کریم عابدی
-
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز، سال پنجاه و چهارم شماره 2 (پیاپی 115، تابستان 1403)، صص 1 -12در سال های اخیر استفاده از دیوارهای برشی فولادی به عنوان سیستم نوین و مقاوم در برابر بارهای لرزه ای رونق گرفته است. یکی از انواع سیستم های دیوارهای برشی فولادی، پانل های برشی فولادی مهاربندی شده است که از جمله مزایای این سیستم نسبت به دیوارهای برشی بتنی و فولادی، می توان به امکان تعیین مکانیسم خرابی با تغییر ابعاد، ایجاد بازشو و اقتصادی بودن آن اشاره کرد. با توجه به امکان استفاده از ورق موج دار در پانل های برشی فولادی به جای ورق های تخت فولادی، در این پژوهش به بررسی اثر وجود تنش های پسماند در اثر خم کاری ورق های موج دار ذوزنقه ای بر عملکرد آن ها پرداخته شده است. برای انجام تحلیل ها از نرم افزار عناصر محدود ABAQUS استفاده شده است. همچنین، شبیه سازی فرآیند خم کردن، جهت اعمال اثر تنش پسماند اولیه به ورق پانل، انجام شده است. با مقایسه نتایج تحلیل سیستم های با و بدون تنش پسماند، مشخص گردید که تنش پسماند باعث کاهش میزان جذب انرژی، مقاومت، سختی و شکل پذیری می شود که این کاهش در پارامترهای مختلف به میزان 3 % تا 10 % متغیر می باشد.کلید واژگان: ورق های موج دار ذوزنقه ای، تحلیل عناصر محدود، تنش پسماند، پانل برشی فولادیJournal of Civil and Environmental Engineering University of Tabriz, Volume:54 Issue: 2, 2024, PP 1 -12In the present study, the effect of residual stresses on the performance of braced corrugated steel shear panels (Akbari Hamed and Mofid, 2015a; 2015b; 2015c; 2016; 2017; Amiri et al., 2023) was investigated using numerical modeling, and its results were presented. For this purpose, after validating the finite element modeling method by ABAQUS software, the effect of considering the residual stress on the performance of 12 steel shear panel models with different sizes of sub-panel width, the corrugation angle and the panel thickness was investigated by evaluating some important parameters such as the initial stiffness, the dissipated energy and the strength.Keywords: Corrugated Trapezoidal Infill Panel, Finite Element Analysis, Residual Stress, Steel Shear Panel
-
یکی از روش های موثر در مقاوم سازی اعضای بتن آرمه، استفاده از کامپوزیت های CFRP می باشد. با وجود اینکه این روش دارای مزایای بسیاری می باشد، نتایج آزمایشات نشان داده اند که CFRPها از 30% الی 40% ظرفیت خود در حین مقاوم سازی تیرها و دال های بتنی استفاده کرده و پیش از رسیدن به حداکثر ظرفیت خود دچار پدیده جداشدگی (Debonding) می شوند. بدین دلیل ایجاد پیش تنیدگی در CFRP از راهکارهای مناسب جهت استفاده حداکثری از ظرفیت آن ها و نیز به تاخیر انداختن پدیده جداشدگی هنگام مقاوم سازی می باشد. هدف تحقیق حاضر بررسی تاثیر این روش مقاوم سازی در رفتار خمشی و شکل پذیری تیرپل های بتن آرمه می باشد. در این تحقیق 8 نمونه تیر T شکل بتنی مقیاس شده به ابعاد (mm 3000×300×250) در چهار سری، نمونه های کنترلی، نمونه های مقاوم سازی شده با CFRP، نمونه های مقاوم سازی شده با CFRP پیش تنیده به میزان 20% و 35%، ساخته شده اند. به منظور ایجاد پیش تنیدگی در CFRPها، از یک چینش مکانیکی نوین استفاده شده است. در ادامه، نمونه ها تحت بارگذاری خمشی چهار نقطه ای فزاینده قرار گرفته و رفتار آنها بررسی شده است. نتایج حاکی از آن است که ایجاد پیش تنیدگی در کامپوزیت باعث افزایش محسوس ظرفیت باربری و نیز بهبود مکانیزم شکست نسبت به حالت مقاوم سازی شده با CFRP بدون پیش تنیدگی شده است. همچنین نتایج نشان می دهند که کاهش شکل پذیری تیرها با افزایش میزان پیش تنیدگی کامپوزیت تا 35%، نسبت به حالت بدون پیش تنیدگی، کمتر از 10% می باشد. به علاوه، یک روش عددی جهت شبیه سازی مناسب رفتار تیرهای بتنی مقاوم سازی شده با CFRP پیش تنیده با استفاده از کدنویسی سابروتین ها در نرم افزار ABAQUS ارائه شده است.
کلید واژگان: مقاوم سازی، تیرهای بتنی، کامپوزیت CFRP، پیش تنیده، AbaqusCFRP composites are considered as the one of the most effective methods in strengthening reinforced concrete (RC) members. Although this method has many privileges, the results show that CFRPs use only 30% ~ 40% of their capacity during the loading of a retrofitted concrete beam or slab and suffer from debonding before reaching their maximum capacity. To overcome this issue, prestressing the CFRP composite is proposed and utilized. The aim of this research is to investigate the effect of this strengthening method on the flexural behavior and ductility of RC T-beams. In this regard, eight scaled RC T-beams with dimensions (250×300×3000 mm) in four series, control samples, beams strengthened with non-prestressed CFRP, beams strengthened with CFRP prestressed by 20% and 35%, were produced. For CFRP prestressing, an innovative mechanical arrangement was utilized. Furthermore, the beams were subjected to a four-point bending test and their behavior was investigated. The results indicate that prestressing the composite has significantly increased the bearing capacity of the strengthened beams and improved their failure mechanism compared those of the strengthened by non-prestressed CFRP. Also, the results show that the decrease in beam ductility, when the composite is prestressed by 35%, is less than 10% compared to that of strengthened beam with non-prestressed CFRP. In addition, a numerical method for simulating the behavior of reinforced concrete beams with prestressed CFRP using subroutine coding in ABAQUS is presented.
Keywords: CFRP Composite, Prestressed, Concrete T-Beam, Strengthening, ABAQUS -
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز، سال پنجاه و سوم شماره 2 (پیاپی 111، تابستان 1402)، صص 1 -16
گنبدهای کابلی یکی از انواع بسیار کارا و موثر سازه های کش بستی می باشند. پایداری گنبدهای کابلی مرسوم از طریق یک رینگ فشاری صلب بتنی در پیرامون تامین می شود که با اصل خود ایستایی سازه های کش بستی در تعارض است. در این پژوهش، ترکیب یک رینگ کش بستی به جای رینگ بتنی با گنبد کابلی از نوع Levy به عنوان یک سیستم کابل- دستکی (Cable-strut) ترکیبی جدید موردمطالعه قرار می گیرد. پس از معرفی هندسه سازه ترکیبی، فرم یابی آن از طریق روش چگالی نیرو به همراه برنامه نویسی خطی انجام شده و پس از بارگذاری و طراحی سازه موردنظر با استفاده از آیین نامه های موجود، رفتار خرابی اولیه آن از طریق مدل سازی در نرم افزار ABAQUS موردمطالعه قرار می گیرد. بر روی این سازه، تاثیر تغییر تراز نیروهای پیش تنش نیز بررسی می شود. همچنین رفتار خرابی سازه گنبدی بدون حضور رینگ کش بستی نیز انجام گردیده و پس از انجام تحلیل های دینامیکی روی دو سازه گنبد کابلی مرسوم و سازه ترکیبی، تاثیر وجود رینگ کش بستی و عملکرد ترکیبی آن با سازه گنبدی و نیز کفایت تحلیل های استاتیکی بررسی می گردند. در نهایت با استفاده از چند نمونه از ابزارهای محدودگر نیرو، رفتار خرابی سازه های موردمطالعه به صورت سه مرحله ای بهبود داده می شود. نتایج نشان می دهند که استفاده از رینگ کش بستی باعث افزایش ظرفیت باربری به اندازه 7/3 % و 34 % تحت دو حالت بارگذاری متقارن و نامتقارن می گردد. همچنین به کارگیری ابزارهای محدودگر نیرو طی سه مرحله مقاوم سازی، باعث افزایش ظرفیت باربری سازه به مقدار 21 % تا 34 % می گردد که این درصد افزایش، مستقل از نوع ابزار به کار گرفته شده می باشد.
کلید واژگان: گنبد کابلی، رینگ کش بستی، سیستم کابل- دستکی ترکیبی، روش چگالی نیرو، مقاوم سازی، ابزار محدودگر نیروJournal of Civil and Environmental Engineering University of Tabriz, Volume:53 Issue: 2, 2023, PP 1 -16Tensegrity systems have been used as a class of light space structures in the various forms including flat modular systems, barrel vaults and cable domes. Conventional cable domes achieve their stability through a concrete compression ring, which is inconsistent with the self-support characteristic of tensegrity systems. The previous evidences also showed that the presence of a rigid support system such as a concrete ring around the space structure especially subjected to seismic loads may cause more structural damages in boundary region of structure. In this research, the combination of a Levy-type cable dome with a tensegrity ring created by the semi-regular modules is considered, which leads to a new hybrid cable-strut system. Form-finding of the studied structures is carried out using the force density method. After designing the hybrid structure, its initial collapse behavior is evaluated by the numerical finite elements method. In this regard, static and dynamic analyses are performed on both the hybrid structure and the cable dome attached to rigid supports to evaluate the effect of the tensegrity ring on the cable dome behavior and also the adequacy of static analyses to estimate capacity of the structures. After estimating the initial behavior and the collapse mechanism type of the studied structures, their behavior, are improved by equipping a number of critical struts with Force-limiting devices.
