فهرست مطالب

مهندسی سازه و ساخت - سال چهارم شماره 4 (پیاپی 14، زمستان 1396)

نشریه مهندسی سازه و ساخت
سال چهارم شماره 4 (پیاپی 14، زمستان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/11/23
  • تعداد عناوین: 12
|
  • مقاله پژوهشی
  • مهرسا میرزاحسینی، محسن گرامی* صفحات 5-15
    بیشتر مطالعات گذشته بر روی آلیاژهای حافظه دار شکلی، به یکی از پرکاربردترین نوع این آلیاژها با نام نیکل تیتانیوم Ni-Ti مربوط می شوند. با این حال قیمت بالا و رفتار پیچیده ی این آلیاژ به دلیل وابستگی بسیار زیاد به نرخ کرنش، محققین بسیاری را به سوی تولید آلیاژهای جایگزین سوق داده است. مقاله حاضر ضمن ارزیابی خواص آلیاژ نوین پایه مس Cu-Al-Mn که توسط یکی از محققین ژاپنی به نام اراکی معرفی گردیده، قابلیت مدل های رفتاری برای شبیه سازی عددی این آلیاژ را بررسی می کند. آلیاژ مورد نظر ضمن بر خورداری از خواصی نظیر سوپر الاستیسیته قابل قیاس با Ni-Ti، دارای قیمت مناسب تر و وابستگی ناچیز به نرخ کرنش می باشد. با بهره گیری از خواص این آلیاژ قابلیت سه مدل مستقل از نرخ؛ مدل گراسر کوزارلی، مدل فاگازا و مدل خودبازگشتی؛ در توصیف رفتار این آلیاژ نوپا مورد بررسی قرار گرفت. مدل گراسر کوزارلی با وجود پیچیدگی بیشترنسبت به مدل های چند خطی فاگازا و خودبازگشتی، به دلیل داشتن پارامترهای کنترل کننده، توصیف دقیق تری از رفتار آلیاژ بویژه در نقاط شروع تبدیل دو فاز از خود نشان داد. همچنین پارامترهای ثابت این مدل برای توصیف رفتار میله ای 14 میلی متری از جنس آالیاژ مذکور با انجام فرایند سعی و خطا در نرم افزار متلب ارائه گردید. نتایج شبیه سازی عددی رفتار آلیاژ Cu-Al-Mn درآزمایش کشش و شبه استاتیک توسط دو مدل فاگازا و خودبازگشتی نشان داد، این مدل ها در کنار سادگی کاربرد و عدم نیاز به پارامترهای آزمایشگاهی پیچیده، انطباق قابل قبولی با نتایج آزمایشگاهی داشته اند.
    کلیدواژگان: آلیاژ حافظه دار شکلی، مدل های رفتاری، مدل گراسر کوزارلی، مدل فاگازا، مدل خودبازگشتی
  • سید روح الله حسینی واعظ *، حسین نادرپور، محمد براتی صفحات 16-28
    یکی از متداول ترین روش های تقویت اعضای بتن مسلح استفاده از الیاف های پلیمری می باشد. روش کاشت آرماتورهای FRP در پوشش اعضای بتنی (NSM-FRP)، اخیرا توجه محققین بسیاری را به خود جلب کرده است. در این روش به دلیل اتصال بیشتر آرماتورها با بتن، از ظرفیت مصالح الیاف های پلیمری استفاده کامل تری می گردد. این روش دارای مزایای قابل توجهی نسبت به سایر روش های مقاوم سازی می باشد، این در حالی است که مطالعات عددی کم تری در این زمینه نسبت به تکنیک های قدیمی تر مانند اتصال سطحی ورق های FRP انجام شده است. شبکه های عصبی مصنوعی ابزاری مناسب و کارآمد برای بررسی و پیش بینی پاسخ یک سیستم بر پایه تعداد زیادی داده های آزمایشگاهی می باشد. اساس کار این شبکه ها مبتنی بر پروسه یادگیری به عنوان جایگزین مناسب روش رگرسیون های معمول در جهت به حداقل رساندن خطای محتمل مطرح می باشد. در این تحقیق نتایج آزمایشات انجام شده در زمینه ی تقویت خمشی تیرهای بتن مسلح با استفاده از سیستم NSM-FRP جمع آوری و پس از شناسایی پارامترهای موثر بر رفتار خمشی تیرهای تقویت شده به عنوان پارامترهای ورودی شبکه عصبی مصنوعی، با انتخاب نسبت افزایش ممان خمشی تیر به عنوان تابع هدف مدل شبکه عصبی ایجاد و به بررسی مقاومت خمشی تیرهای تقویت شده پرداخته شده است. درنهایت با توجه به بررسی های پارامتریک، رابطه ای به منظور پیش بینی مقاومت نهایی تیرهای تقویت شده ارائه شده است.
