مصطفی زین الدینی
-
پژوهش حاضر به بررسی تجربی و عددی عمر خستگی اتصالات جوشی وصله ای فولادی حین بهره برداری پرداخته است. مجموعا سه نوع پانل با دستورالعمل جوشکاری مشابه اما خنک کاری متفاوت ساخته شد و سپس نمونه های بریده شده از پانل اصلی تحت آزمون های تجربی خستگی قرار گرفت. به منظور پیش بینی عمر خستگی نمونه ها، از یک رویکرد نوین مبتنی بر سختی سنجی پیوسته در مقطع جوشکاری استفاده شد. بدین منظور در گام نخست، از تصاویر ماکروگرافی و میکروسختی پیوسته مقاطع جوشکاری شده جهت تعیین خواص مکانیکی و پارامترهای خستگی مناطق مختلف جوش و منطقه متاثر از حرارت استفاده شد. سپس مقادیر تنش و کرنش حاصل از تحلیل المان محدود با نرم افزار آباکوس، با بکارگیری سابروتین UVARM و کدنویسی مدل های خستگی چندمحوری، جهت تخمین عمر قطعات مورد استفاده قرار گرفت. در گام بعدی، نتایج حاصل از تخمین عمر عددی با معیارهای خستگی، با نتایج تجربی آزمون های خستگی مقایسه شد و خطای معیارهای مورد استفاده گزارش شد. نتایج آزمون های تجربی نشان داد که نمونه های خنک شده با آب سرعت 0/5 متر در ثانیه افزایش عمر و نمونه های خنک شده با آب سرعت 1/5 متر در ثانیه کاهش عمر در مقایسه با نمونه های خنک شده در هوا دارند. به منظور پیش بینی عمر خستگی، به ترتیب از معیارهای بروان-میلرمارو و گلینکا استفاده شد و نتایج نشان داد که این دو معیار به ترتیب با حداکثر خطای میانگین 20/16 و 34/68 درصد قابلیت پیش بینی عمر خستگی را دارند.کلید واژگان: جوشکاری حین بهره برداری، عمر خستگی، اتصال وصله ای جوشی، اجزاء محدودThe present research has investigated the fatigue life of in-service steel patch welded joints by experimental/numerical approaches. To this end, three types of welded panels with similar Welding Procedure Specification but different cooling conditions were constructed. Subsequently, test samples cut from the main panels were subjected to fatigue tests. A novel approach involving continuous hardness measurement at the welding section was employed to predict the mechanical and fatigue properties of different zones in welded specimens. Firstly, the mechanical properties and fatigue parameters of various weld regions and heat affected zone were calculated using microhardness measurement and metallography images. Then, stress analysis was conducted in the Abaqus. The fatigue life was predicted using the stress and strain values obtained from the finite element analysis, the UVARM subroutine, and multiaxial fatigue modeling codes. The life estimations obtained from the numerical models were ultimately compared by experimental fatigue test results. The experimental tests showed that the samples cooled with water at a speed of 0.5 m/s had an increase in life, and the samples cooled with water at a speed of 1.5 m/s had a decrease in life compared to the samples cooled in air. Moreover, to predict the fatigue life, Brown-Miller-Marrow and Glinka criteria were used, respectively, and the results showed that these two criteria are able to predict the fatigue life with the maximum average error of 20.16% and 34.68%, respectively.Keywords: In-Service Welding, Fatigue Life Prediction, Steel Welded Patch, Finite Element Method
-
مقاله حاضر به بررسی رفتار اتصالات T شکل دایره ای توخالی لوله ای فولادی تحت بار توامان آتش و خمش خارج از صفحه می پردازد. نویسندگان اولین مطالعه تجربی آزمایشگاهی را بر روی رفتار در دمای بالای اتصالات T شکل لوله ای فولادی ساده تحت لنگر خمشی خارج صفحه انجام دادند. در ابتدا خلاصه نتایج یک مطالعه آزمایشگاهی انجام شده بر روی سه نمونه اتصال T شکل فولادی گزارش می شود. یک نمونه در دمای محیط تحت خمش خارج از صفحه شبه استاتیکی افزایشی وارده به مهار و دو نمونه دیگر تحت خمش خارج از صفحه و آتش استاندارد ISO-834 مورد آزمایش قرار گرفتند. در ادامه به منظور بررسی تفصیلی اتصالات مذکور، رفتار خمش خارج از صفحه آن ها به کمک تحلیل اجزای محدود مکانیکی - حرارتی تحت آتش استاندارد شبیه سازی شد. پس از صحت سنجی مدل عددی از طریق مقایسه نتایج آن با نتایج مطالعات آزمایشگاهی، به منظور بررسی تاثیر پارامترهای هندسی و نرخ بارگذاری بر روی رفتار اتصالات، یک سری مطالعات پارامتری بر روی اتصالات T شکل در مقیاس کامل انجام شد. نتایج این مطالعات نشان داد که نرخ بار اعمالی به مهار و پارامتر هندسی نسبت قطر مهار به پایه، تاثیر پراهمیت تری نسبت به سایر پارامترهای هندسی بر روی رفتار اتصال تحت آتش داشته است. افزایش نسبت قطر مهار به پایه از 2/0 به 1، باعث کاهش 56 درصدی دوران پسماند اتصال و افزایش 23 درصدی دمای بحرانی اتصال گردید. با افزایش نرخ بار اعمالی به مهار از 2/0 به 1 نیز دوران پسماند 245 درصد افزایش و دمای بحرانی 37 درصد کاهش یافت.
کلید واژگان: اتصال T شکل فولادی لوله ای، خمش خارج از صفحه، تحلیل تنش - حرارت، مد خرابی، دمای بحرانیThe behaviour of steel circular hollow section (CHS) T-joints under combined fire load and out-of-plane bending (OPB) is investigated. A review of the literature indicates that the subject has not been previously considered by researchers. The authors carried out the first laboratory experimental study on OPB behaviour of simple steel tubular T-joints under standard fire. The results of an experimental and numerical study performed on three small-scale steel tubular T-joint specimens is reported. One specimen was tested at ambient temperature under quasi-static incremental OPB moment in the brace and the other two specimens were tested under OPB moment plus exposure to ISO-834 standard fire.In order to have a deeper insight into the strength and failure mechanism of steel tubular T-joints under fire, their OPB behaviour was also studied using a coupled mechanical-thermal finite element modelling. The numerical model was validated against the experimental results and reasonable agreements were achieved. A parametric study was then performed on the OPB fire behaviour of full-scale steel tubular T-joints. The results showed that the superimposed OPB ratio in the brace and the diameter ratio parameter had more pronounced effects on the fire response of the joint as compared to other geometric and loading parameters. Increasing the the diameter ratio parameter from 0.2 to 1, reduced the joint’s residual rotation by 56 % and increased the critical temperature by 23 %. By increasing OPB ratio from 0.2 to 1, the residual rotation increased by 245 % and the critical temperature decreased by 37%.
