فهرست مطالب

Civil Engineering Infrastructures Journal - Volume:45 Issue: 1, 2011

Civil Engineering Infrastructures Journal
Volume:45 Issue: 1, 2011

  • تاریخ انتشار: 1390/01/31
  • تعداد عناوین: 12
|
  • شهرزاد روشن خواه، روزبه شفیع پور، عباس سروش صفحه 1
    هدف از مطالعه ی حاضر، بررسی رفتار مکانیکی {تنش-کرنش و تغییر حجم} خاک های دانه ای با توجه به فرآیندهای فیزیکی داخلی آن ها در مقیاس ذره است. برای این منظور از مدل سازی دو بعدی آزمایش سه محوری فشاری زهکشی شده با روش المان های مجزا استفاده شده است. برنامه ی DEM-2D برای مدل سازی این آزمایش ها بر اساس فرمولاسیون روش المان های مجزا انتخاب شد. آزمایش های عددی در حالت دومحوری بر روی نمونه هایی با نسبت تخلخل ها و فشارهای همه جانبه ی مختلف در شرایط زهکشی شده انجام شده و نتایج حاصل از این تحلیل ها با نتایج حاصل از مطالعات آزمایشگاهی گذشته مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: آزمایش سه محوری فشاری، شرایط زهکشی شده، روش المان های مجزا، مدل سازی دوبعدی، خاک دانه ای
  • بررسی نفوذپذیری بتن در مقابل گاز اکسیژن
    محمد شکرچی زاده، بابک احمدی، محمدحسین افتخار صفحه 9
  • فرزاد شهابیان، حبیب رجبی مشهدی صفحه 17
    بارهای موضعی یکی از چندین نوع بارگذاری بوده که می تواند باعث بروز ناپایداری و گسیختگی تیرورق ها شود. عوامل مهم و مؤثر در ناپایداری از قبیل کمانش جان وبال و ایجاد لهیدگی در محل اتصال بال به جان باعث پیچیده شدن رفتار تیرورق ها می شود. روابط پیشنهاد شده کنونی بر اساس نتایج حاصل از آزمایش و به صورت نیمه تجربی بوده و خطای حداکثری در حدود 20 درصد داشته است. تحلیل به روش اجزای محدود نیز به همان دلایل ذکر شده همواره با مشکل وخطا همراه بوده است. در این پژوهش از شبکه های عصبی برای تخمین مقاومت نهایی تیرورق های تحت اثر بارهای موضعی استفاده شده است. برای آموزش شبکه، نتایج آزمایش های موجود مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج حاصل نشان می دهد که خطای حداکثر 11 درصد بوده که در مقایسه با سایر روش ها و موارد مشابه از دقت بالاتری برخوردار است.
    کلیدواژگان: بارهای موضعی، شبکه های عصبی مصنوعی، تیرورق ها
  • بررسی آزمایشگاهی تثبیت خاک بستر راه کرمان - زنگی آباد با استفاده از چهار ماده آهک ZAM I، RRP و ZAM II
    اورنگ فرزانه، عهدیه مصدق صفحه 23
  • مهدی قاسمیه، مهدی کریمی راد صفحه 35
    در این تحقیق یک روش جدید عددی انتگرال گیری زمانی برای حل معادله دیفرانسیل حرکت پیشنهاد می شود. با افزایش مرتبه تغییرات شتاب در هر گام زمانی نسبت به روش های کلاسیک، یک روش جدید انتگرال گیری با دقت بالا و بدون شرط پایدار معرفی شده است. در سازه های چند درجه آزادی برای میرا کردن اثر مدهای مصنوعی از پاسخ سازه بایستی از یک الگوریتم انتگرال گیری با میرایی عددی استفاده شود. در روش پیشنهادی مدهای غیر واقعی و مصنوعی از پاسخ سازه فیلتر می شود. همچنین معادله تعادل به صورت دقیق هم در ابتدا و هم در انتهای گام زمانی ارضاء می شود. مرتبه همگرائی روش پیشنهادی عدد دو می باشد. برای ارزیابی دقت روش پیشنهادی، اتلاف و پراکندگی عددی اندازه گیری شده و با سایر روش های کلاسیک مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: بدون شرط پایدار، پراکندگی عددی، انتگرال گیری مستقیم زمانی، مرتبه همگرایی
