به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت
جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه

finite element method

در نشریات گروه عمران
تکرار جستجوی کلیدواژه finite element method در نشریات گروه فنی و مهندسی
  • Seismic Analysis of Concrete Buttress Dam Considering Intake Tower and Reservoir
    Ali Mahdian Khalili, Bahram Navayi Neya *
    This study evaluates the intake tower's effect on the buttress dam responses, considering the access bridge and reservoir under seismic loading in ANSYS using the finite element model. Wimbleball dam in England is assigned as a case study to assess the effects of different characteristics of the system components on seismic responses. Some parameters were applied, such as the presence of the intake tower and access bridge, reservoir water level, intake tower height, and internal water level. Nine cases with and without intake towers and access bridges have been studied by raising the reservoir water level, intake tower height, and internal water level, resulting in three-dimensional seismic analyses. Circular frequencies, crest displacements, and heel stresses of the dam have been presented for current cases. The interaction between the reservoir, dam, and intake tower can alter the case's stiffness and consequently change its frequencies. The modal analysis responses presented that the case's frequencies were reduced by raising the reservoir water level by up to 40% and increasing the intake tower height by up to 19%. The seismic results show that the heel stresses of the middle buttress increase by raising the reservoir water level by up to 39%. For constant water levels in the reservoir and tower, displacements and stresses of the middle buttress increased by increasing the intake tower height by up to 3% and 43%, respectively.
    Keywords: Concrete Buttress Dam, Seismic Responses, Intake Tower, Wimbleball Dam, Finite Element Method
  • هادی زرین طلا، احمد ملکی*، محمدعلی لطف اللهی یقین

    دیوارهای برشی فولادی در ساختمان های مختلف به عنوان سیستم مقاوم در برابر بارهای جانبی مورد استفاده قرار گرفته اند. برتری ویژه این نوع دیوارها، قابلیت شکل پذیری مناسب، سختی اولیه بالا و قدرت استهلاک انرژی زیاد می باشد. و لیکن دیوار برشی فولادی به علت هندسه خاص خود، دچار کمانش در محدوده ارتجاعی می شود. برای جلوگیری از کمانش ورق فولادی در دیوارهای برشی فولادی دو راه حل کلی وجود دارد استفاده از سخت کننده های فلزی و یا بهره گرفتن از پوشش بتنی که از طریق برشگیرها به ورق فولادی متصل می شود. بر این اساس، در تحقیق حاضر به ارائه راهکاری به منظور بهبود عملکرد لرزه ای دیوارهای برشی مرکب نوین فولادی- بتنی پرداخته شده است. با استفاده از روش المان محدود و به کمک نرم افزار ABAQUS، به بررسی تاثیر مشخصات هندسی سخت کننده های فولادی بر عملکرد لرزه ای دیوار برشی مرکب نوین فولادی-بتنی پرداخته شده است. پس از مدل سازی دیوار برشی کامپوزیتی فولادی- بتنی و صحت سنجی مدل عددی با نتایج آزمایشگاهی، اثر پارامترهایی مانند تعداد سخت کننده ها، نوع چیدمان شامل عمودی، افقی، مورب و ترکیبی، بر روی حداکثر ظرفیت باربری دیوار برشی مرکب، شکل پذیری، استهلاک انرژی، توزیع تنش و حالت های خرابی بررسی شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد استفاده از سخت کننده های فولادی T شکل و نحوه چیدمان آنها تاثیر قابل ملاحظه ای در ظرفیت باربری دیوار های برشی کامپوزیت فولادی- بتنی دارد. استفاده از سخت کننده های مورب ظرفیت دیوارهای برشی فولادی را تا 25 درصد افزایش می دهد. استفاده از سخت کننده های قطری T شکل فولادی در دیوارهای برشی کامپوزیت نسبت به دیوار برشی کامپوزیت بدون سخت کننده فولادی، باعث کاهش چشمگیر در آسیب سخت کننده بتنی و همچنین باعث افزایش ضریب شکل پذیری، ضریب اضافه مقاومت و استهلاک انرژی به ترتیب حدود 39، 124و 18 درصد می شود.

    کلید واژگان: دیوار برشی کامپوزیت، سخت کننده فولادی T شکل، سخت کننده بتنی، روش المان محدود
    Hadi Zarrintala, Ahmad Maleki*, Mohamadali Lotfollahi-Yaghin

    Steel shear walls have been used in various buildings as a system to resist lateral loads. The special advantage of this type of wall is its good malleability, high initial hardness, and high energy consumption power. But due to its special geometry, the steel shear wall undergoes buckling in the elastic range. To prevent steel sheet buckling in steel shear walls, there are two general solutions: using metal stiffeners or using concrete cover that is connected to steel sheet through shears. Based on this research, a solution has been proposed to improve the seismic performance of modern steel-concrete composite shear walls. The composite steel shear wall is a modern lateral bearing system consisting of a steel sheet with a reinforced concrete cover, which is connected to the sheet from one side or both sides by clips. In the composite steel shear wall, the reinforced concrete cover, by restraining the steel sheet and preventing its buckling, increases the shear capacity of the steel shear wall to the point of yielding in shearing inside the plate instead of tension in the direction of the tensile field. The composite steel shear wall, while increasing the shear capacity of the system, increases the resistance of the panel against destructive factors such as corrosion, fire, impact, explosion, and other cases and causes a reduction of more than 25 to 50 percent in the consumption of steel in medium and large buildings. In the new composite steel shear wall system, a distance is created between the concrete cover and the boundary beams and columns. Tests on conventional and modern composite steel shear walls show that the modern system has little damage compared to the conventional system. From nonlinear static analysis using the finite element method and with the help of ABAQUS software, the influence of the geometric characteristics of steel stiffeners on the seismic performance of the modern steel-concrete composite shear wall has been investigated. After modeling the steel-concrete composite shear wall and validating the numerical model with laboratory results, the effect of parameters such as the number of stiffeners, the type of arrangement, including vertical, horizontal, diagonal, and combined, on the maximum bearing capacity of the composite shear wall, ductility coefficient, additional strength, energy consumption, compressive damage of the concrete hardener, and failure modes have been investigated. The results of this research show that the use of T-shaped steel stiffeners and their arrangement have a significant effect on the bearing capacity of steel-concrete composite shear walls and cause the overall buckling of the steel sheet to become local buckling between the stiffeners. The use of diagonal stiffeners increases the capacity of steel shear walls by 25%. The ductility factor and added strength factor of the steel frame with diagonal stiffeners are about 39 and 124% higher than the ductility factor and added strength factor of the base sample without the use of stiffeners, respectively. The use of diagonal stiffeners in composite shear walls compared to composite shear walls without steel stiffeners increases energy consumption by about 18%. The use of T-shaped steel diagonal stiffeners in composite shear walls compared to composite shear walls without steel stiffeners causes a significant reduction in the damage and failure of the concrete stiffener.