Keywords: Steel tubular T-joint, Out of Plane Bending (OPB), Thermal-stress analysis, Failure mode, Critical temperature -
در این تحقیق اطلاعات حاصل از بررسی نظری رفتار نرم شوندگی/ سخت شوندگی و پدیده خرابی خمیری پیش رونده اعضای فولادی با مقطع لوله ای، تحت بارگذاری خمش خالص در محدوده غیر ارتجاعی ارائه می شود. در این مطالعه برای حل مسئله، از حل بسته ریاضی استفاده شده است. پدیده های فیزیکی مورد توجه در تحلیل شامل رفتار غیرارتجاعی مصالح، بیضی شدگی چرخه ای تجمعی سطح مقطع (مشابه رفتارخزش) و رفتار خمیری چرخه ای شامل اثرات بوشینگر، رفتار نرم شوندگی/ سخت شوندگی چرخه ای مصالح و پدیده خرابی خمیری پیش رونده است. روابط لنگر- انحنا بر پایه مقطع بیضی شده استخراج شده اند. رفتار مصالح در محدوده غیرخطی بر اساس معادله تنش- کرنش تورگارد لحاظ شده است که این امر موجب ساده سازی تحلیل شده است. یک مدل رفتاری ترکیبی شامل قانون سخت شوندگی پویای غیرخطی بعلاوه سخت شوندگی همسانگرد به منظور مدل سازی رفتار تنش- کرنش محوری چرخه ای در نظر گرفته شده است. تحلیل ها تحت بارگذاری خمش خالص تکرار شونده کم چرخه به صورت انحنا- کنترل انجام شده است. رشد چرخه به چرخه بیضی شدگی مقطع با استفاده از قانون اصلاح شده خزش بایلی- نیوتن در محاسبات لنگر خمشی آورده شده است پیش بینی های مدل با تعدادی از داده های تجربی در دسترس که به صورت آزمایش یکسویه و چرخه ای در محدوده خمیری بر روی لوله های فولادی انجام شده مقایسه شده است و نتایج محاسبات همخوانی قابل قبولی با داده های آزمایشگاهی دارند.کلید واژگان: لوله های فولادی، بارگذاری یکسویه و چرخه ای خمش خالص، رفتار نرم شوندگی، سخت شوندگی چرخه ایThe current paper deals with the cyclic softening/hardening and strain ratcheting behavior of circular steel tubes under repeated inelastic pure bending. A relatively simple closed-form solution is proposed to tackle the problem. Key physical features involved are the elastic after-effect, accumulated cyclic (creep type) ovalisation of the cross-section, cyclic plasticity including the Bauschinger effect, cyclic softening/hardening of the material and ratcheting effect. The moment-curvature formulation of the tube is derived in an ovalised configuration. Tvergaard stress-strain relation is used to describe the elasto-plastic stressstrain relationship of the material. This continuous nonlinear constitutive model considerably abridges the solution. A combined nonlinear kinematic/nonlinear isotropic hardening rule is used to describe the cyclic uniaxial stress-strain. The analysis of the low cycle pure inelastic bending of the tube is performed under a curvature-control regime. The cycle by cycle growth (creep type) in the ovalization of the cross-section is modeled using a modified version of the BaileyNorton creep law. The model predictions are examined against a number of available test data on the inelastic monotonic and cyclic bending of tubes and reasonable agreements are observed.Keywords: Steel circular tubular, Monotonic, cyclic inelastic pure bending, Cyclic softening, hardening behavior
-
در سال های اخیر، مطالعه آزمایشگاهی پدیده ارتعاش ناشی از گردابه، یکی از موضوعات مورد علاقه در بین محققین بوده است. با این حال فرضیات و روش های مورد استفاده در هر آزمایش، منجر به نتایج به نسبت متفاوتی در تحقیق های صورت گرفته، شده است. در مقاله حاضر، با استفاده از یک استوانه، به بررسی و تحلیل اثر شرایط انتهایی در پاسخ های ارتعاشی استوانه های در معرض جریان آب پرداخته شده است. برای این منظور یک استوانه صلب که به صورت ارتجاعی در یک حوضچه کشش نصب شده، در دو حالت با و بدون ورق انتهایی مورد آزمایش قرارگرفته است. محدوده اعداد رینولدز آزمایش شده از 5.8×103 تا 6.6×104 است. به منظور کنترل روش آزمایشگاهی مورد استفاده، داده های بدست آمده در این تحقیق، برای حالتی که ورق انتهایی به استوانه الصاق شده، با داده های مشابه آزمایشگاهی دیگر محققین مورد مقایسه قرارگرفته است.
مقایسه نتایج این تحقیق با کارهای گذشته، گویای درستی روش مورد آزمایش بوده است. براساس نتایج این تحقیق ورق انتهایی تاثیر قابل توجهی بر دامنه بدون بعد ارتعاشی استوانه خواهد داشت. همچنین، با حذف ورق انتهایی نمودار دامنه بدون بعد استوانه به سرعت های کاهش یافته بالاتری انتقال می یابد. در پاسخ بسامدی استوانه، حذف ورق انتهایی منجر به مقادیر کمتری برای بسامد استوانه شده است. بررسی ضریب نیروی برآیی نیز گویای روند مشابهی با آنچه که در دامنه بدون بعد دیده شد، می باشد. بطور کلی، بر اساس نتایج این تحقیق، حذف ورق انتهایی منجر به تحریک بیشتر استوانه در معرض جریان خواهد شد.کلید واژگان: ارتعاش ناشی از گردابه، ورق انتهایی، دامنه بدون بعد، نیروی برآیی، اختلاف فاز بین نیروی برآیی سیال و جابجایی استوانهIn recent decades, experimental studies of the vortex-induced vibration (VIV) became one of the interesting fields of science. However, variety of assumptions and methods of experiments have led to different results in various researches. Several parameters such as mass ratio, aspect ratio, degrees of freedom, and boundary conditions affect the VIV response of a simple circular cylinder. The current paper reports and discusses the results of in-water VIV experiments on an elastically mounted rigid cylinder with various types of end conditions. This paper focusses on the effects of the end condition by attaching an endplate to a circular cylinder and the results compared with those from a cylinder with no endplate. The Reynolds number ranges from 5.8×103 to 6.6×104. Experimental setup have also been compared and verified with some classical results of VIV. Results of current study was favorably compatible with previous researchers results.
The experimental results show that, the end condition noticeably changes the VIV amplitude especially in the lock-in area. Moreover, non-dimensional amplitudes shift to the higher reduced velocities when the endplate is removed. In the frequency responses, the cylinder with no endplate has lower quantities rather than the cylinder with an attached endplate. Evaluation of lift force coefficients also shows a similar pattern of effects on the non-dimensional amplitude. Consequently, the excitation of the structure in the lock-in region increases, when the endplate from the cylinders end is removed.Keywords: Vortex, Induced Vibration, Endplate, Non, dimensional Amplitude, Lift Coefficient, Phase Shift between the Lift Force, the Cylinder's Displacement -
در این پژوهش، از یک مدل عددی به منظور شبیه سازی پاسخ نیرو- تغییرمکان اعضای لوله ای تحت ضربه جانبی بدون در نظر گرفتن فشار داخلی یا نیروی محوری استفاده شده و با روابط تحلیلی موجود در آیین نامه ها مقایسه شده است. در ابتدا دو آزمایش بر روی نمونه های کوچک مقیاس فولادی با درجه X70 و نسبت D/t 22 انجام شده و سپس مدل عددی با استفاده از نتایج آزمایشگاهی صحت سنجی شده است. نتایج نشان می دهند که روابط تحلیلی برای شکل قرشدگی کروی و در حالتی که فشار داخلی وجود ندارد مقاومت جانبی بزرگتری را نسبت به نتایج آزمایشگاهی و عددی بیان می کنند. در انتها با استفاده از مدل عددی اثر عوامل مختلفی مانند نسبت D/t و نسبت d/D و تنش تسلیم بر مقاومت جانبی اعضای لوله ای مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان دادند که مقاومت جانبی به ترتیب اهمیت توسط نسبت D/t و تنش تسلیم و نسبت d/D کنترل می شود. همچنین با مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی عددی و روابط تحلیلی می توان اظهار داشت روابط تحلیلی به ازای نسبت های D/t و d/D بزرگتر نتایج دقیق تری را ارائه می کنند.
