فهرست مطالب

نشریه مهندسی سازه و ساخت
سال یازدهم شماره 9 (پیاپی 86، آذر 1403)

  • تاریخ انتشار: 1403/09/01
  • تعداد عناوین: 12
|
  • معصومه کوکما، محمدرضا امامی آزادی، نازیلا کاردان* صفحات 5-26

    در سال های اخیر استفاده از لوله های فراساحل در خلیج فارس افزایش زیادی داشته است. این افزایش، نیاز رو به رشد برای انرژی و پیشرفت در ساخت و استفاده از منابع نفت و گاز در دریاها می باشد. با افزایش استفاده از لوله های فراساحل، ضرورت بررسی ایمنی و احتمال خرابی این لوله ها هنگام وقوع زلزله بیش از پیش گردیده است. در این پژوهش، مدل سازی عددی خطوط لوله گاز فراساحلی غیر مدفون با استفاده از نرم افزار SAP2000 V.14 مورد توجه قرار گرفته است و اثر انتشار موج لرزه ای و پاسخ های لوله های دریایی بر روی بافت های مختلف خاک به دو حالت خوابیده روی بستر دریا و دهانه آزاد مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. تحلیل قابلیت اعتماد لرزه ای خط لوله با استفاده از نرم افزار OpenSees جهت یافتن شاخص قابلیت اعتماد (β) و احتمال خرابی سالانه خط لوله دریایی بر اساس روش های تحلیل قابلیت اعتماد FORM، SORM و FOSM برای حالات حدی مختلف لرزه ای به ترتیب زلزله سطح طراحی (DEQ)، زلزله سطح بهره برداری (SEQ)، زلزله سطح حداکثر (MEQ) و بیشینه زلزله محتمل (MPE) انجام و بررسی شده است. نتایج نشان داد در حالت دهانه آزاد به علت آزاد بودن دهانه لوله به طول 80 متر، جابجایی ناشی از حرکات لرزه ای زمین حداکثر است. بیشینه جابجایی های لرزه ای خط لوله در حالت دهانه آزاد در مقایسه با حالت خوابیده خط لوله بر روی بستر دریا، در حدود 4 برابر می باشد. به لحاظ طراحی خط لوله دریایی با دهانه آزاد با حالت انتهایی ثابت، وقتی از لحاظ بهره برداری قابل اعتماد می باشد که احتمال خرابی سالانه لوله دریایی مربوط به شرایط سرویس کوچک تر یا مساوی 01/0 و شاخص قابلیت اعتماد لرزه ای β بزرگ تر یا مساوی 2 باشد.تحلیل قابلیت اعتماد نشان می دهد خطر خرابی سالانه خطوط لوله دریایی قابل کنترل است و با انتخاب مناسب روش تحلیل قابلیت اعتماد، می توان به طراحی ایمن خطوط لوله گاز فراساحلی کمک کرد.

    کلیدواژگان: خط لوله فراساحل، بار لرزه ای، مدل سازی عددی، تحلیل قابلیت اعتماد، نرم افزار Opensees
  • دانیال دهشیری، حامد تجملیان*، محمدرضا میرجلیلی صفحات 27-51

    دستگاه های کنترل غیرفعال مقدار قابل توجهی از انرژی ورودی زلزله را اتلاف می کنند و در نتیجه تقاضای لرزه ای برای اعضای سازه را کاهش می دهند و به دلیل هزینه نسبتا پایین نصب، نگهداری و سادگی در صنعت مهندسی عمران پراستفاده هستند. یک میراگر اصطکاکی از نوع اتصال پیچی شکاف دار، این توانایی را دارد که عملکرد انعطاف پذیر بیشتری را به واسطه لغزش اصطکاکی حین بارهای سیکلی دینامیکی و استاتیکی در مقایسه با تسلیم میراگرهای جاری شونده، فراهم آورد. هدف از این پژوهش بررسی رویکرد احتمالاتی و شکنندگی لرزه ای سازه ها در حضور اتصال پیچی شکاف دار به همراه تیر پیوند قائم و مقایسه آن با حالت بدون اتصال پیچی شکاف دار می باشد. در این مطالعه با انجام تحلیل دینامیکی فزاینده به کمک 22 جفت رکورد زلزله حوزه دور برمبنای دستورالعمل FEMA P-695 بر روی سه نوع سازه فولادی 4، 8 و 12 طبقه که در محیط نرم افزار اپنسیس مدل سازی شده است، به بررسی شکنندگی لرزه ای در سطوح خرابی مختلف، حاشیه ایمنی سازه و نیز احتمال وقوع فروریزش سازه مهاربندی واگرا با وجود اتصال پیچی شکاف دار و عدم وجود آن پرداخته شده است. پژوهش انجام گرفته نشان از کاهش پاسخ سرعت و برش پایه سازه در هنگام استفاده از اتصال پیچی شکاف دار دارد. نتایج به این موضوع دلالت دارند که میراگر اصطکاکی استفاده شده منجر به بهبود شکنندگی لرزه ای و افزایش حاشیه ایمنی فروریزش می گردد، که می توان به افزایش 20 درصدی این مقدار در سازه 12 طبقه اشاره نمود، همچنین احتمال وقوع خرابی سازه در مقابل سازه مهاربندی واگرا بدون میراگر به طور متوسط 35 درصد کاهش یافته است.

