فهرست مطالب

مهندسی عمران فردوسی - سال سی و سوم شماره 3 (پاییز 1399)

نشریه مهندسی عمران فردوسی
سال سی و سوم شماره 3 (پاییز 1399)

  • تاریخ انتشار: 1400/01/17
  • تعداد عناوین: 6
|
  • امیرحسین گرجی، احسان درویشان*، حسین باباجانیان بیشه صفحات 1-15

    هدف از انجام این پژوهش بررسی اثر عدم قطعیت های ذاتی و شناختی مهم بر عملکرد لرزه ای قاب های خمشی فولادی متوسط می باشد. برای انجام این ارزیابی از تحلیل دینامیکی افزایشی تعمیم یافته استفاده شده است. برای مد ل سازی ریاضی اثر عدم قطعیت های ذاتی رکورد به رکورد زلزله از چهل رکورد متفاوت زلزله در حوزه ی دور استفاده شده است. برای مدل سازی اثر عدم قطعیت های شناختی مهم نیز، پنج پارامتر مدل سازی مصالح مفصل های پلاستیک المان های سازه ای (برای انجام تحلیل های غیر خطی) به صورت غیر قطعی و با مشخصات آماری مربوط در نظر گرفته شده است. سپس بااستفاده از روش های ساده شده و کارامد تولید نمونه های تصادفی، پنجاه ترکیب از این پنج پارامتر تولید شده است و برای هر کدام از آنها (برای هر یک از این پنجاه مدل) یک دسته منحنی تحلیل دینامیکی افزایشی استخراج شده است. نتایج این بررسی حاکی از آن است که پارامترهای دارای عدم قطعیت شناختی بیشترین تاثیر خود را بر منحنی شکنندگی متناظر با حالت حدی قابلیت استفاده بی وقفه (IO)دارند. به عبارت دیگر در دو حالت حدی آستانه ی فروریزش (CP) و ناپایداری دینامیکی  (GI)اگر امکان انجام تحلیل دینامیکی افزایشی برای تمامی پنجاه نمونه نباشد، منحنی شکنندگی مربوط به مدل میانگین جواب نسبتا قابل قبولی خواهد داشت؛ اما در مورد حالت حدی IO  این گونه نیست و اثر عدم قطعیت های شناختی بسیار حایز اهمیت می باشد.