    Keywords: Composite Shear Wall, T-Shaped Steel Stiffener, Concrete Stiffener, Finite Element Method
  • علیرضا شکوهی، غلامعلی شفابخش*، پیمان حسن زاده
    خرابی خستگی عبارت است از مجموعه ای از ترک های متصل به هم در رویه بتن آسفالتی که تحت تکرار بارگذاری ترافیکی به وجود می آید. عوامل مختلفی سبب پیدایش این نوع از ترک ها می شود، از آن جمله می توان تکرار زیاد تنش ها و کرنش های کششی در تارهای تحتانی رویه آسفالتی، ضخامت کم رویه و یا اتصال نامناسب لایه های آن، تغییرشکل بیش از حد لایه های روسازی در اثر بارگذاری، مقاومت کم خاک بستر و سرعت وسایل نقلیه عبوری را نام برد. در این تحقیق، پارامتر سرعت چرخ وسیله نقلیه و همچنین فشار باد لاستیک جهت بررسی عمر خستگی و محاسبه پارامتر تعداد تکرار مجاز عبور، مورد بررسی قرار گرفته است. از این رو، از نرم افزار آباکوس بهره گرفته شد. جهت شبیه سازی چرخ، تنها از نیروهای وارده بر سطح رویه آسفالت استفاده شد. همچنین جهت بررسی و آنالیز خستگی، کرنش افقی زیرلایه آسفالتی مورد بررسی قرار گرفت. جهت صحت سنجی نیز پاسخ های مدل با نتایج آزمایش میدانی پنسیلوانیا که در سال 1993 میلادی و توسط اداره بزرگراه های فدرال آمریکا صورت گرفت، مقایسه گردید. نتایج نشان داد که با افزایش سرعت، مقادیر تنش، کرنش و جابه جایی کاهش پیدا می کند. تاثیر سرعت بر کرنش کششی طولی انتهای لایه آسفالتی در سرعت های پایین چشمگیرتر است و با افزایش سرعت از شیب نمودار تغییرات کرنش کاسته می شود، به این صورت که با افزایش سرعت از 32 کیلومتر بر ساعت به 56، تقریبا 37 درصد و تا سرعت 80 کیلومتر بر ساعت حدود 42 درصد کاهش کرنش مشاهده می گردد.
    کلید واژگان: ترک بالا به پایین، سرعت متغیر، فشار باد چرخ، عمر خستگی، روش اجزای محدود
    Alireza Shokouhi, Gholamali Shafabakhsh *, Peyman Hassanzadeh
    Fatigue failure is a set of interconnected cracks in the asphalt concrete surface that occurs under repeated traffic loading. Various factors cause this type of cracks, including high repetition of tensile stresses and strains in the lower layers of the asphalt surface, low thickness of the surface or improper connection of its layers, excessive deformation of the pavement layers due to loading, low strength of the subgrade and the speed of passing vehicles.  In this research, the tire speed parameter of the vehicle has been investigated in order to evaluate the fatigue life and calculate the parameter of the number of repetitions allowed to pass. Therefore, ABAQUS software was used and only the forces acting on the surface of the asphalt were used to simulate the tire. Also, in order to investigate and analyze the fatigue, the horizontal strain of the asphalt substrate was investigated. In order to check the accuracy, the answers of the model were compared with the results of the Pennsylvania field test that was conducted in 1993 by the US Federal Highway Administration. The results showed that with increasing speed, the values of stress, strain and displacement decrease. The effect of speed on the longitudinal tensile strain at the end of the asphalt layer is more significant at low speeds and the slope of the strain changes graph decreases with increasing speed in such a way that by increasing the speed from 32 kilometers per hour to 56, approximately 37% and up to 80 kilometers per hour, approximately 42% reduction in strain is observed.
    Keywords: Top-Down Crack, Variable Speed, Tire Inflation Pressure, Fatigue Life, Finite Element Method
  • مرتضی دریایی، وحید اکرمی*
    استفاده از بازشو در جان تیرهای فولادی به عنوان روشی جدید برای بهبود عملکرد لرزه ای قاب های خمشی فولادی مطرح می باشد. طول محدود ناحیه دارای بازشو در این تیرها و بروز مکانیزم ویراندیل در آنها، باعث کاهش طول افقی تیر در محدوده رفتار غیرارتجاعی می شود. در این میان، صلبیت کف سازه ای از کاهش طول دهانه قاب جلوگیری می کند. این مسئله باعث ایجاد نیروهای کششی در طول تیر می شود که به اثرات ثانویه مشهور است. مقاله حاضر تاثیر لحاظ اثرات ثانویه بر رفتار چرخه ای تیرهای فولادی با جان کاهش یافته را به روش المان محدود بررسی می نماید. برای این منظور ابتدا یک مدل المان محدود از تیر دارای بازشو در جان در نرم افزار آباکوس توسعه داده شده و برای اطمینان از صحت نتایج، داده های عددی با استفاده از گزارشات آزمایشگاهی صحت سنجی شده اند. در ادامه با در نظر گرفتن سه پروفیل مختلف برای مقطع تیر و ابعاد مختلف برای بازشو، مدل های عددی یکبار بدون لحاظ اثرات ثانویه و بار دیگر با لحاظ این اثرات تحلیل شده و نتایج با هم مقایسه شده اند. بر اساس نتایج بدست آمده، لحاظ اثرات ثانویه باعث تغییر رفتار تیر در ناحیه کاهش یافته و جلوگیری از افت سختی و مقاومت در شاخه نزولی نمودار می شود. مقدار اضافه مقاومت ناشی از لحاظ اثرات ثانویه در دریفت های پایین تر از 2% ناچیز بوده، لیکن با افزایش دامنه بارگذاری بیشتر می شود. تحت دریفت بارگذاری 6%، مقدار این اضافه مقاومت بین 44% تا 120%، بسته به ابعاد بازشو متغیر می باشد. تعیین مقدار این اضافه مقاومت به عنوان تابعی از دریفت بارگذاری و ابعاد مختلف بازشو برای استفاده در روند تحلیل و طراحی تیرهای با جان کاهش یافته را می توان به عنوان نوآوری اصلی این تحقیق برشمرد.
    کلید واژگان: تیر فولادی، بازشوی جان، اثرات ثانویه، روش المان محدود، بارگذاری چرخه ای
    Morteza Daryaei, Vahid Akrami *
    Implementation of openings in beams web has been introduced as an innovative method for improving seismic performance of steel moment frames. The limited length of the opening zone and formation of the Vierendeel mechanism in this area causes the reduction of beam horizontal length in nonlinear behavior range. This is while, the rigidity of the structural floor system prevents the reduction of the beam span length. This causes the creation of tensile force in the beam which is known as the second order effect. In this article a numerical study is conducted to evaluate the influence of the second order effects on the cyclic behavior of steel beams with web opening. For this purpose, a perforated steel beam has been modeled in Abaqus software and its results has been validated using laboratory test data. The numerical models have been analyzed considering different opening dimensions and three different profiles for the beam cross-section. This is done once with and once again without considering the second order effects and the results are compared. Based on the results, considering the second order effects changes the behavior of the beam in the reduced area and prevents the stiffness and strength decrease in the post-capping part of the hysteresis curve. The amount of additional strength caused by second order effects is negligible for drift ratios smaller than 2%, but it increases with the increase of loading amplitude. At 6% drift ratio, the amount of this additional strength varies between 44% and 120%, depending on the dimensions of the opening. Determination of this additional strength as a function of lateral drift ratio and opening dimensions for use in the analysis and design of beams with web openings can be considered as the main innovation of this research.
    Keywords: Steel Beam, Web Opening, Second Order Effect, Finite Element Method, Cyclic Loading
  • Hamidreza Tavakoli *, Taghi Mofid, Mehdi Dehestani
    In the construction of Roller compacted Concrete Dams (RCD), two types of internal and external concrete are used; thermal cracks are occurred due to hydration of various cements in this type of dams. Ignorance of this issue can lead to crack formation in the susceptible points of the dams. In this research, the behavior of the thermal cracks existed in the RCD body, is investigated through translational and rotational components of the earthquake. Three-dimensional Finite Element (FE) model of the concrete dam is built in Abacus software, and the model was subjected to 7 earthquake records. After validation of the model, the propagation of the crack existed in the dam body is evaluated using fracture mechanics criterion. The results of the FE analysis show that the existence of the cracks in the susceptible points of the dam, leads to propagation of these cracks during an earthquake. Especially, with considering the rotational component of the earthquake which has the significant contribution in the obtained values of the crack propagation criterion; this contribution is related to the frequency content of the earthquake, which can lead to an increase of the crack propagation energy up to 50 percent in some earthquake records.
    Keywords: Thermal Crack Propagation, Finite Element Method, Concrete Dam, Fracture Mechanics Criterion
  • منصور صبری*، حسن وحیدی، علی ذنوبی، محمد رستمی، محسن هوشنگ

