فهرست مطالب

مهندسی عمران شریف - سال سی و ششم شماره 4 (زمستان 1399)

مجله مهندسی عمران شریف
سال سی و ششم شماره 4 (زمستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1400/01/25
  • تعداد عناوین: 14
|
  • سهراب میراثی، حسین رهنما* صفحات 3-13

    سرعت موج برشی از پارامترهای مهم برای مهندسان ژیوتکنیک، زلزله و ژیوفیزیک است، که از روش تحلیل چندایستگاهی امواج سطحی (MASW) تعیین می شود. نظر به هدف کار در روش اخیر (عمق شناسایی، وضوح نمایش داده ها و غیره)، نحوه ی چیدمان و مشخصات تجهیزات برداشت شده و وضوح نتایج حاصل شده متفاوت است. در نوشتار حاضر، به ارزیابی پارامترهای موثر در دقت وضوح طیف پراکنش سرعت امواج رایلی در فضای سرعت بسامد پرداخته شده است. نتایج به دست آمده می تواند به عنوان راهنمایی برای انجام برداشت های صحرایی و شبیه سازی های نرم افزاری استفاده شود. پارامترهای ذکر شده، شامل: فاصله ی گیرنده ها، طول آرایه ی گیرنده ها، دور افت و اندازه ی المان ها هستند. نتایج نشان دادند کوتاه ترین طول موج و ضخامت لایه ی سطحی، تعیین کننده ی فاصله ی بین گیرنده ها و اندازه ی المان است. همچنین طول آرایه ی گیرنده ها و دورافت باید براساس بزرگ ترین طول موج و عمق شناسایی انتخاب شوند.

    کلیدواژگان: طیف پراکنش، MASW، فاصله ی گیرنده ها، طول آرایه، برداشت امواج، امواج رایلی
  • شایان محمدعلی زاده، بهرام نوائی نیا*، پروانه ناطقی بابگی صفحات 15-27

    در پژوهش حاضر، به ارایه ی روشی برای حل دقیق ارتعاش آزاد صفحات مستطیلی ضخیم همسانگرد عرضی بر بستر پاسترناک پرداخته شده است. بدین منظور، معادلات حاکم بر حسب توابع پتانسیل تغییرمکان بیان و به روش جداسازی متغیرها و با اعمال دقیق شرایط مرزی، حل و بسامد زاویه یی صفحه تعیین شده است. به منظور بررسی صحت محاسبات، نتایج حاصل از پژوهش حاضر، ابتدا برای حالت خاص صفحه ی همسانگرد و سپس همسانگرد عرضی با دیگر منابع مقایسه و سپس تحلیل پارامتریک جهت تعیین بسامدهای بی بعد ارایه شده است. نتایج نشان دادند که افزایش ضریب بستر همراه با افزایش بسامد بی بعد بوده است، تا جایی که با افزایش سختی بستر از یک مقدار مشخص برای هر مود و ابعاد صفحه، تغییری در بسامد بدون بعد رخ نداده است. همچنین با افزایش ضخامت، همواره بسامد افزایش نیافته است، که بسته به سختی های بستر و صفحه، بسامد می تواند کاهش یابد. علاوه بر این، نتایج نشان دادند که تاثیر مدول برشی در بسامد، بیشتر از مدول کشسانی و ضریب پواسون بوده است.

    کلیدواژگان: ارتعاش آزاد، صفحات مستطیلی ضخیم، همسانگرد عرضی، بستر ارتجاعی پاسترناک، توابع پتانسیل تغییرمکان
  • حبیب شاه نظری*، سعید کوزه گران، یاسر جعفریان صفحات 29-38

    خاک های کربناته ی اسکلتی، خاک هایی با ترکیب های کربناتی، مانند صدف ها و صخره های مرجانی خرد شده هستند که عموما در مناطق گرم حاره یی و استوایی در جهان یافت می شوند. در پژوهش حاضر، به عنوان گامی پایه یی و مهم در ارزیابی رفتار غیراشباع خاک های کربناته، به مطالعه ی رفتار خاک های مذکور در شرایط غیراشباع شامل پتانسیل نگهداشت آب و رفتار هیسترزیس هیدرولیکی آن ها پرداخته شده است. مطالعات کنونی بر روی خاک کربناته ی جزیره ی هرمز با دانه بندی های مختلف صورت گرفته و نتایج حاصل با نتایج آزمایش های مشابه بر روی خاک سیلیکاته ی کشور هلند با دانه بندی مشابه به عنوان خاک مرجع مقایسه شده است. همچنین حفره های درون ذره یی و بافت خاص خاک کربناته و تاثیر آن در رفتار خاک کربناته در شرایط غیراشباع ارزیابی شده است. آزمایش های پژوهش حاضر، در آزمایشگاه مکانیک خاک دانشگاه پلی تکنیک فدرال لوزان انجام شده است.

    کلیدواژگان: خاک غیراشباع، خاک کربناته، منحنی مشخصه ی آب خاک (SWCC)، دستگاه صفحه ی فشار، ادومتر مکش کنترل، تخلخل سنجی جیوه یی (MIP)، تصویرهای میکروسکوپ الکترونی (SEM)
  • محمد رسولی منش، حسین تقدس*، فرزاد چوکان، مصطفی داداشی حاجی، محمدحسین تمنایی فر صفحات 39-47

    آسیب های جانی کارکنان پروژه را می توان به عنوان یکی از مهم ترین عوامل در ایمنی پروژه برشمرد. روش های سنتی مانند استفاده از نظر خبرگان و مستندات حوادث پیشین، کارایی پایینی در شناسایی و تعیین میزان خطر ریسک های ایمنی دارد و رویکردهای نوین، همچون: مدل سازی اطلاعات ساختمان، پیاده سازی فرایندهای شناسایی ریسک های ایمنی و رتبه بندی آن ها را امکان پذیر می کنند. در پژوهش حاضر، مدلی جهت شناسایی و معرفی ریسک های ایمنی در پروژه ها معرفی شده است که محرک های ایمنی را در نقاط مختلف پروژه شناسایی و رتبه بندی می کند. تاثیر عامل افزایش ارتفاع و جنس سطح زیرین برای ارزیابی خطر سقوط از ارتفاع بررسی و از مدل اطلاعاتی ساختمان برای مجسم سازی نتایج به منظور کاربرد در مدیریت ایمنی پروژه استفاده شده است. اطلاعات ورودی با استفاده از پردازش تصویر فراهم شده است که در پایگاه داده به مشخصات المان های ساختمانی مرتبط می شوند. نتایج حاصل از پژوهش حاضر به منظور پیش بینی مخاطرات سقوط از ارتفاع قابل استفاده است و قابلیت شناسایی و رتبه بندی نقاط حادثه خیز را دارد.