کلید واژگان: خط لوله، نیرو، تغییرمکان، قرشدگی، سنبه، ضربه جانبیIn the current study a numerical simulation approach has been chosen to simulate the force-deflection response of tubular member under lateral impact in the absence of internal pressure or axial force and the results have then been compared with analytical relations. Two series small scale experiments were carried out by the authors on X70 steel tubes and D/t of 22 and the numerical model has then been verified against experimental results. The results show that the analytical relations estimate greater lateral resistance than experimental results for the spherical indentor and in the unpressurized tubular members. The numerical model has then been used to study the effect of D/t and d/D and yield stress on lateral resistance of steel tubes. It has been noticed that، the lateral resistance was governed by: 1) D/t ratio 2) Yield stress 3) d/D ratio. The comparison between analytical and numerical results show that analytical relations are more accurate results for large D/t and d/D ratios.Keywords: Offshore pipeline, Force, Deflection, Dent, Indentor, Lateral Impact -
در این نوشتار، روشی نوین با عنوان تحلیل موج دوام و کاربرد آن در تحلیل، طراحی و ارزیابی سکوهای دریایی در برابر نیروی امواج تصادفی دریا معرفی شده است. این روش برگرفته از رویکرد تحلیل زمان دوام است که در مطالعات لرزه یی ساختمان ها مورد استفاده می گیرد. در روش تحلیل موج دوام (EWA)، سازه در معرض توابع قطار موج افزایشی از پیش طراحی شده، که به نحو مناسبی با شرایط امواج ساختگاه همپوشانی دارند، قرار می گیرد. با شروع تحلیل، مقادیر شاخص خرابی از مرحله ی رفتار کشسان تا مرحله ی واژگونی کامل سازه، مستقیما برحسب پارامتر زمان (و ارتفاع موج متناظر با آن) مورد مطالعه قرار می گیرد. در این نوشتار با ساخت 5 نمونه قطار موج افزایشی تصادفی و اعمال آنها به دو سکوی دریایی نوع جاکت، مفهوم روش تحلیل موج دوام به تفصیل مورد بررسی قرار گرفته است.
کلید واژگان: سازه های دریایی، امواج تصادفی نامنظم، توابع قطار، موج افزایشی، روش تحلیل موج دوام، ارتفاع موج دوام، تحلیل زمان دوامIn this paper a novel approach, called Endurance Wave Analysis (EWA), is established to non-linear dynamic analysis and assessment of offshore structures subjected to irregular wave loads. This is, in fact, an extension of the Endurance Time Analysis (ETA) that already presented by previous researchers for the seismic assessment of the onshore structures. With the EWA method, the offshore structure is simulated under a redefined ntensifying Wave Train Functions (IWTFs), corresponding to deteriorating sea states at a specific site. The functions are designed so that the roughness of the sea state represented by them increases over the time and even goes well beyond the design sea state. Using EWA, damage indices such as base shear, drift and allowable stress, or any other desirable parameters, from the linear elastic range of material behavior to permanent deformation or complete collapse level, can be studied directly in terms of the sea state roughness. Structural integrity can then be evaluated based on the EWA results. By definition, Endurance Wave Heights (EWHs) of a structure refers to waves that the structure would be stable against IWTFs according to any arbitrary damage index. Considering spectral features of the sea state, to incorporate waves of different heights and frequencies in a single dynamic analysis, to take into account the irregularity and randomness of the sea waves and requiring relatively short simulation times are among the advantages offered by EWA. It has been demonstrated that EWA, while utilizing a relatively simple methodology, provides a comprehensive insight into the behavior of complicated structural systems against wave actions which themselves are inherently random and complex. It produces detailed and valuable information which can be used for the assessment and design of structures subjected to wave loads. It has been also shown that the EWA approach can be integrated into a performance-based design procedure. For implementing a performance based assessment, it will be necessary to provide appropriate acceptance criteria for offshore structures in different performance levels such as IO, LS and CP. In this paper, the simple concept of the EWA is presented and the method is examined on offshore platform. Different irregular IWTF are generated and employed to evaluate the integrity of the two hypothetical two-dimensional steel jacket type platforms. The results clearly show that the proposed method is very effective for the dynamic non-linear analysis and assessment of offshore structures subjected to sea loads.
Keywords: Offshore Structures, Irregular Random Waves, Intensifying Wave Train Function (IWTF), Endurance Time Analysis (ETA), Endurance Wave Analysis (EWA), Endurance Wave Height (EWH) -
در طول عمر خطوط انتقال نفت و گاز فراساحلی، به علل مختلف، امکان قطع و وصل سیستم انتقال نفت و گاز وجود دارد. این قطع و وصل در خط باعث ایجاد کشش و فشار می شود، که می توانند به چین خوردگی، کمانش غیرخطی موضعی، یا خرابی خمیری پیش رونده منجر شوند. از طرف دیگر، مکانیزم های دیگر خرابی مثلا خوردگی رخ می دهد که می تواند منجر به کاهش مقاومت و در نهایت خرابی در لوله شود. در این تحقیق با استفاده از مدل سازی آزمایشگاهی، پدیده ی خرابی پیش رونده در خطوط لوله ی خورده شده ی دریایی تحت بارگذاری متناوب محوری مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که در نمونه های دارای خوردگی امکان بروز خرابی پیش رونده به میزان زیادی تشدید می شود.
کلید واژگان: خرابی پیش رونده، بارگذاری تناوبی، لوله های دارای خوردگی، چین خوردگیRepetition of start-up shutdown and temperature changes in an offshore pipeline will generate cycles of compression relaxation in the line. This might lead to wrinkling and local or plastic buckling in the line. On the other hand, offshore pipelines are commonly exposed to corrosion attacks from sea water and chemically corrosive fluids inside the pipe. In the current study, the effect of corrosion defects on the tubes ratcheting response under cyclic axial loadings is investigated. The experimental modeling was aimed at providing comparisons between the behavior of intact and corroded tubes under small amplitude wrinkles and subsequent persistent cycles of axial stress ranges. The specimens were all first subjected to monotonic axial compressions to attain an initial pre-defined non-linear axial strain. The subsequent cyclic axial load was introduced to the specimen in a load control mode. The mean and amplitude values for the cyclic stress remained constant in each test but varied with different tests. The physical shape caused by the metal loss in a corroded tube is irregular in depth and in surface. Results obtained from specimens IC1(I) and IC2(I) indicated that the increase in the cyclic stress amplitude had a major effect on the ratcheting response. Ratcheting strain responses suggested that the shape of the initial non-linear path, the constant ratcheting rate (or the slope of the linear part of the response and the number of cycles to the failure) were substantially affected by variations in the amplitude of the cyclic stress. It was observed that surface imperfections had more detrimental effects on the axial ratcheting response of the defected tubes, as compared to the corresponding monotonic responses. It was noticed that the ratcheting problem, or the possibility of progressive plastic failure, was substantially exacerbated by the presence of corrosion defects.
Keywords: Ratcheting, Cyclic Loading, Corroded Pipe, Wrinkling, Circular Tubes -
اتصالات تیر-ستون تاثیر قابل توجهی بر رفتار سازه ها در دمای معمولی و در دماهای بالا دارند. وقتی سازه های فولادی در معرض آتش قرار می گیرند قابلیت تحمل آنها به شدت کاهش پیدا می کند و عملکرد اتصال در این مورد اهمیت خاص می یابد. بررسی های صورت گرفته بر روی آتش سوزی های واقعی و همچنین آزمایش هایی که صورت گرفته اند، مشخص می کنند که اتصالات بر زمان دوام اعضای سازه ای در آتش نیز تاثیر قابل توجهی دارند. ولی با این وجود به دلیل هزینه بالایی که آزمایش های در دمای بالا دارند در مورد طیف گسترده ای از اتصالات، اطلاعات آزمایشگاهی کافی موجود نیست. از جمله اتصالاتی که کمتر مورد توجه قرار گرفته اتصالات تیر I شکل به ستون لوله ای در عرشه سکوهای نفتی می باشد. به دلیل احتمال بالای خطر اتش سوزی در سکوهای نفتی، بررسی و رفتارسنجی این اتصالات در حرارت های بالا و تاثیر حرارت روی سختی اتصالات از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. با توجه به این مهم در این تحقیق، تعدادی آزمایش در دمای بالا بر روی این نوع اتصالات انجام شده است. تغییرات سختی خمشی اتصال در نمونه ها مورد بررسی قرار گرفته و نتایج حاصل در قالب نمودارهای دما- سختی ارایه شده اند.