    کلیدواژگان: تقویت خمشی، روش نصب در نزدیک سطح، NSM-FRP، مقاومت خمشی، شبکه های عصبی مصنوعی
  • مهران زینلیان*، مهرداد زمانی خوراسگانی صفحات 29-41
    خطوط شبکه توزیع برق یکی از مراحل رسیدن برق از تولید کننده به مصرف کننده می باشد که طراحی اصولی آن، موجب پایداری شبکه و جلوگیری از تحمیل هزینه های اضافه می شود. یکی از پرکاربردترین اجزاء شبکه توزیع برق، پایه های بتنی H شکل می باشد که عملکرد مطلوب سازه ای آنها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این مقاله، ضمن ارائه و بررسی نتایج آزمایش در مقیاس واقعی بر روی پایه های متداول مورد استفاده در شبکه های توزیع برق (پایه 12 متری با قدرت اسمی400 کیلوگرم)، به بررسی عددی آن با استفاده از برنامه ی اجزای محدود آباکوس پرداخته شده است و نحوه شکست و ضریب رفتار لرزه ای در آن مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور ایجاد شرایط واقعی برای بتن پایه از روش پلاستیسیته بتن خسارت دیده و از قید مدفون سازی نیز جهت ارتباط بتن و میلگرد استفاده شده است. مقایسه نتایج عددی و آزمایشگاهی، بیانگر انطباق مناسب مدل عددی با نتایج آزمایشگاهی است. نتایج بررسی های صورت گرفته، نشانگر ظرفیت بالاتر پایه های موجود از ظرفیت ارائه شده در آیین نامه ایران می باشد. ضریب رفتار بدست آمده نیز، بیانگر شکل پذیری مناسب این پایه ها بوده و نشان می دهد که مقادیر توصیه شده توسط آیین نامه می تواند بصورت قابل ملاحظه ای افزایش یابند؛ این موضوع، می تواند باعث استفاده از پایه های با ظرفیت کمتر شود که در نهایت کاهش هزینه های احداث شبکه های توزیع برق کشور را در پی خواهد داشت.
    کلیدواژگان: شبکه توزیع برق، پایه های بتنی، اجزا محدود، ضریب رفتار
  • روح الله راه نورد، نوید سیاه پلو* صفحات 42-57
    سازه های فولادی تقریبا نیمی از سازه های موجود در دنیا را تشکیل می دهند. سیستم قاب خمشی فولادی و قاب خمشی فولادی بهمراه مهاربند همگرا دو نوع از سیستم های رایج و متداول فولادی هستند که بسیار مورد استفاده قرار می گیرند. اکثر آیین نامه های مربوط به این سازه ها ضوابط بسیاری را برای مقابله در برابر نیروی زلزله بیان کرده اند ولی اشاره ای به طراحی این سازه ها در برابر بارهای دینامیکی آنی همچون انفجار و یا برخورد ماشین به آنها نکرده اند. در صورتی که عوامل ذکر شده باعث خرابی یکی از عناصر کلیدی سازه همچون ستون گردند ممکن است خرابی کلی یا بخشی از سازه را فراهم آورد. از این رو بررسی این سازه در برابر خرابی پیشرونده ضروری به نظر می رسد. در این مطالعه با استفاده از روش اجزای محدود و با بکارگیری نرم افزار Abaqus ساختمان 20 طبقه فولادی با دو نوع سیستم سازه ای و دو نوع سناریوی حذف ستون مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج عددی با استفاده از خروجی های آزمایشگاهی صحت سنجی گردید. نتایج این مطالعه نشان می دهد که سازه از نظر افزایش نیروی محوری و لنگر خمشی در حالت حذف ستون کناری نسبت به ستون گوشه بحرانی تر است. همچنین مشاهده گردید که تفاوت چندانی بین پاسخ سیستم های جانبی مختلف در برابر خرابی پیشرونده وجود ندارد. بار ستون های مجاور بعد از حذف ستون تقریبا دو برابر می شود، بنابراین برای مقابله با خرابی پیشرونده پیشنهاد می گردد ستون های سازه برای نیروی دو برابر ناشی از بارهای سرویس نیز کنترل گردد.
    کلیدواژگان: خرابی پیشرونده، ساختمان بلند مرتبه، سناریوی حذف ستون، خرابی کششی، خرابی فشاری
  • علی ناصری*، حسین پهلوان، غلامرضا قدرتی امیری صفحات 58-78
    در این مقاله منحنی های شکنندگی سازه های بتنی 3، 5 و 8 طبقه ی ایران بررسی شده است. سازه هایی که در این مقاله مورد ارزیابی قرار گرفتند، دارای سیستم قاب خمشی بتنی با شکل پذیری متوسط می باشند، که طبق آیین نامه 2800 (ویرایش سوم) طراحی شدند. این مدل ها به صورت 3 بعدی در نرم افزار OpenSEES تحت 20 رکورد دور از گسل آیین نامه FEMA P695 ، که هر یک از g1/0 تا g5/1 مقیاس گردیدند، تحلیل دینامیکی فزاینده شدند و منحنی های IDA برای سه تیپ سازه مورد مطالعه ترسیم گردید. سپس با استفاده از نرم افزار MATLAB و در نظر گرفتن توزیع احتمالاتی لوگ-نرمال احتمال شکست در هر سطح عملکرد محاسبه گردید. سرانجام منحنی های شکنندگی برای حداکثر تغییرمکان بین طبقه ای در سطوح مختلف PGA ترسیم شد. نتایج حاکی از آن است که در مقایسه رفتار سازه با ارتفاع های متفاوت، می توان گفت که با افزایش ارتفاع، سازه زودتر وارد ناحیه غیرخطی شده و ظرفیت سازه کاهش می یابد. به طور کلی با افزایش ارتفاع سازه، آسیب پذیری سازه در چهار سطح خرابی مشخص شده (خرابی کم، متوسط، زیاد و کامل) افزایش می یابد ولی روند افزایش احتمال خرابی، کم و کم تر می گردد. احتمال خرابی کامل ساختمان در زلزله طرح (زلزله سطح خطر 1) نزدیک به صفر و احتمال خرابی زیاد نیز ناچیز می باشد، که با هدف طراحی آیین نامه 2800 که حفظ ایمنی جانی افراد و به حداقل رساندن تلفات جانی است، مطابقت دارد. در واقع سازه پایداری خود را بعد از زلزله سطح خطر 1 حفظ می نماید.