    کلیدواژگان: تحلیل دینامیکی افزایشی، منحنی های شکنندگی، عدم قطعیت های ذاتی، عدم قطعیت شناختی، قاب خمشی فولادی
  • هادی فتاحی*، فاطمه جیریانی شراهی، سام مهرنیا صفحات 17-30
    بررسی نشست در پی های سطحی با برعهده داشتن وظیفه ی انتقال نیروهای سازه به زمین، یکی از عوامل مهم در طراحی سازه ها می باشد. پارامترهای خاک به دلیل ماهیت غیرهمگن آن، دارای عدم قطعیت های زیادی هستند که صرف نظر کردن از آن ها در تخمین میزان نشست، ایراداتی را در تحلیل پایداری سازه وارد می کند. ازاین رو، امروزه استفاده از روش های قابلیت اعتماد با توانایی پذیرفتن عدم قطعیت ها و تحلیل پایداری مورد اطمینان مسایل ژیوتکنیکی، مورد استقبال قرار گرفته اند. در این تحقیق به منظور تخمین احتمال شکست ناشی از نشست آنی یک شالوده ی مستطیلی سطحی، از روش های مرتبه اول و مرتبه دوم قابلیت اعتماد و هم چنین شبیه سازی مونت کارلو کمک گرفته شد و تحلیل های مربوط به آن در نرم افزارهای RT و @Risk انجام شد. نتایج به دست آمده، حاکی از بالا بودن احتمال شکست مربوط به نشست شالوده (5/9٪) است. روش های مرتبه دوم و شبیه سازی مونت کارلو به دلیل خطی نبودن رویه ی حالت حدی، نتایج دقیق تری را ارایه می دهند. به علاوه تحلیل حساسیت متغیرهای تصادفی براساس بردارهای اهمیت نشان داد که بار وارد شده بر شالوده نقش مهمی در احتمال شکست دارد و پس از آن ضریب پواسون متغیرتصادفی بااهمیتی است.
    کلیدواژگان: احتمال شکست، نرم افزار RT، نرم افزار @Risk، نشست پی های سطحی
  • سبحان مرادی، حامد شهسواری، کاظم اسماعیلی* صفحات 31-47
    انرژی زیاد نهفته در جریان خروجی از روی سرریزها، با طراحی سازه های مستهلک کننده ی انرژی در شوت و یا حوضچه ی آرامش پایین دست کنترل می شود. بااین حال رخ داد آب شستگی موضعی در پایین دست، یکی از بزرگ ترین خطراتی است که پایداری سرریزها را تهدید می کند. در پژوهش آزمایشگاهی حاضر؛ ابتدا با انجام آزمایش های شاهد (شوت بدون مانع) در اعداد فرود مختلف، به بررسی هندسه ی گودال آب شستگی پرداخته شد، آن گاه با ارایه ی روش حفاظتی پایه ی بلوک با ارتفاع ثابت در سه شکل هندسی (مستطیل، نیم دایره، مثلث)، چهار موقعیت نصب به صورت نسبتی از طول کل شوت Lb/Lfبرابر (2/0، 4/0، 6/0، 8/0) و هم چنین، جهت تقعر- تحدب نصب بلوک ها، پارامترهای ابعادی گودال آب شستگی اندازه گیری شد و با انجام تحلیل ابعادی به روش پای- باکینگهام مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد که استفاده از پایه ی بلوک روی شیب شوت در همه ی مدل های مورد آزمایش، بر مقادیر ابعادی آب شستگی تاثیرگذار بوده و همواره سبب کاهش ابعاد گودال آب شستگی شده است. به طور خلاصه، 1. عمق و طول نهایی آب شستگی با افزایش عدد فرود بالادست سرریز، افزایش می یابد. 2. در سری آزمایش های تقعر در برابر جریان بلوک ها، همواره پارامتر های ابعادی آب شستگی دارای مقادیر کمتری نسبت به تحدب دربرابر جریان بوده اند. 3. با کاهش فاصله ی نصب بلوک ها نسبت به پنجه ی سرریز، کاهش آب شستگی در عمق و طول افزایش می یابد، به طوری که در موقعیت (Lb/Lf=0.8) بیشترین استهلاک انرژی نسبت به سایر موقعیت ها رخ داده است و در شرایط مختلف جریان بین 15 تا 2/61 درصد کاهش عمق گودال آب شستگی را به همراه دارد. 4. در موقعیت (Lb/Lf=0.6)، بلوک های مستطیلی و نیم دایره ای با تحدب در برابر جریان و هم چنین، در موقعیت (Lb/Lf=0.8) بلوک مثلثی با تقعر در برابر جریان، با عملکرد متوسط 1/38 تا 4/73 درصد، بیشترین کاهش را در طول آب شستگی نسبت به سایر حالت ها دارا می باشند. 5. با افزایش عدد فرود جریان در بالادست تاج سرریز، انرژی نسبی مستهلک شده ی جریان در پنجه شوت، کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: هندسه ی بلوک، گودال آب شستگی، الگوی نصب موانع، استهلاک انرژی
  • علی جمالو، مهدی خداپرست*، سید علی قریشیان امیری صفحات 49-68
    در سال های اخیر مدل های رفتاری متعددی برای پیش بینی رفتار خاک تحت اثر بارهای ترمومکانیکی ارایه شده است. از سوی دیگر بررسی رفتار شمع های حرارتی و خاک مجاور آن تحت بارهای ترمومکانیکی و بااستفاده از مدل های رفتاری که در آنها تغییر رفتار خاک در اثر تغییرات دما درنظر گرفته می شود، از اهمیت زیادی برخوردار است. در این تحقیق یک مدل رفتاری ترمومکانیکی به نرم افزار المان محدود آباکوس اضافه شده است تا از آن برای بررسی عملکرد شمع های حرارتی، استفاده شود. نتایج به دست آمده از مدل سازی عددی آزمایش سه محوری نشان می دهد که کد نوشته شده برای مدل رفتاری مورد نظر توانایی پیش بینی رفتار خاک در شرایط ترمومکانیکی را دارد. هم چنین نتایج به دست آمده از تحلیل شمع حرارتی بااستفاده از مدل های رفتاری مکانیکی دراکر-پراگر، کم کلی اصلاح شده و ترمومکانیکی تورچی بیانگر آن است که با وجود تاثیر قابل توجه انتخاب مدل رفتاری بر نتایج در تحلیل شمع حرارتی، تفاوتی میان انتخاب مدل رفتاری مکانیکی و ترمومکانیکی برای خاک کنار آن وجود ندارد.
    کلیدواژگان: شمع حرارتی، مدل رفتاری خاک، ترمومکانیک، اثر دما بر خاک، آباکوس
  • موسی محمودی صاحبی*، میلاد کوثری، مهران لرستانی صفحات 69-83