کلید واژگان: اتصالات تیر به ستون لوله ای، سکوهای نفتی، رفتار در دمای بالا، آتش، مطالعه آزمایشگاهی، سختیBeam-to-column connections have been found to be of great significance in influencing structural behavior at ambient and elevated temperatures. When steel-framed structures are subjected to fire, the load bearing capacity is decreased and the behavior of the joints is of particular concern. Observations from full scale fire tests and damaged structures confirm that connections have a considerable effect on the stability time of structural components in fire. Due to the high cost of elevated temperature tests, adequate experimental data about a broad range of connections is not available. One type of such connections is the connections between I-shape beam and pipe shape columns in oil platform decks. Considering the high probability of fire in oil platforms, study of the behavior of these connections at elevated temperatures is of great importance. In the current study, a number of experimental tests have been conducted on this connection type to investigate their flexural bahaviour and in particular the bending stiffness of the connection in fire. Effects of the temperature rise on the rotational response of the specimens are studied and the results are presented as temperature stiffness curves.Keywords: Beam, to, pipe column connection, Oil platforms, Elevated, temperature behavior, Rotation, stiffness curve, Fire, Experimental study, Stiffness -
تحلیل موج افزایشی (IWA)1 روشی موثر و کارآمد به منظور ارزیابی رفتار دینامیکی سکوهای ثابت فلزی بر مبنای عملکرد می باشد. به لحاظ انطباق مناسب الگوی بارگذاری این رویکرد با شرایط بارگذاری واقعی، انتظار می رود نتایج حاصل از آن از دقت بهتری نسبت به تحلیل بار افزون2 مرسوم برخوردار باشد. از سوی دیگر، امواج دریا ماهیتی تصادفی و نامنظم دارند و این ویژگی تاثیر به سزایی در پاسخ و عملکرد سازه های در معرض نیروی امواج خواهد داشت. دور از انتظار نیست که یکی از مهمترین پارامترهای عدم قطعیت3 در مطالعات فراساحل را عدم ثابت بودن نیمرخ امواج و یا تصادفی بودن آن ها دانست.
با این هدف، در این مقاله سعی می شود به کمک مفاهیم احتمالاتی، تاثیر ماهیت تصادفی بارهای محیطی دریا در نتایج روش تحلیل موج افزایشی مورد بررسی قرار گیرد و بر اساس آن منحنی های احتمالاتی ظرفیت سکو استخراج گردد. برای این منظور با انجام تعداد زیادی شبیه سازی نامنظم بلندمدت (3 ساعته) و کوتاه مدت افزایشی، منحنی های ظرفیت یک سازه جاکت فولادی به صورت احتمالاتی استخراج شده و نتایج آن با نتایج حاصل از مدل امواج منظم مقایسه شده است.
کلید واژگان: سکو های دریایی، ظرفیت احتمالاتی، تحلیل امواج تصادفی افزایشی، امواج تصادفی بلندمدت، امواج کوتاه مدت مقیدشدهbased assessment of offshore jacket type platforms against wave loading. This approach can be employed to obtain a more realistic estimate for the ultimate capacity of offshore platforms, in comparison to the commonly used push-over analysis. On the other hand, ocean and sea waves are both random; they are irregular in shape, height, speed, period and directions. Therefore, one of the most important uncertainties in the offshore field loading is the stochastic nature of the waves. In this paper a probabilistic method has been proposed in order to estimate the ultimate capacity of offshore platforms subjected to random waves using IWA. To this end, a sufficient number of long-term simulations (3hours) and constrained simulations (using Constrained NewWave methodology) have been carried out.Keywords: Offshore platform, Probabilistic capacity, Irregular waves, Incremental Random Wave Analysis (IRWA), Constrained short, term waves -
اعضای لوله ای درعمل به دلیل فرآیند ساخت و آسیب های وارده در مراحل حمل و نقل و نصب لوله فاقد یک هندسه استوانه ای کامل و بی نقص هستند. در واقع ناراستی هایی در مقطع و طول آن ها وجود دارد. حضور ناراستی می تواند بر رفتار اعضای لوله ای مقابل بارهای وارده تا حد زیادی تاثیر گذار باشد. در این پژوهش، تاثیر حضور ناراستی بر رفتار اعضای لوله ای تحت بارگذاری یک سویه محوری فشاری به صورت آزمایشگاهی و مدل سازی عددی مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا چهار نمونه آزمایشگاهی از لوله فولادی با درجه X70 و با نسبت قطر به ضخامت (D/t) 22 پس از انجام اسکن سه بعدی مورد آزمایش قرار گرفته اند. نتایج نشان دادند که حضور ناراستی در اعضای لوله ای منجر به بروز کمانش محلی در لوله شده و بر تنش فشاری حداکثر قابل تحمل در عضو (σ_L) و کرنش معادل آن(ε_L) تاثیر گذار است. هندسه ناراستی در نظر گرفته شده در مدل عددی بر اساس مودهای مختلف کمانش در اعضای لوله ای می باشد. نتایج حاصل از مدل سازی عددی و نتایج آزمایشگاهی با یکدیگر مقایسه شده و به طور کلی مطابقت قابل قبولی مشاهده شده است. در ادامه از مدل عددی به منظور بررسی تاثیر عواملی مانند هندسه ناراستی، دامنه ناراستی (A)، نسبت D/t و نسبت λ/L استفاده شده است. نتایج نشان دادند که مودهای بالاتر و متقارن، تاثیر بیشتری بر رفتار یک سویه فشاری اعضای لوله ای دارد. با افزایش دامنه ناراستی، σ_L و ε_L کاهش می یابند اما مرتبه کاهش هر دو پارامتر متاثر از هندسه ناراستی و نسبت D/t و λ/L است. با توجه به نتایج به دست آمده مشخص است که تاثیر ناراستی بر ε_L بسیار بزرگتر از تاثیر ناراستی بر σ_L است.