    کلیدواژگان: احتمال خرابی، تحلیل دینامیکی فزاینده، سطح خرابی، شکنندگی لرزه ای، مهاربند واگرا، میراگر اصطکاکی
  • سالار جعفری، سینا فرد مرادی نیا*، ابراهیم سلامی صفحات 52-77
    پیش بینی زمان و هزینه پروژه قبل از هرگونه فعالیت عملیاتی و مسائل مالی، برای مدیران پروژه و برنامه ریزان بسیار حائز اهمیت است و به عنوان بعد حیاتی تصمیم گیری در روند فعالیت های یک پروژه عمل می کند. در نتیجه، سطح بالای ریسک و عدم اطمینان در مورد برآورد های اولیه، می تواند باعث ضعف ارزش برآورد ها در طول مراحل پروژه شود. این موضوع ممکن است باعث عدم هماهنگی هزینه و زمان اجرای فعالیت ها شود. اکثر مطالعات قبلی روش های مختلفی را برای جلوگیری از رویدادهای محتمل (ریسک) و کاهش تاثیر آن ها بر هدف های پروژه، مورد بررسی قرار داده اند. همچنین، از ابزار و تکنیک های مختلفی نیز برای مدیریت ریسک در پروژه استفاده شده است. این تحقیق پیشنهادی برای بهبود قابلیت عدم اطمینان در برآورد اولیه هزینه و زمان پروژه ها با تاثیر رویدادهای محتمل در طول زمان اجرای آن ها، از طریق یکپارچه سازی رویدادهای محتمل با استفاده از مفهوم و ایده طبقه بندی است. در این تحقیق، برآورد اولیه هزینه و زمان برای پروژه ساخت مخزن SE4 با حجم 10000 مترمکعب در تبریز مورد بررسی قرار گرفت. برآورد اولیه براساس یک قرارداد پروژه عمرانی سه عاملی و با توجه به لیست قیمت پایه و دایره نامه شماره 4311 (شرایط عمومی قرارداد) انجام شد و مبلغ 37،152،190،395 ریال و مدت زمان 730 روز برای این پروژه پیش بینی شد. با استفاده از روش تحقیق، تخمین زمان پایان پروژه به 978 روز و هزینه پایانی پروژه به 54،001،959،748 ریال تغییر کرد. این تفاوت نشان می دهد که رویدادهای محتملی که در طول زمان اجرای پروژه ممکن است رخ دهند، بر تخمین هزینه و زمان پروژه تاثیر دارند. بنابراین، با شناسایی رویدادهای محتمل و محاسبه تاثیر آن ها بر زمان و هزینه پایان پروژه با استفاده از رویکرد طبقه بندی، می توان بهبود قابل توجهی در دقت برآورد هزینه و زمان پروژه داشت.
    کلیدواژگان: زمان، هزینه، طبقه بندی، ریسک، شرایط عمومی پیمان
  • رضا خالقی، احمد شکوه فر*، رضا فرخ زاد، مهرزاد تحملی رودسری صفحات 78-100
    از روش های پرکاربرد تقویت خمشی تیرهای بتن مسلح پل های موجود، استفاده از نصب المان تقویت کننده در قسمت زیرین تیر می باشد. در سال های اخیر علاوه بر استفاده از ورقه یا نوارهای پلیمری تقویت شده با الیاف و کاشت میلگرد در نزدیک سطح، تقویت تیر پل های بتنی با نصب ورقه های پیش ساخته ی کامپوزیت سیمانی الیافی توانمند در حال توسعه است. در تحقیق جاری علاوه بر بررسی مشخصات مکانیکی ورقه های کامپوزیت سیمانی، به تاثیر حضور میلگرد پلیمری در این ورقه ها نیز پرداخته شده است. 45 طرح اختلاط با تنوع در الیاف و مصالح مصرفی برای ساخت نمونه ها استفاده شد. برای مقایسه ی نتایج از آزمایش خمش چهارنقطه ای نمونه ها با ابعاد 25×125×500 و 25×125×1700 میلی متر، آزمایش خمش سه نقطه ای نمونه ها با ابعاد 40×40×160 میلی متر، آزمایش کشش مستقیم نمونه بریکت 8 شکل و آزمایش مقاومت فشاری نمونه مکعبی با ابعاد 40 میلی متر استفاده شد. . نتایج آزمایش کشش مستقیم نمونه های بریکت 8 شکل و آزمایش های مقاومت خمشی نمونه ها با ابعاد 25×125×500 و 40×40×160 میلیمتر به عنوان یک نوع آزمایش کشش غیرمستقیم، انطباق مناسبی دارند. سپس، مناسب ترین طرح انتخاب شد که شامل 8/1درصد الیاف فولادی میکرو و 5/0درصد الیاف پلی وینیل الکل، 42 کیلوگرم پودر کوارتز، 6/28 کیلوگرم ذرات کربنات کلسیم و 482 کیلوگرم دوغاب سیلیکا فیوم برای ساخت یک مترمکعب ملات است. برای نمونه ی منتخب، آزمایش کشش مستقیم نمونه دمبلی شکل و آزمایش مقاومت فشاری نمونه مکعبی با ابعاد 100 میلی متر انجام شد. افزودن پودر کوارتز در افزایش ظرفیت جذب انرژی نمونه های ورقه ای اثر مطلوبی دارد. استفاده از دو عدد میلگرد پلیمری با قطر 8 میلی متر، میزان تحمل تنش خمشی را 3/2 برابر افزایش داد. رفتار خمشی ورقه پیش ساخته تحت بارگذاری چرخه ای تفاوت چندانی نسبت به بارگذاری یکنواخت نشان نداد.
    کلیدواژگان: کامپوزیت سیمانی توانمند مسلح شده به الیاف، ورقه ی پیش ساخته، میلگرد پلیمری تقویت شده با الیاف شیشه، منحنی تنش-تغییر مکان، سخت شدگی کرنش
  • هوشیار ایمانی کله سر*، عباس آدم صفحات 101-119
    بررسی نیروی باد وارده به ویژه در تحلیل و طراحی سازه های حساس و آسیب پذیر در برابر باد و سازه های مستقر در پهنه های بادخیز از اهمیت بسزایی برخوردار است. در آیین نامه های طراحی ساختمان ها، سرعت مبنای باد در هر منطقه به عنوان پارامتر اساسی جهت برآورد اولیه از میزان بار وارد بر سازه ها ارائه می شود. با توجه به عدم ارائه سرعت مبنای باد در ویرایش سوم (سال 1398) مبحث ششم مقررات ملی ساختمان برای منطقه شهرستان نمین و نظر به استقرار ایستگاه های هواشناسی در منطقه مذکور، در این پژوهش به بررسی داده های سرعت باد از لحاظ توزیع احتمالاتی و تعیین دوره بازگشت پرداخته شده تا تخمینی از سرعت مبنای باد مطابق با دوره های بازگشت مختلف برای این منطقه به دست آید. بررسی های آماری داده های ثبت شده از ایستگاه های مختلف هواشناسی نشان می دهد که جهت باد غالب در منطقه نمین از جانب شرق بوده و حداکثر و میانگین سرعت سالانه باد مطابق داده های هواشناسی ایستگاه نمین 30 و 7/17 متر بر ثانیه می باشد. برازش توزیع های آماری مختلف بر روی اطلاعات هواشناسی اخذشده از مراجع معتبر نشان داد به ترتیب توابع توزیع ویبل، لگ نرمال و گامبل بیش ترین انطباق را با رفتار داده های مورد بررسی دارند. سرعت مبنای باد اردبیل طبق آخرین ویرایش مبحث ششم مقررات ملی ساختمان (که به عنوان نزدیک ترین ایستگاه به منطقه شهرستان نمین در محاسبات تحلیل و طراحی سازه ها تحت بارگذاری باد مورد استفاده قرار می گیرد) 9/38 متر بر ثانیه است و کماکان مبنای طراحی سازه ها در منطقه ی نمین قرار می گیرد. طبق نتایج به دست آمده در این پژوهش، سرعت مبنای باد براساس داده های اخذشده از شهرستان نمین با دوره بازگشت پنجاه ساله 28/31 متر بر ثانیه بوده و از مقدار ذکرشده در مبحث ششم مقررات ملی ساختمان برای ایستگاه اردبیل کم تر می باشد. انتظار می رود نتایج این مطالعه و مطالعات تکمیلی دیگر در بروز رسانی آیین نامه جهت مدل سازی دقیق تر سازه های مستقر در این منطقه مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: مهندسی باد، سرعت مبنای باد، شهرستان نمین، ارزیابی آماری، دوره بازگشت
  • محدثه وفایی مطلق، سید روح الله حسینی واعظ*، آرزو اسعد سامانی صفحات 120-142
    مهندسان سازه همیشه به دنبال طراحی سازه هایی بودند که بتوانند عملکردشان را هنگام زلزله پیش بینی کنند. با استفاده از روش طراحی مبتنی برعملکرد می توان سازه ها را مورد بررسی قرارداد تا رفتاری که در برخورد با زلزله مورد انتظار از خود نشان می دهند را مشاهده کرد. امروزه بهینه سازی در طراحی سازه ها از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. زیرا میزان هزینه برای اجرای یک سازه که از نظر اقتصادی بصرفه باشد بر اهمیت این موضوع تاثیر می گذارد. در این مطالعه بهینه سازی وزن قاب های مهاربندی همگرا بر اساس روش طراحی مبتنی بر عملکرد مورد سنجش قرار گرفته است. به دلیل آنکه یکی از مرسوم ترین روش های تحلیل برای ارزیابی عملکرد لرزه ای روش تحلیل استاتیکی غیرخطی می باشد در این مطالعه این روش به عنوان مبنای تحلیل به کارگرفته شده است. مباحث بهینه سازی به دو زیرمجموعه تابع هدف و محدودیت ها تقسیم بندی می شود. تابع هدف این پژوهش براساس معیاری از وزن سازه نوشته شده است. قیود مسئله بهینه سازی نیز شامل معیارهای پذیرش برای اعضای کنترل شونده توسط نیرو و کنترل شونده توسط تغییرشکل و سایر قیود طراحی در سطوح عملکردی مورد نظر هستند. به منظور امکان سنجی طراحی بهینه براساس مسئله تعریف شده بهینه سازی وزن دو قاب مهاربندی همگرای فولادی دوبعدی بااستفاده از الگوریتم فراابتکاری مورد بررسی قرارگرفته است. نتایج حاصل از بهینه سازی نشان می دهد که می توان قاب مهاربندی همگرا را براساس روش مبتنی برعملکرد و با استفاده از الگوریتم فراابتکاری طراحی بهینه کرد.
    کلیدواژگان: طراحی براساس عملکرد، قاب های فولادی مهاربندی همگرا، بهینه سازی، الگوریتم های فراابتکاری، تحلیل استاتیکی غیرخطی
  • مهناز اکبرزاغی، بهروز احمدی ندوشن*، حامد تجملیان صفحات 143-162
    جداگر آونگی اصطکاکی سه گانه نوعی از جداگرهای انطباق پذیر است که می تواند در برابر زلزله های متفاوت سختی و میرایی متغیری از خود نشان دهد. بنابراین نیاز به بهینه سازی پارامترهای موثر این جداگر برای دستیابی به عملکرد مطلوب قابل توجه است. در این تحقیق، از الگوریتم استراتژی تکاملی انطباق ماتریس کوواریانس برای بهینه سازی پارامترهای موثر جداگر آونگی اصطکاکی سه گانه به منظور کمینه کردن حداکثر جابجایی نسبی بین طبقات و شتاب سقف در دو فرآیند بهینه سازی مجزا استفاده شده است. از آنجایی که بهینه سازی مدل های پیچیده از نظر محاسباتی زمان بر است، جایگزینی پاسخ های واقعی مدل اجزای محدود با مدل های جایگزین مقرون به صرفه منجر به صرفه جویی در زمان می شود. در این مقاله، تحلیل سازه با استفاده از یک مدل غیرخطی پیاده سازی شده در نرم افزار OpenSees انجام می شود که فرآیند بهینه سازی را زمان بر و از نظر محاسباتی گران می کند. برای پرداختن به این چالش، مدل کریجینگ به عنوان جایگزینی برای محاسبات تحلیل المان محدود لازم برای محاسبه پاسخ ها، یعنی حداکثر جابجایی نسبی بین طبقات و شتاب سقف، استفاده شده است. نتایج بهینه سازی با استفاده از ترکیب الگوریتم CMA-ES و مدل جایگزین با بهینه سازی با استفاده از الگوریتم ژنتیک مقایسه گردیده است. یافته ها نشان می دهد که با استفاده از مدل کریجینگ به عنوان مدل جایگزین برای بهینه سازی، جابجایی نسبی بین طبقات را تا 66.39 درصد و شتاب سقف را 12.28 درصد کاهش یافنه است. علاوه بر این، هزینه های محاسباتی نیز بیش از 84٪ کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: جداگر آونگی اصطکاکی سه گانه، بهینه سازی، مدل جایگزین، کریجینگ، اپنسیس
  • خیرالله مسیح پور، سید حمید لاجوردی، سید محمد میرحسینی*، فرید جمالی شینی صفحات 163-184

