فهرست مطالب
نشریه مهندسی عمران
سال چهل و چهارم شماره 2 (زمستان 1391)
- تاریخ انتشار: 1391/12/20
- تعداد عناوین: 9
-
-
صفحات 1-9در پنجاه سال گذشته استفاده از بتن پیش تنیده در اجرای پل های پیوسته با مقطع ثابت و متغیر رواج یافته است. یکی از مسائل مهم در طراحی، نحوه اتصال عرشه به پایه است که با استفاده از دستگاه های تکیه گاهی انجام می شود. در حالت استفاده از صفحات نئوپرن، این اتصال به سه صورت ساده با یک ردیف صفحات نشیمن، نیمه گیردار با دو ردیف صفحات نشیمن و یکپارچه انجام می شود. عملکرد مطلوب در مقابل شرایط محیطی، امکان پذیری لغزش و تغییر شکل محدود برای عرشه از خصوصیات مهم صفحات نئوپرن است. در این تحقیق اثر تعداد خطوط تکیه گاهی و نحوه اجرای اتصال در انتقال بار، توزیع تنش در پایه های پل و نسبت انتقال لنگرخمشی به نیروی محوری مورد بررسی قرار گرفته است. طرح های مورد بررسی شامل پل های پیوسته چهار دهانه از بتن پیش تنیده با دهانه های مختلف، به روش عددی اجزاء محدود و توسط تحلیل گر آباکوس مورد تحلیل قرار گرفته اند. سپس، عملکرد مدل ها با شرایط اتصال سه گانه با هم مقایسه شده اند. تحلیل با فرض رفتار مصالح بتن با پخش ترک در المان ها (ایجاد ترک های ریز و ایجاد نشدن ترک های بزرگ)، عملکرد الاستیک نئوپرن و الاستیک-پلاستیک کامل برای فولاد آرماتورها و فولاد پیش تنیدگی انجام شده است و در هر مدل، شرایط انتقال نیرو به تکیه گاه بررسی شده است. تحلیل نتایج نقش بسیار موثر فاصله بین دو ردیف صفحات تکیه گاهی، در مقایسه با تغییر در ضخامت این صفحات را تصریح می نماید. هم چنین اثرات طراحی ناکافی و غیراقتصادی زیرسازه در فرایند انتقال بار نیز مورد بررسی گرفته است.کلیدواژگان: صفحه نئوپرن، اتصال ساده، اتصال نیمه گیردار، اتصال یکپارچه
-
اثر مقاومت لغزشی فیوز بر ظرفیت نهایی میانقاب مهندسی دارای فیوز لغزان با استفاده از تحلیل اجزاء محدودصفحات 11-22میانقابها از المان های موثر بر رفتار سازه هستند که بر اساس آیین نامه ها یا باید ضمن تامین مقاومت کافی عرضی به صورت موثر از قاب جدا شوند یا اثر سازه ای آنها در تحلیل و طراحی در نظر گرفته شود. بر خلاف این موضوع در بیش تر حالات از اثر میانقاب در سازه صرفنظر می شود که دلیل اصلی آن نبود خواص مهندسی و به خصوص شکل پذیری است. در سال های اخیر میانقابی پیشنهاد شده است که در ارتفاع میانی خود دارای فیوز لغزان اصطکاکی با مقاومت لغزشی قابل تنظیم است. مطالعه آزمایشگاهی این نوع میانقاب روی تعداد محدودی نمونه، حکایت از رفتار شکل پذیر این نوع میانقاب دارد؛ ضمن اینکه مقاومت نهایی آن را نیز می توان با تنظیم فیوز، به مقدار دلخواه درآورد. با توجه به کم بودن اطلاعات بدست آمده از آزمایش برای بررسی رفتار این میانقاب، در این تحقیق تلاش شده رفتار اینگونه میانقاب ها با استفاده از روش تحلیل اجزاء محدود، بررسی و ارتباط میان مقاومت لغزشی فیوز با مقاومت نهایی چنین میانقابی مورد بررسی قرار گیرد. در این راستا از نرم افزار آباکس1 که توانایی خوبی در طراحی رفتار غیر خطی و مسائل تماسی دارد استفاده شده است. بدین جهت، ابتدا درستی نتایج تحلیل، با داده های آزمایشگاهی بررسی شد و پس از اطمینان از درستی طراحی و نتایج تحلیلی، اثر مقاومت های متفاوت فیوز بر مقاومت میانقاب مطالعه شد. در پایان، نتایج تحلیل های انجام شده نشان می دهد که افزایش مقاومت لغزشی فیوز باعث افزایش مقاومت قاب مرکب دارای فیوز شده ولی از حدی خاص به بعد مقاومت نهایی قاب میانپر ثابت باقی خواهد ماند؛ همچنین استفاده از این نوع میانقاب در قاب مرکب باعث می شود که قاب و میانقاب بصورت بهینه از ظرفیت خود استفاده نمایند.