کلید واژگان: مطالعه عددی، مطالعه تجربی، اعضای لوله ای فولادی، ناراستی هندسی، بارگذاری یک سویه فشار محوری، کمانش محلیIn practice, steel tubulars lack a mathematically perfect cylindrical shape, due to non-uniformities introduced during the manufacturing process, construction methods, damages incurred in the transport. The imperfections might exist in the cross section and along the tubular member. Imperfections can greatly affect the behavior of tubular members. The work presented in this paper is perusing effect of geometrical imperfections on steel tubes under monotonic axial compressive loading. An experimental model testing along with a numerical simulation approach has been employed. The small scale experiments were conducted on X70 steel pipes with diameter 44 (mm) and D/t of 22. The results showed that under monotonic loading the presence of imperfection in the tubular member leads to local buckling of the tube and has a decreasing effect on the limit stress (σ_L) and on the strain corresponding to the ultimate load (ε_L). The geometry of the imperfections introduced to the numerical model is based on the scaled down buckling mode shapes of the tubular specimen. In general, a reasonable agreement has been noticed between the experimental and the numerical results. The numerical model has then been used to study the effect of geometry of imperfection and imperfection amplitude (A), D/t and (λ/L) on the response of steel tubes to monotonic axial compressive loading. The results showed that the monotonic response was more sensitive to higher mode shapes as compared to the lower modes and to symmetric modes as compare to non-symmetric modes. The limit stress and the strain corresponding to the ultimate load decrease as imperfection amplitude increases. The stress-strain path was also found to be affected by the geometry of imperfections, D/t and the imperfection wave length. The results of the current study also shows that the tube imperfection has a more profound effect on the limit strain (ε_L) in comparison to that on the limit stress (σ_L).Keywords: Experimental study, Numerical study, Steel tubular members, Imperfection, Monotonic axial compressive loading, Local buckling -
اتصالات تیر- ستون تاثیر قابل توجهی بر رفتار سازه ها در دمای معمولی و در دماهای بالا دارند. بررسی های صورت گرفته بر روی آتش سوزی های واقعی و همچنین آزمایشهایی که صورت گرفته اند، مشخص می کنند که اتصالات بر زمان دوام اعضای سازه ای در آتش نیز تاثیر قابل توجهی دارند. ولی با این وجود به دلیل هزینه بالایی که آزمایشهای در دمای بالا دارند در مورد طیف گسترده ای از اتصالات، اطلاعات آزمایشگاهی کافی موجود نیست.
یکی از این اتصالات، اتصالات تیر I شکل به ستون لوله ای در عرشه سکوهای نفتی می باشد. به دلیل احتمال بالای خطر آتش سوزی در سکوهای نفتی، بررسی رفتار این اتصالات در حرارت های بالا از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. بنابراین، 11 آزمایش بر روی این نوع اتصالات انجام شد تا مقاومت به آتش سوزی این اتصالات ارزیابی شود. مودهای گسیختگی و الگوی تغییر شکل نمونه ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مود اصلی گسیختگی اتصال، گسیختگی کششی استار پلیت بالایی می باشد.
کلید واژگان: اتصالات تیر به ستون لوله ای، سکوهای نفتی، رفتار در دمای بالا، نمودار دما، دوران، آتش، مطالعه آزمایشگاهیBeam-to-column connections have been found to be of great significance in influencing structural behavior at ambient and elevated temperatures. Observations from full-scale fire tests and damaged structures confirm that connections have a considerable effect on the stability time of structural components in fire. Due to the high cost of elevated temperature tests, adequate experimental data about a broad range of connections is not available. One type of such connections is the connections between I-shape beam and pipe shape columns in oil platform decks. Considering the high probability of fire in oil platforms, study of the behavior of these connections at elevated temperatures is of great importance. Therefore, 11 experimental tests were conducted on this connection type to investigate their fire-resistance capacity. The failure modes and deformation patterns of these specimens were studied. The results showed that the main failure mode of the connection is the tensile failure of top star plate.Keywords: topside connections, oil platforms, elevated, temperature, experimental study, fire -
کشور ایران به دلیل داشتن خط ساحلی طولانی و داشتن منابع نفتی، احتیاج به احداث اسکله های زیادی دارد. سازه های شمع و عرشه سازه هایی شریانی و بسیار با ارزش برای جابه جایی مواد، کالا و مواد خام است. این سازه های ساحلی هم چنین نقش بسیار مهمی در سیستم حمل و نقل در بعد و پیش از خرابی های طبیعی مانند زلزله و سونامی بازی می کنند. چون ایران کشوری زلزله خیز است، بررسی رفتار سازه شمع و عرشه اهمیت زیادی دارد.
این مقاله به مقایسه ضرایب کاهش مقاومت سازه شمع و عرشه چند دهانه تحت زلزله های حوزه نزدیک و دور اختصاص دارد. در این مقاله نخست روابط بسته تحلیلی برای پاسخ دینامیکی غیرخطی یک مدل چند دهانه سازه شمع و عرشه با درنظر گرفتن آثار و تغییر شکل های بزرگ استخراج شده است. سپس سازه تحت دو پالس (پالس عمود بر گسل و پالس در P-Δ غیرخطی هندسی، آثار امتداد گسل)، تعدادی زلزله حوزه نزدیک و زلزله حوزه دور تحلیل است. در این مقاله، آثار سخت شوندگی کرنشی، تغییر ارتفاع عرشه و فاصله از مرکز زلزله روی ضریب کاهش مقاومت بررسی شده است. ضرایب مقاومت به دست آمده با مقادیر کلاسیک آن ها نیز مقایسه شده است.
کلید واژگان: ضریب کاهش مقاومت، شکل پذیری، زلزله حوزه نزدیک، زلزله حوزه دور و اسکله شمع و عرشهDuring the past decades, there has been an ever increasing demand for construction of new wharves and port facilities in Iran. This is partly because of the recent rapid demographic, social and economic developments, increase in offshore oil and gas activities and also long coastlines available in the country. Wharves، Piers and jetties are lifeline structures, which provide a cost effective means for transporting large quantities of goods and raw materials into and out of a region. Harbor structures also play a central role in management of an abnormal condition such as an earthquake. For long structures such as wharves and jetties, transient ground deformations inducedby seismic wave passage and effects from the spatial difference in ground motion become important. On the other hand, if a port facility is located close to the seismic source, it will become subject to the near field pulse type excitations. An analytical approach has been used to address the problem. Linear and non-linear response of simplified structural models to near-fault and far-fault strong ground motions is investigated. The model approximates a structure by an equivalent oscillator consisting of a rigid beam supported by several rigid mass-less columns. Bi-linear rotational springs connect the columns to the deck and the base of the structure. The system has been studied under two pulses type (fault-normal pulse and fault-parallel pulse) and 108 near field and far field earthquake excitations. In this study closed form solutions for the dynamic response of multi span pile and deck structures have been developed. Material non-linearity, large deformations and P effects are taken into consideration. The central difference method is employed to solve the nonlinear equations of motion. The model is then used to analyse the structure under incident pulse type near-field excitations. Effects from strain-hardening, columns height, the seismic source distance, magnitude of the excitation, type of the excitation (pulse or random), have been investigated and compute the reduction factor and compare with the common design rules. In general it has been found that the classic design criteria for the strength reduction factors provide non-conservative results in a number of occasions.Keywords: Strength Reduction Factor, Ductility, Near Field Earthquake, Far Field Earthquake, Wharf -
غالب سازه های بتن مسلح ساخته شده ی قبل از سال 1970، براساس آرماتورهای ساده طراحی شده اند. از آنجا که تعدادی از این ساختمان ها هنوز مورد بهره برداری قرار می گیرند ارزیابی لرزه یی آن ها حائز اهمیت است. در این تحقیق یک مدل الیافی اصلاح شده برای ارزیابی لرزه یی رفتار این ساختمان ها پیشنهاد شده که در آن، تغییراتی در مشخصه های رفتار تنش کرنش مصالح فولادی اعمال شده تا تاثیر ساده بودن آرماتور لحاظ شود. برای کالیبراسیون مدل عددی از یک دسته نتایج آزمایشگاهی استفاده شد و به منظور صحت سنجی مدل عددی، نتایج آن با نتایج نمونه های آزمایشگاهی دیگر مقایسه شده است. نتایج حاصله بیان گر انطباق خوب نتایج مدل المان الیافی اصلاح شده با نتایج آزمایشگاهی است. همچنین با استفاده از مدل المان الیافی اصلاح شده رفتار یک قاب دوبعدی از یک ساختمان بتن مسلح قدیمی با آرماتور ساده با تحلیل های استاتیکی غیرخطی و دینامیکی افزایشی ارزیابی شد.