    نوع سطح تماس صفحات اتصال، تاثیر به سزایی بر مقاومتاصطکاکی اتصالات پیچی دارد. هدف این تحقیق ارزیابی آزمایشگاهی تاثیر نوع سطح تماس ورق ها بر مقاومت اصطکاکی اتصالات پیچی و هم چنین پیشنهاد سطوح تماس جدید به منظور افزایش ظرفیت باربری اصطکاکی است. برای این منظور 14نمونه از اتصالات پیچی اصطکاکی با سطوح تماس مختلف انتخاب گردید. سطوحتماسی بررسی شده در این تحقیق ، عبارتند از: ماسه پاشی شده، ماسه پاشی نشده،رنگ با ضخامت 20 میکرون، رنگ با ضخامت 40 میکرون،  آج دار مثلثی و آجدار مربعی. نتایج آزمایش نشان داد که نمونه های  آج دار مربعی و مثلثی، بیشترین مقاومت اصطکاکی را دارند و نمونه ی با سطح رنگ شده ی 40میکرون، دارای کمترین مقاومت است.

    کلیدواژگان: مقاومت اصطکاکی، اتصال پیچی اصطکاکی، سطوح تماس اتصال، ضریب اصطکاک، سطوح آج دار
  • مسعود مکارچیان*، سجاد قلی پور صفحات 85-104
    پی های لبه دار در حال گسترش به عنوان نوع جدیدی از پی ها، جایگزین انواع پی های متداول در سازه های ساحلی و فراساحلی هستند. مطالعه ی عملکرد پی های لبه دار، با تمرکز بر ارزیابی تاثیر هندسه ی پی و مشخصات خاک ضروری است. در این پژوهش، ظرفیت باربری و نشست پی های دایره ای لبه دار واقع بر ماسه، تحت بارگذاری قایم فشاری توسط مدل سازی فیزیکی و تحلیل عددی با بررسی تاثیر پارامترهای مختلف شامل عمق لبه، قطر پی، چگالی ماسه و زبری سطوح پی مطالعه شد. عملکرد پی های لبه دار با سایر انواع پی های متداول سطحی، نیمه عمیق و سطحی مدفون مقایسه شد. تحلیل نتایج مدل سازی ها نشان داد که رفتار مدل های پی لبه دار نسبت به پی های سطحی، به لحاظ افزایش مقادیر ظرفیت باربری و ضریب واکنش بستر و هم چنین کاهش میزان نشست، بهبود قابل توجهی داشته است. مقادیر بهبود عملکرد پی های لبه دار با افزایش میزان عمق لبه و زبری سطوح مدل ها و هم چنین کاهش چگالی نسبی ماسه، افزایش یافت. مقایسه ی نتایج ظرفیت باربری پی های لبه دار با مقادیر متناظر پی های نیمه عمیق نشان داد که رفتار باربری پی های لبه دار نزدیک به مقادیر متناظر پی های نیمه عمیق با عمق و قطر یکسان است. مقایسه ی عملکرد پی های لبه دار نسبت به پی های سطحی مدفون، بیانگر کاهش بیشتر میزان نشست پی های سطحی به علت وجود لبه در زیر پی به جای مدفون کردن پی و هم چنین بهبود بیشتر ظرفیت باربری با افزایش میزان زبری سطوح لبه است.
    کلیدواژگان: پی لبه دار، مدل سازی فیزیکی، ظرفیت باربری، پی نیمه عمیق
|
  • AmirHossein Gorji, Ehsan Darvishan * Pages 1-15