    کلیدواژگان: سقوط از ارتفاع، مدل سازی اطلاعات ساختمان، ایمنی، رتبه بندی ریسک
  • نگار محبعلی، عبدالرضا کبیری سامانی*، بیژن برومند صفحات 49-60

    در پژوهش حاضر، با استفاده از آنالیز دینامیکی به حل معادله ی حاکم بر تغییرشکل تیوب های لاستیکی مستقر در حاشیه ی ساحل در حالت دوبعدی تحت بارگذاری ناشی از امواج منظم و فشار داخلی ناشی از سیال پرکننده ی تیوب پرداخته شده است. حل دوبعدی از طریق کدنویسی توسط نرم افزار متلب و با استفاده از روش تفاضل مرکزی برای سازه و مشخصات موج منظم به دست آمده از تیوری موج با دامنه ی کوتاه صورت گرفته است. برای دست یابی به شکل تعادل یافته ی تیوب های لاستیکی، آنها در سه حالت مهار شده به کف در دو نقطه، مهار شده به کف در یک نقطه و بدون مهار، مدل شده اند. بر اساس نتایج به دست آمده، تیوب مهار شده در یک نقطه نسبت به تیوب مهار شده در دو نقطه، حالت برافراشته تری داشته و در نتیجه، ارتفاع بهره برداری آن بیشتر و خمیدگی آن به سمت پایین دست کمتر بوده است. ضمنا دو تیوب با مشخصات یکسان، یکی با مهار و دیگری بدون مهار، ارتفاع بهره برداری یکسانی ندارند و تیوب بدون مهار در ارتفاع بالاتری به شکل تعادل یافته ی خود می رسد و لذا محدوده ی وسیع تری از ارتفاع امواج و عمق های آب پای سازه را کنترل می کند.

    کلیدواژگان: موج شکن لاستیکی، اندرکنش سیال و سازه، تئوری موج با دامنه ی کوتاه، روش عددی تفاضل مرکزی
  • مرتضی عباسی، امیرحسین نمدچی، جواد علامتیان* صفحات 61-69

    در نوشتار حاضر، الگوریتم نوینی برای روش رهایی پویا با میرایی جنبشی ارایه شده است. برای انجام این کار، از درون یابی لاگرانژ برای تعیین رابطه های تکراری رهایی پویا استفاده شده است. بنابراین، رابطه سازی روش رهایی پویا، بدون نیاز به محاسبه ی سرعت های گره یی و فقط بر اساس تغییرمکان های گام های پیاپی به دست می آید. همچنین، روش تکرارهای توانی برای تعیین کمیت نسبت گام زمانی بهینه به کار می رود. باید دانست، گام زمانی بهینه نیاز به بازآغازی تحلیل، که از دشواری های اصلی روش رهایی پویای جنبشی است، را از بین می برد. برای ارزیابی کارایی و عملکرد روش پیشنهادی از تحلیل غیرخطی چندین خرپا و قاب استفاده و نتایج با دیگر شیوه های متداول رهایی پویا مقایسه شده اند. نتایج عددی نشان می دهند نرخ هم گرایی روش رهایی پویای جنبشی پیشنهادی بیشتر از شیوه های متداول است.

    کلیدواژگان: روش رهایی پویای جنبشی، درون یابی لاگرانژ، شیوه ی تکرار توانی، تحلیل غیرخطی
  • سعید سروری، محمدرضا اصفهانی* صفحات 71-80

    چنانچه دال تخت، تحت بارهای غیرقابل پیش بینی قرار گیرد و گسیختگی پانچینگ دال تخت اتفاق بیفتد، پس از بازتوزیع نیروها، بارهای اتصال دال تخت به اتصال های مجاور منتقل می شود و اتصال های دیگر نیز دچار گسیختگی خواهند شد. جهت ایجاد برقراری یک سازوکار پشتیبان پس از گسیختگی پانچینگ در پژوهش حاضر، 10 نمونه دال مربعی با مقیاس 0٫5 و با ابعاد 1600 میلی متر و ضخامت 125 میلی متر با جزییات متفاوت در آرماتورگذاری بر روی تکیه گاه های ساده آزمایش شدند، و سپس آثار آرماتورهای یکپارچگی، آرماتورهای فشاری، آرماتورهای یکپارچگی خم شده به بالا و آرماتورهای برشی در مقاومت پس پانچینگ بررسی شده است. نتایج آزمایش ها نشان گر آن است که با افزودن آرماتور یکپارچگی، مقاومت پس پانچینگ افزایش می یابد.آرماتورهای فشاری مقاومت های یاد شده را تغییر نمی دهند. خم کردن آرماتور یکپارچگی به سمت ناحیه ی کششی دال، باعث افزایش مقاومت پانچینگ و پس پانچینگ اولیه خواهد شد. آرماتورهای برشی می توانند مقاومت پانچینگ و شکل پذیری اتصال را افزایش می دهند.