    خاک های رسی با رطوبت بیش از35درصدیا نزدیک به حدروانی به عنوان رس نرم شناخته می شوند. این خاک ها دارای مقاومت تک محوری کمتر از25کیلوپاسکال می باشند. به منظور بهبود در مقاومت این خاک ها مواد افزودنی ازجمله سیمان و نانو ذرات به آنها اضافه می شود. این مواد افزودنی با خاک ترکیب می شوند که به این ترکیب ایجاد شده، خاک مخلوط سیمانی شده گفته می شود. لذادر این تحقیق، تاثیر افزودن همزمان نانوسیلیس با سیمان بر تغییرات مقاومت تک محوری رس های نرم مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظوریک درصد رطوبت ثابت 40درصد برای کلیه نمونه ها درنظر گرفته شد. تغییرات سه عامل درصد سیمان ونانوسیلیس مصرفی و دوره عمل آوری نمونه ها به عنوان عوامل موثر مورد بررسی قرار گرفت. برای سیمان سه درصد 8و10و12درصد وزنی نسبت به خاک خشک درنظرگرفته شد. نانوسیلیس در8 سطح از صفرتا4/1درصدنسبت به وزن خاک خشک و دوره عمل آوری نیزسه دوره 7و 14و 28 روزه در نظر گرفته شد. درمجموع 72سری نمونه ساخته شد و مقاومت تک محوری آنها اندازه گیری گردید. نتایج نشان داد که استفاده از نانوسیلیس تا 2/1درصد بهمراه سیمان مقاومت تک محوری را نسبت به حالت فقط استفاده از سیمان تنها بطورمتوسط در دوره 7روزه حدود 170درصد در 14 روزه 120درصدودر 28 روزه 48 درصد افزایش داده است. علاوه براین با اضافه نمودن 2/1درصدنانوسیلیس به سیمان 8درصد،4درصد سیمان مصرفی، نسبت به حالت سیمان 12درصد کاهش یافت. هم چنین در محدوده آزمایشات انجام شده برای تخمین مقاومت تک محوری نمونه ها براساس مقادیر درصد سیمان و نانو سیلیس مصرفی و دوره عمل آوری نمونه ها روابطی بدست آمد. علاوه براین میزان میانگین تفاضل مقاومت تک محوری بدست آمده از این روابط با مقادیر اندازه گیری شده محاسبه گردیدکه این میانگین اختلاف برای کل نمونه ها 1تا 3درصد بوده است .