  • محمد جواد کتابداری، سینا میرزایی صفت صفحه 45
    سکوی اسپار، نمونه ای از یک سازه حجیم است که برای استخراج مواد نفتی در اعماق زیاد بسیار مناسب می باشد. با توجه به ابعاد بزرگ این سکو، روابط موریسون به منظور برآورد نیروهای وارد بر سازه و همچنین تحلیل های دینامیکی صادق نیست، بر این اساس در این مقاله، نیروی موج وارد بر سکوی اسپار و هم چنین ضرائب هیدرودینامیکی میرایی و جرم اضافه، در شش درجه آزادی به وسیله تئوری تفرق محاسبه شده است. موج برخوردی، خطی و هارمونیک در نظر گرفته شده است و روش عددی که به منظور حل توابع پتانسیل امواج تفرق و تابش استفاده شده است، روش عددی تفاضل محدود می باشد. نتایج به دست آمده نشان داد که مدل تهیه شده با دقت خوبی قادر به برآورد نیروی امواج و ضرائب هیدرودینامیکی برای سکوی اسپار با در نظر گرفتن پدیده تفرق می باشد.
    کلیدواژگان: تابع پتانسیل، تفاضل محدود، سکوی اسپار، تئوری تفرق، معادله لاپلاس
  • منوچهر لطیفی نمین، زهرا سبزی صفحه 53
    در این پژوهش اثر پارامتر حالت در مدلهای رفتاری الاستو پلاستیک در بهبود پیش بینی رفتار ماسه ها با استفاده از برنامه کامپیوتری DIANA-SWANDYNE II نشان داده شده است. برای این کار از نتایج آزمایشات سانتریفوژ با مقیاس 50g که در پروژه VELACS انجام شده، استفاده شده است. رفتار مکانیکی مدل سانتریفوژ در حین بارگذاری زلزله با استفاده از مدل رفتاری Pastor & Zienkiewicz Mark III و اصلاح آن با در نظر گرفتن پارامتر حالت لحظه ای تعیین و با مقادیر واقعی اندازه گیری شده در آزمایشگاه مقایسه شده اند. نتایج به دست آمده نشان می دهد که استفاده از پارامتر حالت لحظه ای می تواند اثر قابل توجهی را در بهبود پیش بینی تغییر شکل، فشار آب حفره ای و نیز شتاب حاصل از زلزله داشته باشد.
    کلیدواژگان: مدل های رفتاری، خاک های دانه ای، سانتریفوژ، پارامتر حالت
  • ایرج محمودزاده کنی، محمد خانمحمدی، محمد محمدی اصل، محمد مهدی قریب صفحه 63
    یکی از روش های متداول مقاوم سازی ساختمان های بتن مسلح، اضافه کردن میانقاب های بتنی درجا است. در زمان مقاوم سازی این ساختمان ها، قرار گرفتن بازشو های در و یا پنجره در محل میانقاب، اجتناب نا پذیر خواهد بود. در این مقاله ابتدا میانقاب های دارای بازشویی که تحت بارگذاری چرخه ای آزمایش شده بودند، به کمک برنامه کامپیوتری PERFORM-3D مدل می شوند. پس از تایید المان استفاده شده و خصوصیات رفتاری در نظر گرفته شده برای آن، اثر این نوع میانقاب ها بر رفتار قاب های خمشی بتن مسلح بررسی شده است. نتایج این بررسی ها نشان می دهد که افزودن میانقاب به قاب های بتنی، سختی و مقاومت آن ها را بطور قابل ملاحظه ای افزایش می دهد. همچنین مشخص شده است که حالات مختلف قرارگیری بازشو ها در نحوه رفتار قاب ها، اثرات قابل توجهی دارد. یکی از قاب ها، که شامل میانقاب هایی است که بازشوی آن ها در وسط دهانه و در کل ارتفاع طبقه قرار دارد، نسبت به سایر قاب ها که دارای میانقاب هایی با طول مشابه هستند ولی بازشو های آنها در کنار ستون قرار دارد، سختی، مقاومت و شکل پذیری بهتری نشان داده است.
    کلیدواژگان: تحلیل بارافزون، رفتار لرزه ای، مقاوم سازی، قاب های بتنی، میانقاب های بتنی دارای بازشو
  • محمدصادق معرفت، یاسر اسفندیار صفحه 75
    ساختمان های بتنی که در سالهای قبل از 1340 ساخته شده اند، با استفاده از میلگرد ساده مسلح شده اند. از آنجا که میلگرد ساده پیوستگی مناسبی با بتن ایجاد نمی کند، رفتار اینگونه ساختمانها بویژه در برابر بارهای لرزه ای، مورد شک و تردید است. اگر چه تعدادی آزمایش در مورد این نوع تیرها وجود دارد، ولی مدل فیزیکی و مکانیک رفتار آن مبهم است و در مراجع معتبر و شناخته شده سخن زیادی از آن به میان نیامده است. تغییر مکان های تیرهای مسلح به میلگرد ساده از سه مولفه اساسی خمش، لغزش و برش تشکیل شده است. در این مقاله سعی شده است یک مدل مبتنی بر مفصل پلاستیک برای رفتار خمشی و نیز از یک مدل برای لغزش میلگرد ساده در بتن ارائه و توسعه داده شود. با توجه به نتایج آزمایشگاهی بر روی سه نمونه تیر، مدل تئوریک با نتایج آزمایشگاهی مقایسه و تائید شده است. بر اساس نتایج به دست آمده سختی موثر تیرهای بتنی مسلح به میلگرد ساده برابر 22/0 سختی مقطع ترک نخورده می باشد. همچنین میزان شکل پذیری این نوع اعضا در حدود 5/4 است. این خواص به نسبت فولاد طولی، نسبت ابعاد مقطع و آرایش فولادگذاری عضو وابسته است که در این مطالعه مورد بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: ارزیابی لرزه ای، شکل پذیری، مفصل پلاستیک، میلگرد ساده، لغزش، بتن مسلح
  • مجتبی مهرآیین، سیدعلی اکبر صالحی نیشابوری صفحه 87
    در برخی موارد پرش های هیدرولیکی بر روی پله های منفی درون حوضچه های آرامش سدها ایجاد می شوند. در مقاله حاضر به بررسی هیدرولیکی و هیدرودینامیکی پرش هیدرولیکی بر روی پله منفی پرداخته شده است. برای انجام آزمایش ها از کانالی به عرض 0/47 m، و طول 6m استفاده شده است. ارتفاع پله های مورد استفاده در انجام آزمایش ها 2/5،4،7cm بود. پارامترهای متغیر در مطالعات هیدرولیکی عبارتند از:1. عدد فرود جریان بالا دست 2.نسبت عمق ثانویه پرش به عمق ابتدایی پرش 3. نسبت ارتفاع پله به عمق ابتدایی پرش. با تغییر شرایط جریان خروجی از زیر دریچه، ارتفاع پله و عمق پایاب شکل های مختلفی از پرش هیدرولیکی بر روی پله ایجاد می شود. در مطالعات هیدرولیکی نمودارهایی برای تعیین نوع پرش تشکیل شده بر روی پله ارایه شده است و در ادامه این مطالعات بررسی در مورد مقادیر ضریب تصحیح کننده فشار انجام شده است. برای انجام مطالعات هیدرودینامیکی از دستگاه PIV استفاده شده است. این دستگاه توانایی برداشت همزمان میدان جریان را دارد. انجام مطالعات هیدرودینامیکی که شامل بررسی میدان جریان متوسط جریان و بررسی پارامترهای آشفتگی میدان جریان می باشد به دلیل محدودیت های استفاده از دستگاه PIV تنها برای دو پرش مواج و یک پرش نوع A انجام شده است.