    کلیدواژگان: منحنی شکنندگی، آسیب پذیری، ارزیابی احتمالاتی، ساختمان های بتن آرمه، تحلیل IDA
  • محمود اکبری*، وحید جعفری دلیگانی، حمید نظامی نیا صفحات 79-97
    در سال های اخیر آزمایشات تجربی متعددی در خصوص تقویت برشی تیرهای بتن آرمه مسلح به الیاف پلیمری صورت گرفته است. در این راستا روابطی نیز برای تخمین مقاومت برشی تیرهای مسلح به الیاف پلیمری ارائه شده است. هدف از این مطالعه بررسی تخمین مقاومت برشی تیرهای مسلح به الیاف پلیمری بوسیله مدل شبکه عصبی مصنوعی پیش خور است. برای این منظور یک پایگاه داده متشکل از 304 تیر بتن آرمه مسلح به الیاف پلیمری جهت ارزیابی رفتار برشی، از نتایج تجزیه و تحلیل مقالات موجود گردآوری شده است. متغیرهای ورودی مدل شبکه عصبی شامل 11 متغیر دربرگیرنده مشخصات هندسی مقطع، میزان آرماتور، میزان الیاف پلیمری و مشخصات مصالح بتن و فولاد و الیاف پلیمری است و متغیر خروجی مقاومت برشی تیر است. به منظور ارزیابی کارایی مدل شبکه عصبی در تخمین میزان ظرفیت برشی تیرهای تقویت شده، نتایج کسب شده از مدل شبکه عصبی با مقادیر روابط آیین نامه بتن ایران (نشریه 345) و آیین نامه بتن امریکا (ACI440) مقایسه می شود. مقایسه نتایج نشان می دهد که در مجموع دقت مدل شبکه عصبی نسبت به دقت هر دو آیین نامه بیشتر است. بطور مشخص برای داده های مورد بررسی، درصد میانگین نسبی مطلق خطای برآورد در مدل شبکه عصبی 13 درصد، آیین نامه امریکا 34 درصد و آیین نامه ایران 39 درصد است.
    کلیدواژگان: تیر بتنی، پلیمرهای مسلح شده با الیاف، مقاومت برشی، شبکه عصبی مصنوعی، نشریه 345، ACI440
  • وحیدرضا افخمی، محمد طاهر کمالی* صفحات 98-117
    در بسیاری از طراحی ها فرض می شود که اتصالات تیر به ستون در قاب فولادی حالت گیردار یا مفصلی دارند، با اینکه در بسیاری از حالات، این اتصالات، حالتی گیردار یا مفصلی نداشته و به شکل نیمه صلب (نیمه گیردار) رفتار می کنند. مطالعاتی که اخیرا صورت گرفته به همراه توصیه های آئین نامه های جدید، بالاخص یوروکد3 و یوروکد4، شامل روش ها و فرمول هایی جهت محاسبه و برآورد میزان مقاومت و سختی چشمه ی اتصال می باشند. با توجه به ضعف های مدل اتصال یوروکد، بایو و همکاران روش جدیدی بر مبنای مولفه های اتصال جهت مدلسازی اتصالات نیمه صلب داخلی و خارجی ارائه کردند که به روش المان صلیبی معروف می باشد و ضعف های روش یوروکد را مرتفع نموده است. مدلسازی غیرخطی نقش مهمی در تحلیل و طراحی سازه ها ایفا می کند و تحلیل استاتیکی غیرخطی نیز یک روش نسبتا ساده و موثر در تحلیل رفتاری سازه ها می باشد. در تحقیق پیش رو با استفاده از مدل اتصال صلیبی نیمه صلب و با استخراج یک ضریب غیرخطی اجزا، به تحلیل استاتیکی غیرخطی قاب ها، با دو نوع از اتصالات نیمه صلب شامل اتصال با ورق انتهایی و اتصال با نبشی نشیمن و فوقانی، در برابر دو نوع توزیع بارجانبی یکنواخت و مثلثی پرداخته می شود. نتایج گویای این مسئله است که قاب های دارای اتصال تیر به ستون با نبشی نشیمن و فوقانی نسبت به اتصال با ورق انتهایی از سختی اولیه کمتری برخوردار بوده و اثر P-Δ ظرفیت باربری آن را بیشتر کاهش داده و این کاهش ظرفیت با افزایش تعداد طبقات سازه افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: اتصال نیمه صلب، المان صلیبی، تحلیل استاتیکی غیرخطی، اتصال با ورق انتهایی، اتصال با نبشی نشیمن و فوقانی
  • بهادر پورحاتمی، سیدمحمود حسینی*، امیر محمودزاده صفحات 118-135
    با توجه به پیشرفت روزافزون فناوری فضایی در سطح جهان و نیز کشور ایران، طراحی و بهره برداری از تجهیزات مخابراتی جهت ارسال و دریافت اطلاعات در ایستگاه های زمینی مربوطه دارای اهمیت بسزایی می باشد. با پیشرفت هر چه بیشتر علوم مرتبط با فناوری فضایی از جمله مهندسی مخابرات و باتوجه به حساسیت بسیار زیاد آنتن های بشقابی مورد استفاده در این خصوص، لازم است طراحی مربوط به سازه های مرتبط با این حوزه با دقت بیشتری نسبت به گذشته در دستور کار قرار گیرد. تاکنون در کشور بررسی و پژوهش مشخصی در خصوص این موضوع، خصوصا تاثیر اندرکنش خاک-سازه جهت بررسی رفتار لرزه ای و نیز جابه جایی مجاز برای سازه های مربوط به آنتن های بشقابیبزرگ و نحوه صحیح محاسبه و اعمال بارهای گوناگون به سازه انجام نشده است؛ لذا در پژوهش حاضر که با هدف بررسی تاثیر اندرکنش خاک-سازه در رفتار لرزه ای مجموعه سازه پدستال صورت گرفته، پس از محاسبه جابه جایی قابل قبول برای یک نمونه عملیاتی از آنتن های مخابراتی (مهمترین عامل در بررسی عملکرد مناسب مجموعه سازه پدستال برای آنتن) در ابتدا در قالب مدل سازی همزمان مجموعه سازه پدستال آنتن و پی، با لحاظ نمودن اندرکنش خاک-سازه و نیز اعمال بارگذاری مربوطه به مجموعه سازه، جابه جایی حاصل شده در دو حالت عملیاتی و دوام، استخراج و در ادامه میزان اختلاف جابه جایی در حالات مذکور با جابه جایی حاصل از مدل سازی پدستال آنتن بدون درنظرگرفتن اندرکنش خاک-سازه مقایسه شده است. در نهایت با توجه به نتایج حاصله از مدل سازی های انجام شده مشخص می گردد که اعمال اندرکنش خاک-سازه در حالت دوام بیش از 50 درصد و در حالت عملیاتی بیش از 500 درصد در جابه جایی اثرگذار می باشد.