    کلیدواژگان: خاک رس نرم، خاک مخلوط سیمانی شده، نانوسیلیس، مقاومت تک محوری، دوره عمل آوری
  • ایمان میرزاده، رضا شیرین آبادی*، قدرت الله محمدی، سید حمید لاجوردی صفحات 185-212

    از مهمترین دشواری ها در زمینه پیسازی در پروژه های عمرانی مقاومت کم خاک بستر، وجود خلل و فرج و حضور آب در این حفرات به مقدار نامطلوب است و این مساله در خاک منطقه ساحلی که بیشتر از نوع ماسه بادی یا ماسه شل و اشباع است؛ مشکلات زیادی را بهوجود می آورد. در بهسازی خاک ها، روش های متنوعی وجود دارد که با توجه به شرایط اقتصادی، اجرایی و زیست-محیطی پروژه ها، مورد استفاده قرار می گیرند. با توجه به انطباق پذیری زیاد روش تثبیت شیمیایی با شرایط مختلف حاکم بر پروژه ها، یکی از رایج ترین راه های بهسازی خاکها تلقی میگردد. به کارگیری افزودنیهای شیمیایی مانند سیمان از رایجترین روش های بهبود خصوصیات مهندسی خاک است که به فراوانی مورد استفاده مهندسان ژئوتکنیک قرار میگیرد. از سویی دیگر، تولید این مادهی پرمصرف موجب انتشار 8 درصد از دی اکسید کربن ورودی به جو زمین در بخش فعالیتهای انسانی میشود. بنابراین، درنظرگرفتن رویکردی برای کاهش مصرف سیمان امری ضروری تلقی میشود. یکی از راه های کاهش مصرف سیمان در روش تثبیت، استفاده از مواد پوزولانی طبیعی مانند زئولیت بوده؛ به طوری که بخشی ازسیمان را می توان با این مواد جایگزین نمود. از طرفی، افزودن مواد پوزولانی به خاک علاوه بر ارتقاء بسیاری از خواص مقاومتی، موجب بروز رفتار ترد و شکننده در هنگام گسیختگی هنگام بارگذاری در نمونه های تثبیت شده میگردند. بنابراین، افزودن الیاف طبیعی مانند کنف می تواند انتخاب مناسبی جهت برطرف کردن این مشکل روش تثبیت شیمیایی خاک ها باشد. در این پژوهش پس از انجام آزمایش های مقاومت فشاری محصور نشده برای دست یابی به درصد بهینه ترکیبات ماسه، سیمان، زئولیت و الیاف کنف، به بررسی رفتار برشی مستقیم نمونه های بهسازی شده پرداخته شد. با توجه به نتایج میتوان بیان نمود که افزودن 1% الیاف کنف با طول 1 سانتیمتر موجب حاصل شدن بهترین خواص مقاومتی در نمونه های تثبیت شده میگردد. بیشترین مقاومت در نمونه با 8% سیمان و جایگزینی 30% سیمان با زئولیت حاصل گردید.