    کلیدواژگان: PIV، پرش هیدرولیکی، مطالعات آزمایشگاهی، پله منفی
  • حسن یوسفی، اسدالله نورزاد صفحه 99
    در این مقاله سعی در به کارگیری تبدیل موجک در حل معادله خطی اسکالر موج تحت شرایط مرزی واقعی (مسائل اندرکنش خاک و سازه) بوده است. وجود قدرت تحلیل تحت دقت های متفاوت (وضوح متفاوت)، قدرت تشخیص رفتارهای محلی و وجود الگوریتم های وفقی در ذات روش (برخلاف روش های عددی مرسوم مانند روش اجزاء محدود و روش تفاوت های محدود) با الگوریتم های سریع (تبدیل اپراتور مشتق به ماتریس های نواری) و در نتیجه افزایش سرعت محاسبات در عین حفظ دقت مورد نظر از مزیت بزرگ حل در فضای تبدیل یافته موجک است.
    کلیدواژگان: معادله موج، تبدیل موجک، اندرکنش خاک و سازه، حل وفقی
  • اعظم موسوی ملک، علی اصغر آل شیخ صفحه 113
    جمع آوری داده ها یکی از زمانبرترین و پرهزینه ترین فعالیت های مربوط به علوم زمینی است. یکپارچه سازی مجموعه داده ها کمک بسیاری در کاهش هزینه جمع آوری داده ها می نماید. لذا توسعه الگوریتم تناظریابی به منظور یکپارچه سازی داده ها، بهنگام سازی و افزایش دقت آنها ضروری است. هدف در این تحقیق طراحی و توسعه یک سیستم نیمه اتوماتیک جهت انجام تناظریابی بین دو مجموعه داده برداری است. الگوریتم طراحی شده، عملکرد مغز انسان را در برخورد با یک مساله تناظریابی شبیه سازی می کند. نتایج اولیه آزمون سیستم امیدوارکننده می باشد. تعیین میزان دقت سیستم و کارایی دقیق آن نیازمند تحقیقات بیشتری است.
    کلیدواژگان: سیستم اطلاعات مکانی، بهنگام سازی، تناظریابی، یکپارچه سازی داده ها، چند نمایشی
|
  • Page 1
    The purpose of the present study is to evaluate mechanical {stress-strain and volumetric} behavior of granular materials considering their internal physical properties in particle scale. To this end, two-dimensional numerical modeling of drained compressive tri-axial te¬st, using Discrete Element Method (DEM) was utilized. DEM-2D computer code was adopted for modeling these tests based on Discrete Element Method formulation. Drained biaxial numerical tests on specimens with different void ratios and confining pressures were carried out and the results are compared with the associated laboratory tests results reported in the literature.
  • Page 17
    Webs of rolled and built-up beam and plate girders could be subjected to local in-plane compressive patch loads. Examples are wheel loads, loads from purlins and roller loads during construction. The behavior of plate girders under patch loading, represents complex stability and elasto-plastic problems. It is influenced by many different factors and even the increasing number of experimental results and laborious theoretical work could not give complete insight into the problem. Some empirical and semi-emprical formulas have been established, but significant errors still present in the current design formulas. As an alternative solution, numerical methods, such as finite element have been used to model the problem but they still present significant difference when compared to experimental results. This study considers the use of artificial neural networks (NN) to predict the ultimate resistance of plate girders subjected to patch loading. In this work, multilayer perceptrons with backpropagation are used. This choice is mainly due to their adaptive structure and to the efficient learning algorithms nowadays available. The training and testing patterns of the proposed neural network system are based on well established experimental results taken from literature. Among these 200 tests, 50 tests are used as the test data set and remaining ones used as the training set for NN training. Each training data sample is composed of the eight geometrical and material parameters and by the experimental ultimate load. The performance of an NN model mainly depends on the network architecture and parameter settings. One of the most difficult tasks in NN studies is to find this optimal network architecture, which is based on the determination of numbers of optimal layers and neurons in the hidden layers by a trial and error approach. In this study the MATLAB toolbox is used for NN applications. To produce reasonable results, the available experimental data divided in two classes according to their ultimate load capacity. Backpropagation algorithm was used to train the first and second class neural networks. It is observed that all networks presented error values below 11% and no higher than 4.35% for majority of them. The predictions of the proposed NN model are compared with experimental values. It is obvious that the proposed NN model learned well to map the relationship between the ultimate path resistance and its geometric and mechanical properties. One of the advantages of the proposed NN model is its wide range of input parameters, which enables the NN model to be used in practical applications. The division of neural training data into two load classes provided better training and better suitability to distinct characteristics of the problem. The well trained NN model could be also used to conduct parametric studies. The results of the proposed NN are compared with current design formulae and are found to be considerably more accurate. The proposed NN presents a maximum error lower than 11% while existing design formulas errors are over 20%.
  • Page 35
    In this study, a new unconditionally stable time integration is proposed for solving the differential equation of motion. Due to increase in order of variations of acceleration, proposed method has higher accuracy than classical methods. Two variable parameters are used to increase the stability and accuracy of the method. The proposed method is second order accurate and also it includes methods with numerical dissipation which can be used to filter the high undesirable frequencies. Moreover in the proposed method, equation of motion is exactly satisfied at the beginning and at the end of the time step.
  • Page 45
    Spar platforms are large structures which are used in deep waters. Because of their large dimension, Morrison’s Equation is not suitable to estimate hydrodynamic forces on this kind of platforms. Therefore in this study wave forces and hydrodynamic coefficients of a spar platform have been estimated in six degree of freedom using diffraction theory. The incident wave is assumed to be harmonic and linear. Diffraction and radiation velocity potential were solved with finite difference method. The results showed that the developed model is able to estimate the wave forces and hydrodynamic coefficients on large structures considering diffraction theory with acceptable accuracy.
  • Page 53
    In this study, the effect of state parameter in elasto-plastic constitutive models on improvement of predicting sand behavior was studied, using DIANA-SWANDYNE II program. The centrifuge test results, which were obtained in VELACS workshop, were used in this study. The mechanical behaviors of centrifuge models under earthquake loading was predicted by using Pastor & Zienkiewicz Mark III constitutive model and the modified model and were compared with experimental results. The results show that the use of current state parameter can have a significant effect on improvement of predicting deformation, water pore pressure and acceleration caused by earthquake loading in soil structures.
  • Page 63
    With development of new seismic design concepts like performance based design, rehabilitation of existing reinforced concrete structures is of great importance nowadays, because they do not satisfy recent design criteria considering optimum performance level with providing both ductility and strength capacities in earthquakes with different hazard levels. Since adding Reinforced Concrete (RC) infills to RC frames is an effective rehabilitation procedure and openings in RC infills are inevitable, behavior study of RC frames strengthened by RC infills with openings seems necessary. In this paper, nonlinear behavior study of nine five-story concrete frames strengthened by RC infills with openings was done by performing nonlinear static analysis (Push Over), for which appropriate nonlinear modeling of system in PERFORM-3D software was verified by comparing results of a single story RC partially infilled frames under cyclic loading with experimental results of a similar existing study.Infill span, position and lateral load pattern affects strength, stiffness and ductility of a typical existing RC frame as behavior parameters. Adding RC infills obviously increases strength and stiffness of a RC frame, although it results in ductility decrease which can be prevented by proper positioning of infills. As a result, infill span is the most effective parameter on system strength and triangular lateral load pattern induce more ductility and strength capacities in system. Therefore; adding RC infills in proper positions is a way to enhance strength and stiffness of RC frames significantly with provision of appropriate ductility. As an example, a frame which is strengthened by infills with opening at the midspan shows better strength, stiffness and even ductility compared to those with openings near the columns.
  • Page 75
    Concrete buildings that have been built before 1960 are mainly reinforced by plain bars. Because of defective bond between plain bars and concrete, the response of such buildings to earthquakes is uncertain. Despite several experimental reports of cyclic behavior of such beams, their mechanical and physical modeling is vague, and little report on this issue can be found in the well-known literature. It is known that the displacement of concrete beams reinforced by plain bars consists of three components: slip, bending, and shear. In this paper, an attempt has been made to develop a model for flexural behavior of beams with plastic hinges, and to expand a formulation for slip of plain bars in concrete. The theoretical model has been verified by tests of three beams. The results show that the effective stiffness of plain-bar- beams is equal to 22% of that of gross section. In addition, displacement ductility of the beams is about 4.5. These properties vary with ratio of longitudinal reinforcement, ratio of sectional dimensions, and arrangement of reinforcements, where all these parameters have been assessed in the study.
  • Page 87
    The hydraulic jump on negative steps forms in stilling basins. In this paper the hydraulic and hydrodynamic behavior of these flows were studied. The experiments were performed in a channel with length:6m depth:0.5m and width: 0.47m. The step heights were 2/5, 4 and 7cm. The varied parameters in hydraulic study were 1. Froud number 2. The ratio of secondary depth to initial depth 3. The ratio of the step height to initial depth. By changing the initial velocity of hydraulic jump, step height and tailwater depth different kinds of hydraulic jumps were formed. For estimating the hydraulic jump shapes different curves were derived. Study about the pressure correction coefficient were done. In hydrodynamic study PIV apparatus was used. This apparatus can measure the velocities in confined surface. In hydrodynamic study the mean velocities and turbulent parameters were investigated. Because of limitations of PIV, the hydrodynamic studies were done only for two different kind of wavy hydraulic jumps and an A jump.
  • Page 99
    In this article we use wavelet transform to solve scalar elastic wave equation with real boundary condition in earthquake engineering problems (i.e., soil-structure interaction). Multiresolution property, localization and inherent adaptive features of wavelet transform make this approach appropriate for solving PDEs; moreover, fast algorithms are developed. Working in the framework of wavelet, here projection schemes are used, i.e., operators (such as derivatives dmf/dxm) are directly projected in the wavelet spaces. There, the projected operators are sparse and banded matrixes; moreover they are represented in different levels of resolution. The width of the bands could be reduced by thresholding the coefficients of the matrixes; i.e., at first a predefined threshold is assumed, then the coefficients, whose values are smaller than the threshold value, are replaced by zero; thereby, an inherent adaption is attained, increasing the computational speed. The wavelet families used here is Daubechies wavelet, an orthogonal family with compact support property. This kind of wavelet leads to the most regular approximation with the smallest support of wavelets. Temporal time integration is done by explicit semi-group method. In this method, by using explicit approach, the obtained results are comparable with common implicit schemes. In this work propagation of SH waves in a infinite region, infinite media containing a hole (such as tunnels), and interaction of a shear wall and a semi-infinite domain are investigated. To simulations the free surfaces, here, the material with nearly zero mechanical properties are used, i.e., an artificial domain (like air) is modeled. Hence, it is not necessary to simulate the free boundaries. Simulation of such boundaries is a challenge problem in wavelet-based projection schemes; in common wavelet theories (first generation wavelet families) it is needed to modify the wavelets in the vicinity of the boundaries to simulate Dirichlet and Neumann boundary conditions. The infinite boundaries are simulated via absorbing boundaries. They are introduced explicitly by modification the wave equation, adding artificial viscosity in the computational domain. The viscosity function is zero in domain and increases slightly while approaches to the infinite boundaries. The results indicate that for a grid with constant points, the proposed method is more stable than the common finite difference scheme. Moreover, the results show that interaction of structure and soil is an important factor, for example, for shear walls with higher density, smaller responses are captured during propagation of waves in the earth. Also when length of propagating waves is comparable with structure size, high localized responses in the structure will be occurred; therefore common beam element formulation could not be used.
  • Page 113
    Spatial data collection is a time/money consuming task in activities related to geospatial sciences. Spatial data integration increases the efficiency of spatial data through cost reduction. Therefore, developing matching algorithms is of vital importance in spatial data integration, data updating and data accuracy enhancement. The main objective of this research is to design and develop a semi-automatic vector matching system. The developed system simulates human brain process in its matching procedure. Priliminary results are promissing. Further reaseaches are required to examine the system efficiency.