کلیدواژگان: میانقاب مهندسی، فیوز لغزان، مقاومت نهایی، تحلیل اجزاء محدود
-
صفحات 23-35دیافراگم های کف، علاوه بر تحمل بارهای ثقلی و انتقال این بارها به اعضای قائم سازه ای، وظیفه ی جمع آوری نیروهای جانبی و توزیع آن ها بین سامانه مقاوم جانبی را بر عهده دارند. بنابراین درک رفتار درون صفحه ای دیافراگم ها برای تحلیل و طراحی سازه و هم چنین به دست آوردن عملکرد بهینه ی لرزه ای دارای اهمیت است. به این منظور در این مقاله، برای بررسی اثر بازشو بر رفتار دیافراگم های مرکب فولادی – بتنی در سازه های فولادی کوتاه مرتبه، سازه های فولادی از یک تا شش طبقه، با نسبت های ابعادی 1، 3 و 5 و سطوح مختلف بازشو توسط نرم افزار ETABS طراحی شده اند. پس از تحلیل دینامیکی طیفی، نتایج حاصل نشان می دهند که در سازه های مورد مطالعه فرض صلب بودن دیافراگم، به ویژه در طبقات پایینی، تا حدودی نامناسب به نظر می رسد و در سازه های با نسبت های ابعادی 1، 3 و 5 به ترتیب طبقات اول، اول و دوم، و اول الی چهارم به صورت انعطاف پذیرعمل می نمایند. هم چنین دیافراگم های دارای سطح مشارکت بین 20 الی 50 درصد بازشو، انعطاف پذیری بیش از حد انتظاری نشان می دهند و در صورت وجود بازشوهای با مساحت بیش از 20 درصد سطح دیافراگم، بسامد سازه ها به صورت چشم گیری افزایش یافته و لزوم تفکیک سازه را به چند بخش ایجاب می نماید.کلیدواژگان: دیافراگم مرکب، بازشو، رفتار درون صفحه ای، صلبیت، تحلیل دینامیکی طیفی
-
صفحات 37-46شکست اعضاء بتن مسلح (با فولاد زیاد) ساخته شده از بتن مقاومت بالا، ترد و ناگهانی است، بنابراین بررسی شکل پذیری چنین اعضایی اهمیت ویژه دارد. بدین منظور در تحقیق حاضر تعداد شش عدد تیر دارای بتن با مقاومت بالا با درصد فولاد کششی و فشاری متغیر شده ساخته و به کمک نصب ابزارهای دقیق اندازه گیری، بصورت آزمایشگاهی بررسی شدند. تیرها تحت بار فزاینده تا مرحله تخریب، بارگذاری شده و مقادیر کرنش میلگردهای طولی کششی و فشاری و همچنین کرنش فشاری بتن همراه با خیز در چند نقطه در طول تیر در حین افزایش بار ثبت شد. به منظور بررسی تاثیر فولاد فشاری بر شکل پذیری، نتایج بدست آمده از تیرهای دارای فولاد مضاعف با نتایج تیرهای مشابه دارای فقط فولاد کششی مقایسه شده است. نتایج تحلیل آزمایشگاهی با نتایج تئوری برگرفته از آیین نامه های CSA و ACI مقایسه شده است. در این مقاله همچنین مقایسه شکل پذیری جابجایی و شکل پذیری انحناء اعضاء نیز صورت گرفته است.کلیدواژگان: شکل پذیری، بتن با مقاومت زیاد، اعضاء خمشی با فولاد زیاد، آیین نامه های ACI و CSA
-
