision tree, regression model
-
Pages 87-96There are many concrete structures that need to be strengthened, due to such reasons as changes in codes of practice, design or construction error, damage from earthquakes or such events and/or changes in their usage. Among retrofitting systems, the use of FRP sheets in the concrete retrofitting industry is attracting more attention worldwide. Since the retrofitted concrete structures have concrete with different strengths, the behavior of FRP sheets can be different in different structures. Therefore, in this paper, the behavior of reinforced concrete beams with different concrete and bond strength, retrofitted with FRP sheets, is reported. Experimentally obtained results are compared with those obtained from ABAQUS. For related research, using five different concrete mixes, 15 reinforced concrete beams were constructed. For each concrete strength comparison, two beams were strengthened using FRP sheets and one beam was left to be tested as a control beam. The bond strengths of the FRPs used were measured using a new twist-off method. This new method is a partially destructive test that can be used under laboratory and site conditions. Preparation of concrete surfaces and the application of epoxy resin glue were undertaken so that the best adhesion could be achieved. In order to assess the FRP/concrete bond strength, partial cores were made using a diamond tipped coring drill. The depth of the partial cores was such that they penetrated about 5mm into the substrate concrete. The damaged caused by the twist-off method is very trivial and can be repaired by hand if required. The results tend to indicate that an increase in concrete strength and the bond between the FRP layer and the concrete increases the ultimate load (capacity) of the retrofitted reinforced concrete beams. Therefore, when opting for retrofitting with FRP sheets, the surface strength and the interfacial adhesion of FRP/concrete should be given enough consideration.Keywords: FRP, concrete strength, RC beam, flexural behavior, bond
-
Pages 97-104Self-Compacting Concrete (SCC) is a highly fluid yet stable concrete that can flow consistently under its own weight, pass between bars, and fill in formwork without the need for compaction. Fiber reinforcement can extend the technical benefits of SCC by also providing a crack bridging ability, higher toughness, and long-term durability. The use of polypropylene fibers, however, is known to alter the flow properties of fresh concrete. To maintain a self-consolidating ability, the fiber length and total volume must be controlled, which can restrict the gain in toughness imparted by the fibers. Thus, fibers intended for use in SCC need to be carefully optimized.The study analyzes the impact of polypropylene fibers on SCC performance under fresh conditions, as well as its mechanical properties under hardened conditions. For the mechanical properties of SCC, the study has been conducted as follows: compressive strength with elapsed age, tensile strength, bond strength, all of which were measured after the sample being cured for 28 days.The bonding strengths of reinforcing bars were measured using cubic specimens of SCC. The SCC specimens were cast without applying compaction.A total of 5 SCC mixtures were made with combinations of fibers in varying proportions from 0 to 1.8 kg/m3. All specimens from these five mixtures are cured under two different conditions: (1) in a water tank of \ ${25 \pm {2^\circ}c}$, and (2) in air in the laboratory. At the end of each curing period, three specimens out of each concrete combination and curing condition were tested for compressive, tensile and bond strengths, and the average of the three values was taken.Applying $1.8 kg/m^3$ polypropylene fiber to the SCC resulted in 23\% reduction in the slump flow (from 690 mm to 530 mm). Polypropylene fibers did not influence the compression of SCC. However, applying these fibers at their maximum percentage volume, determined through this study, increased the tensile strength by 25\% in the splitting tensile strength test, and 7\% in the bond strength test.Keywords: Self, compacting concrete, bond strength, polypropylene fibers, nano silica
-
Pages 105-110Every year, immense economic and personal costs are imposed as a result of fire damage. It is unlikely that we will ever be able to completely prevent fires from occurring, so, the aim of fire engineering is to reduce the risk presented by fire to acceptable levels. The mechanical strength and stiffness of unprotected steel reduces drastically at elevated temperatures, and the behavior of steel structures is of particular concern. Castellated composite floor beams have been used in structures in Iran for many years, because of their simplicity and economic advantages. Thus, it is important to further work on this topic in Iran.In the present study, finite element models of the composite beams are developed by the FE code, ABAQUS, and the results of the models are compared to that of experimental tests under standard fire conditions to verify the finite element models. Fair agreement was achieved between the model and the experiment, confirming that the finite-element model used is capable of predicting the behavior of the connections at elevated temperatures. Four different sizes of castellated beam were chosen to study the effect of high temperature on the mid-span displacement of composite beams. Also, four different levels of temperature are studied on the load capacity of the beams. Since the behavior of the beam and concrete floor is studied under static and thermal loading, coupled temperature-displacement analysis is used to increase the accuracy of the analyses. ``Temperature-displacement'' and `displacement-force'' curves were derived from these analyses.The results show that increasing the size of astellated beams reduces displacement at the mid-span of the beam due to its increase in stiffness. The stiffness of mild steel, as well as the load bearing capacity of composite beams at elevated temperature, decreases, which causes large displacement at mid-span. The results show that castellated beams cannot withstand temperatures over ${800^circ}C$.