    کلیدواژگان: آنتن مخابراتی، پدستال، سازه حساس، جابه جایی مجاز، اندرکنش خاک-سازه
  • علی صدر ممتازی *، بهزاد طهمورسی صفحات 136-154
    پیوستگی بین سنگدانه و خمیر سیمان موسوم به ناحیه انتقال میان سطحی (ITZ) از پارامترهای مهمی است که بر خواص مکانیکی و دوام بتن تاثیر می گذارد. ریزساختار ناحیه انتقال و تخلخل (حفرات) خمیر سیمان و بتن متاثر از نوع و خواص مصالح مصرفی است که بررسی آن از اهداف این تحقیق می باشد. از طرفی استفاده از روش های کارآمد، کم هزینه و قابل اتکا برای ارزیابی عملکرد بتن در برابر نفوذ یون کلراید و رابطه آن با ناحیه انتقال، به عنوان معیار مناسب برای ارزیابی دوام، اهمیت ویژه ای دارد. تاکنون روش های مختلفی با رویکرد شاخص های الکتریکی ارائه شده است. در این پژوهش، تاثیر مواد پوزولانی خاکستربادی (10%، 20% و 30%) و دوده سیلیسی (5% و 10%) به عنوان جایگزین با وزن سیمان به صورت مخلوط های دوجزیی و سه جزیی، بر خواص بتن تازه و سخت شده مورد بررسی قرار گرفته است. از آزمایش های مقاومت فشاری، مقاومت کششی غیر مستقیم و مدول الاستیسیته برای ارزیابی خواص مکانیکی استفاده شد. همچنین برای ارزیابی دوام بتن، آزمایش های عمق نفوذ آب، تخلخل، جذب آب موئینه، مقاومت الکتریکی ویژه، نفوذ تسریع شده یون کلراید (RCPT)، انتقال تسریع شده یون کلراید (RCMT) بکار برده شد. جهت بررسی ریخت شناسی مرز مشترک سنگدانه و خمیر سیمان از تصاویر ریزنگار الکترون پویشی (SEM) استفاده شد. نتایج آزمایش بر روی بتن تازه نشان داد که حضور دوده سیلیسی در مخلوط های دوجزیی و سه جزیی موجب کاهش کارایی و هوای محبوس و حضور خاکستر بادی موجب افزایش این دو می شود. افزودن دوده سیلیسی به مخلوط های حاوی خاکستربادی ضمن افزایش مقاومت مکانیکی، موجب کاهش تخلخل و حفرات تا 18% می شود. همچنین حضور مواد پوزولانی علاوه بر افزایش کیفیت پیوند و یکنواختی مرز سنگدانه با خمیر سیمان، به طور چشمگیری بر خواص انتقال بتن تاثیر مثبت می گذارد.
    کلیدواژگان: خاکستربادی، دوده سیلیسی، ناحیه انتقال، تخلخل، دوام
  • محمودرضا شیراوند *، شیما محبوبی، پدرام امیدیان صفحات 155-171
    پل ها از جمله ارکان اصلی خطوط حمل و نقل شهری و بین شهری می باشند. بنابراین باید طوری طراحی شوند که بعد از وقوع زلزله قابل استفاده بوده و منجر به قطع ارتباط سیستم حمل و نقل عمومی نشوند. خسارت وارد بر پل ها در زلزله های اخیر اهمیت ارزیابی لرزه ای پل و تعیین سطوح خرابی آن ها تحت بارهای لرزه ای را آشکار نمود. از جمله عواملی که آسیب پذیری پل ها در برابر زلزله را افزایش می دهد، زاویه بیه پل می باشد. پل های دارای بیه معمولا در تقاطع بزرگراه ها و یا جاده هایی که به دلیل شرایط جغرافیایی امکان ساخت پل های معمولی وجود ندارد، ساخته می شوند. هدف این مقاله ارزیابی لرزه ای پل های بتنی عرشه پیوسته دارای زاویه بیه با استفاده از معیار خرابی و تعیین احتمال خرابی پایه های پل به کمک منحنی های شکنندگی می باشد. بدین منظور سه نوع پل بتنی عرشه پیوسته دو، سه و چهار دهانه با زاویه های بیه صفر، 10، 20 و 30 درجه در نرم افزار اجزای محدود مدلسازی می شوند. سپس پاسخ لرزه ای هریک از پل ها تحت 10 رکورد زلزله با انجام تحلیل دینامیکی غیرخطی فزاینده (IDA) به دست می آید. به منظور تعیین احتمال خرابی پل ها از معیار خرابی ارائه شده توسط مکی و استوجانویچ استفاده شده و حدود خرابی پایه های پل ها در چهار حالت خرابی کم، متوسط، زیاد و کامل تعیین می گردد. سپس منحنی شکنندگی پل ها در هر یک از حالت های خرابی، به دست آمده و احتمال خرابی پایه ها در بیه های مختلف و دهانه های مختلف مقایسه می گردد. نتایج حاصل نشان می دهد که افزایش بیه موجب افزایش احتمال خرابی پل به ویژه در حالت های خرابی زیاد و کامل می گردد.