    تعیین نیروهای وارده بر تیغه ها در دستگاه های حفاری مکانیزه تونل از اهمیت بالایی برخوردار میباشد چرا که از این نیروها در طراحی و ساخت ماشین استفاده میشود. در این میان نیروهای جانبی بسیار کمتر مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. لذا در این مقاله به مطالعه عددی نیروهای جانبی وارده بر تیغه ها و ارتباط آن با شعاع نصب بر روی کله حفار و پهنای لبه تیغه پرداخته شده است. همچنین نتایج حاصله با اطلاعات دستگاه حفاری قطعه دوم تونل انتقال آب کانی  سیب  اعتبار سنجی شده است. بدین منظور سه نوع تیغه 17 اینچی با پهنای لبه های 18.5 میلیمتر، 19.6 میلیمتر و 20.8 میلیمتر در شعاعهای نصب 0.3 متر، 1 متر و 2 متر مدلسازی عددی شده است. نتایج  مدل های عددی نشان میدهد اندازه نیروهای جانبی وارده بر تیغه های مرکزی با شعاع نصب پایین بسیار بیشتر از  تیغه های میانی و لبهای میباشد. همچنین  این نیروها عمدتا بصورت نامتقارن  بوده و با افزایش شعاع نصب، متقارن میشود.  این شرایط با افزایش پهنای لبه تیغه ها تشدید نیز میشود. با بررسی الگوی خرابی تیغه ها در دستگاه حفاری قطعه دوم کانی سیب نیز این نتیجه گیری بصورت مشابه تکرار میشود. در این پروژه بیش از 74 درصد خرابی تیغه های مرکزی با شعاع نصب پایین، ناشی از مشکلات داخلی  و شکست در سیستم باربری و یاتاقان میباشد. علت این نوع خرابی، وارد آمدن نیروهای نامتقارن و بزرگ جانبی میباشد این در حالی است که تنها 26 درصد تیغه های میانی با شعاع نصب بالا دچار این نوع خرابی شده است که تائید کننده نتایج مدلهای عددی میباشد.

    کلید واژگان: تیغه حفاری، نیروی جانبی، تونل کانی سیب، روش المان محدود
    Mansour Sabri*, Hassan Vahidi, Ali Zonoubi, Mohammad Rostami, Mohsen Houshang

    As the use of mechanized tunnel boring machines (TBMs) increases, the performance of these machines has become increasingly important for researchers to work on. Disc cutters, as one of the main components of the cutter head, are responsible for transmitting the thrust force to the rock and breaking it. Studying the rock-cutting process by TBM disc cutters is vital to mechanized tunnel excavation. For this reason, this issue has been widely studied by researchers in recent decades. The shape and layout design of the cutter head, disc cutters spacing, and the size and shape of cutters are the adjustable factors in improving the efficiency of rock cutting and TBM excavation. It is important to determine the forces acting on the disc cutters in mechanized tunnel boring machines because these forces are used in the design. A review of the history of studies shows that lateral forces have been studied much less than other forces. Therefore, in this article, a numerical study of the side forces on the disc cutters and their relationship with the installation radius and the tip width has been studied. Furthermore, the information of lot 2 Kani Sib water conveyance tunnel has been used to validate the results. For this, numerical simulations have been conducted with three types of 17-inch disc cutters in installation radii of 0.3 m, 1 m, and 2 m with tip widths of 18.5 mm, 19.6 mm, and 20.8 mm. The results of the numerical models show that the side forces acting on the central disc cutters with low installation radius are much higher than others. Additionally, these forces are mainly asymmetrical and become symmetrical as the installation radius increases. Central disc cutters are subjected to unbalanced and asymmetric forces because of the excessive side force. This will cause the disc cutter bearing system to malfunction and increase costs significantly. A decrease in the balance of the cutter head and increased vibrations are other consequences. Increasing the tip width aggravates this condition. The damage pattern of the disc cutters in lot 2 Kani Sib tunnel confirms this conclusion. According to this project, more than 74% of central cutters' failures with low installation radius are related to bearing problems. This type of failure is caused by large asymmetric side forces, while only 26% of the face disc cutters with a large installation radius failed in this way, which confirms the results of the numerical models.

    Keywords: Disc Cutter, Side Force, Kani Sib Tunnel, Finite Element Method
  • سامان اسپهبدی نیا، علی رحمانی*
    در پژوهش حاضر، روش بدون شبکه ی تیلور گالرکین مرتبه ی بالا برای حل مسائل جابجایی خالص یک بعدی ارائه شده است. در حل عددی این گونه مسائل با روش گالرکین استاندارد، به علت غلبه ی جمله های جابجایی بر جمله های پخش، نتایج تحلیل ناپایدار می شوند. لذا می توان با افزودن جمله یی با عنوان جمله ی پایداری به معادله، تاثیر جمله های جابجایی را کاهش داد. محدودیت توابع شکل گالرکین استاندارد در مشتق پذیری سبب شده است که فقط استفاده از جملات پایداری با مشتق مرتبه ی اول در معادله میسر باشد. در روش ارائه شده، با استفاده از تابع شکل کمینه ی مربعات متحرک و تابع وزن نمایی، از جملات پایداری با مشتقات مرتبه ی بالا در معادلات استفاده شده است. برای بررسی روش مذکور، دو مسئله ی مرجع جابجایی خالص یک بعدی، یعنی حرکت موج گوسی و ضربه ی قوچ کلاسیک، شبیه سازی شده اند. نتایج نشان داده اند که با هر مرحله افزایش مرتبه ی جمله ی پایداری، دقت نتایج افزایش و نوسان های آن کاهش یافته است.
    کلید واژگان: مسائل جابجایی خالص، روش بدون شبکه ی تیلور گالرکین مرتبه ی بالا، روش اجزاء محدود، جملات دقت مرتبه ی بالا
    S. Espahbodi Nia, Ali Rahmani Firoozjaee *
    The present study proposes a novel approach for solving one-dimensional pure convection problems, utilizing a high-order Taylor Galerkin element-free method. The standard Galerkin method has limitations in solving such problems due to the predominance of convective terms over diffusion terms, leading to unstable and fluctuating analysis results over time. To address this issue, high-order stabilizing terms can be added to the standard Galerkin method. However, due to the limitations in the derivability of the standard Galerkin shape function, it is not possible to incorporate high-order terms in the equation. In this context, the proposed high-order Taylor Galerkin element-free method enables the inclusion of stabilizing terms with high-order derivatives in the equations, utilizing the moving least-squares (MLS) shape function and exponential weight function, which exhibit the continuity of all their derivatives. This approach provides a promising solution for addressing the limitations of the finite element method and achieving more accurate and stable analysis results for one-dimensional pure convection problems. The accuracy of the numerical simulation was evaluated using two one-dimensional pure convection benchmark problems: the Gaussian wave motion problem and the classical water hammer problem, both analyzed up to the fourth-order. The results of the numerical simulations demonstrated that increasing the number of stabilizing terms led to improved accuracy and decreased fluctuations. Therefore, it can be concluded that the stability terms up to the fourth-order in the equations display acceptable accuracy for these two problems. This development has significant implications for the analysis of fluid mechanics and other related phenomena. By enabling a more comprehensive analysis of fluid dynamics, researchers can investigate complex fluid dynamics with greater precision and detail, yielding valuable insights into a wide range of physical processes. In conclusion, the proposed high-order Taylor Galerkin element-free method is a noteworthy advancement in numerical analysis, overcoming the limitations of the standard Galerkin method and demonstrating superior accuracy and stability in the solution of pure convection problems. This approach provides an efficient and accurate method for numerical analysis and has the potential to be extended to other areas of research, including computational fluid dynamics, heat transfer, and structural mechanics.
    Keywords: Pure Convection Problem, High-Order Taylor-Galerkin Element-Free Method, Finite Element Method, High-Order Terms
  • Reza Molavi