    The aim of this study is to investigate the effect of aleatory and epistemic uncertainties on seismic performance of an intermediate steel moment frame. For this reason, generalized incremental dynamic analysis is employed. To model record-to-record aleatory uncertainties, 40 far-field ground motion records are utilized. Also, to model important epistemic uncertainties, 5 parameters of plastic hinge behavior are uncertainly modeled and statistical parameters are considered for these models. Then, by using effective simplified models of random variable production, 50 combination of these 5 parameters are produced and for each one of these models a bin of IDA curves are extracted. Results show that parameters with epistemic uncertainty affect fragilities of IO limit state more than other limit states. In other words, for CP and GI limit states fragilities of mean of models yield acceptable results even when incremental dynamic analysis cannot be conducted for all the 50 models. However, For IO level, the effect of epistemic uncertainties cannot be neglected.

    Keywords: Incremental Dynamic Analysis, : Fragility curve, : Aleatory uncertainties: Epistemic uncertainties: Steel moment frame
  • Hadi Fattahi *, Fateme Jiryaee, Sam Mehrnia Pages 17-30
    Study of immediate settlement of a rectangular foundation with the task of transferring structural forces to the ground, is one of the important factors in the design of structures. Due to its heterogeneous and anisotropicnature, soil parameters have highuncertainties, the omission of which in estimating the settlement of foundation, creates challenges in the analysis of structural stability. Therefore, the use of reliability methods with the ability to accept uncertainties and reliable stability analysis of geotechnical issues are welcomed today. In this study, in order to estimate the probability of failure due to settlement of rectangular foundation, first-order and second-order reliability methods as well as Monte Carlo simulations were used and the relevant analysis were performed in RT and @Risk software.The results indicate a high probability of failure related to the foundation settlement (9.5%). The second-order methods and Monte Carlo simulations provide more accurate results due to the non-linearity of the limit state procedure. In addition, the sensitivity analysis of random variables based on sensitivity vectors showed that thecontact stress (qo), has an important role in the probability of failure, and then the Poisson’s ratio is important.
    Keywords: Probability of failure, RT software @, Risk software, Surface foundations meeting
  • Sobhan Moradi, Hamed Shahsavari, Kazem Esmaili * Pages 31-47
    The high energy impinging on the outflow through the overflows is controlled by the design of the energy absorber structures in the downstream or downstream relaxation pool. However, the occurrence of downstream local scour is one of the major threats to the stability of the overflows. In the present laboratory research, first, by conducting control experiments (unimpeded shot) at different landing numbers, the geometry of the scour pit was investigated, then by providing a basic block-height protection method in three geometric shapes (Rectangular, Semicircular, Triangle), four mounting positions proportional to the total Lb/Lf shot length (0.2, 0.4, 0.6, 0.8) and also, to concave the installation of blocks, the dimensions of the scour pit are measured and Dimensional analysis was performed using Pie-Buckingham method. The results showed; The use of block base on the slope of the shot in all the models tested has an effect on the dimensionality of the scour and has always reduced the dimensions of the scour pit. In summary: 1. The depth and final length of the scour increases with the increase in the number of upstream landing overflows. 2. In the series of upward concave tests, blocks always have lower values ​​of scour dimension than low facing concave. 3. By decreasing the installation distance of the blocks from the overflow claw, the scour depth and length decrease. So that at position (Lb/Lf = 0.8) the highest energy damping occurred at other positions. And under different conditions the flow decreases between 15 to 61.2% of the depth of the scour pit. 4. In position (Lb/Lf = 0.6), semicircular and rectangular blocks with low upward concavity and also in position (Lb/Lf = 0.8) triangular block with high upward concavity, with average yield 38/1 to 73/4% had the highest decrease during scour compared to other states. 5. By increasing the number of downstream currents, the relative damping energy of the current in the shoot paw decreases.
    Keywords: Block Geometry, Scour Hole, Barrier Pattern, energy, Depreciation
  • Ali Jamallo, Mehdi Khodaparast *, S. Ali Ghoreishian Amiri Pages 49-68
    In recent years, several constitutive models have been proposed to predict soil behavior under thermomechanical loads. On the other hand, it is important to study the behavior of energy piles and their adjacent soils under thermomechanical loads and by using constitutive models in which soil behavior changes due to temperature changes are considered. In this study, a thermomechanical constitutive model was added to the Abaqus finite element software to be used to evaluate the performance of energy piles. Results obtained from numerical modeling of Triaxial test show that the code written for the given constitutive model is capable of predicting soil behavior under thermomechanical conditions. Also, the results obtained from the analysis of energy pile using mechanical constitutive models of Drucker-Prager, MCC and thermo-mechanical constitutive model Tourchi show that in the analysis of energy pile, although the choice of constitutive model has a significant impact on the results, but there is no difference between choosing a mechanical or thermomechanical constitutive model for the adjacent soil.
    Keywords: Energy pile, Constitutive model of soil, Thermomechanic, Temperature effect on soil, ABAQUS
  • Mussa Mahmoudi *, Milad Kosari, Mehran Lorestani Pages 69-83