    کلیدواژگان: پل بتنی، زاویه بیه، تحلیل دینامیکی غیرخطی فزاینده، معیار خرابی، منحنی شکنندگی
  • مهدی اژدری مقدم *، محمود میری، محسن ریگی صفحات 172-185

    در این مقاله تاثیر ضخامت بتن و انواع روکش های حفاظتی میلگرد بر خوردگی و دوام سازه های بتن خود متراکم در حاشیه دریای عمان مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است. به این منظور نمونه های بتن خود متراکم با سه نوع پوشش میلگرد از جنس روی با ضخامت40 و 60 میکرون، اپوکسی و بدون پوشش (شاهد) با ضخامت لایه بتن پوششcm 3 ،5 و 7 ساخته شده و در محیط شاهد و همچنین نواحی جزر و مد، مستغرق و ساحل بندر چابهار به مدت14ماه عمل آوری شده است. بر روی نمونه های ساخته شده، آزمایشات مختلف دوام بتن و خوردگی میلگرد در سنین مختلف انجام شد. نتایج آزمایش کاهش جرم و خوردگی میلگرد نشان دهنده عملکرد مناسب میلگرد با روکش اپوکسی و روی در مقایسه با میلگرد بدون پوشش در همه شرایط نگهداری است. نتایج همچنین نشان می دهد پوشش روی به ضخامت 40 میکرون، کاهش جرم میلگرد را نسبت به میلگردهای بدون پوشش حدود %10 کمتر نموده است. علاوه بر آن افزایش 5/1 برابری ضخامت روی باعث کاهش خوردگی در حدود %3 تا %4 می شود. استفاده از پوشش اپوکسی نیز درصد کاهش وزن میلگرد را در حدود %4 تا %8 (بسته به ضخامت لایه بتن روی میلگرد) کاسته است. لازم به ذکر است که افزایش ضخامت لایه بتن روی میلگرد ازcm 3 به 5 و 7 به ترتیب باعث تغییر کاهش جرم از %34 به %27 و %21 شده است.

    کلیدواژگان: بتن خود متراکم، نفوذ یون کلر، خوردگی میلگرد، روکش میلگرد، دریای عمان
  • یادداشت فنی
  • علی یگانه، هاشم شریعتمدار* صفحات 186-200
    سیستم قاب سبک فولادی راکه به اختصار LSF (ال اس اف) می نامند، یک سیستم ساختمانی است، که برای اجرای ساختمان های عمدتا کوتاه مرتبه و میان مرتبه (حداکثر تا 5 طبقه) استفاده می شود و یکی از سیستم های ساختمانی مورد قبول مهندسان عمران (از منظر باربری ثقلی و جانبی)، در کشورهای توسعه یافته و مدرن می باشد. اگرچه این سیستم از مزایای قابل توجهی برخوردار می باشد، اما در ایران با استقبال زیادی مواجه نشده است که دلایلی هم چون عدم تطابق با فرهنگ مردم، قیمت بالاتر، عدم وجود نیروی کار ماهر و اشکالات اجرایی برای آن ذکر می شود. در این پژوهش ابتدا سازه های ال اس اف معرفی خواهند شد. سپس این سازه ها از مرحله ی طراحی، اجرا تا بهره برداری بررسی می گردند و ریسک های آن ها به طور دقیق شناسایی خواهد شد و در نهایت برای هر ریسک راه کار ارائه می گردد. فرآیند شناسایی ریسک از روش مصاحبه و در سطح شهر مشهد و حومه صورت گرفت. در مجموع در این پژوهش 56 پروژه شامل ساختمان های مسکونی، ویلایی، اضافه طبقات، مدارس، اداری، تجاری، فست فود، سازه های صنعتی و دیوارهای غیرباربر ال اس اف مورد بررسی قرار گرفت. تمامی پروژه های مذکور در شهر مشهد مقدس اجرا شده اند یا در آینده اجرا خواهند شد. در تمامی پروژه ها با طراحان، مجریان و کارفرمایان به صورت حضوری مصاحبه صورت گرفت. با توجه به جدید بودن این سیستم در ایران و ناشناخته بودن ریسک های آن، این پژوهش می تواند در تصمیم گیری مدیران پروژه و مهندسان اجرایی برای انتخاب سیستم ساختمانی مناسب برای پروژه های انبوه سازی و تک سازی و هم چنین اتخاذ راه کار مناسب جهت جلوگیری از این ریسک ها مفید باشد.