    Due to the damage that occurred in the unreinforced welded flange (WUF) connections during the 1994 Northridge earthquake, the use of reduced beam section (RBS) connections and subsequently the reduced web section (RWS) connections became common to prevent premature brittle failure in the welded connections. The RWS connections are created to provide a controlled weak point for the formation of a plastic hinge, which can prevent stress concentrations in the groove welds of the connection. This method, where the transfer of the plastic hinge is achieved by weakening the beam web and without the need to remove the concrete slab, is proposed as a suitable solution for the rehabilitation of connections. In this paper, the effect of different beam web weakening patterns on the seismic performance of the connection is investigated analytically and numerically. Seven beam web weakening designs were studied and compared with the uniform web slotting pattern, and the seismic behavior of the mentioned connections was simulated using the Abaqus software, and the effect of using each of them on the distribution of equivalent plastic strains and the moment-rotation curve was examined. The results showed that the appropriate beam web weakening pattern plays an effective role in reducing the plastic strain in the penetration weld of the direct beam-to-column connection and preventing their premature tearing and failure, so that one of the perforation designs studied can reduce the maximum equivalent plastic strain in the upper penetration weld of the direct beam-to-column connection by an average of 48% compared to the uniform web slotting pattern as the reference connection.

    Keywords: Beam-To-Column Connection, Seismic Rehabilitation, Reduced Beam Section, Reduced Web Section Connection, Finite Element Method
  • محمدحسین غنیون، امیرجواد مرادلو*، کیارش ناصر اسدی

    ارزیابی رفتار لرزه ای سدهای بتنی وزنی به دلیل اهمیت ایمن ماندن این سازه ها بسیار مورد اهمیت می باشد. از این رو در این مطالعه رفتار خطی و غیرخطی لرزه ای سد بتنی ورنی کوینا برای حالت سد با بتن معمولی و سد با ترکیبی از محیط اشباع و غیر اشباع مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. بدین منظور پس از صحت سنجی سد بتنی وزنی کوینا، ابتدا برای ترازهای ارتفاعی مختلف خط مرزی بین محیط اشباع و غیراشباع تعیین شده است. در ادامه پارامترهای مختلف بتن اشباع اعم از مقاومت فشاری و کششی، کرنش های بحرانی، مدول الاستیسیته و... ارزیابی شده است. برای مدلسازی رفتار غیرخطی بتن از مدل رفتار CDP استفاده شده است. در نهایت با انتخاب 3 حالت برای تراز مخزن سد، آنالیزهای خطی و غیرخطی تحت اثر زلزله ی کوینا انجام گرفته است. نتایج نشان داد که اشباع شدگی سد مقادیر بیشینه تغییرمکان ها را در حالت خطی و غیرخطی کاهش داده است. مقدار کاهش ماکزیمم تغییرمکان افقی در حالت اشباع-شدگی نسبت به حالت غیراشباع برای مخزن تا تراز ارتفاعی 36، 5/66 و 103 متری در آنالیز خطی به ترتیب برابر با34/17، 00/24 و 30/17 درصد و در آنالیز غیرخطی به ترتیب برابر با58/31، 72/30 و38/22 درصد می باشد. مقادیر بیشینه تنش های اصلی اول و سوم در آنالیز خطی و نیز مقدار آسیب در آنالیز غیرخطی برای حالت اشباع شدگی سد در تراز ارتفاعی کم تر از تغییرشیب پایین دست کاهش پیدا کرده است. برای حالت مخزن پر که تغییر شیب پایین دست اشباع شده است مقدار آسیب در کل سازه کاهش پیدا کرده اما در محل شکستگی پایین دست و بالادست افزایش پیدا کرده است. در حالت کلی نتایج نشان از اثرات قابل توجه تراز ارتفاعی اشباع شدگی بر پاسخ خطی و غیرخطی سد بتنی وزنی دارد از این رو ارزیابی رفتار سد با محیط اشباع و غیراشباع همزمان در آنالیز و طراحی سدهای بتنی-وزنی ضروری می باشد.

    کلید واژگان: سد بتنی وزنی، آنالیز لرزه ای، اندرکنش آب و سازه، بتن اشباع و غیر اشباع، روش المان محدود
    Mohamadhoseyin Ghaniyoun, Amirjavad Moradloo *, Kiarash Naser Asadi

    In this study, the linear and nonlinear seismic behavior of the Koyna dam has been investigated for the condition of the dam with unsaturated concrete and the dam with a combination of saturated and unsaturated environment. For this purpose, using Abaqus software the boundary line between the saturated and unsaturated environment has been determined. In the following, various parameters of saturated concrete have been evaluated. Finally, linear and nonlinear analyzes have been performed under the effect of the Koyna earthquake. To model the nonlinear behavior of concrete, the CDP behavior model has been used. The results show that the saturation of the dam has reduced the maximum values of displacements in linear and non-linear mode. In the linear analysis, the amount of reduction of the maximum horizontal displacement in the saturated state compared to the unsaturated state for the reservoir up to the height level of 36, 66.5 and 103 meters is equal to 17.34%, 24.00% and 17.30%, respectively. Also, in the non-linear analysis, the reduction of the maximum horizontal displacement in the saturated state compared to the unsaturated state for the reservoir up to the height level of 36, 66.5 and 103 meters is equal to 31.58%, 30.72% and 22.38%, respectively. For the condition of the dam with a saturation elevation lower than the downstream slope change elevation, the maximum values of the first and third principal stresses in the linear analysis and the amount of damage in the nonlinear analysis have decreased. For a case of the full reservoir where the downstream slope change is saturated, the amount of cracking in the entire structure has decreased, but it has increased in the downstream and upstream slope change location. Finally, Results show that it is necessary to evaluate the behavior of the dam with saturated and unsaturated environment simultaneously.

    Keywords: Concrete Gravity Dam, Seismic Analysis, Water-Structure Interaction, Saturated, Unsaturated Concrete, Finite Element Method
  • Amir Akhaveissy *, Ali Mohammad Ali, Bahaa Abbas

    The behavior of lightweight reinforced concrete deep beams (LRCDBs) under fire conditions is investigated in this study, with a specific focus on the effect of varying transverse reinforcement spacing. Four LRCDB specimens with transverse reinforcement intervals of 60 mm and 150 mm are constructed and subjected to four-point bending tests at both normal and elevated temperatures. The ultimate load-bearing capacity of the specimens is increased by 6.9% when the spacing of transverse reinforcements is reduced from 150 mm to 60 mm. Additionally, the load-bearing capacity of the specimens with 60 mm and 150 mm stirrup spacing is reduced after exposure to fire, with reductions of 16.8% and 23.6% respectively. The ultimate deflection of the mid-span of the beam is also diminished by the heat from the fire. The analysis of the specimens is performed using Abaqus software and the Finite Element Method. The obtained results exhibit a strong agreement with the experimental data, providing valuable insights into the behavior of LRCDBs during fire conditions. These insights highlight the critical importance of designing appropriate transverse reinforcement.