    کلیدواژگان: مقاومت پس پانچینگ، دال تخت، آرماتور یکپارچگی، گسیختگی پانچینگ
  • حمید بیرقی* صفحات 81-92

    در پژوهش حاضر، ابتدا یک مدل عددی از آزمون دیوار بتن مسلح لاغر بلندمرتبه با میلگردهای فولادی که بر روی میز لرزان و اعمال شتاب نگاشت زلزله صورت گرفته است، صحت سنجی شده است. سپس سه رویکرد دیگر بررسی شده است، که در رویکرد اول، آلیاژ حافظه دار شکلی فقط به عنوان میلگردهای قایم طبقه ی اول و در رویکرد دوم، فقط در طبقه های اول و ششم جایگزین شدند و در رویکرد سوم، کل میلگردهای قایم دیوار با میلگردهایی از جنس آلیاژ حافظه دار شکلی جایگزین شدند. در هر سه رویکرد، مقدار لنگر تراز پایه حدود 15٪ کاهش در مقایسه با لنگر پایه ی مدل اصلی نشان داده است. در دیاگرام پوش لنگر مدل اصلی، مقدار نیاز لنگر در اواسط ارتفاع سازه، به طور نسبی افزایش یافته است. همچنین اثر مدهای بالاتر موجب افزایش نیاز لنگر در حدود اواسط ارتفاع سازه شده است و احتمال دارد به ایجاد مفصل خمیری دیگری در نواحی میانی ارتفاع سازه منجر شود.

    کلیدواژگان: رفتار غیرخطی، دیوار بتن مسلح، آلیاژ حافظه دار شکلی، اثر زلزله
  • محمدسجاد زارعیان، محمدرضا اصفهانی*، عبدالله حسینی صفحات 93-105

    سیستم دیوار برشی همبسته ی پس کشیده، ویژگی های لرزه یی مطلوبی، همچون: قابلیت مرکزگرایی و تحمل تغییرمکان های غیرخطی بزرگ با خسارت محدود دارد. در پژوهش حاضر، رفتار سیستم دیوار همبسته ی بتنی با تیر همبند فولادی پس کشیده به صورت آزمایشگاهی ارزیابی شده است. به منظور استهلاک انرژی زلزله و کاهش تغییرمکان های سیستم، از میراگرهای اصطکاکی در ناحیه ی اتصال تیر به دیوار استفاده می شود. به این منظور، ابتدا یک میراگر اصطکاکی تحت بسامدهای مختلف بارگذاری آزمایش شد؛ سپس 4 زیرسازه با مقیاس $frac{2}{3}$ از سیستم دیوار همبسته ی دوگانه ی پس کشیده، تحت بار جانبی چرخه یی شبه استاتیکی آزمایش شدند. نمونه ها شامل یک نمونه ی کنترلی فاقد میراگر و 3 نمونه ی مجهز به میراگرهای اصطکاکی با سطوح مختلف کشش اولیه ی کابل ها و مقادیر مختلف پیش تنیدگی میراگرها بودند. نتایج آزمایش ها نشان داد که سیستم سختی جانبی، مقاومت و شکل پذیری عالی و خسارت ناچیز تا جابه جایی نسبی 8٪ دارد و میراگرهای اصطکاکی می توانند ظرفیت استهلاک انرژی قابل توجهی را در سیستم ایجاد کنند، در حالی که قابلیت مرکزگرایی سیستم محفوظ می ماند.

    کلیدواژگان: دیوار همبسته ی دوگانه، تیر همبند فولادی، پس کشیدگی، میراگر اصطکاکی، مرکزگرایی
  • علی خیرالدین*، پیام طریقی، قاسم پاچیده، صادق هاشمی صفحات 107-117

    به منظور بررسی عملکرد وصله های مکانیکی در پژوهش حاضر، 6 نمونه تیر بتن آرمه با ابعاد و مصالح یکسان، که فقط در نوع وصله و محل آ نها با یکدیگر تفاوت داشتند، ساخته شده است. هدف از پژوهش حاضر، بررسی تاثیر فاصله ی بین وصله ها با توجه به نوع آنها و همچنین مقایسه ی آن با تیر بدون وصله بوده است. همچنین بدین وسیله دید مناسبی از محل قرار گرفتن وصله ها و تاثیر آنها در عملکرد تیر بتن آرمه برای طراحان و مجریان سازه های بتن آرمه فراهم شده است. نتایج حاصل از پژوهش حاضر نشان داد که با به کار بردن وصله ها، تغییر محسوسی در میزان باربری نمونه ها نسبت به حالت تیر مرجع مشاهده نشده است. همچنین پس از اعمال بارگذاری و شکستن نمونه ها، هیچ یک از میلگردهای با وصله ی مکانیکی در محل وصله گسیخته نشده و کوپلرها سالم باقی مانده اند. تیر مرجع بیشترین و تیر وصله شده به روش کوپلر (آرماتور کششی میانی در مرکز تیر و 2 آرماتور کششی دیگر به فاصله ی 60 سانتی متر از مرکز تیر و به صورت متقارن وصله شده اند)، کمترین میزان ممان اینرسی موثر را داشته اند؛ بنابراین همین مقایسه در مورد پارامتر سختی خمشی هر یک از نمونه ها، که نسبت مستقیم با پارامتر ممان اینرسی موثر دارد، صادق بوده است. همچنین تیر مرجع، بیشترین و تیر 100L، کمترین شکل پذیری جابه جایی را داشته است. نمونه ی 33L با 6٪ افزایش و نمونه ی 6033M با 10٪ کاهش مقاومت نسبت به تیر مرجع، به ترتیب بیشترین و کمترین میزان باربری را داشته اند.