    کلیدواژگان: الیاف کنف، مقاومت فشاری نامحدود، زئولیت، سیمان، خاک ماسه ای
  • اشکان خدابنده لو* صفحات 213-237
    قاب مهاربند همگرای فولادی یک سیستم متداول و مقاوم در برابر زلزله است که در سازه های فولادی بکار می رود. عضو داخلی این مهاربندها با شکل های مختلفی نظیر ضربدری، زانویی، شورون و غیره قابل اجرا است که هر کدام از آن ها می تواند تغییر محسوسی در رفتار سازه ایجاد کند. اما شکل پذیری کم، سختی بالا، میزان جذب و استهلاک انرژی پایین جزء معایب این سیستم می باشد. در طراحی لرزه ای طرح باید به گونه ای باشد تا سازه در هنگام وقوع زلزله های کوچک در محدوده خطی و بدون خسارت باقی بمانند. در زلزله های متوسط، خسارت غیر سازه ای ببینند و در هنگام وقوع زلزله های شدید و بزرگ خسارت های سازه ای و غیر سازه ای داشته باشند اما پایداری کلی آن ها حفظ شود. همچنین بتوان مهاربند را پس از آسیب در برابر زلزله بطور سریع و اقتصادی بهسازی و مقاوم نمود. نتایج تحقیقات گذشته نشان داده که استفاده از مهاربندهای کمانی یا بیضی شکل می توانند در انتقال نیروهای جانبی عملکرد مناسبی داشته باشند و باعث بهبود رفتار سازه شوند. بر همین اساس در این تحقیق چهار مدل قاب همگرای فولادی با مهاربند کمان شکل در الگوهای شکلی مختلف پیشنهاد شده و رفتار لرزه ای آن ها در سازه دو طبقه مورد بررسی قرار گرفته. برای این منظور مدل های طراحی شده به روش اجزاء محدود تحت بارگذاری جانبی و چرخه ای قرار گرفتند و ظرفیت باربری، رفتار لرزه ای، شکل پذیری، استهلاک انرژی لرزه ای، ضریب رفتار، کاهش سختی، مود شکست و شاخص اقتصادی آن ها مورد مقایسه قرار گرفت. جمع بندی نتایج نشان می دهد که استفاده از مهاربند بیضی شکل در سازه دو طبقه می تواند انطباق بیشتری با هدف این تحقیق داشته باشد.
    کلیدواژگان: مهاربند فولادی، مهاربند بیضی، قاب همگرا، آباکوس، قاب CBF
  • سید وحید فاطمی نسب، فرزاد شهابیان مقدم* صفحات 238-259
    پدیده خوردگی از موارد مهم و چالش برانگیز در عملکرد و سلامت سازه ها است. سازه ها در محیط های دریایی، صنعتی و شهری با عامل-های مختلف خوردگی از جمله رطوبت و آلودگی مواجه می باشند که باعث کاهش مقاومت و کارآیی سازه می شود. در این پژوهش سعی بر تقویت برشی تیرورق های دارای خوردگی با استفاده از الگوهای مختلف سخت کننده بوده است. تحلیل غیرخطی سازه با و بدون خوردگی توسط نرم افزار آباکوس صورت گرفته است. الگوی خوردگی به صورت یکنواخت، موضعی و شیاری به شدت 25 تا 75 درصد ضخامت جان تیرورق در نظر گرفته شده است. در این پژوهش، به منظور تقویت تیرورق های دارای خوردگی از سخت کننده استفاده شده است. برای این کار، مشخصات مختلف سخت کننده در افزایش مقاومت مانند شکل، ابعاد و فاصله سخت کننده ها مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از تحلیل نشان می دهد که از بین رفتن نصف ضخامت جان در اثر خوردگی یکنواخت، می تواند 47 درصد مقاومت برشی تیرورق را کاهش دهد. برای خوردگی موضعی در نواحی بالا و پایین جان، کاهش مقاومت 36 درصدی مشاهد می گردد و خوردگی در قسمت بالای جان تیرورق بحرانی تر از خوردگی در پایین آن است. از بین رفتن اتصال بال و جان به دلیل خوردگی شیاری، سبب کاهش 55 درصدی مقاومت برشی می شود و در حالتی که تیرورق با سخت کننده های عمودی تقویت شود، افزایش 54 درصدی مقاومت نسبت به حالت بدون سخت کننده را به همراه دارد. نتایج حاکی از آن است که سخت کننده های با سطح مقطع T و L شکل در شرایط یکسان، عملکرد بهتری نسبت به سخت کننده مستطیلی از خود بروز می دهد.
    کلیدواژگان: تیرورق، خوردگی یکنواخت، خوردگی موضعی، خوردگی شیاری، تقویت برشی، سخت کننده
  • علیرضا احمدی، مهدی علیرضائی*، مهدی شریفی صفحات 260-280
    بطور کلی، در طراحی بایستی دو شرط کلی اقناع شود. اول آنکه تحت زلزله های با قدرت کم و متوسط، سازه دارای مقاومت و سختی کافی جهت کنترل جابجایی طبقات را داشته باشد. دوم، تحت زلزله های شدید، بایستی دارای شکل پذیری مناسبی، جهت پیشگیری از خرابی باشد. در این مطالعه، عملکرد تجربی یک پیکربندی ابتکاری از مهاربندهای واگرا و المان های میله ای برای مهاربندی جانبی قاب های فولادی ارائه شده است. این سیستم از چهار جزء سازه ای شامل، المان میله ای دوخت، مهاربند قطری، تیر پیوند و ستون ها تشکیل شده است. المان میله ای دوخت و تیر پیوند نقش فیوز های سازه ای را در این سیستم بر عهده دارند. از سویی دیگر مهاربند قطری در ناحیه ارتجاعی بوده و سختی سیستم را تامین می نماید. در زلزله های شدید هر دو فیوز مشارکت می کنند. سه نمونه با مقیاس یک به دو از پیکربندی پیشنهادی ساخته شده و توسط الگوی بارگذاری ATC 24 مورد آزمایش تجربی قرار گرفته اند. جزئیات نمونه های آزمایشگاهی و بیشتر نتایج بدست آمده همچون سختی، مقاومت جانبی، انرژی تلف شده تجمعی و سایر پارامترهای لرزه ای مهم این سیستم مورد بررسی و شرح داده شد. نتایج آزمایشگاهی نشان می دهند که میزان انرژی تلف شده تجمعی و مقاومت جانبی سیستم بهبود یافته است و نسبت جابجایی نهایی به جابجایی تسلیم برای نمونه ها عدد 7 بدست آمد. میزان میرایی ویسکوز معادل برای نمونه ها در چرخه های انتهایی بترتیب برابر به طور متوسط 30% بود. همچنین با استفاده از تحلیل های تاریخچه زمانی غیرخطی فزاینده (IDA) ارزیابی ظرفیت لرزه ای این سیستم با استفاده از نرم افزار OpenSEES انجام شد. برای این منظور مدل های سازه ای 4، 8 و 12 طبقه شامل قاب های CBF، EBF نیز ساخته و با استفاده از تحلیل های IDA عملکرد لرزه ای آنها با استفاده از روش های احتمالاتی بر اساس عملکرد مورد بررسی قرار گرفت. نتایج عددی نشان دهنده بهبود احتمال فروریزش بین 15 تا20 درصدی با سایر سیستم های سازه ای همتراز است.
    کلیدواژگان: عملکرد دو سطحی، مطالعات تجربی، بارگذاری چرخه ای، قاب مهاربندی شده فولادی، مهاربند واگرا، زیپر
|
  • Maasoumeh Kokama, Mohammadreza Emami Azadi, Nazila Kardan * Pages 5-26