    Keywords: Lightweight Reinforced Concrete Deep Beams, Fire Condition, Stirrup Spacing, Shear Behavior, Finite Element Method
  • امین فلامکی، محمودرضا کی منش*، هادی قدرت

    خاک های نمکی یکی از انواع خاک‏های مسئله دار هستند که در برابر پدیده های انحلال و تورم بسیار آسیب پذیر می باشند. این نوع خاک در بسیاری از نقاط کشور ایران مشاهده شده و به عنوان بستر راه ها مورد استفاده قرار گرفته است. برای بهبود خصوصیات مقاومتی بسترهای نمکی، معمولا از روش‏های گوناگون اعم از تثبیت شیمیایی استفاده می‏شود و خصوصیات ژئوتکنیک بسترهای نمکی تثبیت شده، با آزمایش‏های صحرایی و آزمایشگاهی ارزیابی می گردد. اما، برآورد بعضی پارامترهای اصلی مورد نیاز برای طراحی راه، مانند ضریب برجهندگی، منوط به استفاده از آزمایش‏های سه محوری سیکلی است که نیاز به صرف هزینه و زمان قابل توجه دارد. هدف این تحقیق، بررسی اثر بارهای رفت و برگشتی ترافیکی بر مصالح بستر نمکی تثبیت شده با سیمان و پسماند کربناته، با مدل‏سازی پارامتر ضریب برجهندگی در محیط اجزای محدود، می‏باشد. خاک نمکی پایه این تحقیق، با درصدهای مختلف سیمان پرتلند تیپ 2 و یک نوع پسماند کربناته، بدون عمل‏آوری و یا عمل‏ آوری شده با دو روش مختلف تثبیت تهیه شده و آزمایش ‏های مقاومتی مانند برش مستقیم، مقاومت فشاری تک‏محوری محدود نشده و نسبت باربری کالیفرنیا (CBR) روی نمونه ‏ها انجام شده است. پارامترهای مقاومت برشی حاصل شده، در مدل‏سازی پارامتر ضریب برجهندگی مورد استفاده قرار گرفت. با توجه به ماهیت بارگذاری ترافیکی و نوع آزمون، پس از بررسی مدل‏های رفتاری گوناگون، مدل رفتاری خاک سخت شونده کرنش کوچک برای این تحلیل برگزیده شد. پس از انجام مراحل مدل‏سازی، شامل تعیین مقادیر پارامترهای مدل و توسعه (ساخت) و اجرای مدل، تحلیل نتایج نشان داد که پارامتر ضریب برجهندگی، با مجموع تنش‏های اصلی محوری و محدودکننده رابطه نمایی دارد. وابستگی ضرایب مدل نیز با استفاده از تحلیل‏های رگرسیونی چندمتغیره تعیین و ارائه گردید. همچنین، رابطه همبستگی ضریب برجهندگی و نسبت باربری کالیفرنیا ارائه شد.

    کلید واژگان: بستر نمکی، تثبیت، پسماند صنعتی، ضریب برجهندگی، روش اجزای محدود
    Amin Falamaki, Mahmoudreza Keymanesh *, Hadi Ghodrat

    Saline soils are one of the types of problematic soils which are very vulnerable to dissolution and swelling phenomena. This type of soil has been observed in many parts of Iran and has been used as road subgrade. To enhance the resistance properties of salt beds, various methods are usually used, including chemical stabilization, and the geotechnical properties of stabilized salt beds are evaluated with field and laboratory tests. However, estimation of some main parametersو required for road design, such as modulus of resilience, is dependent on the use of three-dimensional cyclic tests, which requires spending considerable time and cost. This article’s aim is to investigate the traffic loads effect on saline soil subgrade stabilized with cement and carbonated waste, by modeling the modulus of resilience parameter via finite elements method. The natural saline soil of this research was stabilized with different percentages of type 2 Portland cement and a type of carbonated waste, without treatment or treated with two different stabilization methods. Then, several resistance tests such as direct shear test, unconfined uniaxial compressive strength and California bearing ratio (CBR) were done on the samples. The obtained shear strength parameters were used in the modeling of the modulus of resilience. Considering the inherence of traffic loading and the type of test, after examining various soil constitutive models, the small strain hardening soil constitutive model was chosen for this analysis. After performing the modeling steps, including determining the model parameters, developing and running the model, analysis of the results showed that modulus of resilience has exponential relationship with the sum of the main axial and confining stresses. The model coefficients’ relationship was determined and shown using multiple regression analyses. Also, the correlation between modulus of resilience and California bearing ration (CBR) are presented.

    Keywords: Saline Subgrade, Stabilization, Industrial Waste, Modulus Of Resilience, Finite Element Method
  • دلارام استاد، جلیل شفائی*

    قاب با میان قاب مصالح بنایی رایج ترین نوع سازه ای است که برای ساخت سازه های چندطبقه در کشورهای در حال توسعه استفاده می شوند. اثر میان قاب مصالح بنایی عمدتا باعث افزایش سختی اولیه و مقاومت ساختمان های قاب بتن مسلح (RC) است. از سوی دیگر، بازشوهای پنجره و درب به دلایل کاربردی جزء اجتناب ناپذیر میان قاب های مصالح بنایی هستند. مشاهده آسیب های زلزله های گذشته نشان می دهد که، آسیب دیدگی و خسارت میان قاب ها در داخل صفحه و کاهش سطح تماس میان قاب و قاب پیرامونی منجر به افزایش آسیب پذیری در خارج از صفحه میان قاب می شود. در این مقاله، قاب های میان پر با بازشو با ابعاد مختلف (پنجره و درب) تحت سه بارگذاری که عبارتند از: بارگذاری خارج از صفحه، بارگذاری خارج از صفحه بعد از بارگذاری داخل صفحه، بارگذاری داخل صفحه بعد از بارگذاری خارج از صفحه، با استفاده از نرم افزار اجزا محدود ABAQUS ارزیابی شده است. تحلیل های پوش آور غیرخطی برای هر یک از سه بارگذاری انجام شده است. بر اساس نتایج اجزای محدود موجود، معادلات تحلیلی برای به دست آوردن ضریب کاهش پیشنهاد شد. میانگین کاهش سختی میان قاب با در نظر گرفتن اندرکنش داخل صفحه و خارج از صفحه با استفاده از ضریب کاهش سختی 30 درصد محاسبه شد.

    کلید واژگان: میان قاب مصالح بنایی، بازشو، بارگذاری خارج از صفحه، بارگذاری داخل صفحه، روش اجزای محدود
    Delaram Ostad, Jalil Shafaei *

    Masonry infills are an unavoidable member of any building. The presence of openings in a masonry infill alters its behaviour and reduces the load strength and stiffness of the infilled frame. Considering the reality of the masonry infill, the capacity of masonry infill is defined in two separate modes of in-plane (IP) force and out-plane (OOP) force (Asteris et al., 2017). In this paper, the main goal is to investigate masonry infills with different window and door openings with different dimensions and locations under three types of loading, which are: 1-Out-of-plane Loading of masonry infill under different accelerations. 2-Out-of-plane loading after in-plane loading at relative displacements (drift) of 0.5%, 1%, 2%, and 3% and check for Out-of-plane damage. 3-In-plane loading up to 6% relative displacement (drift) after out-of-plane loading and checking for in-plane damage. The numerical models are generated in finite element ABAQUS soft. Nonlinear pushover analyses have been conducted for each of the three loading. At the end, reduction factors of effective stiffness and ultimate strength are suggested. By using these suggested reduction factors, the design engineer can model the interaction effects in-plane and out-of-plane using the compression diagonal struts method. The average reduction of the infill stiffness was calculated by considering the interaction in-plane and out-of-plane 30%.