    کلیدواژگان: وصله ی میلگرد، سازه های بتن آرمه، وصله ی مکانیکی، تیر بتن آرمه، کوپلر
  • امیر سوری، حسن میرزا بزرگ* صفحات 119-130

    در روش رایلی، یک ضریب ثابت برای میرایی در طول تحلیل دینامیکی فرض می شود. مطالعات آزمایشگاهی نشان می دهند که مقدار میرایی در سازه، تابعی از سطح تنش است. در نوشتار حاضر، ضریب میرایی برای هر المان به تنش اصلی آن وابسته بوده و بر اساس الگوریتم پیشنهادی EDEDA، «الگوریتم توسعه یافته ی انرژی تلف شده ی المان» محاسبه شده است. برای آنالیز و کاربرد الگوریتم پیشنهادی از روش اجزاء محدود استفاده و برای مدل سازی رفتار غیرخطی بتن حجیم، روش ترک اندود، به کار گرفته شده است. به دلیل بازتوزیع تنش المان ها در طول تحلیل و وابستگی ضریب میرایی به سطح تنش، یک مفهوم جدید به نام بازتوزیع میرایی در نوشتار حاضر معرفی شده است. تحلیل سد بتنی وزنی پاین فلت (Pine Flat)نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی قادر است رفتار خطی و غیرخطی بدنه ی سد را به خوبی مدل سازی کند و نتایج قابل اعتمادتر و منطقی ارایه دهد.

    کلیدواژگان: سد بتنی وزنی، بازتوزیع میرایی، تحلیل تاریخچه ی زمانی غیرخطی، میرایی رایلی، روش ترک اندود
  • محمدعلی داستان دیزناب*، سید مهدی موسوی، محمد کریمی مهرآبادی، محسن آخانی صفحات 131-139

    فرایند گیرش بتن، یک فرایند گرماده است. در صورتی که تنش های حرارتی در بتن تازه از مقاومت اکتسابی بتن در طول دوره ی کسب مقاومت بیشتر باشند، آن گاه ترک های زودهنگام در توده ی بتن به وجود خواهند آمد. در نتیجه، تحلیل حرارتی و بررسی روند کسب مقاومت به خصوص در سازه هایی با بتن ریزی حجیم (مانند: سدها، فونداسیون ها و عرشه ی پل ها)، اهمیت ویژه یی دارد. مقوله ی انتقال حرارت و تحلیل دمایی بتن تازه، متشکل از چند مکانیزم است. در نوشتار حاضر، به مدل سازی مکانیزم های اشاره شده و شبیه سازی روند کسب مقاومت بتن با استفاده از روش اجزاء محدود و انجام آزمایش های مرتبط پرداخته شده است. پس از صحت سنجی مدل اجزاء محدود، روند کسب مقاومت یک سیستم دال و تیر بتن آرمه بررسی شده است. نتایج مطالعه ی حاضر نشان می دهد که روش اشاره شده، مقاومت بتن را به صورت مطلوبی ارزیابی می کند، ولی زمان های پیشنهاد شده در مبحث نهم مقررات ملی ساختمان باید با آزمایش های بیشتری ارزیابی شود.

    کلیدواژگان: حرارت زایی سیمان، روند کسب مقاومت، روش اجزاء محدود، تحلیل حرارتی بتن
  • امیرحسین نوروزی، محسن گرامی*، رضا وهدانی، عباس سیوندی پور صفحات 141-152

    آثار هم زمان خاک و چندین سازه، به عنوان اندرکنش شهر - ساختگاه (سازه - خاک - سازه) شناخته می شود، که در مناطق با تراکم ساختمانی زیاد، بسیار مهم است. به دلیل انتشار امواج بین سازه ها، لحاظ اثر اندرکنش شهر - ساختگاه باعث تغییر در پاسخ ها می شود. در بررسی موضوع اخیر، پارامترهای زیادی، از جمله: جنس خاک، میزان تراکم و نظم ساختاری شهری، ارتفاع ساختمان ها، شکل امواج زلزله و دوره ی تناوب اصلی سازه ها و خاک تاثیر دارند. در پژوهش حاضر، آثار نوع خاک (تیپ بندی استاندارد 2800) و فواصل ساختمان ها بر روی این موضوع در پاسخ های بالای سازه و فونداسیون به صورت سه بعدی بررسی شده است. با توجه به نتایج به دست آمده می توان این نکته را بیان کرد که وجود سازه ها در کنار یکدیگر با لحاظ اثر اندرکنش شهر - ساختگاه در خاک های مختلف موجب کاهش پاسخ های شتاب سازه)میانگین 25٪(نسبت به حالت سازه ی منفرد می شود.

    کلیدواژگان: اندرکنش چندگانه ی سازه - خاک - سازه، آثار شهر، میزان سختی خاک، اندرکنش شهر - ساختگاه، انتشار امواج زلزله
  • عبدالرضا شیخ الاسلامی*، احسان ایازی، علی مقدری صفحات 153-161

    هدف اصلی مطالعه ی حاضر، شناسایی و بررسی اثرگذاری عوامل مهم و تاثیرگذار در ارتکاب رانندگان ناوگان باری به تخلف های رانندگی است. برای دست یابی به اهداف مورد نظر، اطلاعات مورد نیاز شامل نوع تخلف رانندگی در 6 طبقه بندی و با استفاده از تکمیل پرسش نامه ی اطلاعات دموگرافیک و رفتار رانندگی رانندگان)DBQ(در یک بازه ی 60 روزه، از طریق انجام مصاحبه برداشت و برای انجام تحلیل های آماری استفاده شده اند. در ادامه، تحلیل آماری اطلاعات برداشت شده نشان داد رانندگانی که در هر ماه، 5 یا 6 نوبت تخلیه و بارگیری می کنند، نسبت به رانندگانی که در هر ماه بیش از 12 نوبت تخلیه و بارگیری می کنند، کمتر مرتکب تخلف اضافه تناژ می شوند. همچنین، رانندگانی که دچار رفتار لغزشی کمتری هستند و به اصطلاح حواس پرت نیستند، به میزان کمتری مرتکب تخلف سرعت غیرمجاز می شوند و احتمال ارتکاب به تخلف سرعت غیرمجازشان به میزان 85٫4٪ کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: ایمنی ترافیک، پرسش نامه ی رفتار رانندگی رانندگان، رانندگان ناوگان باری، حمل ونقل بار و کالا، مدل رگرسیون لجستیک چندمتغیره
|
  • S. Mirassi, H. Rahnema * Pages 3-13

    Multi-channel Analysis of Surface Waves (MASW) is a method for determining the shear wave velocity profile in depth. Shear wave velocity is an important ‌arameter for geotechnical, earthquake, and geophysical engineers. Configuration of data acquisition by the MASW method is variable based on the purpose of the work (depth of identification, data resolution, etc.). For instance, the resolution of dispersion image will be different according to the recorded data by different configurations of the MASW method. Hence, in this paper, the effects of data-acquisition parameters on the resolution of dispersion spectrum were evaluated in the frequency-velocity domain. These parameters consisted of the receiver spacing, length of the receiver array, offset, and the element size. Different receiver spacings with 8, 4, 2, and 1 meters were evaluated in two layered soil models with the shallow thickness of 2 and 4 meters. The distance between the source and the first receiver (offset) and the length of the receiver array were selected based on the desired depth and the maximum wavelength. In this regard, different lengths of the receiver array with dimensions of 96, 48, 24, and 12 meters were considered. Also, different sizes of elements (1, 0.5, 0.25, and 0.125 m) were selected based on the shortest wavelength. The results showed that the receiver spacing should be proportional to half of the shortest wavelength and minimum thickness of the shallow layer. The resolution range of the dispersion spectrum increased approximately twice by increasing the length of the receiver arrays from 12 m to 24, 24 to 48, and 48 to 96 m. Also, the results of the element resizing showed that considering 8 or more elements (10) in one wavelength would be necessary to obtain the optimal accuracy of the simulations. Generally, with regard to the condition of the site and the expected goal, it could be possible to obtain suitable results with desirable accuracy in field-data acquisition analysis and software simulations by utilizing the effect of the mentioned parameters in different ranges. Moreover, the presented result in this paper can be used as guidelines for field parameters related to data acquisition in the MASW method.

    Keywords: Surface wave, MASW, dispersion spectrum, receiver spacing, data acquisition, rayleigh waves
  • SH. Mohammad ali zadeh, B. Navayi Neya *, P. Nateghi Babagi Pages 15-27

    In this research, an exact solution for free vibration analysis of thick transversely isotropic simply supported rectangular plates on the Pasternak foundation was proposed using the displacement potential function method. By means of the proposed displacement potential functions for dynamic problems by Eskandari-Ghadi, the differential governing equations in terms of displacements were converted into two linear partial differential equations of second and forth order. These differential equations were solved based on the separation of variables method and satisfying exact boundary conditions. In order to validate the results, the obtained results were compared with other available analytical works for isotropic and transversely isotropic plates, and it indicated remarkable agreement. Having no simplifying assumptions for the strain or stress distribution in the plate thickness, the obtained results in this paper were applicable to any arbitrary plate thickness with no limitation on its thickness ratio such as thin, moderately thick, and thick plates. Thus, the obtained results of the present work can be used as a benchmark solution for other analytical and numerical studies. To investigate the effect of various parameters on the vibrational plate response, the precise non-dimensional frequencies were obtained in different range of thickness ratios, aspect ratios, elastic foundation coefficients, and mechanical characteristics of plates. It was observed that with increasing thickness ratio and aspect ratio of the plate, the non-dimensional natural frequencies of plate decreased and increased, respectively. In addition, comparative results of isotropic and transversely isotropic plates showed that shear modulus in transverse direction would have significant influence on the vibrational behavior of rectangular plates. It was shown that when the value of the thickness ratio increased, the sensitivity of non-dimensional frequency response to values of foundation stiffness coefficients decreased. In addition, it can be conducted that the effect of the shearing layer of elastic foundation coefficient value increased by increasing the thickness ratios of plates.

    Keywords: free vibration, transversely isotropic, thick rectangular plates, pasternak foundation, displacement potential functions
  • H. Shahnazari *, S. Kouzegaran, Y. Jafarian Pages 29-38

    The curve presenting the relationship between water content and the soil matric suction is called Soil Water Characteristic Curve (SWCC). The water retention potential of the soils is dependent on Grain Size Distributions (GSD), soil texture, and soils origins. Calcareous soils are soils with a high carbonate content, unique particle shapes, and high intraparticle porosity; and, they consist of skeletal remains of marine organisms. They are common in the tropics between 30circ North and South latitudes. Due to the nature of their origin, one of the most important attributes of the calcareous soils that makes their properties different from those of silicate soils is their significant intra-particle void space. The majority of near-surface soils are unsaturated over at least some portion of the year; consequently, the calcareous intra-particle porosity coupled with soil suction as the main characteristic of unsaturated soils signifies the necessity of the studies of calcareous soil behavior under unsaturated conditions. In this study, the Scanning Electron Microscopy (SEM) and Mercury Intrusion Prosimetry (MIP) tests were performed to study the particular microstructural characteristic of the calcareous soil particles compared with those of silicate soils. Besides, a series of tests were conducted for determining the Soil Water Characteristic Curve for different gradations of calcareous soil (from Hormoz Island of Iran) and reference Silicate soils using pressure plate and controlled-suction oedometer apparatuses in Laboratory of Soil Mechanics (LMS) at Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL). Studies on the soil textures have revealed a further level of porosity in calcareous soil due to its intra-particle pores and the samples with larger grain sizes showed higher intra-particle porosity. The pressure plate test results showed that for similar gradations of silicate and calcareous soil in higher suctions, the calcareous soil retained much more water than the silicate soil due to its intra-particle voids. The controlled-suction oedometer showed that owing to their microstructural pores, the hydraulic hysteresis behavior of the calcareous soils would be different from that of the silicate soil.

    Keywords: Unsaturated soil, calcareous soil, SWRC, hydraulic hysteresis, pressure plate extractor controlled-suction oedometer, scanning electron microscopy (SEM), mercury intrusion prosimetry (MIP)
  • M. Rasoulimanesh, H. Taghaddos *, F. Chokan, M. Dadashi Haji, M.H Tamanaeifar Pages 39-47

    construction project progress which is related to injury and fatality rates of the project. Falls from height can be enumerated as a major concern because they contribute to a great part of fatalities in construction projects. Various studies have been conducted to assess the risk and enhance safety on the job site. Because of the inefficiency of traditional risk assessment methods (e.g., expert view gathering and documentation of past incidents), novel trends and technologies such as Building Information Modeling (BIM) were utilized to fulfill the gaps. Automation in the hazard recognition was also utilized in some previous studies to enhance the safety on the job site. This study presents a novel framework to identify and rank the hazardous areas regarding the fatal fall hazard risk drivers on construction projects through the execution phase. The developed framework employs a customized Application Programming Interface (API) to identify the probability of falling from the height in each opening area based on the BIM approach. It also makes use of an image processing analytical model to identify the softness of the surface underneath to estimate the impact of the risk factors that can be used in safety planning process. Thus, the developed framework assists the safety managers on the job sites to identify the fall risk factors automatically. The obtained results in a commercial case study indicate that this model is capable of anticipating the fall risk appropriately. Moreover, it was shown that edges of surfaces would be more prone to be dangers than internal ones and height of fall was the factor most affecting the results.

    Keywords: Fall hazard, building information modeling, safety, Risk
  • N. Mohebali, A.R Kabiri Samani *, B. Boroumand Pages 49-60

    Inflatable marine structures are flexible cylindrical structures attached to a rigid base. These structures are generally cylindrical tubes, made of rubberized material, and inflated by air and/or water. Although these structures are permanently inflated, they have the advantage of being deflated and lie flat when not needed and then, inflated in a short period when required. They are relatively easy to install, do not corrode, require little maintenance, and have the capability to withstand extreme temperatures. Due to elasticity of the structure and continuous variation of its shape during operation, inflatable breakwater or sea-wall structural and hydraulic analyses are more complicated than the rigid types. Large deformation of the membrane due to the internal and external loads makes the governing equations of such problems non-linear and complex. In the present study, the behavior of an inflatable marine structure under loading by marine waves was simulated based on 2D numerical modeling. For this purpose, the deformed equilibrium geometry of the breakwater was calculated by solving the prevailing equations through the linear dynamic response of the system. The central difference method was employed to solve the governing equations of the linear dynamic response of the system of finite elements. According to the results of former studies, for 2D modeling of the aforementioned problem, the length of the tube was assumed infinity. Therefore, the effects of lateral supports and boundary conditions were neglected. This study carried out the numerical analysis of the inflatable marine structures for solving the flow-based problem associated with static and dynamic structural analyses. For this purpose, the two-dimensional fluid-structure interactions were analyzed numerically. It was shown that the equilibrium shape of the structure was a function of rubber thickness, elasticity modulus of the material, internal pressure, the dam foot width, and external loads. All the influential parameters of both flow and structure including internal pressure, water depth, wave height, wave period, etc. were attained based on the dimensional analysis. Accordingly, the results describing height and cross-sectional profile of the inflatable tubes loaded by marine waves were obtained.

    Keywords: Central difference method, fluid-structure interaction, inflatable marine structures, numerical modeling
  • M. Abbasi, A.H. Namadchi, j. Alamatian* Pages 61-69

    In this paper, a new algorithm is presented for Dynamic Relaxation (DR) method with kinetic damping. In the kinetic dynamic relaxation algorithm, some successive points with maximum kinetic energy are traced in the course of numerical fictitious time integration. In the absence of damping forces, the points with maximum kinetic energy are close to the static equilibrium position of structure. This paper deals with a new formulation for kinetic DR method. For this purpose, Lagrangian interpolation functions were utilized to derive iterative Dynamic Relaxation equations. In the Lagrangian interpolation functions, new estimation of structural displacement vector was obtained based on previous estimations of displacement vector. Therefore, this procedure leads to adopting a trial and error method. On the other hand, this procedure leads to a new formulation that, unlike the ubiquitous DR methods, does not require the calculation of nodal velocities, thereby marching forward only through successive nodal displacement. Elimination the nodal velocities from Dynamic Relaxation process increases the simplicity of DR algorithm. Moreover, the requirement analysis memory is reduced using the suggested technique so that velocity vectors would not be stored in the program memory. Also, the power iteration method was used to determine the optimal time step ratio. By utilizing this time step, the restarting analysis phase, considered as one of the drawbacks of the common kinetic DR strategies, is eliminated. To evaluate the performance and efficiency of the proposed method, several truss and frame structures were analyzed. These structures had geometrically nonlinear behavior (Large Deflection). Results of these analyses were also compared with those of other conventional Dynamic Relaxation methods. Numerical results showed that the convergence rate of the proposed kinetic DR technique was higher than that of common DR algorithms. In other words, the number of the required DR iterations for convergence was reduced using the proposed DR algorithm in comparison with other DR schemes. Moreover, the analysis time of the proposed method was shorter than that of other common techniques.

    Keywords: Dynamic relaxation method, lagrangian interpolation, power iteration method, nonlinear analysis.‌
  • S. Sarvari, M.R Esfahani* Pages 71-80

    Punching shear failure is usually the critical failure mechanism for flat slab reinforced concrete structures. The special brittleness of slab-column connections is due to the relative ease with which the flexural reinforcement in the top of the slab can be torn out of the concrete once an inclined failure surface has formed. If unpredictable loads are applied to the flat slab-column connections, punching shear failure occurs with almost no warning signs. According to the brittle manner of this failure, the load carried by the slab-column connection redistributes to adjacent supports and can cause overloading to these supports. It is necessary to provide a secondary load carrying mechanism after punching shear failure. In this Paper, Suggestions for establishing a supporting mechanism in the flat slab connections after punching shear failure are proposed. For this purpose, an experimental study was performed to investigate the post-punching behavior of 11 slab specimens with various reinforcement layouts. The effects of integrity, compressive, shear and bent-up reinforcements on the post-punching behavior of slab-column connections were studied. The results of the experiments show that Integrity reinforcements significantly increased the post-punching shear strength. These reinforcements can develop tensile membrane action and through alternative load paths to transfer the load. These reinforcements did not have much influence on the punching shear strength. In the column strip, compressive bars (except integrity reinforcements) did not have much influence on the punching and post-punching shear strength. The bent-up integrity reinforcements significantly increase punching and post-punching shear strength. The additional bent-up reinforcements increase punching shear strength but these reinforcements are not effective to the post punching phase and cannot increase the post punching shear strength. The shear reinforcements increase punching shear strength, but these reinforcements cannot increase post-punching shear strength. Furthermore, if the shear reinforcements are effectively extended, the behavior flat slabs will be more ductile.

    Keywords: Post-Punching strength, flat slab, integrity reinforcement, punching shear failure
  • H. beiraghi Pages 81-92

    Shape Memory Alloys (SMAs) are new material in structural engineering. They can be used as reinforcement for the concrete walls. In this research, a numerical model was first developed based on an experimental test of a tall reinforced concrete wall with steel reinforcement subjected to an earthquake, and the numerical model responses were compared to the experimental model. Then, three other approaches were examined; first, the shape memory alloys were replaced only as vertical bars on the first story; in the second one, Shape memory alloy bars were replaced only on the first and sixth stories; and in the third approach, the whole vertical bars were replaced with shape memory alloy bars. Nonlinear time history analysis and comparison of model responses were performed. In addition, the parametric study of the responses was also done by changing some model characteristics such as axial force and earthquake intensity. In all three approaches with the shape memory alloy bars, the base moment demand value decreased by approximately 15% compared to the model with steel reinforcement. In the moment demand diagram, the amount of moment demand at the mid-height of the structure is relatively increased compared to the base moment demand. This is due to the effect of higher modes on wall behavior. The moment diagram graph is not uniformly decreasing along the height is not like a straight line. In addition, parametric study of the responses is also performed by changing some model characteristics such as axial force and earthquake intensity. With the formation of a plastic hinge at the base of the wall,approximately, the amount of moment demand in this area remains constant and the effect of higher modes increases the moment demand at the mid-height of the structure and may result in the formation of another plastic hinge at the mid-height of the structure.

    Keywords: nonlinear behavior, reinforced concrete wall, shape memory alloy, Earthquake
  • M. S. Zareian, M.R. Esfahani *, A. Hosseini Pages 93-105

    Post-tensioned coupled shear wall system is characterized by good seismic specifications like a self-centering capability and an ability to sustain large nonlinear lateral deformations with little damage and negligible residual deformation. In this system, the coupling beam is not embedded into the walls, and coupling of concrete walls is performed by posttensioning beam to the walls using unbonded post-tensioning (PT) steel strands. In this paper, the seismic behavior of hybrid coupled wall systems with post-tensioned steel coupling beam was investigated experimentally. In order to dissipate seismic energy and reduce displacements of system, two friction dampers were used in the beam-to-wall connection region. To study the behavior of the system, a friction damper was first tested at different frequencies; then, four 2/3-scale posttensioned hybrid coupled wall sub-assemblages equipped with friction dampers were tested subjected to reversed-cyclic lateral loading. Each sub-assemblage included a half-length steel coupling beam and the adjacent concrete wall region at a floor level. The test specimens consisted of one control specimen without friction damper and three specimens equipped with friction dampers with various damper normal forces and different initial beam post-tensioning (PT) steel stresses. The test results showed that the system had very good lateral stiffness, strength, and ductility with little damage up to 8% lateral drift. The nonlinear deformation in this system occurs because of the gap opening at the beam-to-wall interface. The friction damper uses these gap opening displacements to provide supplemental energy dissipation. Friction dampers provide considerable energy dissipation at the system, while the self-centering capability of the system remains. The restoring effect of the post-tensioning steel strands causes closing the gap upon unloading and provides a self-centering behavior and flag-shaped hysteresis loops for specimens equipped with friction dampers. Based on the test results, the system, even after a severe earthquake, suffers limited damage and requires little repair.

    Keywords: Hybrid coupled wall, steel coupling beam, post-tensioning, friction damper, self-centering
  • A. Kheyroddin *, P. Tarighi, GH. Pachideh, S. Hashemi Pages 107-117

    In order to investigate into the performance of mechanical splices, 6 RC beams with the same dimensions and materials whose only difference is type and location of splicing, have been tested. This study aims to assess the effect of spacing between the splices with respect to their type. Indeed, the results of this paper are intended to provide a proper understanding from location of splices and its effect on the performance of the reinforced concrete (RC) beams. The results indicated that splices do not cause remarkable change in load-carrying capacity of the specimens. In addition, after applying loads and fracture of specimens, none of the mechanically-spliced rebars was ruptured at the location of splice and coupler remained undamaged. Further, it was observed that the reference beam and mechanically spliced beam (tension rebar in the mid-span and 2 other tension rebars with spacing of 60cm from mid-span and symmetrically distributed along the beam) exhibited minimum effective moment of inertia and thus, the same trend regarding flexural rigidity that is in direct relation to the moment of inertia, was attained. Accordingly, the reference beam and specimen L100 offered minimum displacement ductility. Specimen L33 and M33-60 exhibited 6% increase and 10% decrease in their strength respectively, experiencing maximum and minimum load-carrying capacity.

    Keywords: Rebar splicing, reinforced concrete (RC) structures, mechanical splice, RC beam, coupler
  • A. Souri, H. Mirzabozorg * Pages 119-130

    Generally, Rayleigh damping assumes a specified damping ratio for the structure in the dynamic analysis. Although this assumption is accepted in analysis and design of structures, there is some distance from the experimental results showing that the damping ratio depends on the stress amplitude. In this paper, the damping ratio for each element is a function of its principal stress and its value is determined utilizing a proposed algorithm called Element Developed Energy Dissipation Algorithm (EDEDA). The proposed algorithm was implemented into a code based on finite element, which is able to simulate nonlinear behavior of mass concrete utilizing the smeared crack approach. In this regard, due to stress redistribution in the nonlinear time history analysis, we have a new concept, namely damping ratio redistribution such that when the stress value of each element changes, the relevant damping value is updated. Based on an analysis of a typical concrete gravity dam (Pine Flat dam), two usual methods in the Rayleigh damping approach which include stiffness proportional damping and mass/stiffness proportional damping are considered rigorously. In addition, the brittle damping approach was utilized in the proposed algorithm, where the damping contribution of a cracked element was eliminated from the computing procedure. It was found that when the damping redistribution was taken into account, the damping ratio in each element would be updated at each time step corresponding to the principal stress. This algorithm would produce more real results about the considered gravity dam so that in the low-level seismic excitation, the response of the structure was less than that in the traditional method and raising the excitation level led to higher damping affecting the crest displacement. In addition, the stiffness proportional damping leads to crack profiles in the neck region of the dam body showing more correspondence than the results obtained from the models with mass/stiffness proportional damping.

    Keywords: Concrete gravity dam, damping ratio redistribution, non-linear time history analysis, rayleigh damping, smeared crack approach
  • M. A Dastan Diznab*, M. Mosavi, M. Karmi Mehrabadi, M. Akhani Pages 131-139

    Stress gain of concrete is a heated procedure. The amount of heat significantly depends on cement type, cement content, and cement-water ratio. While the rate of generated heat is far more than that of heat transfer to the exterior part of concrete mass, temperature of the interior part of concrete element during that procedure increases. Furthermore, the strength gain of concrete is a function of temperature history of every part of element which is influenced by heat caused by hydration. If the stress generated by heat in fresh concrete is greater than acquired strength of concrete, then early cracks will form in the concrete mass. As a result, thermal analysis and checking the strength gain in massive concrete structures like concrete dams, foundations, and bridge decks would be especially important. The terms heat transfer and thermal analysis are composed of some mechanisms. This models the mechanism and simulates the strength gain of concrete by finite element method. After verifying the finite element model, we will study the strength gain of a concrete slab and a reinforced concrete beam. All the experiments are in accordance with ASTM standard to determine the parameters of cement heating procedure. Controlled environment with a constant temperature is used for curing concrete specimens. Six different ages (first age for about 4 MPa compressive strength and next ages are twice the previous age. The specimens are studied at three different temperatures, 15circC,25circC and 35circC, 54 specimens are considered. The results show that this numerical method can estimate heat transfer in the concrete body with acceptable accuracy. In addition, the results exhibit that the proposed time for removal of forms in the ninth part of national building regulation of Iran ``design and construction of concrete structures'' should be considered in greater detail.

    Keywords: Cement heating, strength gain of concrete, finite element method, concrete thermal analysis
  • A.H. Norouzi, M. Gerami *, R. Vahdani, A. Sivandi pour Pages 141-152

    Simultaneous effects of soil and several structures are known as the site-city interaction (structure-soil-structure interaction), which is very important in areas with high construction density and has been considered by many scholars over the past two decades. Site-city interaction can affect the structure behavior due to the wave propagation between structures. In fact, it decreases the structure responses in some cases, while it increases the responses in some other cases. Many parameters play a role in assessing site-city interaction such as the gender of soil, number and arrangement of structures, height of buildings, shape of earthquake waves, and the main period of structures and soil. The present study aimed to evaluate the effects of gender and solidity of the soil based on 2800 standards and building distances in site-city interaction in three dimensions. The effects of these parameters on the foundation and top of structure responses including maximum acceleration values and Root Mean Square acceleration were assessed. SASSI 2000 software was employed to model structures and soil and analyze the system. In this study, structural models were considered in both single structure and the ideal city (structural groups). The groups were 3times3 including nine identical structures. In the single model, the site-city interaction was not considered, and these effects were considered in the group model. Lumped-Mass Stick Model was used to model each structure and the soil, which was modeled in the software including a semi-infinite elastic environment with horizontal layering, located on the viscoelastic half-infinitely semi-space. Based on the results, regarding the top of structure, the existence of structures alongside each other by considering site-city interaction effects in different soils resulted in decreasing the structural acceleration responses (25% average) compared to the individual structure site-city interaction effects, which increased by decreasing the soil stiffness (5-10% average). Further, the effects of multiple structure-soil-structure interaction decreased (10-15% average) by increasing the distance between structures.

    Keywords: Multiple structure - soil - structure interaction, city effects, soil solidity order, site-city interaction, waves propagation
  • A. Sheikholeslami*, E. Ayazi, A. Moghadari Pages 153-161

    Transportation and logistics play an important role in the economy of countries, while road transport is one of the most important modes of transportation for load transportation, especially in developing countries. Accidents are directly related to driving offenses, and drivers who commit more offenses are more prone to accidents. Therefore, reducing driving offenses can reduce accidents. Hence, the recognition of common driving offenses among heavy vehicle (truck) drivers and the effective factors in directing them to reduce driving offenses can consequently reduce the frequency and severity of accidents. Thus, there is a necessity for conducting further studies to carry out research in this regard more than ever before. The main objective of this study is to identify and evaluate important factors affecting lorry drivers committing traffic offenses. To this end, the required information was divided into six categories: traffic tonnage, not wearing a seatbelt, unauthorized speed, impaired driving, talking on the phone, lacking a scalp leaf, and these factors are known as dependent variables. Also, the influencing factors in the group of driver characteristics, vehicle, and mileage were considered by using a demographic questionnaire and Driving Behavior Questionnaire (DBQ) and interviews with 420 drivers over 60 days at the Shahid Kheibari Terminal in Mashhad. After correcting or removing incomplete questionnaires, the information of 351 drivers was used for statistical analysis. Besides, statistical analysis of data using the multivariate logistic regression model showed that drivers with discharging and loading of five or six times per month are less likely to commit excess tonnage than drivers with discharging and loading of more than 12 times per month. The results also proved that drivers with less slip behavior and not so-called distraction would be less likely to commit unauthorized speed offenses and 85.4% less likely to commit this violation. Finally, analysis of statistical analysis showed that drivers with aggressive driving behavior were more likely to commit lacking a scalp leaf offense.

    Keywords: Traffic safety, driver behavior questionnaire, lorry drivers, load transportation, multinomial logistic regression