کلید واژگان: ساختمان های بتن مسلح قدیمی، ارزیابی لرزه یی، آرماتور ساده، المان الیافیT h e s t r u c t u r a l s a f e t y o f e x i s t i n g c o n s t r u c t i o n s i s o n e o f t h e k e y i s s u e s o f m o d e r n e a r t h q u a k e a n d s t r u c t u r a l e n g i n e e r i n g. M a n y e x i s t i n g o l d c o n c r e t e b u i l d i n g s a r e d e s i g n e d a c c o r d i n g t o o b s o l e t e s e i s m i c c o d e s o r e v e n w i t h o u t a n y s p e c i f i c s e i s m i c p r o v i s i o n s. B e f o r e t h e 1970's, w h e n d e f o r m e d b a r s f o u n d a w i d e r a p p l i c a t i o n, p l a i n r e b a r s w e r e e x t e n s i v e l y u s e d i n R C s t r u c t u r e s. C u r r e n t l y, t h e r e i s n o g e n e r a l l y a c c e p t e d p r a c t i c e f o r t h e s e i s m i c e v a l u a t i o n o f R C b u i l d i n g s w i t h p l a i n r e i n f o r c e m e n t s. T h e s t i f f n e s s, s t r e n g t h, d u c t i l i t y a n d e n e r g y d i s s i p a t i o n b e h a v i o r o f R C m e m b e r s w i t h p l a i n r e i n f o r c e m e n t s a r e s i g n i f i c a n t l y i n f l u e n c e d b y t h e b o n d-s l i p. T h e c u r r e n t s t u d y d e a l s w i t h t h e s e i s m i c b e h a v i o r o f R C b u i l d i n g s r e i n f o r c e d w i t h p l a i n r e b a r s.I n t h i s s t u d y, a t a i l o r e d f i b e r e l e m e n t m o d e l h a s b e e n p r o p o s e d, w h i c h c a n b e u s e d f o r e v a l u a t i n g t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f R C s t r u c t u r e s r e i n f o r c e d w i t h p l a i n r e b a r s. T h e s l i p p i n g c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e p l a i n r e b a r h a v e b e e n c a l c u l a t e d u s i n g a s e m i-a n a l y t i c a l a p p r o x i m a t i o n a n d i n c o r p o r a t e d i n t h i s m o d e l. T o t h i s a i m, a n a l t e r e d s t r e s s-s t r a i n p r o p e r t y h a s b e e n a s s i g n e d t o t h e s t e e l f i b e r s i n t e n s i o n.T o e v a l u a t e t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f R C b u i l d i n g s r e i n f o r c e d w i t h p l a i n r e b a r s, t h e c r o s s s e c t i o n o f t h e s t r u c t u r a l m e m b e r s n e e d s t o t h e n b e m o d e l e d b y f i b e r e l e m e n t s a n d t h e n e w b u t s o f t e r s t r e s s-s t r a i n o n s t i t u t i v e m o d e l s h o u l d b e i n t r o d u c e d t o t h e s t e e l f i b e r s. T h e b o n d-s l i p b e h a v i o r i s i n c l u d e d i n t o t w o e n d s e g m e n t s i n a l l b e a m-c o l u m n R C m e m b e r s. T h e l e n g t h o f t h e e n d s e g m e n t s, o r t h e s t r a i n p e n e t r a t i o n l e n g t h, h a s b e e n c o n s i d e r e d t o b e p r o p o r t i o n a l t o t h e p l a s t i c h i n g e l e n g t h a t t w o e n d s o f e a c h R C m e m b e r. T h e r a t i o b e t w e e n t h e s t r a i n p e n e t r a t i o n a n d p l a s t i c h i n g e l e n g t h s h a s b e e n o b t a i n e d f r o m c a l i b r a t i n g t h e p r o p o s e d m o d e l a g a i n s t e x p e r i m e n t a l d a t a. F o r c y c l i c l o a d i n g s, t h e e n e r g y d e g r a d a t i o n f a c t o r (f o r s t e e l f i b e r s w i t h b o n d-s l i p e f f e c t s) h a s a l s o b e e n d e f i n e d t h r o u g h t h e c a l i b r a t i o n o f t h e p r o p o s e d f i b e r e l e m e n t m o d e l a g a i n s t e x p e r i m e n t a l d a t a.T h e c a l i b r a t e d m o d e l h a s t h e n b e e n v a l i d a t e d a g a i n s t o t h e r s e t s o f e x p e r i m e n t a l r e s u l t s f r o m o t h e r r e s e a r c h e r s, w h o c a r r i e d o u t m o n o t o n i c a n d c y c l i c t e s t s o n R C m e m b e r s w i t h p l a i n r e b a r s. I n g e n e r a l, a r e a s o n a b l e l e v e l o f a g r e e m e n t h a s b e e n p e r c e i v e d b e t w e e n t h e n u m e r i c a l a n d e x p e r i m e n t a l r e s u l t s, u n d e r b o t h m o n o t o n i c a n d c y c l i c l o a d i n g c o n d i t i o n s.A s a p r a c t i c a l c a s e s t u d y, t h e m o d e l p r o p o s e d h a s b e e n i m p l e m e n t e d f o r t h e s e i s m i c e v a l u a t i o n o f a n i m p o r t a n t h i s t o r i c a l e x i s t i n g R C b u i l d i n g w i t h p l a i n r e i n f o r c e m e n t s. T w o d i m e n s i o n a l f r a m e s f r o m t h i s o l d r e i n f o r c e d b u i l d i n g w i t h p l a i n r e b a r s h a v e t h e n b e e n s t u d i e d. B o t h n o n-l i n e a r s t a t i c a n d d y n a m i c t y p e s o f e a r t h q u a k e e x c i t a t i o n h a v e b e e n c o n s i d e r e d. T h e m o d e l p r o p o s e d h a s b e e n f o u n d t o w e l l p r e s e n t a d e g r a d e d p e r f o r m a n c e f o r t h e r e i n f o r c e m e n t s, i n c o m p a r i s o n w i t h a c o r r e s p o n d i n g s t r u c t u r e w i t h d e f o r m e d r e i n f o r c e m e n t s. I t h a s a l s o b e e n n o t i c e d t h a t t h e s i m p l e a p p r o a c h p r o p o s e d b yF E M A273, f o r t h e s e i s m i c m o d e l i n g o f R C b u i l d i n g s w i t h p l a i n r e i n f o r c e m e n t s,y i e l d s c o n s i d e r a b l y c o n s e r v a t i v e p r e d i c t i o n s f o r t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h es t r u c t u r e studied.
Keywords: Old RC Structures, Seismic Assessment, Plain Rebars, Modified Fiber, Element Model -
قطع و وصل پیاپی جریان در خطوط لوله فولادی انتقال نفت و گاز فراساحلی، دوره های محوری کشش و فشار در خط ایجاد می کند که می توانند سبب چین خوردگی، کمانش غیر خطی موضعی یا خرابی خمیری پیش رونده در این خطوط شوند. این نوع کاهش مقاومت موضعی، بیشتر به وسیله ناراستی های اولیه و خرابی های موجود در خط لوله تشدید می شود. یکی دیگر از مسائل موثر بر روی مقاومت خطوط لوله دریایی، پدیده خوردگی است. این نوع آسیب به علت استقرار خط در محیط خورنده دریا و عبور سیال خورنده از داخل خط لوله ایجاد می شود. به طور کلی آسیب خوردگی که در عمق و اندازه از داخل و خارج سطح خطوط ایجاد می شود، می تواند بر مقاومت این خطوط تاثیر به سزایی داشته باشد. در این پژوهش پدیده خرابی پیش رونده در خطوط لوله های خورده شده تحت بارگذاری دوره ای محوری بررسی شده است. یک روش عددی برای بررسی این پدیده استفاده می شود.