Keywords: Cable dome, Tensegrity ring, Hybrid cable-strut system, Force density method, Retrofitting, Force limiting device -
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز، سال پنجاه و دوم شماره 4 (پیاپی 109، زمستان 1401)، صص 101 -110در مناطق سردسیر، احتمال تشکیل یخ در اثر بارندگی و برودت هوا، روی کابل ها و دکل های انتقال نیرو وجود دارد. یخ بستن روی کابل ها و دکل ها یک بارگذاری استاتیکی است، که با انجام تحلیل استاتیکی مقدار تغییرشکل های اضافی ایجادشده در خط انتقال نیرو تعیین می شود. این بارگذاری و تغییر شکل در طراحی سازه در نظر گرفته شده و لذا از این بابت خط انتقال نیرو ایمن می باشد. در اثر عواملی نظیر افزایش دما، وزش باد و... احتمال ریزش ناگهانی یخ از روی کابل های خط انتقال نیرو وجود دارد، که باعث به هم خوردن تعادل نیروی کششی طولی در دهانه های طرفین دکل انتقال نیرو می شود. علاوه بر این، ارتعاشی که در اثر ریزش یخ، در خط انتقال رخ می دهد، بار دینامیکی شدیدی را به خط انتقال وارد می کند. درصورتی که این ارتعاش، با ارتعاش ناشی از وزش باد همراه شود، پایداری خط انتقال بیشتر تهدید می شود. در این مقاله، بررسی پایداری خط انتقال نیرو، تحت اثر ریزش ناگهانی یخ از روی کابل های خط انتقال نیرو و وزش باد موردتوجه قرار می گیرد. میزان قطر یخ روی کابل ها و سرعت باد براساس آیین نامه بارگذاری انتخاب شده است. تحلیل پایداری خط انتقال نیرو نشان می دهد، که در اثر یخ با ضخامت در نظر گرفته شده در طراحی سازه و ریزش آن در یک دهانه همراه با وزش باد، خط انتقال نیرو پایدار نخواهد بود. ناپایداری به صورت تسلیم در اعضا بالایی دکل انتقال نیرو شروع می شود و سپس به اعضا در ارتفاع میانی دکل منتقل شده و درنهایت به قسمت نسبتا بزرگی از دکل انتقال نیرو گسترش می یابد.کلید واژگان: دکل انتقال نیرو، تحلیل اجزا محدود، تحلیل تاریخچه زمانی، بار باد، ریزش یخJournal of Civil and Environmental Engineering University of Tabriz, Volume:52 Issue: 4, 2023, PP 101 -110In the present study, the effect of ice-shedding simultaneously at the transmission line's span and the wind was investigated using numerical modeling, and its results are presented. The transmission line has five transmission towers and six power transmission spans related to the 400 kV transmission line of the Khoy-Urmia power plant. The transmission tower's weaknesses have been identified using this study's results, which can be considered in strengthening existing towers and the design of new transmission lines.Keywords: transmission line, Finite Element Analysis, ice-shedding, wind load, Stability analysis
-
یکی از موضوع های مهم در طراحی لرزه ای سازه ها، تعیین ضریب رفتار و ضریب تشدید تغییرمکان می باشد. آیین نامه های لرزه ای به منظور بهره مندی از عملکرد غیرارتجاعی سازه ها و تعیین حداکثر تغییرمکان جانبی واقعی آنها از این ضرایب استفاده می کنند. هدف اصلی این تحقیق، ارزیابی اثرات طول تیر پیوند و ارتفاع سازه بر زمان تناوب و همچنین ضرایب اصلاح پاسخ های لرزه ای شامل ضریب رفتار و ضریب تشدید تغییرمکان در سازه های فولادی ساده با سیستم مهاربندی واگرا می باشد. بدین منظور مدل های سازه ای متعدد با سیستم مهاربندی واگرا با طول های مختلف برای تیر پیوند و با تعداد طبقات 2، 5، 10 و 15 در نظر گرفته می شود. برای بارگذاری لرزه ای سازه ها از آیین نامه ASCE 7-10 و برای طراحی آن ها از آیین نامه های AISC 360-10 و AISC 341-10 استفاده می گردد. برای محاسبه ضریب رفتار و ضریب تشدید تغییر مکان، از تحلیل های استاتیکی غیرخطی و تاریخچه زمانی غیرخطی استفاده می شود و نتایج حاصل از روش های مختلف مورد مقایسه و بررسی قرار می گیرد. همچنین، با توجه به نتایج بدست آمده برای زمان تناوب و ضرایب اصلاح پاسخ های لرزه ای، مقادیر ارایه شده در آیین نامه ASCE 7-10 مورد نقد و بررسی قرار می گیرد. سرانجام، با توجه به مقادیر بدست آمده در پژوهش، روابطی برای محاسبه ضریب رفتار و ضریب تشدید تغییرمکان برحسب زمان تناوب سازه با توجه به نوع رفتار تیر پیوند پیشنهاد می گردد. نتایج تحقیق نشان می دهد ضریب رفتار ارایه شده در آیین نامه برای ساختمان های با تعداد طبقات بیشتر و طول تیر پیوند زیاد منجر به طراحی غیر محافظه کارانه می شود. همچنین، استفاده از ضریب تشدید تغییرمکان ارایه شده در آیین نامه برای ساختمان های کوتاه دارای تیر پیوند با رفتار برشی (دارای طول کمتر)، منجر به عدم محاسبه صحیح درز انقطاع و عدم کنترل صحیح جابجایی نسبی طبقات می گردد.
کلید واژگان: ساختمان های مهاربندی واگرا، تیر پیوند، ضریب رفتار، ضریب تشدید تغییرمکان، تحلیل استاتیکی و دینامیکی غیرخطیDetermination of the behaviour factor and displacement amplification factor is one of the most important issues in the seismic design of structures. Seismic codes use the behaviour factor to consider the inelastic behavior of structures. The inelastic behavior of structures is defined by ductility factor. This factor refers to the ratio of the maximum structural displacement to the displacement corresponding to the yield strength. So, the determination of the behaviour factor is directly dependent on the ductility factor so that a greater ductility factor leads to the greater behaviour factor. The behaviour factor is related to other factors such as the overstrength, degrees of redundancy and damping. The calculation of the real lateral displacement of structures including the elastic and inelastic parts is essential for design purposes. Seismic codes use displacement amplification factor for the determination of the maximum real lateral displacement of structures The main objective of this study is to evaluate the effects of the height of the structure and the length of the link beam on the seismic response modification factors including the behaviour factor and displacement amplification factor in eccentrically braced frames (EBFs). Since the seismic behavior of eccentrically braced frames depends on the link beam length, several eccentrically braced building structures with different lengths of the link beam and various numbers of stories including 2, 5, 10 and 15 story buildings were considered. The ASCE 7-10 code was used for seismic loading and the AISC 360-10 and AISC 341-10 codes were used for the design of structural models. The nonlinear static and nonlinear time history analyses were used to obtain the behaviour factor and displacement amplification factor. The values obtained for the behaviour factor and displacement amplification factor were compared with those prescribed by the ASCE 7-10 code. The seismic codes recommend constant values for the behaviour factor and displacement amplification factor for eccentrically braced systems. The results of this study show that the behaviour factor and displacement amplification factor for eccentrically braced structures significantly depend on the height of the structure and the length of the link beam. So, considering constant values for the behaviour factor and displacement amplification factor for eccentrically braced frames in seismic codes is not reasonable. Then, the effects of the height of the structure and the length of the link beam should be considered in these factors. Finally, with regard to the values obtained in this study, some equations were proposed to calculate the mentioned factors based on the length of the link beam and the fundamental period of structures. The results indicate that the behaviour factor and the displacement amplification factor decrease with the increase in the height of the structure and also by the increase in the length of the link beam.
Keywords: Behaviour factor, Displacement amplification factor, Eccentrically braced frames, Link beam, ductility, Nonlinear static, dynamic analysis -
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز، سال پنجاه و دوم شماره 2 (پیاپی 107، تابستان 1401)، صص 151 -161برای پوشش فضاهای بزرگ و عمومی، سازه های بسیاری با فرم های ابتکاری با عنوان "فرم آزاد" طراحی شده اند و از طریق تعامل بین ملاحظات فنی سازه ها و حس هنری طراحان ایجاد شده اند. فرم های آزاد افقی از خلاقیت و نوآوری را برای طراحان فراهم کرده اند، لذا امروزه کاربرد این نوع سازه ها افزایش یافته است. ناپایداری یک مسیله مهم و محدودکننده میزان بارگذاری و تغییرشکل سازه های با دهانه وسیع و تعداد اعضای زیاد است که نقش اساسی در طراحی سازه های فرم آزاد دارد. در این پژوهش رفتار پایداری سازه های فضاکار فرم آزاد سه گنبدی تک لایه با نوانش (Novational) مثلثی موردمطالعه قرار می گیرد. جهت صحت سنجی مدل سازی عناصر محدود در نرم افزار ABAQUS، نتایج نمونه های آزمایشگاهی و عددی با نتایج مدل عناصر محدود مورد مقایسه قرار گرفته است. مدل های این مطالعه پس از تاشه پردازی و بارگذاری، طراحی و سپس جهت تحلیل پایداری با در نظر گرفتن غیرخطی های هندسی و مصالح به نرم افزار ABAQUS منتقل شده و تحت تحلیل استاتیکی غیرخطی قرار گرفته اند. در مدل هایی که در تحلیل پایداری آن ها ناپایداری نقطه دوشاخگی مشاهده شد، جهت به دست آوردن مسیر صحیح تعادل از اعمال ناکاملی هندسی اولیه با روش مود ناکاملی انطباق پذیر تعمیم یافته به عنوان یک روش مناسب استفاده شده است. نتایج تحلیل پایداری مدل های موردبررسی در این پژوهش نشان می دهند که مودهای پایین کمانش تاثیر اندکی در کاهش بار حدی دارند، همچنین در تمامی مدل ها مکانیزم خرابی از نوع خرابی کلی و بارگذاری نامتوازن در جهت محور y بحرانی ترین الگوی بارگذاری می باشد.کلید واژگان: سازه فضاکار، فرم آزاد، سه گنبدی، تحلیل پایداری، ناکاملی هندسی، مود ناکاملی انطباق پذیر تعمیم یافتهJournal of Civil and Environmental Engineering University of Tabriz, Volume:52 Issue: 2, 2022, PP 151 -161Free form surfaces are referred to as a combination of double-curved surfaces, which are not necessarily a combination of common geometric shapes such as cubic, spherical and elliptic shapes or a combination of them (Tian, 2004). Two types of instability occur in space structures: limit point instability and bifurcation point instability. The structures that exhibit bifurcation point instability, have more sensitivity to geometric imperfection (in particular the type of node deviation) than limit point instability. Therefore, it is necessary to investigate the sensitivity to imperfection in these structures, particularly single layer dome structures. So far, no research has been conducted on triple domes free form space structures. Therefore, in the present paper, the numerical finite element method is used to analyze and study the instability behavior of triple domes free form single-layer space structure. In this research, the approximate-perturbed method and the method of generalized conformable imperfection mode were used to implement imperfection.Keywords: Free-form, generalized conformable imperfection mode, triple domes, Geometric imperfection, Space structure
-
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز، سال پنجاه و یکم شماره 2 (پیاپی 103، تابستان 1400)، صص 73 -82سازه های فضاکار به گروهی از سازه ها اطلاق می شود که عملکرد غالب سه بعدی دارند. این سازه ها مزایای متعددی دارند که از آن جمله می توان به وزن کم، سرعت و سهولت اجرا و زیبایی اشاره کرد. علیرغم این مزایا، سازه های فضاکار از مشکل خرابی پیش رونده رنج می برند. خرابی پیش رونده در این نوع سازه ها عمدتا به دلیل کمانش اعضای فشاری اتفاق می افتد. به منظور اصلاح رفتار تند پس کمانشی اعضای فشاری در سازه های فضاکار، ایده استفاده از ابزارهای محدودگر نیرو مطرح شده و نمونه هایی نیز در مقیاس آزمایشگاهی ساخته شده است. عدم تامین نیروی حدی کافی و همچنین صعوبت اجرا در عمل را می توان از جمله مواردی برشمرد که باعث شده است تا به حال استفاده عملی از ابزارهای محدودگر نیرو ممکن نشود. به منظور جبران این ناکارآمدی و همچنین بهبود مشخصه های رفتاری ابزار محدودگر نیرو، در این مطالعه ابزار محدودگر نیروی آکاردیونی معرفی شده است. این ابزارکه با الهام از بادبند ضد کمانش طراحی شده، در مطالعه حاضر مورد طراحی، ساخت و آزمایش قرار گرفته است. به منظور بررسی تاثیر ابزار محدودگر نیروی آکاردیونی بر پایداری شبکه دولایه مطالعات عددی توسط نرم افزار المان محدود ABAQUS انجام شده است. مطالعات عددی شامل مطالعات پارامتریک با در نظر گرفتن نسبت طول به دهانه و نسبت ارتفاع به دهانه در چلیک های دولایه است. نتایج نشان می دهد که استفاده از ابزار محدودگر نیروی آکاردیونی در تمامی مدل های شبیه سازی شده در مطالعه حاضر، منجر به بهبود قابل ملاحظه در رفتار پایداری چلیک دولایه می شود.کلید واژگان: ابزار محدودگر نیروی آکاردئونی، چلیک فضاکار دولایه، تحلیل پایداری، تحلیل اجزای محدود، کمانشJournal of Civil and Environmental Engineering University of Tabriz, Volume:51 Issue: 2, 2021, PP 73 -82Space structures are the best solution for covering large areas with few or no intermediate supports. These structures have advantages such as light weight, delicate appearance and ease of erection. Despite these advantages, space structures suffer from progressive collapse due to buckling of compression members. In order to prevent the progressive collapse and improve the double layer space structure’s response, several mechanisms have been developed including force limiting devices (FLDs). The available FLDs have never been practically applied to space structures due to serious drawbacks. To improve the previous FLD’s performance, an innovative type of force limiting device is introduced in this study. This force limiting device which is entitled as Accordion Force Limiting Device (AFLD) is designed based on the idea of buckling restrained braces (BRB). To evaluate the efficiency of this new device, a whole steel accordion force limiting device is designed and constructed to be tested under uniaxial compressive loading. Numerical models are also developed to investigate the effect of applying AFLD on stability of double layer barrel vaults. A parametric study is carried out to study the effect of AFLD, considering Length to span ratio and rise to span ratio in double layer barrel vaults. Results indicated that applying AFLD to critical compression members improves the stability behavior noticeably.Keywords: Accordion force limiting device, Double layer barrel vault, Stability analysis, FE analysis, Buckling
-
تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی به عنوان دقیق ترین روش جهت تعیین تقاضای لرزه ای و شناسایی نقاط خرابی سازه ها به حساب می آید. تلاش های گسترده ای جهت توسعه روش های تحلیل غیرخطی به طوری که ساده و سریع باشد، صورت گرفته است. یکی از این روش ها تحلیل های پوش آور می باشد که در سال های اخیر به طور گسترده ای برای ارزیابی لرزه ای سازه ها به کار گرفته شده اند. همچنین روش های پوش آور پیشرفته متعددی برای لحاظ نمودن اثرات مودهای بالاتر و در نظرگیری اثرات تغییر مشخصات مودال سازه ناشی از تسلیم یا کمانش اعضا پیشنهاد شده است. اکثر این روش ها برای تخمین تقاضای لرزه ای سازه های متداول بکار گرفته شده و تحقیقات محدودی برای تحلیل های پوش آور و تخمین پاسخ های لرزه ای سازه های فضاکار صورت گرفته است. بدین منظور در این مطالعه کاربرد بهینه سازی در تحلیل پوش آور جهت پیش بینی پاسخ های لرزه ای سازه های فضاکار چلیکی دولایه متکی بر دیوارهای عمودی دولایه مورد بررسی قرار گرفته است. در این روش از ترکیب ضریبدار نیروهای مودی غالب استفاده شده و سپس ضرایب نیروهای مودی براساس الگوریتم بهینه سازی تا تعیین الگوی بار بهینه، بهینه سازی می شود. به منظور ارزیابی دقت روش مذکور، مدل های مختلف با نسبت های مختلف خیز به دهانه سقف چلیک دولایه و یک نسبت ثابت ارتفاع دیوار فضاکار دولایه به طول دهانه انتخاب گردیده و پس از طراحی هر یک از سازه ها، تحلیل پوش آور تحت الگوی بار بهینه شده انجام می گیرد. پاسخ های حاصل از تحلیل پوش آور تحت الگوی بار بهینه شده با نتایج تحلیل دینامیکی نموی(افزایشی) و دو روش تحلیل پوش آور تحت مود اول سازه و تحلیل پوش آور مودال مقایسه گردیده است. نتایج تحلیل نشان می دهد که روش پوش آور پیشنهادی دقت قابل قبولی در پیش بینی برش پایه و سختی اولیه سازه با نتایج تحلیل دینامیکی داشته و با افزایش نسبت ارتفاع سقف چلیکی دولایه به طول دهانه سازه فضاکار دقت روش مذکور افزایش می یابد. همچنین مقایسه نتایج نشان می دهد که روش پوش آور ارایه شده نتایج نزدیکی در پیش بینی پاسخ های جابجایی در جهات طولی و عرضی با نتایج تحلیل دینامیکی نموی دارد. علاوه بر آن مقایسه پروفیل دریفت حاصل از تحلیل های پوش آور و دینامیکی نموی نشان دهنده آن می باشد که تمامی روش های پوش آور نتایج نزدیکی با تحلیل دینامیکی در گره های روی دیوار در جهت طولی داشته و در گره های سقف فضاکار روش پوش آور پیشنهادی دارای دقت قابل قبولی می باشد. در جهت عرضی نیز روش پوش آور پیشنهادی در مقایسه با سایر روش ها دقت قابل قبولی در پیش بینی دریفت دارد.
کلید واژگان: تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی، تقاضای لرزه ای، تحلیل پوش آور، چلیک دولایه، دیوار فضاکار دولایهNonlinear time history analysis (NL-THA) is the most accurate method to estimate the seismic demand of structures and predict their failure. To that end, extensive efforts have been made to develop fast and convenient methods to carry out nonlinear static analyses. In recent years, pushover methods have been widely used as a suitable tool to evalute the seismic performance of structures. Also, various advanced pushover procedures have been proposed to take into account the effect of higher modes and the change in the dynamic properties of structures in the nonlinear phase. Therefore, different pushover procedures have been further developed for this purpose. The nonlinear static analysis has been widely employed to evaluate the nonlinear behavior of structures. The pushover analysis was first expanded in a number of studies to investigate buildings. Not many studies have been conducted on the seismic demand of latticed space structures. In the present work, therefore, an optimization procedure has been employed to refine the performance of the pushover analysis in estimating the seismic response of double-layer barrel vault roofs with vertical double-layer walls. In the method proposed herein, the coefficients of the modal load combinations of the studied structures have been optimized using the simplex algorithm to find the optimum load pattern. Fifteen models with various rise-to-span and height-to-span ratios were considered to assess the accuracy of the proposed method in predicting the seismic demand of these structures. The models were analyzed using the OpenSees software. In order to model the buckling behavior of the members, each member was divided into two nonlinear beam-column elements with an initial imperfection of 0.1% at its mid-node. The models were designed with the dead, snow, temperature, and earthquake loads having been considered. All of the mentioned loads, with the exception of snow load, were applied to the structures as concentrated nodal loads. The snow load, by contrast, was applied to the structures in two symmetric and asymmetric patterns in accordance with the sixth volume of the Iranian national code of buildings. For earthquake loads, the 4th edition of the Iranian code of practice for seismic resistant design of buildings was used. It should be noted that the seismic mass of the roof of each model was calculated by considering the entirety of the dead load in addition to 40% of the snow load. In the design process of each model, the dead, snow, temperature, and earthquake load combinations were formulated based on the AISC-ASD89 standard. The sections of the members of the structures were chosen from hollow tubular sections, with their slenderness ratios limited to 100. Afterwards, pushover analyses were performed using the optimized load pattern. The obtained results were compared to those of the incremental dynamic analyses (IDA) and two other well-known pushover methods, namely the MPA and the conventional first-mode pushover analysis. The results revealed that the proposed pushover method can provide a good estimation of the base shear and intial stiffness of the structures when compared to dynamic analyses. In addition, an increase in the rise-to-span ratio of the roof causes an improvement in the accuracy of the proposed pushover method. Also, in comparison with the MPA and conventional pushover procedures, the responses produced by the proposed method are closer to those generated by dynamic analyses. In addition, a comparison of the obtained drift patterns reveals that the results of both the pushover and incremental dynamic analyses along the longitudinal direction of the wall are quite close to each other. Another advantage of the proposed pushover method is that it also produces acceptable results on the nodes on the roof of the space structure. Also, along the transverse direction, the proposed method yields better results.
Keywords: nolinear time history analysis, seismic demand, incremental dynamic analyses, Pushover analysis, double-layer barrel vault roof, double-layer wall -
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز، سال چهل و هشتم شماره 1 (پیاپی 90، بهار 1397)، صص 77 -88در این مقاله شیوه نوین تقویت، محصورکنندگی ترکیبی با استفاده هم زمان از عناصر فولادی مسلح کننده و الیاف FRP، به منظور تقویت ستون ها و پایه های بتنی غیرمسلح پیشنهاد و کفایت آن با انجام مطالعه آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. نمونه های استوانه ای از بتن با مقاومت پایین ساخته شده و تحت بارگذاری فشاری در شرایط آزمایشگاهی، برخی مشخصه های مکانیکی از قبیل میزان جذب انرژی، تغییر شکل محوری، سختی اولیه و رفتار بار- تغییر شکل برای آنها تعیین گردید. دو نمونه تقویت نشده به عنوان نمونه معیار انتخاب شده و 18 نمونه دیگر با استفاده از روش های مرسوم تقویت از قبیل دورپیچ کردن با CFRP، GFRP، دورپیچ کردن با استفاده هم زمان پوشش FRP و میلگردهای فولادی نصب شده در سطح بتن (NSM) و در نهایت دو روش پیشنهادی در این تحقیق تقویت شدند. بر مبنای نتایج آزمایش مشخص گردید که با استفاده از شیوه تقویت پیشنهادی ظرفیت باربری فشاری، میزان جذب انرژی و تغییرشکل محوری نسبت به استفاده از سایر روش های تقویت بهبود یافته، هرچند در میزان سختی الاستیک نمونه ها افزایش ایجاد شده است. از روش تقویتی پیشنهاد شده می توان برای تقویت برشی و خمشی ستون ها و پایه های بتنی غیر مسلح پل های جاده ای و راه آهن استفاده کرد.کلید واژگان: مقاوم سازی، ژاکت های ترکیبی، مقاومت محوری، شکل پذیری، جذب انرژیJournal of Civil and Environmental Engineering University of Tabriz, Volume:48 Issue: 1, 2018, PP 77 -88In current study, a novel retrofitting scheme, hybrid confinement using steel reinforcement profiles and FRP wraps was presented for strengthening of columns and plain concrete piers and verified using the results of an experimental work results. Twenty cylindrical concrete specimens were produced in laboratory conditions and energy dissipation, axial deformation, initial stiffness and load-deflection curve was calculated for each specimen. Two of specimen was used as benchmark, however the other were retrofitted using CFRP wraps, GFRP wraps, near surface mounted steel rods, FRP confinement and proposed retrofitting scheme. Based on the results, axial compressive strength, energy dissipated and ductility was enhanced. The axial force-axial displacement behavior of hybrid confined specimens had two parts. In the first part a parabola curve was observed whereas in the second part the behavior was linear. The failure of specimens was brittle and had explosive nature towards CFRP or GFRP rupture. However the results proved that we will be able to use the proposed novel confinement scheme for shear and flexural strengthening of columns and plain concrete piers of road and railroad bridges.Keywords: Retrofitting, Hybrid steel strips, FRP confinement, Axial strength, Energy dissipation, Elastic stiffness
-
یکی از ویژگی های ستون های دوجداره ی فولادی پرشده از بتن (C F D S T)، وجود اثر مشترک بتن و دو لایه ی فولادی است. این اندرکنش تا لحظه یی که جداره های فولادی نیروی لازم محصورشدگی برای بتن را تامین می کنند، وجود خواهد داشت؛ اما به محض حذف اندرکنش، یکی از جداره های فولادی با بتن ستون شروع به تغییرشکل های بزرگ خواهد کرد. شدت و سرعت تغییرشکل های مذکور در حضور پدیده ی آتش افزایش می یابد. در نوشتار حاضر، با استفاده از ایجاد لینک های فولادی (سخت کننده های طولی) بین بتن و لایه ی داخلی در تعداد مختلف و تحلیل مدل های مذکور در نرم افزار عناصر محدود A B A Q U S، اثر اندرکنش بین بتن و لایه ی داخلی برای ستون های C F D S T در معرض آتش بررسی شده است. وجود لینک های ذکرشده باعث افزایش مقاومت در برابر آتش ستون به شکل مشهودی شد که نشان از اهمیت اندرکنش اشاره شده و لزوم ارائه ی راهکارهایی برای حفظ آن است. استفاده از لینک های مذکور، یکی از بهترین راهکارهای پیش رو خواهد بود.
کلید واژگان: ستون های دو جداره ی فولادی پرشده با بتن، اندرکنش بتن و فولاد، آتش، محصورشدگی بتن، سخت کننده ی طولیAs an innovative type of composite construction, concrete-filled double skin steel tube (CDFST) has the potential to be used as columns in high-rise buildings. CFDST columns consist of two concentrically-arranged inner and outer steel skins with the annulus between the skins filled with concrete. Of prime features of CFDST columns is the interaction between steel tubes and concrete core. The confinement of the steel tubes on the concrete core benefits the interaction along the interfaces. However, when the interface interaction of steel tubes and concrete core vanish, the deformation starts to loom large. The deformation rate of the columns is increased under fire exposure. The current study aims to investigate the effect of interaction of concrete core and inner steel tube on the fire resistance of CFDST columns considering steel links (longitudinal stiffeners) embedded inside the concrete core welded to exterior surface of the inner tube. Finite element models for CFDST columns were developed using ABAQUS package in this study. A sequentially-coupled thermal-stress analysis procedure is conducted to evaluate the effects of inner steel tube- concrete interaction on the fire performance of these columns. The uses of stiffeners in the CFDST columns increase the fire resistance of the columns effectively. The specimens with stiffeners embedded in the exterior surface of the inner tubes exhibited excellent fire resistance. It can be attributed to the fact that interaction of stiffeners, inner tube and concrete core provides adequate bond and friction at the interface surfaces, contributing to the composite action improving strength during the process of fire exposure. This implies that the interaction of concrete and steel components increases the fire performance of these columns significantly, a striking conclusion, which requires strategies to retain such performance. The conclusions, drawn from this study, can in turn, lead to the suggestion of some guidelines for the design of CFDST columns.
Keywords: C?F?D?S?T C?O?L?U?M?N?S, I?N?T?E?R?A?C?T?I?O?N O?F C?O?N?C?R?E?T?E A?N?D S?T?E?E?L, F?I?R?E, C?O?N?F?I?N?E?M?E?N?T, L?O?N?G?I?T?U?D?I?N?A?L S?T?I?F?F?E?N?E?R?S -
سازه های ژئوتکنیکی با انواع گوناگونی از فرایندهای طبیعی ( زلزله، روانگرایی و غیره ) مواجه هستند که این سبب پیچیدگی رفتار و شرایط طراحی آنها خواهد شد. این سازه ها در طول عمر خود، به دلیل برخورد با این پدیده ها از جمله زلزله، خصوصیات و رفتار ثابتی نخواهد داشت. رفتار مکانیکی خاک ها تحت بارهای استاتیکی پیچیده است و لذا در جین بارگذاری لرزه ای بسیار پیچیده تر خواهد بود. مهم ترین مساله ای که در سال های اخیر نظر پژوهشگران را به خود جلب کرده است، گسترش مدل رفتاری مناسب برای مدلسازی رفتار تناوبی واقعی خاک اشباع مخصوصا در ناحیه اندرکنش خاک- سازه است. دلیل این امر آن است که تخمین پاسخ سازه ساخته شده بر روی خاک مستعد روانگرایی در حین زلزله به طور قوی به لحاظ کردن تاثیر گسترش فشار آب حفره ای و کاهش مقاومت خاک بر روی رفتار سیستم بستگی دارد. برای بررسی دقیق لازم است تا یک تحلیل دینامیکی غیرخطی تنش موثر انجام پذیرد. این تحلیل می تواند به صورت کوپل کامل یا شبه کوپل انجام شود.از روش های شبه کوپل، مدل فین و مارتین و مدل بایرن است.از میان این مدل ها مدل بایرن به عنوان مدل رفتاری، برای خاک محدوده در نظر گرفته شده است و ضرایب مربوطه محاسبه شده است که در مدلسازی عددی (FLAC2D) از آنها استفاده می شود. همچنین احتمال روانگرایی با استفاده از نتایج آزمون محلی و با روش تنش موثر بررسی شد که با ضریب اطمینان 28/1 برای زلزله بم با بزرگای گشتاوری 5/6 روانگرایی اتفاق نخواهد افتاد .برای مدلسازی عددی از میان شتاب نگاشت های موجود، شتاب نگاشت بم در سطح DBE انتخاب شده و تاثیر بارهای دینامیکی زلزله بر فشار منفذی بررسی شد. نتایج تحلیل عددی دلالت بر افزایش فشار منفذی در اثر اعمال بارهای دینامیکی ناشی از زلزله را دارند که در نتیجه مقادیر بار بیشتری به ساختگاه مورد نظر (تونل مترو) وارد می شود و در نهایت امکان برآورد سیستم نگهداری مناسب تری برای تونل وجود خواهد داشت.کلید واژگان: روانگرایی، تنش موثر، مدل Byrne، نرم افزار FLAC، سطح DBEJournal of Aalytical and Numerical Methods in Mining Engineering, Volume:7 Issue: 14, 2018, PP 111 -122Summary : Tabriz metro twin tunnels in some stations are under ground water level. In addition to the loads from the weight of overburden, the load caused by pore water pressure is applied to them. To enter the current load into model certain boundary conditions must be considered that in this study, the probability of liquefaction and the impact of the earthquake on pore pressure loading structure have been investigated.IntroductionGeo-technical design of structures is encountered with a variety of different natural conditions (earthquake, liquefaction, etc.). This will be due to the complexity of behaviors and conditions. These structures during his lifetime, because dealing with different situations such as earthquake will not have fixed characteristics and behavior. Complex Mechanical behavior of the soil under statistical loads can be different and more complicated under dynamic loads. In this respect, the modeling of alternative behavior of saturated soil, especially in the interaction zone of soil structure, has gained increasing research interest over past decades. Because the estimation of structure response in the soil liquefaction depends on pore water pressure, softening strain and decreasing of soil resistance. For correct investigating, linear dynamic analyze in effective stress is necessary. For this type of analyze couple or semi couple methods could be applied. In this regard Finn & Martin and Byrne could be regarded as semi couple models.
Methodology and Approaches : From aforementioned semi couple models, Byrne model was chosen in this research. After calculation of related indexes, the model implemented in Flac2D software. The possibility of liquefaction take place in structure foundation was investigated by local tests results in effective stress method. For numerical modeling, the Bam earthquake acceleration was selected in DBE level among the existing acceleration and impact of earthquake dynamic load of on project structure pore pressure was investigated.
Results andConclusionsUsing available data at the project structure the probability of liquefaction in the project region was investigated by cyclic stress method. It was estimated that with safety factor of 1.28 for Bam earthquake magnitude earthquake 6.5M, liquefaction will not occur. Nevertheless, due to exist of pore pressure at structure needed parameters was calculated in Byrne model to study simultaneous impact of dynamic loads and pore pressure to be used in numerical modeling. The results showed an increase in pore pressure due to dynamic loads caused by earthquakes so higher load values to the desired location (subway tunnel) is inserted and finally more effective maintenance system for the tunnel is estimated.Keywords: Liquefaction, Flac software, effective stress, Byrne method -
یکی از سیستم های ساختمانی که در سالیان اخیر توسعه مناسبی در سطح جهانی داشته است، سیستم ساختمانی قاب فولادی سبک سرد نورد شده (CFS) یا (LSF) می باشد. قابلیت ساخت این سیستم به صورت پیش ساخته و صنعتی و همچنین میل به توسعه صنعتی سازی ساختمان در کشور، باعث شده است که سیستم ساختمانی مذکور گزینه ای قابل اعتنا در صنعت ساختمان سازی کشور شود. دیوارهای برشی فولادی سرد نورد شده (CFS) با پوشش فولادی، یکی از سیستم های باربر جانبی در این نوع سیستم ساختمانی می باشد. در این مقاله رفتار دیوارهای برشی CFS با پوشش فولادی تحت بارگذاری جانبی چرخه ای به صورت آزمایشگاهی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. تاثیر ضخامت پوشش فولادی و یکطرفه یا دو طرفه بودن پوشش فولادی در رفتار جانبی دیوارهای برشی CFS مورد بررسی قرار گرفته و مودهای خرابی حاصل از نتایج آزمایشات و مقاومت برشی نمونه های آزمایشی به تفصیل شرح داده شده است.کلید واژگان: ساختمانهای فولادی سبک سرد نورد شده، دیوارهای برشی CFS، بارگذاری چرخه ای، مقاومت برشی، مودهای خرابی
-
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز، سال چهل و ششم شماره 4 (پیاپی 85، زمستان 1395)، صص 89 -96بتن پودری واکنش پذیر (RPC) که در زمره بتن های فوق توانمند (UHPC) قرار دارد دارای مقاومت فشاری زیاد، مقاومت خمشی و شکل پذیری قابل ملاحظه، نفوذپذیری کم و دوام بسیار بالا می باشد. به کار بردن الیاف در بتن RPC نقش اساسی در افزایش مقاومت خمشی و شکل پذیری آن دارد؛ به طوری که در برخی موارد مقاومت خمشی آن حتی به MPa 40 نیز رسیده است. در این تحقیق که در آزمایشگاه بتن دانشگاه صنعتی سهند تبریز انجام شده است، تاثیر به کار بردن سه نوع الیاف شامل الیاف کربن ریز و دو نوع الیاف فولادی قلاب دار بلند و مستقیم کوتاه بر خواص بتن پودری واکنش پذیر مورد مطالعه قرار گرفته است و اثر این الیاف بر مقاومت فشاری، مقاومت کششی خمشی و چقرمگی و یا ظرفیت جذب انرژی کرنشی کل آن بررسی شده است. نتایج بیانگر آن هستند که افزودن الیاف فولادی به بتن RPC، بیشترین تاثیر را بر مقاومت فشاری و کششی خمشی آن دارد. الیاف فولادی قلاب دار، تقریبا %10 و الیاف فولادی کوتاه، حدود %9، مقاومت فشاری را افزایش دادند. در این میان، تاثیر الیاف فولادی قلاب دار بر مقاومت کششی خمشی و ظرفیت جذب انرژی کرنشی کل، قابل ملاحظه تر می باشد. افزودن الیاف کربن سبب کاهش اندکی در مقاومت فشاری و کششی خمشی بتن RPC شد؛ ولی ظرفیت جذب انرژی کل آن را تا حدی بهبود بخشید.کلید واژگان: بتن پودری واکنش پذیر، الیاف، مقاومت فشاری، مقاومت کششی خمشی، ظرفیت جذب انرژی کرنشی کلJournal of Civil and Environmental Engineering University of Tabriz, Volume:46 Issue: 4, 2017, PP 89 -96In recent years, due to the progress in the field of concrete technology, some types of high-performance concrete and ultra-high-performance concrete have been developed. Reactive powder concrete (RPC), as a new type of ultra-high-performance concrete, was first patented by a French construction company in 1994. The superior properties of RPC such as high compressive strength (more than 150 MPa), high packing density, very low permeability and higher durability are achieved by eliminating the coarse aggregates and substituting them with fine silica sand aggregates, using high amount of silica fume and low water to cement ratio. Steel fibers are another materials used in RPC. The results of researches show that fibers have the main effect on the increasing of flexural strength, ductility and energy absorption, as in some cases, RPCs flexural strength has been reached up to 40 MPa [1].Keywords: Reactive powder concrete, Fibers, Compressive strength, Flexural strength, Energy absorption capacity
-
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز، سال چهل و پنجم شماره 4 (پیاپی 81، زمستان 1394)، صص 81 -95امروزه فرم های آزاد توجه اکثریت طراحان را به خود جلب نموده است، به طوری که کاربرد فرم های آزاد در طراحی سازه ها افزایش یافته است. امروزه برای طراحان محدودیتی وجود ندارد که فقط از فرم های هندسی متداول در طراحی های خود استفاده کنند. فرم شناسی، آزادی گسترده ای به طراحان برای درک نسل جدیدی از فرم ها می دهد. این نسل جدید فرم ها، امروزه فرم های آزاد نامیده می شوند. فرم های آزاد به سطوح با انحنای مضاعف اطلاق می شوند که مستقل از گروه فرم های محدود شده از نظر هندسی و یا فرم های محدود شده از نظر مکانیکی می باشند. در این مقاله، رفتار سازه های فضاکار فرم آزاد دو گنبدی با استفاده از نرم افزار المان محدود مورد بررسی قرار می گیرد. جهت صحت سنجی مدل سازی، نتایج مدل المان محدود با نتایج نمونه آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج تحلیل های پایداری غیر خطی هندسی و غیر خطی مصالح مدل ها، نشان می دهند که در ارتباط با تاثیر اعمال مد ناکاملی اولیه به مدل ها، مدهای کمانشی را می توان به دو گروه مدهای حساس و مدهای غیر حساس طبقه بندی نمود. به طور کلی مدهای پایین تحلیل کمانشی، تاثیر کمی در کاهش بار حدی سازه های فضاکار فرم آزاد دو گنبدی دارند. همچنین جهت اعمال ناکاملی اولیه هندسی در فرم های آزاد دو گنبدی، می توان از روش مد ناکاملی انطباق پذیر تعمیم یافته، به عنوان یک روش مناسب استفاده نمود. در این مقاله، تاثیر برخی پارامترهای هندسی در رفتار پایداری فرم های آزاد دو گنبدی نیز مورد بررسی قرار گرفته است.کلید واژگان: سازه فضاکار، فرم آزاد، دو گنبدی، تحلیل پایداری، مد ناکاملی انطباق پذیر تعمیم یافتهJournal of Civil and Environmental Engineering University of Tabriz, Volume:45 Issue: 4, 2016, PP 81 -95Free forms are usually used to refer double curve surfaces which are independent from groups of geometrically or mechanically constrained forms. Geometrically constrained forms are only conditioned by a geometrical definition, like it could be done on basis of simple surfaces. When there is a close relationship between forms and forces, the forms are mechanically constrained [1]. In the present study, behavior of double domes free form single layer space structures as a group of free form structures are investigated. Gaussian curvature of double domes can be positive and negative, unlike regular domes. In single layer reticulated space structures, local instability with nodal snap-through phenomenon could result in propagation in whole structure [2], so stability behavior of double domes free form single layer space structures should be investigated. The parametric study is performed in order to evaluate the effects of different variables on the stability behavior of double domes free form space structures.Keywords: Space structure, Free form, Double domes, Stability analysis, generalized conformable imperfection mode method
-
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز، سال چهل و چهارم شماره 3 (پیاپی 76، پاییز 1393)، صص 75 -87سیستم های کش بستی، سیستم های خودمتعادل پایدار متشکل از اعضای فشاری ناپیوسته و اعضای کششی پیوسته می باشند. اساس پایداری این سیستم ها، متکی بر خودتنیدگی اولیه اعضای آن می باشد. از این رو، بررسی تاثیر تراز این تنش های اولیه در رفتار ناپایداری و مکانیزم های گسیختگی سازه های کش بستی از اهمیت به سزایی برخوردار است. با وجود گذشت بیش از نیم قرن از ابداع این سازه ها، هنوز مستندات کافی در مورد رفتار ناپایداری آن ها و به ویژه در مورد هندسه های انحنادار آن ها نظیر گنبد و چلیک وجود ندارد. این در حالی است که به دلیل آن که این سازه ها بیشتر در اماکن وسیع استفاده می شوند، خرابی و ناپایداری آن ها می تواند خسارات مالی و جانی زیادی در پی داشته باشد. از این رو، این مقاله، در دو بخش ارائه می گردد: در بخش اول، شیوه استفاده از یکی از روش های معروف ریاضیات کاربردی تحت عنوان «روش سادکی» برای حصول خودتنیدگی های «شدنی» در سیستم های کش بستی تشریح شده است. برای پیاده سازی روش پیشنهادی، برنامه ای با نرم افزار MATLAB نوشته شد و نتایج موفقیت آمیزی حاصل گردید. در بخش دوم، با استفاده از روش ارائه شده در بخش نخست، ابتدا یک حالت خودتنیدگی شدنی برای یک چلیک کش بستی متشکل از مدول های چهار میله ای استخراج می شود و در سه تراز به سازه اعمال می گردد و با استفاده از روش عناصر محدود و به کمک نرم افزار ANSYS، بر روی آن تحلیل غیرخطی هندسی و مصالح صورت می گیرد و مکانیزم های گسیختگی استخراج می شوند و نهایتا با استفاده از نتایج به دست آمده، پیشنهاداتی برای حداقل و حداکثر تراز خودتنیدگی ارائه می گردد به گونه ای که سازه سختی کافی را داشته باشد و به صورت نامطلوب فرو نریزد.
کلید واژگان: کش بستی، خودتنیدگی اولیه، برنامه نویسی خطی، روش سادکی، ناپایداریJournal of Civil and Environmental Engineering University of Tabriz, Volume:44 Issue: 3, 2015, PP 75 -87IntroductionTensegrity systems are self-equilibrium systems that contain discontinuous compressive components and continuous tensile components. Main factor for self-equilibrium of tensegrity systems is the initial self-stresses of the components. Therefore, consideration of the effects of the levels of these self-stresses on the instability behavior and collapse mechanisms has significant importance. Moreover, because of the application of these systems in large spans and crowded places, sudden collapse leads to a lot of kills and damages. Thus this paper is presented in two parts: first part: presentating a method to find “feasible” self-stress states based on a mathematical topic called “simplex method” and using artificial variables; and second part: using a self-stress state obtained from previous part, and scale it in three levels. The effects of the self-stress level on the instability behavior and collapse mechanisms of the barrel vault tensegrity system is considered, and based on the analysis results some suggestionsare presented to determine maximum and minimum self-stress level so the structure doesn’t collapse suddenly and have enough rigidity.MethodologyThe initial state of the system is very specific since it is a self-equilibrated state; moreover the rigidity of the tensioned components is unilateral (no rigidity in compression) and the relational structure is very specific: compressed components are inside a continuum of tensioned components [1]. The equation of static equilibrium of an unconstrained reference node i connected to nodes j and k are given by Where any member (A, B), that connects nodes A and B, has an internal force fa,b and a length la,b; and fext is the external force. A simplified linearised notation qa,b= fa,b / la,b known as tension coefficient or force density is used. Let x = [x1…xn]T, y = [y1…yn] T, and z = [z1…zn]T, be the vectors of coordinates for n nodes along the x, y, and z directions, respectively. Let q be a vector of tension coefficients, with one entry for each of the b members. We can write the matrix form of Eq. (1) by factorizing the projected lengths in the equilibrium matrix A and a vector q of tension coefficients [2]Results And DiscussionResults of the analysis is shown in Figs. 2-4. In these figures, the label StoCx_y shows the structure with the rigidity ratio of the struts to the cables equal x and self-stress level y%. Figures show that the increasing the selfstresslevel may lead to overall collapse mechanism. It can be said that the self-stress level doesn’t have aneffect on the initial stiffness and final load capacity of the structure.ConclusionsSelf-stress is the one of the interesting and important properties of the tensegrity systems. In this study, to obtain a feasible self-stress for the tensegrity structures, an extended method using simplex method and artificial variableswas presented. Then the effects of the self-stress level on the barrel vault tensegrity structures was studied. Results showed that the self-stress level doesn’t affect the initial stiffness of the structure; but it can change the collapse mechanism of the structure from a local collapse to overall collapse.Keywords: Self, stress, Tensegrity, Stability, Nonlinear analysis -
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز، سال چهل و چهارم شماره 2 (پیاپی 75، تابستان 1393)، ص 11در این مقاله، مدل سازی قاب های خمشی مختلط ویژه RCS توصیف گردیده و تاثیر مدل سازی رفتار مدل سازی اتصالات بر روی رفتار کلی این قاب ها مورد بررسی قرار گرفته است. قاب های خمشی مختلط ویژه RCS نوع جدیدی از قاب های خمشی ویژه هستند که در آن ها از ترکیب ستون های بتنی و تیرهای فولادی استفاده می شود. در این سیستم سازه ای، مزیت های قاب های معمول بتنی و فولادی با هم ترکیب می شوند. در نوعی از قاب های RCS، تیر فولادی به صورت ممتد از درون ستون بتنی عبور می کند و تمرکز اصلی در طراحی قاب های RCS، روی اتصال بین تیر فولادی و ستون بتنی (اتصال RCS) می باشد که تحقیقات انجام یافته در مورد این سازه ها بیشتر بر روی اتصالات مرکب آن ها بوده که منجر به تدوین آیین نامه هایی برای طراحی این اتصالات شده است. در این تحقیق، نحوه مدل سازی قاب های RCS و همچنین تاثیر مدل سازی رفتار اتصال بین تیر فولادی و ستون بتنی، روی رفتار کلی این قاب ها به وسیله مقایسه با اتصال RCS، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج کلی این بررسی نشان می دهند که مدل سازی اتصال RCS، ظرفیت جانبی قاب را افزایش می دهد.
کلید واژگان: قاب های خمشی مختلط RCS، تحلیل استاتیکی غیرخطی فزاینده، اتصالات RCS، منحنی ظرفیت -
بتن پودری واکنش پذیر (RPC) به عنوان نوعی بتن فوق توانمند، در سال های اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده است. این بتن با مقاومت فشاری حداقل 150 مگاپاسکال، دارای تراکم حجمی بالا، نفوذپذیری بسیار کم، دوام زیاد، مقاومت سایشی و خوردگی بسیار بالایی می باشد. الیاف فولادی ریز به کار رفته در این بتن، باعث افزایش مقاومت خمشی و شکل پذیری زیاد آن شده است. در این تحقیق سعی شده است با استفاده از مصالح موجود در کشور بتوان به این نوع بتن دست یافت و مناسب ترین مصالح را از بین مصالح در دسترس، انتخاب نمود. همچنین تاثیر انواع روش های عمل آوری بر خواص این بتن بررسی شده است. نتایج نشانگر این نکته است که با استفاده از مصالح موجود و به کار بردن الیاف و با عمل آوری گرمایی می توان به مقاومت فشاری حدود 160 مگاپاسکال و مقاومت خمشی 25 مگاپاسکال در این نوع بتن دست یافت.
کلید واژگان: بتن پودری واکنش پذیر، عمل آوری، روانی، مقاومت فشاری، مقاومت خمشی، طاقت خمشیReactive powder concrete (RPC), as a new type of ultra-high-performance concrete, has attracted a lot of attention in recent years. This type of concrete with a compressive strength of more than 150 MPa, has high packing density, very low permeability, superior durability and very high abrasion and corrosion resistance. Small steel fibers, used in RPC, cause the increase of flexural strength and ductility. In the present study, it has been tried to produce reactive powder concrete using the most suitable available materials in Iran. Also, the effects of different curing methods on the properties of RPC have been investigated. The results show that using the available materials together with steel fibers and conducting heat treatment, reactive powder concrete with compressive strength up to 160 MPa and flexural strength of 25 MPa was produced.Keywords: Reactive Powder Concrete, curing, Flowability, compressive strength, flexural strength, toughness -
ستون فولادی پر شده با بتن (CFT)، سیستمی است متشکل از بتن به عنوان هسته داخلی و فولاد به عنوان جدار خارجی. یکی از مهم ترین عوامل در رفتار این ستون ها، اثر محصور کنندگی جدار فولادی می باشد. هنگام رخداد آتش سوزی در سازه، جدار فولادی منبسط می شود و زودتر از هسته بتنی تسلیم خواهد شد و اثر محبوس کنندگی خود را بر هسته بتنی از دست خواهد داد. بنابر این هسته داخلی باید بار محوری سازه را تحمل کند. پس از اتمام آتش سوزی در سازه، در هنگام کاهش دمای محیط، بتن ترک خورده است و نمی تواند مقاومت خود را بازیابد. همچنین فولاد منبسط شده و تغییر شکل داده است. پس نمی تواند به شکل اولیه خود بازگردد و هسته بتنی را محصور کند. در مطالعه حاضر، رفتار ستون های تقویت شده مدور CFT تحت اثر آتش مورد بررسی قرار گرفته است. مهم ترین مشخصه ستون های CFT تقویت شده، سخت کننده های طولی متقارن قرار گرفته داخل ستون می باشند. مدل سازی عناصر محدود ستون های مذکور با استفاده از نرم افزار ANSYS انجام شده و صحت آن مورد ارزیابی قرار گرفته است. جهت اعمال حرارت روی ستون، از منحنی استاندارد ISO-834 استفاده شده است. نتایج به دست آمده، افزایش اثر محبوس کنندگی جدار فولادی را در هنگام کاهش دمای محیط (مرحله سرمایش) نشان داده اند. همچنین ظرفیت باربری ستون با استفاده از سخت کننده ها بالاتر رفته است.
کلید واژگان: محصور شدگی ستون CFT، آتش سوزی در سازه، عناصر محدود، سخت کننده های طولی، افزایش ظرفیت باربریThe concrete-filled steel tube (CFT) column is a composite system that is made with concrete as inner core and thin walled steel as outer tube. The enhancement of load capacity, increase in lateral stiffness, inherent ductility, use in high rise and long span buildings and fire resistance, are some benefits of CFT columns [1].Columns are the most parts of buildings in fire that carry loads of structure. When fire happens in a structure with CFT columns, the steel tube is the first part of these columns, subjected to fire. Therefore, the steel tube expands and concrete core carries remaining loads. It's a main disadvantage of CFT columns [2]. In the present study, finite element modeling of stiffened circular CFT columns is presented. The main characteristic of the stiffened CFT column is internal longitudinal symmetric stiffeners its internal stiffeners that are longitudinal and symmetric. For predicting the load capacity of the proposed sections of CFT columns, the time – temperature curve is applied to the model.2. Methodology2.1. Fire exposure: The temperature of the column rises up (Eq. (1)) and cools down (Eq. (2)) according to the ISO-834 fire curve (Fig. 1) [3-5]. The temperature is applied to nodes of the columns.where T is the fire temperature in ◦C; t is fire exposure time in minute; ‘‘B–C–C’’ is the heating phase; ‘‘C–D’’ is the cooling phase; ‘‘C’’ is the starting point of cooling; To is the ambient temperature in ◦C; th is the fire duration time in min; Th is the maximum fire temperature in ◦C and tp is the total fire exposure time in min.2.2. Heat transfer analysis: The heat transfer process in concrete filled steel tubes includes radiation, convection and heat conduction, all of them are varying with time. There are four heat transfer processes, from fire to outer steel tube surface, from outer to inner steel tube surface, from inner steel tube surface to outer concrete surface and heat transfer into core of concrete from concrete surface [6,7].2.3. Suggested sections: One of the main disadvantages of CFT columns is the expansion of the steel tube when subjected into the fire. Therefore, the confinement of core and finally, the load capacity of CFT column will be decreased. In order to improve the performance of CFT columns, subjected to the fire, a stiffened steel section is suggested in CFT columns as shown in Fig. 2. The stiffeners enhance the confinement of columns by increasing the contact area between steel and concrete. Hence, the confinement of CFT columns is preserved in heating and cooling stage of the fire exposure. Therefore, it is expected that the load carrying capacity of CFT column to be increased.2.4. Finite element modeling: In the present study, finite element modeling of stiffened circular CFT columns is presented. These models have been analyzed using ANSYS (Ver. 11) [8]. In order to investigate into the behavior of the stiffened CFT columns under axial and thermal loadings,FE analyses should be undertaken involving the geometric and material nonlinearities. Three-dimensional solid element (Solid 65) has been used for modeling of the concrete core, shell element (Shell 43) has been used for modeling of the steel tube. Three-dimensional node-to-node contact element (Contact 178) has been used to model the contact between steel wall and concrete core. Modeling of separation, sliding and contact between two nodes during the loading process are the capabilities of this element. Fig. 3 shows the CFT column, modeled in ANSYS.2.5. Verification of finite element modeling: The material properties of concrete and steel are changing when subjected to the fire. Therefore, some researchers define material properties in ambient temperature, heating and cooling phases. In order to verify the accuracy and validity of the finite element modeling, the numerical results, obtained from nonlinear static analysis, have been compared with the experimental results of the CFT columns. Regarding the axial loading, an experimental CFT column with circular section has been used according to the specifications undertaken by Schneider [9] and in order to verify the accuracy and validity of the equations used for applying fire to the CFT column, model specifications are according to Han [10]. Consequently, it has been found that the finite element model is reliable enough to be used to undertake nonlinear analyses for comparative investigation into the behavior of the sections of CFT columns with and without stiffeners.2.6. Material heat coefficients: The thermal coefficients in CFT columns have been investigated by many researchers. In the present paper, the coefficients for concrete and steel tube, provided by Lie and Stringer [11], are adopted. The thermal properties such as conductivity coefficient (k), specific heat(c), density (ρ) and coefficient of expansion (α) have been defined in these equations. Also, they considered the water evaporation of core concrete after sbeing exposed to the fire. In the evaluation of temperature, k and α decrease, and c increases after a few minutes of fire exposure. They also considered these specifications of concrete and steel in their relations.3.Results And DiscussionsA total of 54 CFT stub columns, in three types, including simple, 2 and 4 stiffened circular CFT columns, have been analyzed after subjected to fire. The specimens are divided into two groups (with the same wall thickness and with the same diameter). All of the specimens, have the same wall thickness and the D/t ratio increased in three steps. All of the specimens are subjected to real fire in ANSYS in three time durations, namely 10 minutes (680oC), 20 minutes (780oC) and 30 minutes (840oC) according to standard fire curve, shown in Fig. 2. In suggested sections the area of stiffeners, is 30% of total area of CFT column and L=3810mm. For steel, we have: Fy= 293MPa and Es= 2.01e5MPa. For concrete, we have: fc= 39.6MPa and Ec= 27800MPa.4.ConclusionsIn the present study, finite element modeling of stiffened circular CFT columns is presented. The main characteristic of the stiffened CFT column is its internal stiffeners that are longitudinal and symmetric. These models have been analyzed using ANSYS. Having verified the finite element modeling, several different analyses have been undertaken. Based on the results of analyses, the main conclusions are as follows:-Increasing the tube diameter in simple and stiffened CFT columns has increased the load carrying capacity of columns. The increase rate of the load capacity in CFT columns during fire exposure is more considerable than ambient temperature.-Decrease in the wall thickness of CFT columns, in simple and stiffened columns, decreases the load carrying capacity of columns. The decrease rate of the load capacity in CFT columns during fire exposure is more considerable than ambient temperature.-Increasing the number of stiffeners has enhanced the load carrying capacity of CFT columns. However, increasing the number of stiffeners from 2 to 4 dose not have considerable effect on the load carrying capacity of CFT sections (only 2%).Therefore, the use of 2 stiffeners is more economic, and strongly recommended for CFT columns subjected to fire.-The residual strength index (RSI) is defined to quantify the strength of the CFT columns to standard fire. RSI is the ratio of ultimate strength corresponding to the fire duration time into the ultimate strength at ambient temperature [10]. According to the analysis results, decreasing the number of stiffeners and increasing the tube diameter, has enhanced the RSI of CFT columns.Keywords: Fire resistance, CFT columns, Confinement, Heat transfer, Stiffeners -
یک خط لوله از جمله سازه هایی می باشد که در طراحی آنها معمولا پایداری، نقش مهمی را ایفا می کند. به علت اعمال نیروی بیش از حد به نقطه ای از لوله، احتمال وقوع کمانش موضعی وجود دارد. یکی از راه هایی که بتوان مطمئن شد که کمانش در اثر ایجاد خرابی موضعی انتشار نمی یابد، نصب متوالی کمانش گیرها در طول خط لوله است، که باعث می شود کمانش منتشر شده، تنها در فاصله بین دو کمانش گیر باقی بماند. فاصله بین دو کمانش گیر معمولا به صورت سعی و خطا (مثلا در طول مراحل تعمیر) تعیین شده و معمولا بین 240-90 متر متغیر است. در تحلیل های غیرخطی، هر دو رفتار غیرخطی هندسی و مصالح منظور شده است. فاصله بین کمانش گیرها با در نظرگیری نسبت های مختلف قطر به ضخامت لوله (D/t)، ضخامت کمانش گیر به ضخامت لوله (h/t) و طول کمانش گیر به قطر لوله (L_a/D) در فشارهای مختلف (شامل فشار گذر کمانش از کمانش گیر و فشار توقف کمانش) تعیین گردیده است.
کلید واژگان: کمانش دینامیکی، کمانش گیر، فاصله بین کمانش گیرها، سرعت انتشار، نسبت قطر به ضخامتIt is undeniable that instability plays a significant role in the design of pipelines. Local buckles induced by excessive force on specific part of pipeline can locally reduce the collapse pressure of a pipeline and cause local failure. Periodic placement of buckle arrestors along the pipeline can ensure that collapse only effect the length of pipe between two arrestors on either side of the initiation site. Arrestor spacing is usually derived by specific practical considerations on the particular line (e.g. installation and repair procedure) but typically spacing of 90-240m has been used. In the present study, the propagation and arresting of dynamic buckle are modeled using the finite element method. For the post buckling analysis, the material and geometrical nonlinearity are considered. The effects of arrestor spacing on cross over pressure have been evaluated for different diameter to thickness ratio of pipeline (D/t), arrestor’s thickness to pipe’s thickness ratio (h/t), and arrestor’s length to pipe’s diameter ratio (La/D).Keywords: Dynamic Buckle Propagation, Buckle Arrestor, Arrestor Spacing, Velocity of Propagation, Diameter to Thickness Ratio -
ناپایداری یکی از مهم ترین عواملی است که میزان بارگذاری و تغییر شکل سازه ها را محدود می کنند و نقش بنیادی در طراحی سازه هایی دارد که بارگذاری آن ها عمدتا به صورت فشاری می باشد. سازه های چلیکی تک لایه معمولا تحت شرایط بارگذاری و تکیه گاهی متفاوت، مودهای ناپایداری گوناگونی شامل ناپایداری عضوی، ناپایداری گرهی، ناپایداری در امتداد محور و ناپایداری عمومی را به نمایش می گذارند. در مطالعه حاضر پایداری سازه های چلیکی تک لایه با تاشه مثلثی سه طرفه با انجام تحلیل های خرابی با استفاده از روش عناصر محدود مورد بررسی قرار گرفته است. اثرات عوامل گوناگونی همچون ناکاملی هندسی اولیه، بار واقع در یک گره، بارهای واقع در چندین گره، توزیع نامتقارن بار با شدت های متفاوت، نسبت طول به دهانه، نسبت ارتفاع به دهانه، شرایط تکیه گاهی و تنش تسلیم مصالح در رفتار پایداری سازه های چلیکی تک لایه لحاظ گردیده استکلید واژگان: سازه های فضاکار، سازه های چلیکی تک لایه، پایداری، تاشه مثلثی سه طرفهSpace structures are economical and aesthetic in appearance. They provide a unique solution to cover large column free areas. Sports stadia, industrial buildings, exhibition halls, cinema theatres, swimming pools, airport hangars, conference halls, etc, can be economically covered with the use of space structures. Space grids are characterized as two-way or three-way, depending on whether the members intersecting at a node run in two or three directions. Three-way grids are very extremely strong and lead to a very uniform stress distribution. Barrel vault is one of the oldest architectural forms, used since antiquity. The popularity of barrel vaults derived partly from the economy of these structures, as all arches could be constructed as identical members. Braced barrel vaults are developable surfaces of zero Gauss curvature generated by the movement of a curve, known as the. directrix., over a generator straight line. The directrix may be a circular arc, an ellipse, a catenary, a parabola or a cycloid. Single-layer barrel vaults show a range of different instability modes, namely, member instability, node instability, line instability and overall instability, normally each occurring under different loading and boundary conditions. There are two important types of instability, namely: limit point instability and bifurcation point instability. In limit point instability, a structure with nonlinear un-stiffening characteristics loses its stability by a sudden buckling into a mode of deformation which is in accordance with the initial mode of deformation. However, in the bifurcation point instability, a structure with nonlinear softening characteristics may lose its stability by a sudden buckling into a mode of deformation which is quite distinct from the initial unstiffening mode. There are three types of bifurcation point instability, namely: asymmetric bifurcation, stablesymmetric bifurcation and unstable-symmetric bifurcation. However, in most cases, space structures show limit point instability and unstable-symmetric bifurcation point instability. In single-layer braced barrel vaults, the effect of geometric nonlinearity is very important. In fact, due to small angles between the members, deflections and member forces are large and thus significant changes in structural geometry occur. Also, in these structures the possibility of plasticity occurring in the members causes a reduction in their load carrying capacity. Plasticity can occur before the first limit point load in single-layer braced barrel vaults, so despite the fact that the main source of nonlinearity in these structures is geometric, the inclusion of plasticity in the analysis is necessary to safely predict their true collapse load and post-collapse behavior. Therefore, geometric and material nonlinearities should be considered in the analysis of these structures. In the present study, the stability of singlelayer barrel vaults with three-way triangular configuration is investigated by carrying out nonlinear collapse analysis using finite element method. The effects of different parameters, such as initial geometric imperfections, load on a single node, loads on some nodes, unsymmetrical load distribution with different intensities, length to span ratio, height to span ratio, boundary conditions and material yield stress are considered on the stability behavior of single-layer barrel vaults. According to static collapse analyses of studied models, three collapse mechanisms were determined as overall collapse, local collapse with snap-through and localcollapse without snap-through. In the case of local collapse with snap-through, it has been indicated that to evaluate realistic response of the structure, the static collapse analysis is not adequate by itself, and a dynamic snap-through analysis must be performed, as well.Keywords: Space structures, Single, layer barrel vaults, Stability, three, way triangular configuration
-
در این مقاله ستون های دوجداره فولادی که با بتن پر می شوند و از خانواده ستون های CFT به شمار می روند، مورد ارزیابی قرار گرفته است. ستون های 1CFDST مزایایی از قبیل عدم نیاز به قالب بندی برای بتن ریزی، حمل و مونتاژ سریع و حفاظت سطح بتن از آسیب دارند. در مطالعه حاضر رفتار این نوع جدید از ستون ها با استفاده از روش عناصر محدود بررسی شده است. برای اطمینان از درستی مدلسازی عناصر محدود، نتایج تحلیل های عددی ستون های (CFDST) با نتایج آزمایشگاهی موجود مقایسه شده و از درستی مدلسازی، اطمینان حاصل شده است. همچنین اثر عوامل مختلف مؤثر از جمله لاغری ستون، مشخصه های هندسی مقطع، مشخصه های مکانیکی- مقاومتی مصالح به کار رفته مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج تحقیق حاضر نشان می دهند که این ستون ها نسبت به ستون های CFT دارای شکل پذیری و ظرفیت تحمل بار بیشتری بوده و همچنین اثر تنش تسلیم جداره ها و مقاومت فشاری بتن بر رفتار این ستون ها قابل ملاحظه است و همچنین مشخص شد که نسبت به ستون های CFT سبک تر و اقتصادی تر هستند.
کلید واژگان: مقاومت، شکل پذیری، بتن، ستون دوجداره پرشده با بتن (CFDST)، عناصر محدود، CFTConcrete filled double skin steel tubular (CFDST) members can be recognized as a new kind of CFT construction. They consist of two concentric steel tubes with concrete sandwiched between them, the steel tubes can be circular hollow sections (CHS) or square hollow sections (SHS) where both inner and outer tubes are circular hollow sections. CFDSTs were firstly introduced for vessels to resist external pressure. Strong potential of using CFDST in offshore construction, highways and high-rise bridge piers. All of analysis have been undertaken using ANSYS which is a general purpose finite element programe designed especially for advanced structural analysis. In order to verify the finite element model, a comparison between the experimental results and finite element results was carried out. Generally, good agreement between the experimental and numerical curves is achieved. ¬The effective parameters are the bond between the steel and internal concrete, local buckling, strength of steel tube and concrete, loading conditions of columns. The result of this study clearly exhibit the high strength and ductility of the CFDST columns under axial loading, and they have lighter weight, than their CFT counterparts. -
با توجه به اینکه خطوط لوله جزء سازه های پوسته ای محسوب می شوند، طراحی آنها براساس اصول پایداری انجام می شود؛ زیرا ضخامت کم پوسته نسبت به ابعاد دیگر از یک سو و وجود میدان تنش های فشاری در اثر نیروهای اعمالی بر پوسته های استوانه ای از سوی دیگر، آن ها را در معرض ناپایداری قرار می دهد که بر اساس بارهای وارده ممکن است به صورت موضعی یا کلی در آن ها اتفاق بیافتد. به واسطه قرار گرفتن لوله تحت فشار بسیار زیاد (فشار هیدروستاتیک آب)، تحت شرایطی ممکن است کمانش موضعی رخ دهد که جلوگیری از وقوع این نوع کمانش و انتشار آن یکی از موضوعات اصلی طراحی است.
در مقاله حاضر ابتدا پدیده انتشار کمانش دینامیکی با روش المان محدود سه بعدی مدل سازی شده، نتایج به دست آمده با نتایج آزمایشگاهی صحت سنجی گردیده و سپس سرعت انتشار کمانش دینامیکی در لوله هائی با نسبت قطر به ضخامت مختلف محاسبه شده است. با توجه به تاثیر سرعت انتشار کمانش در طراحی خطوط لوله دریایی، برای هر کدام از نسبتهای قطر به ضخامت، رابطه ای بین سرعت انتشار کمانش و فشار آغاز انتشار کمانش استخراج شده و میزان تاثیر نسبت قطر به ضخامت بر سرعت انتشار بررسی شده است.کلید واژگان: انتشار دینامیکی کمانش، فشار هیدروستاتیک، خطوط لوله دریایی، سرعت انتشار، نسبت قطر به ضخامتA pipeline is considered as shell structure so its design is based on stability concepts; dueto the exerted high pressure, local instability is probable to occur and so prevention of itsoccurrence and propagation are important subjects in its design. In this paper, dynamic buckle propagation has been modeled by 3D finite element method, results are verified with experimental tests and velocity of dynamic buckle propagation is calculated for pipes with different diameter to thickness ratios. Due to the effect of velocity in designing of marine pipelines, separate relations based on the initiation pressure are derived for the velocity of propagation and the influence of diameter to thickness ratio on the propagation velocity is studied.
-
سیستم های کش بستی سیستم های فضاکار مشبکی هستند که صلبیت آنها توسط اعمال خودتنیدگی حاصل می شود. در مطالعه حاضر پایداری شبکه های کش بستی انعطاف پذیرهندسی، که از سادک های (Simplex) مثلثی تشکیل شده اند، با انجام تحلیل های خرابی با استفاده از روش عناصر محدود، مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین اثرات مربوط به نوع تاشه (تاشه های پیوسته یا ناپیوسته عضو فشاری)، شرایط تکیه گاهی و روابط مختلف تنش - کرنش مورد استفاده برای اعضای کششی، بر روی رفتار ناپایداری شبکه های کش بستی، مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاصل از تحلیل ها نشان می دهند که نوع تاشه، شرایط تکیه گاهی و رابطه تنش - کرنش اعضای کششی تاثیر بسزایی در نوع مکانیزم های خرابی، مقاومت و سختی سازه ای تاشه ای مورد مطالعه دارند.
کلید واژگان: سازه های فضاکار، شبکه های کش بستی، پایداری، مکانیزم خرابی، سادک های مثلثیTensegrity systems are spatial reticulated systems rigidified by a state of selfstress. In the present study, the stability of geometrically flexible tensegrity grids, composed of triangular tensegrity prisms, is investigated by carrying out nonlinear collapse analyses using finite element method.Furthermore, the effects of configuration (continuous or discontinuous strut configurations), type of boundary conditions and stress-strain relation of tensioned members are investigated on the stability of tensegrity grids. The results of analyses indicate that the type of configuration, boundary conditions and stress-strain relation of tensioned members have considerable effect on the type of collapse mechanism, strength and structural stiffness of studied systems. -
در این مقاله، فشار هیدرودینامیکی به وجود آمده در اثر اندرکنش سد و مخزن در یک سیال با دامنه نامحدود، تراکم ناپذیر، غیر چرخشی و غیر لزج با استفاده از روش عناصر محدود محاسبه شده است. در استخراج شرایط مرزی فرض شده که محل تماس سد و مخزن قائم بوده و ارتعاش سد در جهت عمود بر محل تماس اتفاق می افتد. همچنین کف مخزن افقی و صلب فرض شده است. معادلات حاکم با توجه به شرایط مرزی در نظر گرفته شده، با نوشتن برنامه ای برای مدل عناصر محدود، حل شده است. برای مدل سازی عناصر محدود از روش باقیمانده وزنی گالرکین استاندارد استفاده شده است. برای شرط مرزی دوردست، از دو شرط مرزی انتشار سامرفلد و شرط مرزی استهلاک کامل امواج در مرز دوردست، استفاده شده و نتایج به دست آمده برای هر دو حالت با راه حل تحلیلی مقایسه شده استکلید واژگان: اندرکنش سد و مخزن، عناصر محدود، فشار هیدرودینامیکی، مرز دوردست، گالرکین استانداردIn this paper, hydrodynamic pressure due to dam-reservoir interaction for an incompressible, irrotational and inviscid fluid with unbounded domain, is analyzed by using finite element approach. In the derivation of boundary condition, it is assumed that dam is vibrating in the normal direction of dam-reservoir interface and this interface is vertical. Moreover, bottom of reservoir is assumed to be rigid and horizontal. The governing equation with related boundary conditions is implemented in the finite element code. The weighted residual standard Galerkin method with 8-node elements is used for developing finite element model. Both sommerfeld boundary condition and perfect damping boundary condition are developed for truncating surface of unboundedfluid domain and the results of two cases are compared with analytical results.
- 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.