-
Pages 111-119Considering the \ advancement of \ technology and the \ growth in population, recycling waste material is a practical solution. Waste material can be obtained from demolished and destroyed buildings, or the debris of buildings damaged in destructive earthquakes, floods, and wars. Recycling waste material, besides saving energy and natural resources, and improving environmental conditions, could also decrease the cost of these materials when disposed in landfills.This research is focused on evaluation of the concrete made by recycled concrete, crushed waste glass and plastic. These materials are used as a substitute for natural aggregates in concrete. In order to consider the effects of these waste materials, recycled concrete was used as fine and coarse aggregate, and plastic and glass were substituted by fine aggregate. The substitution percent for waste material was 0, 5, 10, 15, and 20. For better observation, some physical and mechanical properties were considered. These tests consist of workability, compressive strength, flexural strength, tensile strength (splitting), electrical resistivity, hardened unit weight and natural frequency in a modulus of elasticity test.By substituting waste glass with natural fine aggregate, no remarkable change was observed in the mechanical properties, while water absorption and electrical resistivity were modified. In addition, recycled fine and coarse aggregates had an acceptable performance in mechanical properties, although water absorption and electrical resistivity was not as expected. In contrast, waste plastic decreased the mechanical properties dramatically, as in some cases, this mixture is not recommended at all. Of course, electrical resistivity and water absorption were modified noticeably. As a whole, crushed glass and recycled concrete play a neutral role as aggregate in concrete, and even in some cases, enhances the properties. The substituted plastic had insufficient effects on concrete and is recommended when high strength concrete is not.Keywords: Recycled concrete, waste glass, waste plastic, mechanical properties, durability
-
Pages 121-135Delay in construction projects is a major and challenging problem occurring between owners and contractors. It may happen for different reasons and several researchers have investigated its influencing factors. Determining a project's final cost and its completion date is important for all parties involved in project execution. Using project control methods, including continuous assessment of the schedule, determining progress percentages and using the earned value method, deviations from schedule can be found. In such circumstances, conflicts might arise between contractor and owner, as restoring the original schedule of a project requires double expenditure by the contractor. Also, continuation of the previous procedure and late completion of the project will cause damage to the owner. In this research, and by using game theory, a mathematical model has been presented. Through bargaining and by a step by step approach, the behavior and strategies of the parties involved in the delayed project have been investigated. This model helps owners and contractors gain a deeper understanding of the given delay problem, obtain a fairly accurate analysis of their situation and consider possible strategies when they confront such circumstances. In a given case study, points upon which both parties can agree rationally have been proposed. With model analysis, it can be found that parameters involved in the problem can be effective in changing the range width of negotiations. In special cases, such as a disproportionate delay penalty, these parameters even make the negotiations neutral. Step by step analysis of the model showed which features can threaten negotiation, and, according to these analyses, suggestions for strategies of both sides are presented. The proposed model can help the parties reach a rational and realistic decision about the completion date of the project without wasting time. Some assumptions regarding the model have been included, which are possible for others to extend.Keywords: Construction management, delay in construction projects, game theory, bargaining
-
Pages 137-144Displacement-based design is a procedure for attaining an acceptable level of damage during earthquakes, which provides a new tool for performance-based design. In this paper, a method of direct displacement-based design considering the effects of soil-structure interaction is proposed. The suggested method is in two stages. First, the base of the structure is assumed to be rigid. In a sequence of different steps, the base shear is calculated for the assumed fixed-base condition. In these steps, first, the yield displacement of the system is estimated using empirical relations. Then, the basis displacement, which is the maximum displacement of an equivalent single degree of freedom system that will be subsequently used for calculation of the lateral displacement profile, is determined. The ductility factor is calculated using the yield and basis displacements and an equivalent damping ratio is computed next. The effective mass of the system is determined using the displacements profile. Using a design displacement spectrum, the effective period and then the effective lateral stiffness are calculated. The fixed-base base shear comes as the effective lateral stiffness multiplied by the basis displacement. In the second stage, the base shear is modified due to the flexibility of the base. For this purpose, the additional displacement due to rotation at the base is calculated and added as a modification to the basis displacement. This modified deformation is used in a similar way as above to compute the modified base shear. In this method, the design displacements can be selected based on the design needs and expected performance levels, and seismic damage control is directly applicable. For clarity of presentation, the steps of the method are explained through an illustrative example, and the results are compared with those of a conventional design code. It is shown that the proposed displacement-based design method can result in heavier or lighter structural members compared with the code-based sections based on the structural dynamic properties.Keywords: Displacement based design, performance level, soil, structure interaction, displacement spectrum