صفحات 47-64در این مقاله عملکرد لرزه ای قاب های خمشی فولادی با اتصالات صفحه کناری با تاکید بر عدم قطعیت های لرزه ای مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، ابتدا با تکیه بر نتایج آزمایشگاهی و اجزای محدود موجود، مدل رفتاری اتصال صفحه کناری ارائه و کالیبره شده است. سپس سازه های سه بعدی طراحی شده با به کارگیری مدل اتصال ارائه شده، با توجه به شرایط غیر خطی، به شکل قاب های خمشی دو بعدی مدل سازی شدند. برای انعکاس عدم قطعیت ذاتی موجود در پدیده زمین لرزه، روش تحلیل دینامیکی افزاینده IDA، به کار گرفته شد. بدین ترتیب، بیش از 1500 تحلیل دینامیکی غیر خطی از سازه های مورد مطالعه به عمل آمد و نتایج این تحلیل ها برای برآورد عملکرد قاب ها در قالب مفاهیمی چون « بسامد فراگذشت از حالات حدی» و «منحنی خطر تقاضای لرزه ای سازه ها» مورد استفاده قرار گرفت. این نتایج می توانند معیاری برای مقایسه عملکرد سازه های گوناگون باشند و یا در برآورد کفایت آیین نامه های مورد استفاده در طراحی قاب ها مورد استفاده قرار گیرند.کلیدواژگان: قاب خمشی فولادی، اتصال صفحه کناری، مهندسی زلزله بر اساس عملکرد، تحلیلی دینامیکی افزاینده IDA، فراگذشت از حالات حدی، منحنی خطر تقاضای لرزه ای
-
صفحات 65-74یک مدل رفتاری حالت بحرانی برای پیش بینی رفتار ماسه ها بویژه ماسه های غیرمتراکم و با پتانسیل روانگرایی در گذشته ارائه شده بود. این مدل که قبلا با جزئیات کامل منتشر شده است قادر است رفتار ماسه در شرایط مختلف زهکشی شده و زهکشی نشده را در نظر گیرد. با وجود توانایی های گسترده مدل اولیه در پیش بینی رفتار ماسه ها، توسعه بیشتر این مدل برای پیش بینی رفتار در محل ماسه ها که اغلب ناهمسانی زیادی از خود نشان می دهد بسیار مهم بنظر می رسد. با افزودن این قابلیت به قابلیت های قبلی، از این مدل می توان برای تحلیل های عددی انواع سازه های خاکی با رفتار ناهمسان استفاده نمود.
در این مقاله نشان داده شده است که با افزودن یک پارامتر با عنوان پارامتر ناهمسانی به فرمولاسیون مدل اولیه، مدل قادر به پیش بینی رفتار ناهمسان ناشی از ساختار خاک (ناهمسانی ذاتی) می شود. این پارامتر وابسته به ساختار خاک و شرایط بارگذاری است. توانایی مدل اصلاح شده در نشان دادن ناهمسانی ذاتی با مقایسه نتایج حاصل از آزمایشگاه و پیش بینی بدست آمده از مدل مورد ارزیابی قرار گرفته است.کلیدواژگان: مدل رفتاری، ناهمسانی، تحلیل عددی، رفتار ماسه -
صفحات 75-82امروزه کاربرد بتن الیافی به دلیل مزایای آن نسبت به بتن غیر مسلح گسترش یافته است.از جمله این مزایا می توان میزان جذب انرژی بالا، بهبود چشمگیر رفتار بتن در ناحیه بعد از ایجاد اولین ترک، بهبود مقاومت خمشی و مقاومت به ضربه و جلوگیری از ایجاد و گسترش ترک های جمع شدگی را نام برد. با توجه به اینکه کاربرد یک نوع الیاف خواص مطلوب گفته شده را در گستره محدود بهبود می بخشد، امروزه کاربرد بتن الیافی هیبریدی گسترش یافته است.
در این پ‍ژوهش اثر افزایش درصد الیاف پلی پروپیلن در بتن الیافی هیبریدی مورد بررسی قرار گرفته است. سه درصد مختلف الیاف پلی پروپیلن در 1% حجمی الیاف فولادی جایگزین شده است. درپایان، خواص مکانیکی نمونه های بتن الیافی هیبریدی فولادی _ پلی پروپیلن شامل طاقت خمشی، مقاومت خمشی و مقاومت به ضربه با یکدیگر و بتن شاهد مقایسه شده است.
نتایج آزمایش ها نشان دهنده آن است که الیاف پلی پروپیلن قابلیت پل زدن بر روی ریزترک ها را داشته و اثر ناچیزی بر بهبود رفتار بتن بعد از ایجاد اولین ترک را دارند. هرچه الیاف فولادی با درصد بیشتری از الیاف پلی پروپیلن جایگزین شود، میزان مقاومت خمشی، جذب انرژی و مقاومت به ضربه کاهش می یابد.کلیدواژگان: بتن الیافی هیبریدی، طاقت خمشی، مقاومت ضربه، الیاف فولادی، الیاف پلی پروپیلن -
صفحات 83-93منحنی غیرخطی نیرو- جابجایی ستون های مربعی شکل در استانداردهایی که برای بهسازی لرزه ای ساختمان های موجود به کار می روند، توسط دو مقدار a و b که به ترتیب بیانگر کاهش ظرفیت جانبی و محوری هستند، تعریف میشوند. مقادیر این دو عامل در نشریه 360 و فیما 356 و همچنین ASCE41-06تابعی از سطح بار محوری و همچنین نسبت ظرفیت برش ستون به برش قابل تحمل توسط بتن است در حالیکه در بازنگری آیین نامه ASCE41-06 این مقادیر تابعی از سطح بار محوری و همچنین نسبت حجمی تقویت های عرضی است. در این مقاله یک شاخص محصورسازی که به خوبی بیانگر اثرات آرایش آرماتورهای طولی و عرضی و همچنین مقاومت تسلیم است، پیشنهاد شده است. این شاخص در پیش بینی عامل a و b به ترتیب برای 38 و 13 نمونه ستون آزمایشگاهی به کار رفته و در ادامه جدولی از این شاخص محصورسازی ستون پیشنهاد می شود. شاخص محصورسازی و هم چنین جدول پیشنهادی، نشان دهنده دقت بالاتری از پیش بینی مقادیر a و b است. بطوریکه نتایج حاصله علاوه بر حفظ ملاحظات موردنظر آیین نامه، بیشترین اختلاف بین مقادیر آزمایشگاهی و نتایج حاصله را از 7/4 برابر در نسخه بازنگری شده ASCE41-06 به 6/3 تقلیل داده است.کلیدواژگان: بهسازی لرزه ای، ستون بتن آرمه، محصورشدگی، زمین لرزه، آیین نامه
-
صفحات 95-108جداسازی لرزه ای، یک روش نسبتا جدید مورد استفاده در ساختمان های مقاوم در برابر زلزله است که مبنای آن کاهش نیروهای وارده بر سازه، به جای افزایش ظرفیت سازه برای تحمل بارهای جانبی، است. با وجود پیشرفت های اخیر و تحقیقات فراوان صورت گرفته، مقایسه اقتصادی این روش با سایر روش ها و گرایش های بیش از حد محافظه کارانه ی آئین نامه ها، هنوز به عنوان موانع گسترش سراسری این فناوری به حساب می آیند. بنابراین در این مقاله با هدف قرار دادن بحث اقتصادی این مقوله و در نظر گرفتن وضعیت آیین نامه های موجود و توجه به مسائل کاربردی و عملی و همچنین با اعمال تغییراتی در روند متداول طراحی جداسازها و بهره گیری از روش بهینه سازی الگوریتم ژنتیک، برنامه ای در محیط برنامه نویسی فرترن نوشته شده که این برنامه در حقیقت ترکیبی از برنامه طراحی جداسازها و برنامه بهینه سازی الگوریتم ژنتیک بوده و هدف اصلی آن کاهش هزینه های مربوط به جداسازی سازه ها با توجه به ملاحظات کاربردی و عملی این فناوری است. این برنامه قادر است تا بر اساس ابعاد زمین مورد نظر، پلان های مختلف ستون گذاری را با در نظر گرفتن مسائل مرتبط با روسازه و همچنین مسائل اجرایی بررسی نموده و پلانی که منجر به تولید سامانه جداساز با هزینه ی کمتری باشد را به عنوان پلان پیشنهادی معرفی نماید.کلیدواژگان: جداسازی لرزه ای، هزینه های اقتصادی، مدل بهینه، برنامه نویسی فرترن
-
Pages 1-9On recent fifty years, using pre-stressed concrete for construction of continuous bridges with constant or variable cross section has a large spread. One of important objects in design is the way of connecting deck to piers that is done mostly by means of bearings. In the case of using neoprene bearings, There are three kinds of deck-pier connection; Simple, semi-rigid and rigid connections. Desired performance against environmental conditions, possibility of sliding, and finite movement of deck are of important properties for neoprene bearings. Bearing lines number and the effect of connection construction in load transferring, stress distribution in bridge piers and the ratio of bending moment to axial force transferred, are surveying in this research. Models, contain four spans continuous pre-stressed concrete bridges with various span lengths, and are analyzed by Finite Element Method and using ABAQUS analyzer. After analysis performance, models with different kinds of connection are compared. With assuming smeared crack performance for concrete,elastic for neoprene and elastic-prefect plastic for steel, analysis is done and for each model, load transfer is surveyed. Results of analysis show the effective role of distance variation of two rows of bearings, in comparison with their thickness effect. In addition, analysis results insist on optimum design for bearings, to have a safe and controlled load transfer.Keywords: Neoprene, Simple connection, semi rigid connection, continuous connection
-
Pages 11-22Infills have considerable effects on seismic behavior of buildings and should be considered in the analysis or be isolated from the containing frames. Despite, most types of infills cannot be regarded as engineered elements, specially for the lack of sufficient ductility and normally ignored in the analysis phase. Recently a new type of infill is proposed, that has a frictional fuse at the mid-height. High ductility of such infill has been confirmed through experimental studies. In this paper finite element analysis results of the fused infills are presented to study the relation between their ultimate capacities and the fuse sliding strengths. For this ABAQUS 6.8-1 was applied after being confirmed by the experimental results. The obtained results show that the infill ultimate strength rises by increasing the fuse sliding strength, however will remains constant after a certain amount, depending on the infill propertie. Moreover, infills and frames will behave in their optimum capacities when such infills are applied in the frame.Keywords: Engineered infill, sliding fuse, ultimate strength, finite element
-
Pages 23-35The most important function of structural diaphragms is to support and transmit gravity loads to vertical structural elements such as columns. In addition, diaphragms play an important role in collecting lateral loads at specific elevations and distributing them to the lateral resistance system. Thus, in-plane behaviour of diaphragms can be considered for structural analysis and design of structural elements and securing the optimum seismic performance of the structure. In order to investigate structural behaviour of composite steel-concrete diaphragms in low-rise steel structures, one to six storey steel structures with planar aspect ratios of one, three and five with different areas of openings have been analysed by the ETABS code. Results from response spectrum dynamic analysis indicate that the assumption of rigid diaphragms in the studied structures, in particular in the lower floors, is inappropriate. Diaphragms with openings of 20 to 50 percent of area have a flexible behaviour. An opening area of more than 20 percent increases the natural frequency of the structure; hence, necessity for an expansion joint.Keywords: Composite diaphragm, Opening, In, plane behaviour, Rigidity, Response spectrum analysis
-
Pages 37-46The nature of fracture in reinforced high strength concrete (HSC) members is brittle and therefore in the seismic areas the ductility investigation of heavily reinforced HSC members is important. Six reinforced HSC beams with different percentage of tensile and high compression bars with attaching electrical strain gauges cast and loaded experimentally up to failure. During the test, the strains on the concrete middle face and on the tension and compression bars along with deflection at different points of the span length measured. Ductility of doubly reinforced members was compared with the singly reinforced members. The theoretical results based on ACI and CSA codes have been compared with the experimental results. In this paper, the displacement and curvature ductility of such members are also reported.Keywords: ductility, HSC, heavily reinforced members, codes
-
Pages 47-64Seismic performance of steel moment frames with side-plate connections has been investigated with emphasis put on earthquake uncertainties. Based on experimental and finite element results, a connection model was proposed and calibrated to represent the side-plate connection behavior. Afterwards, some two-dimensional moment frames were adopted from the designed three-dimensional frame structures which were modeled incorporating the established connection model. To reflect the uncertainties associated with earthquakes, the incremental dynamic analysis procedure was performed. The procedure outcomes, which consist of more than 1500 nonlinear dynamic analyzes, were used to investigate the structures performance in terms such limit-state frequencies and seismic demand hazard curve. The quantified performances may be used in comparing the studied structures with similar other structures and also as a crisis to the prescriptions issued by design guidelines for the structures under consideration.Keywords: steel moment frame, sideplate connection, performance, based earthquake engineering, Incremental dynamic analysis, limit state frequency, seismic demand hazard curve
-
Pages 65-74A critical state constitutive model for sands was previously developed with emphasis on capturing the main aspects of the behavior of loose liquefiable sands. The model, which was presented in detail in previous publications, was formulated and verified for various drained and undrained loadings of sands under monotonic conditions. However, in order to enable the model to predict the behavior of in-situ soils, which often exhibit strong inherent anisotropy, it was found important to extend the model formulation such that it will also be able to predict the behavior of sands with strong anisotropy.
In this paper, it is shown that by adding a new anisotropy parameter to the model, it is possible to simulate the behavior of strongly anisotropic sands. The anisotropy parameter depends on sand fabric and loading condition. Ability of the modified model to account for soil inherent anisotropy is verified by comparing observed and predicted responses of inherently anisotropic sand subjected to various loadings.Keywords: Constitutive modeling, Anisotropy, Numerical Analysis, Sand behavior -
Pages 75-82Fiber reinforced concrete (FRC) has been used widely due to its advantages over plain concrete such as high energy absorption, post cracking behavior, flexural and impact strengths, arresting shrinkage crack.
This research discusses the effect of increasing the percentage of polypropylene fiber on flexural toughness and strength of FRC. Three percentages of polypropylene fiber were substituted in 1% steel fiber reinforced concrete (SFRC). Finally, the mechanical properties of three types of hybrid fiber reinforced concretes were compared with each other and with steel fiber reinforced concrete by measuring their flexural toughness and flexural strength. A four-point bending test was adopted to determine the effect of hybrid fibers on crack arresting and post crack behavior.
The research results show that the more the percentage of polypropylene fiber which is substituted in SFRC is, the less the amount of energy absorption and flexural toughness with FRC will be.Keywords: Hybrid fiber reinforced concrete, Flexural strength, Flexural toughness, Steel Fiber, polypropylene fibers -
Pages 83-93The nonlinear force-displacement curve of RC columns are presented in the current standards for seismic rehabilitation of existing buildings (such as ASCE41) by two displacement-based values of a and b that correspond to the loss of lateral and axial capacities, respectively. The ASCE41 presents the values of these two parameters as a function of the volumetric ratio of transverse reinforcement. A confinement index is proposed in this paper that accounts for the yield strength and arrangement of the transverse reinforcements as well. This index was used to predict the parameters a of 38 tested RC columns and the parameters b of 13 other columns. A table is proposed that gives the values of these two parameters based on the values of the proposed confinement index of the columns. It is shown that the proposed confinement index and table predicts more accurate values of the parameters a and b. Based on the results, maximum difference ratio to experimental values is reduced from 4.7 to 3.6 in comparison with those of update to ASCE41-06 while satisfying its specifications and regulations.Keywords: Seismic rehabilitation, RC column, Confinement, Earthquake, Standard
-
Pages 95-108Quake isolation is a comparatively new method for designing earthquake-resisting buildings. Instead of increasing the resistance of the structure against lateral pressures, this method is based on reducing the pressures on it. Economic expenses comparing with other methods are against widespread application of this technology. Therefore, this paper; aiming at the economic aspects of this method, considering the present approach of the codes, focusing on this methods applicatory and practical aspects, making changes in prevailing processes of designing structures, and using optimization technology of genetic algorithm; presents a program in Fortran environment. This program is, in fact, a combination of the programs of isolation designing and that of genetic algorithm optimization, and its main goal is to reduce the expenses of isolating structures, considering the applicatory and practical aspects of this technology. Based on the dimensions of a certain site, this program is able to examine the various plans of columniation while considering the matters related to superstructure and implementation and finally suggest a plan which leads to the production of an isolation system with lower expenses.Keywords: Quake isolation, Economical costs, FORTRAN programming, optimized model
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.