    Keywords: Masonry Infill, Opening, Out Of Plane Loading, In Plane Loading, Finite Element Method
  • Javad Mahdian Pari *, Alireza Faroughi

    A beam that has a width greater than the width of the column connected to it is called a wide beam. Due to the reduction in the height of the beams in this type of system, many advantages are created, including reducing the costs of molding and construction, increasing the execution speed, reducing the height of the floor and of course increasing the number of floors in high-rise buildings, as well as including Other advantages of these beams from the architectural point of view are the hiding of the beams in the roof of the structure. In concrete structure design, ductility is one of the important parameters. The ductile behavior of the structure has a significant effect in reducing the design forces caused by the earthquake due to its energy absorption and loss. The role of reinforcement in the ductility of concrete is very important. In this article, a concrete beam with six different types of longitudinal rebar arrangement has been selected for study and four-point loading has been applied to the models. All models have been analyzed in ABAQUS finite element software. The results indicate that; The pattern of placing the rebar crosswise and diagonally has less hardness, ductility and resistance than other models. The highest amount of energy absorption was related to the model with six bars in a trapezoidal arrangement.

    Keywords: Concrete Structure, Wide Beam, Ductility, Reinforcement Arrangement, Finite Element Method
  • Javad Mahdian Pari, Farhang Farahbod, Alireza Faroughi *

    This study examines the effect of cross-sectional shape on the nonlinear seismic behavior of Concrete-Filled Tube (CFT) columns in moment-resisting steel frames subjected to near- and far-field earthquakes. Two-dimensional frames with varying heights were modeled using finite element analysis in ABAQUS, incorporating square, circular, and rectangular CFT columns. Nonlinear dynamic analysis was performed to evaluate seismic performance in terms of displacement, base shear, inter-story drift, and bending moment. Results show that circular CFT columns outperform others in low-rise frames, exhibiting up to 27% lower displacement and reduced drift under far-field earthquakes. In contrast, rectangular CFT columns demonstrate superior performance in mid- to high-rise frames, with up to 59% less displacement and 44% lower base shear under both near- and far-field conditions. Square sections consistently exhibited the poorest performance. Far-field earthquakes induced higher responses, with an average increase of 27-34% in bending moment. These findings underscore the critical influence of cross-sectional shape on optimizing the seismic design of CFT columns in moment frames for earthquake-prone regions.

    Keywords: Concrete-Filled Tube (CFT), Seismic Behavior, Moment-Resisting Frames, Cross-Section Shape, Finite Element Method
  • شبنم پرویزی، حامد خضرزاده*

    در این پژوهش یک سیستم جداساز الاستومر با هسته ی سربی در ترکیب با اصطکاک معرفی شده که دارای قابلیت مرکزگرایی است. یک پوسته ی گنبدی بر روی سیستم جداساز الاستومر-سرب قرار گرفته و از اصطکاک آن پوسته با سطح زیرین سیستم نیروی اصطکاکی ایجاد می شود. به کار بردن عملکرد اصطکاک در ترکیب سیستم جداسازی الاستومری باعث افزایش ظرفیت میرایی آن شده و همچنین وجود این پوسته مانع از ضربه و برخورد ناگهانی اجزای سازه به سیستم جداسازی می شود. با توجه به رفتار فوق ارتجاعی آلیاژ حافظه شکلی، از این آلیاژ برای افزایش ظرفیت مرکزگرایی سیستم جداسازی استفاده شده است. راهبرد طراحی سیستم جداساز مرکزگرا در این پژوهش بر اساس چندین هدف که از جمله آن؛ ایجاد قابلیت مرکزگرایی، کنترل مقدار نیروی برشی و سختی جانبی سیستم در نظر گرفته شده است. عملکرد سیستم جداساز پیشنهاد شده نیز دوخطی بوده و بر اساس کرنشی که تغییر فاز آلیاژ در آن کرنش رخ می دهد، تعریف می شود .سیستم پیشنهادی به علت دارا بودن هندسه خاص و قرار گیری متقارن المان ها در سیستم نسبت هر راستای زلزله عکس العمل متناسب دارد. در این پژوهش یک نمونه آزمایشگاهی سیستم جداساز الاستومر-سرب در نظر گرفته شده و تاثیر رفتار آلیاژ حافظه شکلی و عملکرد اصطکاک بر آن بررسی شده است. نتایج حاکی از آن است عملکرد سیستم جداساز ترکیبی مرکزگرا نسبت به سیستم جداساز الاستومر-سرب در ظرفیت استهلاک انرژی، مقدار نیروی برشی به ترتیب 50 و 150 درصد افزایش و در تغییرشکل پسماند تا حدود 45 درصد کاهش یافته است. در پایان عملکرد این سیستم نسبت به مولفه های حساس بررسی شده و با توجه به نتایج نشان داده شده است که عملکرد سیستم پیشنهاد شده توسط این پژوهش نسبت به مولفه ضریب ابعادی، نسبت به سیستم جداساز الاستومر-سرب حساسیت کمتری دارد.

    کلید واژگان: قابلیت مرکزگرایی، آلیاژهای حافظه شکلی، ظرفیت استهلاک، روش اجزای محدود، عکس العمل اسطکاکی قابل تنظیم
    SH. Parvizi, H. Khezrzadeh*

    Regarding the high cost of retrofitting and replacing the isolation system after an earthquake, re-centering seismic isolation systems have become one of the most popular research fields in the past decades. A new generation of seismic isolation is based on equipment with improved performance in terms of damping and re-centering capability. Since lead-rubber base isolation (LRB) is one of the most common seismic isolation systems, this paper focused on suggesting a re-centering LRB system with high damping capacity. The LRB isolation is based on an experimental study under a constant vertical load equal to 650 kN. The proposed combined system of LRB and friction yields a high damping capacity. A spherical shell is placed on the base isolation system, and the friction reaction emanates from this shell's sliding on the provided foundation. The primary purpose of this spherical shell is to increase the damping capacity of the isolation system. An adjustable friction reaction is reachable depending on the connection details of the spherical steel shell with the system's upper steel cap plate. The higher stiffness of this connection is provided greater friction force and, as a result, higher damping capacity. In short, this connection was performed as adjustable friction and can increase energy dissipation and maximum shear force, respectively, in the range of 12% to 80% and 6% to 230%. Increasing re-centering capacity is another goal of this study. It is of great interest to implement shape memory alloy (SMA) in the form of wires because of their re-centering capabilities. The axisymmetric design is implemented to reduce this hybrid system's vulnerability to earthquakes of arbitrary direction. The combined action of wires and the spherical steel shell provides the re-centering capacity of the system.The final system, which is a combination of LRB, friction mechanism, and vertical load transfer through SMA wires (MDLRB-SMA), exhibits enhanced properties such as reduced residual deformation, controllable shear reaction at each stage of the deformation, and increased damping capacity. The energy dissipation capacity of the MDLRB-SMA is shown to be increased by 50%, with a decreased residual deformation of up to 45% compared to the LRB. A set of parametric studies are also performed to investigate the influence of frequency, displacement amplitude, loading rate, the wires' configuration and properties, and the aspect ratio of the system's performance.