    In recent years, the use of offshore pipelines in the Persian Gulf has increased greatly. With the increase in the use of offshore pipes, the need to check the safety and the possibility of damage of these pipes during an earthquake has increased. In this research, numerical modeling of non-buried offshore gas pipelines using SAP2000 V.14 software is considered and the effect of seismic wave propagation and responses of offshore pipelines with free and fixed end conditions on different soil textures. It has been discussed and investigated in two ways lying on the sea bed and open mouth. Seismic reliability analysis of the pipeline using OpenSees software to find the reliability index (β) and the annual failure probability of the marine pipeline based on the FORM, SORM and FOSM reliability analysis methods for different seismic limit states respectively. Design level earthquake (DEQ), operational level earthquake (SEQ), maximum level earthquake (MEQ) and maximum probable earthquake (MPE) have been conducted and investigated. The results showed that in the case of free opening due to the free opening of the pipe with a length of 80 meters, the displacement caused by the seismic movements of the earth is maximum. The maximum seismic displacements of the pipeline in the state of open mouth are about 4 times compared to the state of the pipeline lying on the sea bed. In terms of the design of a marine pipeline with a free opening with a fixed end state, it is reliable in terms of operation when the annual probability of marine pipeline failure related to service conditions is less than or equal to 0.01 and the seismic reliability index β is greater or be equal to 2.The findings can be instrumental in improving the safety and reliability of offshore pipelines.

    Keywords: Sea Pipeline, Seismic Reliability Analysis, Persian Gulf, Seismic Load, Opensees
  • Danial Dehshiri, Hamed Tajammolian *, Mohammadreza Mirjalili Pages 27-51

    Passive control devices dissipate a significant amount of earthquake input energy and thus reduce the seismic demand for structural members. They are widely used in civil engineering due to their relatively low cost of installation, maintenance and simplicity. A slotted bolt connection type friction damper has the ability to provide more flexible performance due to frictional sliding during dynamic and static cyclic loads compared to the yielding dampers. The purpose of this research is to investigate the probabilistic approach and the seismic fragility of structures with slotted bolt connection using vertical link and compare it with the case without slotted bolt connection. In this study, by performing an incremental dynamic analysis with the help of 22 pairs of far-field earthquake records based on FEMA P-695, three types of 4, 8 and 12-story steel structures modeled in the OpenSEES software are investigated. Seismic fragility in different damage states, collapse margin ratios of the structure and also the possibility of collapse of the eccentrically bracing structure with the slotted bolted connection and without it have been discussed. The conducted research shows that the story velocity and base shear responses of the structure decreases when using slotted bolt connection. The results also indicate that the used friction damper leads to the improvement of seismic fragility and the increase of the collapse margin ratios, which can be mentioned as a 20% increase in the 12-story structure. In addition, the probability of structural failure has decreased by 35% on average compared to the eccentrically bracing structure without damper.

    Keywords: Damage State, Eccentrically Brace, Friction Damper, Incremental Dynamic Analysis, Probability Of Failure, Seismic Fragility
  • Salar Jafari, Sina Fard Moradinia *, Ebrahim Salami Pages 52-77
    Predicting project time and cost prior to any operational activities and financial issues is crucial for project managers and planners. It plays a vital role in decision-making throughout the project. Therefore, a high level of risk and uncertainty in initial estimates can undermine the value of estimates during the project's stages, leading to a mismatch between the cost and time of project activities. Previous studies have investigated various methods to mitigate potential events (risks) and minimize their impact on project objectives. Various tools and techniques have also been employed to manage risks in projects. This proposed research aims to enhance the predictability of initial cost and time estimates for projects by considering the influence of potential events over time through the integration of probable events using the concept and idea of classification. The study focuses on examining the initial cost and time estimate for the construction project of the SE4 reservoir with a volume of 10,000 cubic meters in Tabriz. The initial estimate was conducted based on a three-factor civil project contract, taking into account the base price list and circular No. 4311 (General Contractual Conditions). The projected amount for the project was estimated to be 37,152,190,395 Iranian rials, with a duration of 730 days. Using the research method, the estimated project completion time was adjusted to 978 days, and the final project cost was predicted to be 54,001,959,748 Iranian rials. This difference indicates that probable events that may occur during the project execution have an impact on the cost and time estimates of the project. Therefore, by identifying probable events and assessing their impact on the project's time and cost using a classification approach, a significant improvement in the accuracy of cost and time estimates can be achieved.
    Keywords: Time, Cost, Classification, Risk, General Conditions Of The Contract
  • Reza Khaleghi, Ahmad Shokoohfar *, Reza Farokhzad, Mehrzad Tahamouliroudsari Pages 78-100
    One of the common techniques for enhancing the strength of existing reinforced concrete bridge beams involves adding reinforcing elements to the lower section of the beam. In the recent years, the reinforcement of concrete bridge beams is developing with the installation of precast high performance fiber reinforced cement composites, in addition to Fiber-Reinforced Polymer (FRP) sheets or strips and placed rebars near the surface. This study explores both the mechanical properties of composite cement laminates and how the presence of polymer rebars impacts these laminates. To create specimens, a total of 45 mixing designs were utilized, incorporating fibers and consumable materials. For comparison purposes, the specimens underwent various tests including four-point bending test with dimensions measuring 25×125×500 and 25×125×1700 mm, three-point bending test with dimensions measuring 40×40×160 mm, direct tension test on 8 shaped briquettes and compressive strength tests on cubic shapes measuring 40 mm. The results indicated good compliance with both direct tension and bending tests. After evaluation, the most suitable design was determined to consist of 1.8% micro steel fibers, 0.5% polyvinyl alcohol fibers, 42 kilograms of quartz powder, 28.6 kilograms calcium carbonate particles and 482 kilograms of silica fume slurry, per cubic meter of mortar. To analyze the chosen specimen, we conducted direct tension test on dogbone-shaped specimen and compressive strength test on cubic specimen measuring 100 millimeters. Adding quartz powder has a positive impact on enhancing the energy absorption capability of the laminate specimens. The use of two polymer rebars with a diameter of 8 millimeters lead to 2.3 times increase in the flexural stress tolerance. No significant difference was observed between the flexural behavior of the precast laminate under cyclic loading and the monotonic loading.
    Keywords: HPFRCC, Precasted Laminate, GFRP Rebar, Stress-Deflection Curve, Strain Hardening
  • Houshyar Eimani Kalehsar *, Abbas Adam Pages 101-119
    Investigating of the lateral force on structures under wind loading is very important, especially in the analysis and design of wind-sensitive structures and structures located in windy areas. In the building design regulations, the basic wind speed in each area is presented as a basic parameter for the initial estimation of the amount of load on the structures. Due to the lack of provision of the basic wind speed in the latest edition of the sixth topic of the National Building Regulations for the region of Namin city and considering the establishment of meteorological stations in the aforesaid region. In the present work, the wind speed data was investigated in terms of probabilistic distribution and the determination of the return period. The results show that the prevailing wind direction in Namin region is from the east. The maximum annual wind speed is 17.7 m/s and the average annual wind speed is 30 m/s. Also, Weibull, Log-Normal, and Gamble distribution functions have the highest compatibility with the investigated data, respectively. The basic wind speed of Ardabil station is 38.9 m/s according to the latest edition of the sixth topic of the National Building Regulations (which is the closest station to Namin city area used in the analysis and design calculations of structures under wind loading). Based on the data available in Namin city, the basic wind speed is 31.28 m/s with a return period of 50 years, and it is less than the value mentioned in the sixth topic of the National Building Regulations.
    Keywords: Wind Engineering, Basic Wind Speed, Namin City, Statistical Evaluation, Return Period
  • Mohadese Vafaee Motlaghl, Seyed Rohollah Hosseini Vaez *, Arezoo Asaad Samani Pages 120-142
    Structural engineers have always sought to design structures that can predict their performance during earthquakes. By using the performance-based design method, the structures can be examined to observe the behavior they show when dealing with the expected earthquake. Nowadays, optimization is very important in the design of structures. Because the amount of cost to implement a structure that is economical from the point of view affects the importance of this issue. In this study, the weight optimization of convergent bracing frames has been measured based on the performance-based design method. Because one of the most common methods of analysis to evaluate the seismic performance is the non-linear static analysis method, this method has been used as the basis of analysis. In this study, the objective function is considered based on the weight of the structure. The optimization problem considers the acceptance criteria for force-controlled and deformation-controlled members at desired performance levels, as well as geometric constraints. To make the optimal design possible based on the defined problem, optimizing the weight of three- and six-story concentrically braced 2D steel frames have been investigated using EVPS and EWOA algorithms. The results of the optimization show that it is possible to optimize the weight of the concentrically braced frame based on the performance-based method and using the algorithm.
    Keywords: Performance-Based Design, Convergent Bracing Steel Frames, Optimization, Meta-Heuristic Algorithms, Nonlinear Static Analysis
  • Mahnaz Akbarzaghi, Behrouz Ahmadi-Nedushan *, Hamed Tajammolian Pages 143-162
    The triple friction pendulum isolator is adaptable and can exhibit variable stiffness and damping in response to different earthquakes. Therefore, the need to optimize the effective parameters of this isolator to achieve the desired performance is significant. In this research, the Covariance Matrix Adaptation Evolution Strategy (CMA-ES) algorithm is used to optimize the effective parameters of the triple friction pendulum isolator to minimize the maximum relative displacement between floors and the roof acceleration in two separate optimization processes. As optimizing complex models is computationally intensive and time-consuming, substituting the actual responses of the finite element model with cost-effective surrogate models results in significant time savings. In this article, structural analysis is performed using a nonlinear model implemented in OpenSees software, making the structural optimization process time-consuming and computationally expensive. To address this challenge, the Kriging model is employed as a surrogate to replace the finite element analysis computations necessary to calculate the responses, i.e., minimizing the maximum relative displacement between floors and the roof acceleration. The optimization results using the combination of the CMA-ES algorithm and the surrogate model are compared with optimization using the genetic algorithm. The findings reveal that utilizing the surrogate model for optimization reduces relative displacement between floors by 66.39% and roof acceleration by 12.28%. Additionally, computational costs are reduced by over 84%.
    Keywords: Triple Friction Pendulum Separator, Optimization, Surrogate Model, Kriging, Opensees
  • Khaeroallah Masihpour, Sayed Hamid Lajevardi, S.Mohammad Mirhosseini *, Farid Jamali-Sheini Pages 163-184

    Clay soils with a water content of more than 35% or close to the liquid limit are known as soft clay. These soils have an unconfined compressive strength (UCS) of less than 25 kilopascals. In order to improve the strength of these soils, additives such as cement and nanoparticles are added to them. These additives are combined with soil, which is called cemented mixed soil. Therefore, this research investigated the effect of the simultaneous addition of Nano-silica with cement on changes in UCS of soft clays with low plasticity (cl). The research considers soil with a constant water content of 40%, exceeding its liquid limit, for all samples. The changes in three factors, the cement and Nano-silica content consumed and the curing time of the specimens, were investigated as effective factors. For cement, 8%, 10%, and 12% relative to the weight of dry soil were considered. Nano-silica at eight levels from zero to 1.4% relative to the weight of dry soil and three curing times 7, 14, and 28 days were considered. A total of 72 series of specimens were made, and the unconfined compressive strength was measured. The results indicate that using nano-silica up to 1.2% in combination with cement increases the UCS by an average of about 170% after seven days, 120% after 14 days, and 48% after 28 days compared to using cement alone. Additionally, adding nano-silica led to a reduction of up to 4% in cement usage. Equations were derived based on the consumption rates of cement and nano-silica, along with the curing period, to estimate the uniaxial strength of the samples. The average difference between the estimated and measured values for all samples ranged from 1% to 3%.

    Keywords: Soft Clay, Cemented Mixed Soil, Nano Silica, UCS, Curing Time
  • Iman Mirzadeh, Reza Shirinabadi *, Ghodratollah Mohamadi, Sayed Hamid Lajevardi Pages 185-212

    One of the essential difficulties in the field of foundation construction in construction projects is the low resistance of the subsoil, the presence of voids, and the presence of water in these holes in an undesirable amount, and this is the problem in the soil of the coastal area, which is more of the type of windy sand or loose sand. and is saturated; It causes many problems for engineers. Various methods are used in soil improvement according to the project's economic, operational, and environmental conditions. Considering the high adaptability of the chemical stabilization method to the different conditions governing the projects, it is considered one of the most common ways of soil improvement. Using chemical additives such as cement is one of the most common methods of improving soil engineering properties, which geotechnical engineers often use. On the other hand, the production of this highly consumed substance causes the release of 8% of the carbon dioxide entering the atmosphere in human activities. Therefore, considering an approach to reduce cement consumption is considered essential. One of the ways to reduce cement consumption in the stabilization method is to use natural pozzolanic materials such as zeolite So that part of the cement can be replaced with these materials. Therefore, adding natural fibers such as hemp can be a suitable choice to solve this problem of chemical stabilization of soils. This research investigated the direct shear behavior of improved samples after conducting unconfined compressive strength tests to achieve the optimal percentage of sand, cement, zeolite, and hemp fiber compounds and, according to the results, adding 1% of hemp fibers with a length of 1 cm results in the best resistance properties in the stabilized samples. The highest resistance was achieved in the sample with 8% cement and replacing 30% cement with zeolite.

    Keywords: Hemp Fibers, Unconfined Compressive Strength, Zeolite, Cement, Sand Soil
  • Ashkan Khodabandehlou * Pages 213-237
    A CBF frame is an earthquake-resistant system used in steel structures. The brace of this system can be used in various shapes, such as X-shaped, V-shaped, elbow, etc., each of which can change the behavior of the structure. However, low plasticity, high hardness, absorption, and low seismic energy consumption are among the disadvantages of this system. A seismic design should be such that the structure remains in a linear range without damage during small earthquakes. It will suffer non-structural damage in moderate earthquakes, and it will have structural and non-structural damage during severe earthquakes, but its stability will be maintained with a proper design. The brace can also be quickly and economically modified and strengthened after the earthquake damage. The literature has shown that the use of arc or ellipse braces can act properly in transferring lateral forces and improve the behavior of the structure. In this research, therefore, four models of CBF frames with arch braces in different shapes are proposed to investigate their seismic behavior in a two-story structure. The models designed by the finite element method were subjected to lateral and cyclic loading to compare their bearing capacity, seismic behavior, ductility, seismic energy consumption, behavior coefficient, stiffness reduction, failure mode, and economic index. A summary of the results shows that the use of ellipse braces in the two-story structure can be more compatible with the purpose of this research.
    Keywords: Steel Brace, Ellipse Brace, Convergent Frame, ABAQUS, CBF Frame
  • Vahid Fatemi Nasab, Farzad Shahabian * Pages 238-259
    Corrosion is a major challenge for the performance and health of structures. Structures in offshore, industrial, and urban settings corrode due to humidity, pollutants and various chemical agents, leading to performance reduction. plate girders have been increasingly used, and the web corrosion of such girders reduces their shear strength. This study evaluated the shear strengthening of corroded plate girders using different stiffener patterns. Corroded and non-corroded plate girders were nonlinearly analysed in ABAQUS. corrosion was modeled through thickness reduction in the numerical models. Uniform, pitting, and groove corrosion patterns as large as 25-75% of the web thickness were considered. Stiffeners were employed to strengthen the corroded plate girders. The effects of different stiffener parameters, including shape, size, and spacing, were investigated. It was found that a 50% web thickness reduction due to corrosion could decrease the shear strength of the plate girder by 47%. Pitting corrosion in the top and bottom of the web led to a 36% shear strength decline, and the top corrosion was more critical than the bottom corrosion. Flange-web disjoining due to groove corrosion diminished shear strength by 55%. Vertical stiffeners enhanced the strength of the plate girder by 54%. The results showed that T- and L-shaped stiffeners outperformed rectangular stiffeners under the same conditions.
    Keywords: Plate Girders, Shear Strengthening, Uniform Corrosion, Localized Corrosion, Grove Corrosion, Stiffeners
  • Alireza Ahmadi, Mehdi Alirezaei *, Mehdi Sharifi Pages 260-280
    Generally, the design of buildings must satisfy two criteria. First, under frequently occurring low to moderate earthquakes, the structure should have sufficient strength and stiffness to control deflection and prevent any structural damage. Second, under rare and severe earthquakes, the structure must have sufficient ductility to prevent collapse. In this research, the performance of a new innovative eccentrically and zipper element called Zipper Eccentrically Bracing Frame (ZEBF) is discussed and the behavior is investigated. A combination of eccentrically braced steel frames and Zipper element has been assessed and concepts of the design of defined schemes are reviewed. The ZEBF is made up of four structural elements, the zipper element, the diagonal brace element, the link element and the columns elements. The zipper and link elements are a fuse-like element that dissipates energy by the formation of plastic shear hinges or flexural hinges at its ends and midspan when the building is subjected to moderate and severe lateral loads, respectively. The knee element is a disposable beam element that can be replaced once its energy dissipation capacity is utilized. In large earthquakes, both of them contribute in dissipating energy. Three half-scale ZEBF were tested using the ATC protocol. The experimental results indicated that in this system, shear strength and cumulative dissipated energy can be significantly increased. The ultimate displacement to yield displacement ratio for the samples was 7. Also Incremental dynamic analysis has been used to evaluate the seismic capacity of the ZEBF using OpenSEES software. The structural models that represented 4, 8, and 12 story residential buildings (CBF, EBF and ZEBF) were subjected to the IDA process and their seismic performance was probabilistically quantified following the PBEE methodology. Numerical results show an improvement in the probability of collapse between 15 and 20 percent compared to other similar structural systems.
    Keywords: Two-Level Of Performance, Experimental Study, Cyclic Loading, Steel Braced Frame, EBF, Zipper