خواص غیر خطی مواد، به همراه رفتار سخت شوندگی غیر خطی ایزوتروپیک/کینماتیک برای نمونه بررسی شده در نظر گرفته شده است. درستی داده های مربوط به پارامترهای سخت شوندگی برای مدل سازی پدیده خرابی پیش رونده اهمیت زیادی دارد. این نتایج با استفاده از یک سری آزمایش روی نمونه هایی که در معرض دوره های زیاد کرنش متقارن قرار گرفته به دست می آید. مدل اجزای محدود استفاده شده در ابتدا با استفاده از نتایج به دست آمده از داده های آزمایشگاهی مربوط به آزمایش های یک سویه و دوره ای صحت سنجی شده است.
کلید واژگان: خرابی پیش رونده، بارگذاری تناوبی، لوله های دارای خوردگی، چین و چروکPlastic axial strain, local buckling, wrinkling and plastic buckling of pipeline are caused by cyclic compression and tension loadings. This kind of local buckling is amplified by initial defect, heat affected zone and circular welding. Progressive plastic failure or ratcheting is caused by frequent periods of cyclic loading. On the other hand, life time of the offshore pipelines is decreased by the corrosion effect caused by fluids inside the pipeline and the sea Environment. This kind of corrosion can be found with variable size and depth in the inner or/and the outer surface of the pipeline. Corrosion can effect on the strength of pipeline. In the current study, an advanced finite element program has been used to simulate the ratcheting response of carbon steel tubes. The numerical model has been applied to reproduce a series of laboratory tests on small-scale tubes. These tests were carried out by the authors on intact and defected tubes, in which wrinkling and ratcheting behaviour of tubes under axial monotonic and cyclic loads were studied. A nonlinear isotropic/kinematic hardening model has been employed torepresent the cyclic behaviour of the material. The verified model has then been used for a parametric study on ratcheting behaviour of the defected tubes under cyclic axial loading. Several stabilized cycles of specimens that are tested experimentally under symmetric strain cycles are used to obtain stress-strain data and hardening parameters of the material. The numerical model has then been used to investigate the effect of mean stress, stress amplitude and geometrical defects on the ratcheting response of steel tubes. It has been noticed that: a) The ratcheting strain rate was governed by (a) the initial non-linear strain in the tube, (b) by the stress amplitude and (3) by the mean stress, respectively. b) The ratcheting strains in the defected tubes had significantly higher rates in comparison to those in the intact tubes and very rapidly turned exponential. c) In defected tubes the local wrinkling first initiated from the damaged part. This local buckling then gradually proceeded to the entire circumference. The ratcheting strains in the defected area very rapidly turned exponential, while the ratcheting strains in the perfect zone still remained linear trajectory. d) It showed that surface corrosion imperfections had a very pronounced effect on theratcheting response of the defected tubes, as compared to their monotonic response. e) The wrinkles in the defected tubes were non-axisymmetric and initiated from the damaged part of the tube. -
Urmia lake is one of the largest and most saline Lakes of Iran. This lake plays a key role in anenvironment of the northwest of Iran. In the last decade, construction of several dams on the riversdischarging to the lake has caused water level decrease of the lake and as a result adverse effects onthe lake environment. In this research, by using Mike 3D model, water level and salinity pattern of theUrmia lake have been predicted. Inflow decrease to the lake was considered to be both gradual andinstantaneous. Salinity and water level of the lake during coming years were also simulated.According to the results obtained, reduction of inflow to the lake has caused decrease of water level inthe lake. This decrease will cause atrophy of major part of the lake. Water level reduction of the lakevaried from 1.5 to 2.5 meter depending on the amount of inflow diverted and used upstream.Furthermore, several scenarios have been investigated to improve the lake condition. These resultshave also shown that creating an extra opening in the west of causeway, does not have any significanteffects on the salinity pattern of the lake.
-
تا سال 1350 استفاده از آرماتور ساده در ساختمان های بتنی رایج بوده است. این ساختمان ها بیش تر برای بارهای ثقلی طراحی شده اند و از آن جا که هنوز هم از آن ها استفاده می شود، ارزیابی لرزه ای آن ها ضروری است. در این تحقیق، یک مدل خاص المان محدود برای ارزیابی لرزه ای رفتار این ساختمان ها پیشنهاد شده است. در این مدل، تغییراتی در مشخصه های رفتار تنش – کرنش مصالح فولادی ایجاد می شود؛ به گونه ای که تاثیر ساده بودن آرماتور در نظر گرفته شود. کالیبراسیون مدل عددی، با استفاده از یک دسته نتایج آزمایشگاهی و صحت سنجی آن با استفاده از گروه دیگری از داده های آزمایشگاهی انجام شده است. نتایج به دست آمده بیانگر انطباق خوب نتایج مدل المان الیافی پیشنهاد شده با نتایج آزمایشگاهی است. با استفاده از مدل پیشنهاد شده، رفتار یک ساختمان بتن مسلح قدیمی با آرماتور ساده، ارزیابی و سازه به سه روش بهسازی و عملکرد سازه های بهساز ی شده بررس ی شده است.
کلید واژگان: ساختمان های بتن مسلح قدیمی، آرماتور ساده، مدل المان های الیافی، مقاوم سازی لرزه ایIn seismic areas, a majority of old RC buildings have only been designed for gravity loads or according to outdated seismic codes. Before1970s, smooth rebars were also extensively used in RC structures. As these buildings are still functioning, they need to be reassessed against seismic demands. Load bearing behaviour of concrete structures reinforced with smooth rebars is considerably affected by the slip deformation of the plain rebars. In this study, a specific finite element model has been proposed for evaluating the seismic performance of these structures. The slipping characteristics of smooth rebars have been incorporated in this model. For this purpose, a tailored stress-strain property has been assigned to the steel fibers in tension. The model has then been calibrated/verified against several sets of experimental results from others. In general, satisfactory correlations have been noticed between the experimental results and the predictions from the proposed fiber element model. The model has also been used for a full seismic assessment of an existing RC building, having smooth rebars. In addition, the structure has been retrofitted with steel bracing, viscose dampers and base isolator's schemes and their nonlinear seismic performance has been evaluated using the proposed model.Keywords: Old RC structures, Smooth rebars, Modified fiber element model, Seismic retrofitting -
خطوط لوله فراساحل معمولا به صورت غیر مدفون اجرا می شوند. دهانه های آزاد آنها ممکن است از ابتدا به علت ناهمواری بستر وجود داشته باشند و یا بعدا در اثر آبشستگی در زیر لوله ایجاد گردند. این دهانه های آزاد نقاط ضعفی برای لوله محسوب خواهند شد که ممکن است تحت نوسانات ناشی از تشکیل گردابه قرار گیرند یا واکنش های نامطلوبی به تحریک های شدید بستر نشان دهند.
در این مقاله میزان دقت روش متداول و ساده شده جرم افزوده در مقایسه با روش دقیق تری برای مدلسازی اندرکنش آب و لوله مورد ارزیابی قرار گرفته است. در روش اخیر سیال اطراف لوله به وسیله محیط آکوستیک و به روش اجزای محدود مدلسازی شده است. هر دو نوع تحریک دینامیکی نامنظم و هارمونیک زلزله بررسی شده اند. همچنین اثر اندرکنش خاک و لوله در مرزهای دهانه آزاد در تعدادی از تحریک ها در نظر قرار گرفته است. صحت سنجی مدل های عددی ازطریق مقابله مشخصه های دینامیکی آنها با برخی روابط تحلیلی-تجربی موجود انجام پذیرفته است.