    Keywords: LRB, Shape Memory Alloys, Damping Capacity, Finite Element Method, Adjustable Friction Reaction, Re-centering Capability
  • ادریس یوسفی، مسعود خلیقی*، یوسف یوسفی
    با افزایش قیمت بنزین در ایران تمایل به استفاده از خودروهای دوگانه سوز با مخازن گاز طبیعی فشرده (CNG) به طرز گسترده ای رو به افزایش است. اخیرا آمار انفجار مخازن CNG در خودروهای با عمر بیش از ده سال رو به افزایش است. انفجار این مخازن در نزدیکی ستونها خصوصا در پارکینگ ها موجب آسیب به ساختمان ها شده است. هدف این پژوهش، بررسی اثر انفجار مخازن خودروهای گازسوز بر روی ستونهای بتنی است. برای نیل به این هدف بررسی جابجایی میانه ستون بتن مسلح ناشی از انفجار با در نظر گرفتن سه متغیر فاصله مخزن CNG تا ستون ، مقاومت بتن و سطح مقطع ستون مورد بررسی قرار گرفت. در این راستا بمنظور مدل سازی ستون بتنی از روش المان محدود و از نرم افزار Abaquse و برای بار اعمالی با تی ان تی معادل از نرم افزار Phast استفاده شد. بمنظور صحت سنجی، نتایج شبیه سازی عددی با نتایج آزمایشگاهی مرجع شماره 9 مقایسه گردید. نتایج بدست آمده نشان می دهد که موثرترین پارامترها به ترتیب عبارتند از: 1) فاصله مخزن تا ستون بتنی و کاهش مقاومت بدنه خودرو 2) سطح مقطع ستون 3) مقاومت فشاری بتن. با افزایش فاصله مخزن تا ستون از 50 سانتی متر به 130 سانتی متر جابجایی حداکثر میانه ستون 63 %، با کاهش مقاومت خودرو تا 80 درصد جابجایی حداکثر میانه ستون حدود 64%، با افزایش مقاومت بتن از 20 مگاپاسکال به 40 مگاپاسکال جابجایی حداکثر میانه ستون 14 % و با افزایش ابعاد مقطع ستون از 35سانتیمتر به 50 سانتی متر مقدار جابجایی حداکثر میانه ستون 45 % کاهش می یابد.
    کلید واژگان: مخازن CNG، بار انفجاری، ستون بتنی مسلح، روش المان محدود، عملکرد
    Edris Yousefi, Masoud Khalighi *, Yosef Yousefi
    With the increasing cost of petrol for Iranian customers, the interest in using dual fuel cars is increasing widely. It is common to use CNG vessels in Iranian dual-fuel cars. Nowadays there are millions of CNG vessels with more than 10 years of Commissioning time in Iran. In this study, the burst CNG car tank performance of steel reinforced concrete (RC) columns was numerically investigated with Abaqus software; and using Phast software for modeling equivalent TNT force exertion. Recently, the number of explosions of CNG tanks is increasing which has caused a lot of casualties and financial losses. In this study, the effect of CNG tank explosion on the Reinforced concrete column was investigated by considering four variables, including the distance between the CNG tank and column, reduction of the resistance of the car body, strength of concrete, and dimensions of the column’s section. Investigations showed that the most effective parameters according to the changes of the examined parameters are 1) distance between CNG tank and column and reduction of the resistance of the car body 2) section area of a column and 3) strength of concrete as, by increasing distance from 50 to 130-centimeter the maximum displacement decreased 63 %, by decrease the resistance of the automobile body to 80% the maximum displacement decreased 64%, by change strength of concrete from 20 to 40 Mpa the maximum displacement decreased 15% and by increase section from 35×35 to 50×50 cm2 the maximum displacement decreased 45%.
    Keywords: CNG, Explosion load, Reinforced concrete column, Finite element method, performance
  • A.H. Karimi*, A. Bazrafshan Moghaddam

    Most industrial-practical projects deal with nonlinearity phenomena. Therefore, it is vital to implement a nonlinear method to analyze their behavior. The Finite Element Method (FEM) is one of the most powerful and popular numerical methods for either linear or nonlinear analysis. Although this method is absolutely robust, it suffers from some drawbacks. One of them is convergency issues, especially in large deformation problems. Prevalent iterative methods such as the Newton-Raphson algorithm and its various modified versions cannot converge in certain problems including some cases such as snap-back or through-back. There are some appropriate methods to overcome this issue such as the arc-length method. However, these methods are difficult to implement. In this paper, a computational framework is presented based on meta-heuristic algorithms to improve nonlinear finite element analysis, especially in large deformation problems. The proposed method is verified via different benchmark problems solved by commercial software. Finally, the robustness of the proposed algorithm is discussed compared to the classic methods.

    Keywords: Nonlinear Analysis, Finite Element Method, Meta-Heuristic Algorithm, Continuum Mechanics, Enriched Firefly Algorithm, Large Deformation, Optimization
  • معین رضاپور، مهدی قاسمیه*

    تاکنون المانهای مختلفی برای مدلسازی دیوارهای برشی بتنی معرفی شده اند که به دو دسته کلی میکروسکوپیک (ریزمدل) و ماکروسکوپیک (درشت مدل) دسته بندی می شوند. المانهای ماکروسکوپیک در مقایسه با المانهای ریز مدل درجه آزادی کمتری دارند و از این رو زمان کمتری برای تحلیل نیاز دارند. در این مقاله نوعی خاص از المان های با نام Multiple-Vertical-Line-Element-Model که از نوع اجزاء ماکروسکوپیک میباشد و بصورت اختصاری  MVLEMمی نامند، برای مدلسازی دیوار برشی بتنی استفاده شده است. این المان ها رفتار دیوارهای برشی ساده را به خوبی شبیه سازی میکند، اما هنگامی که بازشویی در دیوار تعبیه شود کارایی مناسبی ندارد. در این مقاله از MVLEM اصلاح شده برای مدلسازی دیوار برشی بتنی همراه با بازشوهای نامتقارن استفاده شده است. بدین منظور یک دیوار برشی بتنی تجربی با بازشوهای نامتقارن انتخاب شد و با استفاده از روش اجزای محدود میکروسکوپی در نرم افزار آباکوس راستی آزمایی شد. پس از صحت سنجی، دیوار تحت درشت مدلسازی در نرم افزار آباکوس قرار گرفت. در این مدل روشی برای درشت مدلسازی رفتار تیر پیوند پیشنهاد شد که بر اساس دیاگرام توزیع لنگر در تیر می باشد. در دیوار برشی با بازشوهای نامتقارن تیر پیوند به صورت یک دیوار برشی ساده مدلسازی شده است که پایه آن به دیوار اصلی متصل است. پس از مدلسازی تیر پیوند سه روش مختلف برای اتصال این تیر به بدنه اصلی دیوار پیشنهاد شد. این پژوهش شامل یک دیوار ریز مدل با بازشوهای نامتقارن، سه دیوار درشت مدل است. تفاوت اصلی دیوارهای ماکروسکوپیک در نحوه اتصال تیر پیوند به دیوار برشی است که اساس آن تفاوت در میزان سختی اتصال است.به منظور بررسی میزان دقت مدلهای پیشنهادی، دیوارهای ماکروسکوپیک و میکروسکوپیک تحت بارگذاری استاتیکی، شبه دینامیکی قرار گرفتند. بر اساس نتایج حاصله از تحلیلهای مذکور، مدلها رفتار قابل قبولی از خود نشان دادند. میزان سختی اتصال سبب شد که رفتار مدل های درشت مدل با یکدیگر متفاوت باشد، اما رفتار مدلی که در آن سختی اتصال در حد میانه بود بیشترین دقت را نسبت به سایر مدلها از خود نشان داد.