    کلیدواژگان: سازه های ال اس اف، شناسایی ریسک، ریسک های مرحله طراحی، ریسک های مرحله اجرا، ریسک های مرحله بهره، برداری، پاسخ به ریسک
|
  • Mehrsa Mirzahosseini, Mohsen Gerami * Pages 5-15
    Previous studies on shape memory alloys often related to one of the most usable type called Ni-Ti. However, many researchers are trying to find alternative alloys because of high cost and complex behavior of this alloy due to the high dependence of strain rate. The present study has been evaluated on properties of new alloy Cu-Al-Mn that has been introduced by Japanese researcher Araki. Also, it has been assessed ability of behavioral models for numerical simulation. The alloy with a superelasticity comparable to Ni–Ti alloys has more suitable cost and low dependence of strain rate. Based on properties of this alloy, the ability of three rate-independent model has been evaluated using; Graesser-Cozzarelli, Fugazza, Self-centering for numerical simulation. Despite the higher complexity of Graesser-Cozzarelli model compared to multilinear Fugazza and Self-centering models, Graesser-Cozzarelli model showed a more detailed description of material behaviour especially in points of transformation of two phases, because of the controller parameters. Also constant parameters of the model were developed to describe the behavior of a bar of 14 mm Cu-Al-Mn by trial and error process in MATLAB. The results of numerical simulation of the behavior of Cu-Al-Mn alloy in tension and pseudo-static test by two models Fugazza and self-centering showed that this model with its simplicity and lack of need for complex laboratory parameters has a good conformity with experimental results.
    Keywords: Shape memory alloy, Behavioral models, Graesser-Cozzarelli model, Fugazza model, Selfcentering
  • Seyed Rohollah Hosseini Vaez *, Hosein Naderpour, Mohammad Barati Pages 16-28
    In the last decade, conventional materials such as steel and concrete are being replaced by fiber reinforced polymer (FRP) materials for the strengthening of concrete structures. Among the strengthening techniques based on Fiber Reinforced Polymer composites, the use of near-surface mounted (NSM) FRP rods is emerging as a promising technology for increasing flexural and shear strength of deficient concrete, masonry and timber members. An artificial neural network is an information processing tool that is inspired by the way biological nervous systems (such as the brain) process the information. The key element of this tool is the novel structure of the information processing system. In engineering applications, a neural network can be a vector mapper which maps an input vector to an output one. In the present study, a new approach is developed to predict the behavior of strengthened concrete beam using a large number of experimental data by applying artificial neural networks. Having parameters used as input nodes in ANN modeling such as elastic modulus of the FRP reinforcement, the ratio of the steel longitudinal reinforcement, dimensions of the beam section, the ratio of the NSM-FRP reinforcement and characteristics of concrete, the output node was the flexural strength of beams. The idealized neural network was employed to generate empirical charts and equations to be used in design. The aim of this study is to investigate the behavior of strengthened RC beam using artificial neural networks.
    Keywords: Strengthening, Fiber Reinforced Polymer, NSM-FRP, Flexural Strength, Artificial Neural Network
  • Mehran Zeynalian *, M. Zamani Pages 29-41
    Based on a preliminary study on regional electric companies, it is shown that there is no precise structural design on the concrete poles. This leads to uneconomical and overestimated networks’ components. Therefore, this study was aimed to investigate the lateral performance of the concrete poles which are employed in electric’s power distribution network. This paper presents a numerical study on structural performance of 12 m concrete poles used in electric’s power distribution network using Abaqus software. A sensitivity study for mesh size is carried out and concrete damaged plasticity has been employed. The results show that relatively coarse mesh (average) in damaged concrete method gives more reliable result. Some experimental tests based on the Iranian standards were performed in order to make a bench mark for numerical output. Comparison between numerical and experimental results indicates a good agreement between the results. The outcomes also suggest that while the applied lateral load is less than around 400 kg which is assumed as the nominal resistance of the pole, no transverse crack occurs. Based on both experimental and numerical results, one or two transverse cracks are reported when the applied force reaches up to 600 kg. The rate of cracks is amplified by increasing the applied force; and finally, the pole would lose its capacity when the load rises much more than 1200 kg. The study also shows that the poles are very weak when the load direction changes. Also, it can be concluded that the final strength of the pole is higher than what the standards recommend. Finally, seismic behavior factor of the poles around both main axes are evaluated. The estimated seismic resistance factor for the concrete poles indicates that the prescribed R factor for such structure is relatively low; and can be improved at least 20%.
    Keywords: Power distribution network Concrete poles, Finite element, Structural performance, R factor
  • Rohola Rahnavard, Navid Siahpolo * Pages 42-57
    Steel moment system and steel moment with centrically braces are two common systems. Many of regulations related to this structures explained in details to design structures against earthquake loads but they didn’t mention methods about dynamic load such as blast or car crash. However, the mentioned parameters may cause key member fracture such as column that result total or partial damage. Therefore, investigation about these structures seems necessary. This paper presents a numerical study of 20 story steel building with two different lateral systems and two column removal scenarios using Abaqus. Three dimensional modeling, using the finite element method was developed and investigated to understand the progressive collapse of 20 story buildings with composite steel frames. Numerical result verified with experimental results. The response of the building was studied in detail and results are recommended to mitigate progressive collapse in future designs. The results of this study show that corner column case removal is more critical than side case removal from view point of increasing axial force and moment. Also the results indicated that behavior of different structures systems against progressive collapse is NOT remarkable. To avoid potential progressive collapse, it suggests that the columns were designed and controlled for double of service loads.