    The type of contact surface has a significant impact on the frictional resistance. Experimental evaluation of the effect of contact surfaces on bolt connections has been conducted in current research. The purpose of this study is to study the effect of different levels of contact surface on the frictional resistance and propose a new method for increasing frictional resistance. Contact surfaces used in this research are as follow: non sand-blasted, sand-blasted, coating with 20 μ thickness, coating with 40 μ thickness, triangular corrugated surface and squared corrugated surface. The results indicate that, the highest and the lowest bearing capacity were captured according to corrugated surface and 40 μ coated surface, respectively.

    Keywords: Friction Resistance, Bolt friction connection, connection surfaces, Friction coefficient, corrugated surface
  • Sajjad Gholipour *, Sajjad Gholipour Pages 85-104
    Skirted foundations are expanding as a new type of alternative foundations for other prevalent foundations in onshore and offshore structures. The study of skirted foundations performance is essential for evaluating the effect of foundation geometry and soil specification. In this research, the bearing capacity and settlement of circular skirted foundations resting on sand under vertical compression loading was studied by physical modeling and numerical analysiswith consideration of the effect of different parameters including skirt depth, foundation diameter, sand density and surface roughness of the foundation models. The performance of skirted foundations was compared with common types of surface, semi-deep and embedded foundations. Analysis of results showed that the behavior of skirted foundation models compared to the surface foundations has been improved significantly in terms of the enhancement in the values of bearing capacity and subgrade reaction modulus, as well as the reduction of settlement amounts. Improvement in the performance of skirted foundations was increased by increasing the skirt depth and surface roughness of models, and also, reducing the density of the sand. The comparison of the bearing capacity results of the skirted foundations with the corresponding values of the semi-deep foundations showed that the load- bearing behavior of the skirted foundations is close to those of semi-deep foundations with the same depth and diameter. Comparison of the skirted foundations performance relative to embedded surface foundations represents a further reduction in the settlement amounts of surface foundations due to the skirt existence underneath foundation instead of its embedment in depth, as well as the further improvement of bearing capacity by increasing the surface roughness of the skirt.
    Keywords: Skirted foundation, Physical modelling, Bearing Capacity, Semi-deep foundation