تحلیلهای انجام شده حاکی از آن است که روش جرم اضافه عموما نتایج محافظه کارانه تری را نسبت به مدل آکوستیک ارائه کرده است. تحت تحریک های هارمونیک میزان انحراف مشاهده شده دو روش در پیش بینی حداکثر کرنش طولی لوله به حدود 60 درصد بالغ شده است. در تحریک زلزله حداکثر انحراف مشاهده شده حدود 15 درصد بوده است. تفاوت دو روش با کاهش طول دهانه، افزایش یافته و در تحریک قائم بیشتر از تحریک افقی بوده است.
کلید واژگان: دهانه آزاد، خطوط لوله فراساحل، زلزله، اندرکنش آب و لوله، اجزاء محدود، آکوستیک، جرم افزودهOffshore oil/gas pipelines are usually installed unburied. Free spans in the line may occur initially by an uneven seabed or be created later due to under-scouring. Free spans are usually unfavourable spots in the submarine pipeline. They are vulnerable to vortex induced vibrations, excessive stresses in the pipe wall or may exhibit undesirable responses to strong ground excitations. In this paper, the simplified/conventional added mass method for simulation of water-pipe interactions has been evaluated against a more elaborate coupled acoustic-structural model. With the coupled system the surrounding sea, the pipe body, the sea bed and the free-spanning have all been incorporated in the model. Effects from both irregular (earthquake) and harmonic excitations have been investigated. The validation of numerical models has been achieved by comparison of their dynamic characteristics to some available analytical-experimental relationships. From the results of the current investigation it was noticed that the added mass method generally predicted more conservative free spanning responses in comparison to those from the acoustic model. Under harmonic excitations, the predictions from the two models for the maximum longitudinal strain in the pipeline deviated around 60%. For irregular (seismic) excitations, this deviation came down to about 15%. The disagreement between predictions from the two methods was increasing by the decrease in the span length. The difference was more remarkable for vertical excitations as compared to the horizontal ones. -
در دو دهه گذشته پی های از نوع صندوقه مکشی به کرات، تحت شرایط متنوع محیطی و با موفقیت در سازه های فراساحل به کار گرفته شده اند. تخمین ظرفیت بیرون کشش این صندوقه ها موضوعی پراهمیت در کاربرد آنهاست که ضرورتا باید به روشی قابل اعتماد انجام پذیرد. در تحقیق حاضر رفتار صندوقه های مکشی تحت بار بیرون کشش قائم با شبیه سازی عددی مورد بررسی قرار گرفته است. مدل عددی ابتدا با مقابله نتایج آن با نتایج کارهای آزمایشگاهی سایر محققان واسنجی و در برابر گروه دیگری از نتایج آزمایشگاهی صحت سنجی شده است. سپس مدل صحت سنجی شده برای ارزیابی تاثیر برخی پارامترهای مهم همچون جنس خاک بستر، زاویه اصطکاک داخلی خاک، چسبندگی خاک، زاویه اتساع خاک، ضریب پواسن خاک و نسبت ظاهری صندوقه بر روی رفتار بیرون کشش صندوقه های مکشی مورد استفاده قرار گرفته است. هم چنین اثرات رفتارهای غیرخطی در خاک، نحوه اندرکنش خاک و صندوقه، وضعیت زهکشی و حضور مکش بررسی شده اند. برخی روابط ساده شده برای بیان شدت و مرتبه تاثیر عوامل یاد شده ارائه شده این نتایج با برخی معادلات تحلیلی و نیمه تجربی که توسط دیگر محققین برای پیش بینی ظرفیت باربری بیرون کشش صندوقه های مکشی داده شده اند مقابله شده اند.
کلید واژگان: صندقه مکشی، ظرفیت باربری بیرون کشش، سازه های فراساحل، رس، ماسه، زهکشی شده، زهکشی نشده، نسبت ظاهریSuction caisson foundation systems have been successfully used in the past two decades in numerous occasions on a variety of offshore structures in a wide range of environments. The pull-out capacity of suction caissons remains a critical issue in their applications, and reliable methods of predicting the capacity are required in order to produce effective designs. In the current study a numerical approach has been chosen to investigate the behavior of suction caissons under pull-out loads. The model has first been calibrated against available experimental data and also been verified against other test data. The verified model has then been used to study the influence of a number of parameters on the pull-out behavior of suction caissons. Variations in the soil type, soil cohesion, internal friction angle, dilatancy angle, Poisson’s ratio and the aspect ratio of the caisson have been studied. Soil nonlinearities, soil/caisson interactions, drainage conditions and suction effects have also been taken into consideration. Simple approximations have been put forward to express the effects from above mentioned different parameters on the pull-out capacity. These approximations have also been compared with some analytical and simplified relationships proposed by other researchers.Keywords: Suction Caisson, Pull, Out Capacity, Offshore Structures, Sand, Clay, Drained, Undrained, Aspect Ratio -
دریاچه ارومیه که در شمال غربی ایران قرار دارد، از سال 1358 با احداث میانگذری شرقی غربی به دو بخش شمالی و جنوبی تقسیم شده و در حال حاضر فقط یک آبگذر 1250 متری ارتباط دو طرف را برقرار می کند. شوری بسیار زیاد آب دریاچه (بیش از 200 گرم بر لیتر) آن را از سایر محیطهای آبی مشابه متمایز می سازد. تغییرات شوری دریاچه در مدت یک سال به حدود 50 گرم بر لیتر می رسد. در سوابق مطالعاتی، احتمال تاثیر اختلاف شوری آب در ایجاد جریان مطرح شده اما تاکنون مدلسازی سه بعدی دریاچه به منظور بررسی امکان بروز چنین پدیده ای و تعیین میزان تاثیر آن انجام نشده است.
در این مقاله به منظور بررسی این موضوع، مطالعه هیدرودینامیک دریاچه مورد توجه قرار گرفته است. مطالعه الگوی جریان در دریاچه ارومیه اهمیت خاصی داشته و چنین مطالعه ای می تواند مبنای سایر مطالعات مرتبط باشد. در این تحقیق مدلسازی دریاچه با نرم افزار MIKE3 به صورت سه بعدی انجام شده و الگوی جریان دریاچه در مدت یک سال شاخص در شرایط متعارف محیطی تعیین شده است. مشاهده شده که مدل سه بعدی نتایجی نزدیکتر به واقعیت را برای مقادیر سرعت جریان و پروفیل عمقی آن در دریاچه - نسبت به مدلهای دو بعدی - ارائه می کند و بنابراین مدل مناسبی برای هیدرودینامیک دریاچه ارومیه است. این مدل همچنین شکل گیری تغییرات سرعت و جهت جریان را در لایه های مختلف عمقی دریاچه به خوبی نشان می دهد؛ اما این جریان لایه ای مشاهده شده، چندان متاثر از اختلاف چگالی آب دریاچه نیست.
کلید واژگان: دریاچه ارومیه، هیدرودینامیک، هیدرولیک، جریان لایه ای، نرم افزار MIKE3 -
The Urmia Lake has distinctive nature, hydrodynamic and environmental properties that single out that from the other lakes in the world. Construction of Shahid Kalantari causeway can cause significant effects on natural regime of the lake. It may affect on environmental biology, hydraulic, water circulation regime and …. This paper deals with hydrodynamics of the lake. Two-dimensional surface simulation has been done with MIKE21 program. Flow regime and relative effects of parameters influencing that has been investigated. Results from this model when simulating normal condition, has been found to present a good correlation with field data as level fluctuations and velocity range. For that it seems that using 2D model for hydrodynamic is suitable but calibration with field data is needed for its approval. This model shows that the wind input as the main environmental parameter influencing the flow regime in the Lake and for that it is important object for defining design parameters.
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو می‌شود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشته‌های مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته می‌توانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که می‌خواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.
©2000-2025 magiran.com All Rights Reserved.