    Keywords: Progressive Collapse, High rise building, Column case removal, tensile Damage, Compression Damage
  • Ali Naseri *, Hossein Pahlavan, Gholamreza Ghodrati Amiri Pages 58-78
    In this article, the fragility curves of RC structures with 3, 5 and 8 stories in Iran have been studied. The structures which have been estimated in this article have the system of RC Intermediate Moment Frame which is designed in accordance with Standard No. 2800 (Third Edition). These models in order to make a non-linear analysis in 3D form, they were modeled in OpenSEES software. The structure analysis was selected of the type of increasing dynamic analysis. In selecting the records of the earthquakes, it was tried that the characteristics of the selected records to be close to the conditions of the construction as much as possible. For this reason, the far-from the fault records of the FEMA P695 Code was used. The selected records were scaled from 0.1g to 1.5g with 0.1g steps and in each step, the structure was analyzed. The IDA curves were drawn for three types of structures under consideration up to structural complete damage. Then using MATLAB software and considering the lognormal probability distribution, the failure probability for each performance level was calculated and the fragility curves for Max Inter Story Drift in different levels of PGA were drawn. The results indicate that in comparing the structure behavior with different heights, it can be said that with the increase of height, the structure reaches to non-linear zone sooner and the structure capacity decreases. In general, with the structure height increase, the structure vulnerability in four specified levels of damage (slight, moderate, extensive and complete) increases but the trend of the increase of damage probability decreases. For the low rise RC structures (Intermediate moment-resisting frame) which have been built in accordance with the Standard No. 2800 (Third Edition), the Probability of extensive and complete damage in earthquakes with PGA’s less than 0.4g and 1.0g accordingly is almost insignificant. For the mid and high rise buildings, the probability of extensive and complete damages in earthquakes with PGA’s less than 0.3g and 0.7g is almost insignificant.
    Keywords: Fragility curve, vulnerability, Probabilistic Seismic, RC structures, IDA Analysis
  • Mahmood Akbari *, Vahid Jafari Deligani, Hamid Nezaminia Pages 79-97
    In recent years, numerous experimental tests were done on the concrete beams reinforced with the fiber-reinforced polymer (FRP). In this way, some equations were proposed to estimate the shear strength of the beams reinforced with FRP. The aim of this study is to explore the feasibility of using a feed-forward artificial neural network (ANN) model to predict the ultimate shear strength of the beams strengthened with FRP composites. For this purpose, a database consists of 304 reinforced FRP concrete beams have been collected from the available articles on the analysis of shear behavior of these beams. The inputs to the ANN model consists of the 11 variables including the geometric dimensions of the section, steel reinforcement amount, FRP amount and the properties of the concrete, steel reinforcement and FRP materials while the output variable is the shear strength of the FRP beam. To assess the performance of the ANN model for estimating the shear strength of the reinforced beams, the outputs of the ANN are compared to those of equations of the Iranian code (Publication No. 345) and the American code (ACI 440). The comparisons between the outputs of Iran and American regulations with those of the proposed model indicates that the predictive power of this model is much better than the experimental codes. Specifically, for under study data, mean absolute relative error (MARE) criteria is 13%, 34% and 39% for the ANN model, the American and the Iranian codes, respectively.
    Keywords: Concrete beam, Fiber reinforced composite, Shear Strength, Artificial Neural Network, Publication No. 345, ACI 440
  • Vahid Reza Afkhami, Mohammad Taher Kamali * Pages 98-117
    In the steel frames, beam-column connections are traditionally assumed to be rigid or pinned, but in the steel frames, most types of beam-column connections are semi-rigid. Recent studies and some new codes, especially EC3 and EC4, include methods and formulas to estimate the resistance and stiffness of the panel zone. Because of weaknesses of EC3 and EC4 in some cases, Bayo et al. proposed a new component-based method (cruciform element method) to model internal and external semi-rigid connections that revived and modified EC methods. The nonlinear modelling of structures plays an important role in the analysis and design of structures and nonlinear static analysis is a rather simple and efficient technique for analysis of structures. This paper presents nonlinear static (pushover) analysis technique by new nonlinearity factor and Bayo et al. model of two types of semi-rigid connections, end plate connection and top and seat angles connection. Two types of lateral loading, uniform and triangular distributions are considered. Results show that the frames with top and seat angles connection have fewer initial stiffness than frames with semi-rigid connection and P-Δ effect more decreases base shear capacity in the case of top and seat angles connection. P-Δ effect in decrease of base shear capacity increases with the increase of number of stories.
    Keywords: semi-rigid connection, cruciform element, Nonlinear static analysis, end plate connection, top- seat angles connection
  • Bahador Pourhatami, Mahmood Hosseini *, Amir Mahmoudzadeh Pages 118-135
    Regarding the progressive improvement in the territory of Space Technology in all developed countries and consequently developing countries including Islamic Republic of Iran, the optimization of design and utilization of the communication equipment has been paid more attention today. For instance, considering recent highly innovative methods, specifically in communication field, developed for design, manufacturing and exploiting dish antenna for specific cases, cooperation of other science and technology experts, like civil engineers, is also necessary. In this way, more delicate design procedure in order to satisfy communication requirement, is achieved. So far, no specific investigation about aforementioned subject, especially the effect of soil-structure interaction (SSI) in analysing the seismic behaviour of communication large dish antennas has been conducted in Iran. In this paper, with the aim of investigating the effect of SSI on seismic behavior of pedestal, first an acceptable range for antenna displacement – as the most important parameter in pedestal structure for antenna – in both operational and survival states, has been calculated numerically based on generic formula. Secondly, the modelling of the whole pedestal-structure system has been modelled subjected to the associated loads and other primary conditions. This procedure has been performed once without considering the SSI and once more with it. Comparison of the obtained results shows that considering the SSI would impress the output results with a difference rate more than 50% and 600% respectively at survival and operational condition.
    Keywords: Communication Antenna, Pedestal, Delicate Structures, Soil-structure interaction, Allowable Displacement
  • Ali Sademomtazi *, Behzad Tahmouresi Pages 136-154
    The bond between aggregate and cement paste, called the interfacial transition zone (ITZ) is an important parameter that effect on the mechanical properties and durability of concrete. Transition zone microstructure and porosity (pores) of cement paste or concrete are affected by the type and properties of materials used which evaluated in this research. On the other hand, the use of efficient, low-cost and reliable method is particularly important for evaluating of concrete performance against the chloride ion penetration and its relationships with transition zone as a suitable index to assess the durability. So far, various methods to approach the electrical Indices are presented. In this research, the effect of pozzolanic materials fly ash (10%, 20% and 30%) and silica fume (5% and 10%) as substitute of cement by weight in binary and ternary mixtures on the fresh and hardened concrete properties were investigated. To determine mechanical properties, the compressive strength, splitting tensile strength and modulus of elasticity tests were performed. Also, water penetration depth, porosity, water sorptivity, specific electrical resistivity, rapid chloride penetration test (RCPT) and rapid chloride migration test (RCMT) tests were applied to evaluate concrete durability. To examine the border of aggregate and cement paste morphology of concrete specimens, scanning electron microscope images (SEM) was used. The fresh concrete results showed that the presence of silica fume in binary and ternary mixtures reduced workability and air content but fly ash increased them. Adding silica fume to mixtures of containing flay ash while increasing mechanical strength reduced the porosity and pores to 18%. The presence of pozzolanic materials in addition to increasing bond quality and uniformity of aggregate-cement matrix border a considerably positive effect on the transport properties of concrete.
    Keywords: Fly ash, Silica Fume, Transition zone, Porosity, durability
  • Mahmoud Reza Shiravand *, Shima Mahboubi, Pedram Omidian Pages 155-171
    Bridges are key elements in urban transportation system and should be designed to sustain earthquake induced damages to be utilized after earthquake. Extensive damages during last earthquakes highlighted the importance of seismic assessment and damage estimation of bridges. Skewness is one of the primary parameters effects on seismic behavior of bridges. Skew bridges are defined as bridges with skew angle piers and abutments. In these bridges, the piers have some degrees of skewness due to construction restrictions, such as those caused by crossing a waterway, railway line or road. This paper aims to investigate seismic behavior of skew concrete bridges using damage criteria and estimate probability of piers damage with fragility curves. To this end, three types of concrete bridges with two, three and four spans and varying skew angles of 00 ,100, 200 and 300 are modeled with finite element software. Seismic responses of bridge piers under 10 earthquake ground motion records are calculated using incremental dynamic analysis. Following, damage criteria proposed by Mackie and Stojadinovic are used to define damage limits of bridge piers in four damage states of slight, moderate, extensive and complete and bridge fragility curves are developed. The results show that increasing skew angles increases the probability of damage occurrence, particularly in extensive and complete damage states.
    Keywords: Concrete bridge, Skew angle, IDA, Damage Criteria, Fragility curves
  • Mehdi Azhdary Moghaddam*, Mahmoud Miri, Mohsen Rigi Pages 172-185

    In this paper the effect of different coating types of rebar on bars corrosion and durability of self-compacting concrete structures in Oman Sea (Chabahar port) are investigated. Self-compact concrete samples with three types of coating include 40 and 60 micron of zinc, epoxy and uncoated with 3,5 and 7 cm thickness of concrete cover were made and cured according to the related standards in tidal, submerged and atmospheric conditions for 14 months. Compressive strength test according to Standard BS 1881 part 116, water absorption according to Standard BS 1881 part 122, permeability test under water pressure according to Standard DIN 1048, permeability of chloride ion according to Standard ASTM C1152, electric resistance Cabera and corrosion potential according to ASTM G876 and bar weight loss were performed at different ages of samples. The results of weight loss and corrosion experiments indicate better performance of concrete with epoxy and zinc coated bar comparing to uncoated samples at different conditions. Also, 40 micron zinc coating decreased the weight loss of bars about 10 percent comparing with uncoated bars. The epoxy coating was decreased the weight loss about 4-8% on different samples. It should be noted that the increase of concrete cover from 3 to 5 and 7 cm decreased the weight loss from 34 to 27 and 21%.

    Keywords: Self-compacting concrete, chloride ion penetration, bars corrosion, bars coating, Oman Sea
  • Ali Yeganeh, Hashem Shariatmadar * Pages 186-200
    Light Steel Frame System that is briefly called "LSF" is a building system which is used for implying of short-rise and mid-rise buildings (up to five floors). It is a desirable building system for civil engineers (in terms of gravity and lateral load) in developing countries. This system gets significant benefits, although in Iran it is not much used due to the reasons such as: opposite with people’s culture, higher price in, lack of specialists, executive problems and etc. So in this article, we are tried to study LSF structures from the design and implementation stage to the operation and identify its risks exactly and finally offer a solution for each risk. Risk detections process is executed with interview technique in the Mashhad city and countryside. Totally, 56 projects are examined in this research. The study projects have been classified here. This classification includes residential buildings, villas, added-storey, schools, administrative, commercial, fastfood, industrial structures and LSF non-load-bearing walls. All the mentioned projects have been implemented in holy city of Mashhad or will be implemented in the future. Designers, administrators and employers are interviewed in person in all the above projects. Because of novelty of this system and its unknown risks, this research can be useful for managers decision making and for executing engineers in the field of choosing the best system for project and adoption of appropriate method for preventing these risks.