    کلید واژگان: دیوار برشی بتنی، مدلسازی ماکروسکوپیک، بازشوی نامتقارن، تیر پیوند، روش اجزاء محدود
    Moein Rezapour, Mehdi Ghassemieh*

    So far, various elements have been introduced for modeling concrete shear walls, which are classified into two general categories: microscopic and macroscopic. Compared to microscopic elements, macroscopic elements have less degrees of freedom and therefore require less time for analysis. This is the main advantage of these elements. In this article, a special type of macroscopic elements called Multiple-Vertical-Line-Element-Model (MVLEM) is used to model the concrete shear wall. These elements simulate the behavior of simple shear walls well, but when the opening is embedded in the wall, it does not work satisfactory. In this article, the modified MVLEM is used to model the concrete shear wall with asymmetric openings. For this purpose, an experimental concrete shear wall with asymmetric openings was selected and verified using the microscopic finite element method in Abaqus software. After validation, the shear wall was subjected to macroscopic modeling in Abaqus software. In this model, a method for macroscopic modeling of the coupling beam was proposed, which is based on the moment distribution diagram in the beam. When the wall is subjected to lateral loading, due to its geometric shape, the amount of moment on one side of the beam is almost zero and on the other side it is maximum. In simple concrete shear walls under lateral load, the amount of moment at the top of the wall is zero and at the bottom is maximum too. Therefore, the coupling beam can be considered as a simple shear wall. In the shear wall with asymmetric openings, the coupling beams are modeled as simple shear wall whose base is connected to the main wall. After modeling the coupling beam, three different methods were proposed to connect this beam to the main body of the wall. This research includes a microscopic wall with asymmetric openings, three macroscopic walls. The main difference between the macroscopic walls is in the way of connecting the beam to the shear wall, which is based on the difference in the stiffness of the connection. In order to check the accuracy of the proposed models, macroscopic and microscopic walls were subjected to static and quasi-dynamic loading. Based on the results of the aforementioned analyses, the models showed acceptable behavior. The amount of connection stiffness caused the behavior of macroscopic models to be different from each other. Based on the results, as the stiffness of the beam to the wall increases, the bearing capacity and elastic stiffness of the model increases and the ductility decreases. The degree of stiffness of the connection also affects the cyclic behavior of the wall. In such a way that the higher the stiffness of the connection, the greater the loss of carrying capacity is observed in cyclic loading. In the model whose stiffness is higher than the other models, it experiments a large resistance drop in the ninth and tenth cycles. In the model whose stiffness is less than the others, less drop is observed and it shows a soft behavior. The model in which the connection stiffness was in the middle level showed the most accuracy compared to other models.

    Keywords: Concrete shear wall, Macroscopic modeling, Asymmetrical openings, Coupling beam, Finite element method
  • A. H. Karimi *, A. Bazrafshan Moghaddam

    Most industrial-practical projects deal with nonlinearity phenomena. Therefore, it is vital to implement a nonlinear method to analyze their behavior. The Finite Element Method (FEM) is one of the most powerful and popular numerical methods for either linear or nonlinear analysis. Although this method is absolutely robust, it suffers from some drawbacks. One of them is convergency issues, especially in large deformation problems. Prevalent iterative methods such as the Newton-Raphson algorithm and its various modified versions cannot converge in certain problems including some cases such as snap-back or through-back. There are some appropriate methods to overcome this issue such as the arc-length method. However, these methods are difficult to implement. In this paper, a computational framework is presented based on meta-heuristic algorithms to improve nonlinear finite element analysis, especially in large deformation problems. The proposed method is verified via different benchmark problems solved by commercial software. Finally, the robustness of the proposed algorithm is discussed compared to the classic methods.

    Keywords: Nonlinear analysis, finite element method, meta-heuristic algorithm, continuum mechanics, enriched firefly algorithm, large deformation, optimization
  • امیرسعید مرادی اندراب، امیرعلی زاد*، علی نورزاد، مریم یزدی

    پیشرفت روزافزون جامعه ی بشری و افزایش جمعیت، نیاز به جابه جایی با سرعت بالا و استفاده از قطارهای پرسرعت را بیش از پیش مطرح کرده است. جابه جایی با سرعت بالا به وسیله ی قطارها نیازمند بستری مناسب برای عبور از روی مناطق مختلف دارای خاک نرم و جلوگیری از خارج نشدن قطار از ریل و خسارت های جانی و مالی است. تاکنون مطالعات متعددی در خصوص دیوارهای مکانیکی خاک مسلح تثبیت شده با مهارهای صفحه یی به صورت استاتیکی و آزمایشگاهی انجام شده است، اما تاثیر عبور قطارهای پر سرعت در دیوارهای مذکور به صورت عددی مشاهده نشده است. در مطالعه ی حاضر، به بررسی نتایج مدل سازی عددی سه بعدی تاثیر عبور قطار سریع السیر از روی دیوارهای مکانیکی خاک مسلح تثبیت شده با مهارهای صفحه یی با استفاده از نرم افزار D3 P L A X I S پرداخته شده است. نتایج مدل سازی ها نشان داد که با افزایش تعداد صفحه های مهاری به همراه کاهش ابعاد آنها، جابه جایی افقی و نشست در تاج دیواره کاهش یافته است.

    کلید واژگان: قطار پر سرعت تالیس، دیوار حائل تثبیت شده، دیوار مکانیکی خاک مسلح، مهارصفحه یی، سرعت عبور قطار، نرم افزار D3 PLAXIS
    A.S. Moaradi Andarab, A. A. Zad *, A. Noorzad, M. Yazdi

    The advancement of technology with an increasing population has led to the requirement for high-speed mobility trains. High-speed transportation by trains requires passing through soft soil conditions, which requires stability. High-speed trains are used nowadays in developed countries to reduce travel time. When the train moves at a critical speed, it can significantly increase the dynamic responses of the components on the railway lines. The present study examines the results of 3D numerical modeling, considering the impact of the high-speed train passing through the mechanical earth wall stabilized by plate anchors. Numerical modeling was carried out using Plaxis 3D finite element software. The impact of various factors such as the speed of the train (180, 200 & 250 Km/h), the number of plates (single, double, and triple), and the number of train tracks (1 & 2 tracks) have been investigated. The Hardening soil with small strain model has been used for modeling the behavior of the backfill soil. In this study, the geometrical characteristics of the Thalys high-speed train were used to model the train passing through the walls of 6 meters that were stabilized with plate anchors. From the results, it was concluded that Increasing train speed from 160 to 250 Km/h increases the settlement under the rails by 11% and increases the horizontal displacement of the wall by 13%. It was confirmed that increasing train speed will result in an increase in the settlement under the rails and increases the horizontal displacement of the wall in all investigated cases. Increasing the number of plates along with decreasing their dimensions has a positive effect on the wall’s performance with regard to the horizontal displacement of the wall. Also, it should be mentioned that by increasing the number of train tracks from 1 to 2, the settlement under the rails increased by 5%, and the horizontal displacement of the wall increased by 20%.

    Keywords: Thalys high-speed train, Retaining wall, plate anchor, Numerical Modeling, Vibration, reinforced soil, Finite Element Method, PLAXIS 3D
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال