finite elements method
در نشریات گروه عمران-
در این بررسی یک روش جدید برای کاهش حجم محاسبات مدل سازی عددی بتن در مقیاس مزو ارایه شده است. برای بررسی رفتار بتن از 2 مقیاس جداگانه ماکرو و مزو استفاده شد. با توجه به اینکه توزیع تنش در مقیاس ماکرو می تواند شاخص مناسبی برای تعیین مناطق بحرانی ترک (شروع و رشد ترک) باشد، بنابراین در مقیاس ماکرو مدل عددی با استفاده از روش اجزای محدود توسعه یافته تحلیل شده و در هر گام با استفاده از ماکروی بهینه سازی مناطق بحرانی مشخص، و سپس مجموع این مناطق در مدل اصلی در مقیاس مزو مدل می شوند. در مقیاس مزو 3 بخش، سنگدانه با رفتار خطی، ملات سیمان و ناحیه انتقال با رفتار غیرخطی مدل سازی شده است. سنگدانه ها توسط الگوریتم تصادفی و منحنی فولر با شکل دایره ی در ملات سیمان توزیع می-شوند. برای گسسته سازی در مقیاس مزو از روش گسسته سازی تکه ای با در نظر گرفتن منطقه چسبنده برای تمامی المان ها استفاده شد، با استفاده از این روش شروع و رشد ترک بخوبی مدل سازی می شود. برای اطمینان از این روش 2 مثال عددی بصورت 2 بعدی بررسی گردید، نتایج تحلیل های عددی تطابق کاملا مناسبی با نتایج آزمایشگاهی داشت و همچنین حجم محاسبات با حفظ دقت بطور متوسط 35درصد کاهش یافت.
کلید واژگان: رشد ترک، مقیاس مزو، بهینه سازی توپولوژی، روش اجزای محدود، روش اجزای محدود توسعه یافتهThe current research seeks to present a novel method for numerical modeling of concrete behavior at meso-scale. In this method, as the stress distribution at the macro scale can be a suitable indicator for critical areas (crack propagate and growth), the areas under stress (critical areas) are identified through numerical modeling at the macro scale (coarse mesh) and using the extended finite element method and topology optimization. Macro-scale critical regions are considered cumulatively using topology optimization. Therefore, critical regions are modeled at the meso-scale, and the rest are modeled on the macro scale. At the meso-scale, the three phases including aggregate, mortar matrix, and ITZ were considered. The aggregate phase was distributed in the mortar matrix using a random algorithm and a Fuller curve. The accuracy of modeling concrete at the meso-scale using topology optimization was investigated by two examples, the results of which show the appropriate accuracy of the method. Furthermore, the method can reduce the computational cost and analysis time compared to modeling the whole sample at the meso-scale. In this research, the piecewise meshing method was used for numerical modeling. Using this method, traction-separation crack growth and expansion are modeled with appropriate accuracy.
Keywords: crack growth, meso-scale, Topology optimization, Finite elements method, extended finite element method -
در این تحقیق تاثیر قطر و موقعیت لوله های زهکش در پی سد های وزنی بر روی نیروی بالابرنده ،گرادیان هیدرولیکی خروجی و نشت مورد بررسی قرار گرفت. برای نیل به این هدف از نرم افزار Seep/w که متعلق به بسته نرم افزاری Geo-Studio می باشد استفاده و پی یک سد وزنی شبیه سازی گردید. نتایج نشان داد که وجود لوله های زهکش در زیر سد وزنی، باعث کاهش 4، 6 و 9 برابری به ترتیب برای نیرو ی بالابرنده، گرادیان هیدرولیکی خروجی و نشت می-گردد. تعبیه همزمان دو لوله زهکش که یک چهارم عرض کف سد وزنی (L25/0) از هم فاصله دارند، در پاشنه سد وزنی و در عمق D26/0 کمترین نیروی بالابرنده را نتیجه داد (D عمق نفوذپذیر پی سد است). همچنین با مشخص شدن بهترین موقعیت برای تعبیه لوله های زهکش مشاهده گردید که کارگذاری لوله های زهکش در این موقعیت ها باعث کاهش 41 تا 67 درصدی در حجم سد وزنی مورد مطالعه و افزایش 2 تا 3 برابری ضریب اطمینان در مقابل واژگونی سازه مورد نظر می گردد. همچنین مشخص گردید که انتخاب قطر لوله زهکش تخلیه تاثیر کمتری بر نیروی بالابرنده، گرادیان هیدرولیکی خروجی و نشت دارد و تابع ملاحظات اجرایی می باشد. برای اعتبار سنجی، روش عددی به کار رفته در این پژوهش با روش آزمایشگاهی دیگران نیز مقایسه گردید و تطابق مناسبی مشاهده شد.
کلید واژگان: المان های محدود، سد وزنی، گرادیان هیدرولیکی خروجی، لوله زهکش، نیروی بالا برندهIn this study, the effects of diameter and location of drain pipes in uplift force, exit hydraulic gradient and seepage in the foundation of gravity dams are investigated. For this purpose, the SEEP/W software as a subgroup of Geo-Studio software is implemented and foundation of a gravity dam is simulated. The results showed that the existence of drain pipes under the gravity dam, reduce 4, 6, and 9 times of uplift force, exit hydraulic gradient and seepage respectively. Installation of two drain pipes with 0.25L distance from each other and in depth of 0.26D near the dam heel, presents more suitable position respect to uplift force reduction (D is the pervious foundation depth). Also, by defining the best position for the location of drain pipes, it was observed that drainage pipes in these situations reduce 41-67% in the volume of the studied dam and increase the safety factor up to 2 to 3 times against the dam overturning. It is also found that the drainage pipe diameter has less effect on uplift force, exit hydraulic gradient and seepage and and is controlled by the rules of the executive. For validation, the numerical method used in this study was compared with the laboratory method by others and a suitable match was observed.
Keywords: Drain pipe, Exit Hydraulic Gradient, Finite elements method, gravity dam, Uplift force -
در این تحقیق تاثیر قطر و موقعیت لوله زهکش در پی سد های وزنی بر روی نیروی بالابرنده و گرادیان هیدرولیکی خروجی مورد بررسی قرار گرفت. برای این کار، از یک مدل عددی با روش المان های محدود استفاده گردید و پی یک سد وزنی شبیه سازی شد. نتایج نشان داد که وجود لوله زهکش در زیر سد وزنی، باعث کاهش نیرو ی بالابرنده و گرادیان هیدرولیکی خروجی می گردد. همچنین تعبیه لوله زهکش در فاصله یک چهارم عرض کف سد (L25/0) و سه چهارم عرض کف سد (L75/0) از پاشنه ، به ترتیب کمترین نیروی بالابرنده و گرادیان هیدرولیکی خروجی را خواهد داشت. تاثیر عمق کارگذاری لوله زهکش بر نیروی بالابرنده نیز بررسی گردید و مشاهده شد که ابتدا روند کاهشی و سپس روند افزایشی دارد. همچنین مشخص گردید که انتخاب قطر لوله زهکش تخلیه تابع ملاحظات اجرایی می باشد. با مشخص شدن بهترین موقعیت برای تعبیه لوله زهکش مشاهده گردید که کارگذاری لوله زهکش در این موقعیت باعث افزایش 5/1 تا 2 برابری ضریب اطمینان در مقابل واژگونی سازه مورد نظر می گردد.
کلید واژگان: سد وزنی، نیروی بالا برنده، لوله زهکش، گرادیان هیدرولیکی خروجی، المانهای محدودIn this study, the effects of diameter and location of drain pipe in uplift force and exit hydraulic gradient in the foundation of gravity dams are investigated. For this purpose, a numerical model of gravity dam foundation is simulated using finite elements method. The results indicate that drain pipe under the gravity dam reduces the uplift force and exit hydraulic gradient. Location of the drain pipe in 0.25L (L is the dam width), and 0.75L from the dam heel, causes to reduce for uplift force and exit hydraulic gradient in minimum value, respectively (optimum place). In addition with increasing the depth of drain, the uplift force at first decreases and then increases. The drain pipes diameter has little effect in uplift force and exit hydraulic gradient and thus its selection is dependent to construction cost considerations. By defining the best position for the location of drain pipes, it was observed that drainage pipes in these situations increase the safety factor up to 1.5 to 2 times against the structural overturning.
Keywords: Drain pipe, Exit Hydraulic Gradient, Finite Elements Method, Gravity Dam, Uplift Force -
به منظور بر طرف نمودن مشکل دسترسی به داخل ستون های توخالی برای سفت نمودن مهره پیچ ها در اتصالات پیچی و رسیدن به یک اتصال مناسب چه از نظر صلبیت و سختی و چه از لحاظ نحوه رفتار مناسب راه حل های متفاوتی توسط محققان مختلف پیشنهاد گردیده که از این میان میتوان به اتصال تیر فولادی به ستون توخالی به وسیله نبشی با پیچ کور اشاره نمود.این اتصال با انواع مختلف با تعداد پیچ های کور و نبشی اتصال مختلف قابل اجرا می باشد. از این میان اتصال با نبشی بال و اتصال آن به وسیله پیچ کور به ستون توخالی با رفتار مناسب خود اتصال را به سمت یک اتصال نیمه صلب هدایت خواهد نمود. در این تحقیق اثر تغییر پارامترهای مختلف در رفتار اتصال تیر فولادی به ستون توخالی به وسیله نبشی با پیچ کور تحت بارگذاری یکنوا مورد بررسی قرار گرفته است. از روش اجزای محدود غیر خطی و نرم افزارABAQUS و همچنین برای مدل سازی اتصال دارای پیچ کور از المان-های سه بعدی solid استفاده گردید که از نوع المان های محیط پیوسته می باشد و کل حجم سه بعدی سازه را مدل می کنند. رفتار اتصال با تغییر پارامترهای مختلف از جمله ارتفاع تیر، ضخامت ستون، طول بال نبشی و تعداد پیچ های کور مورد بررسی گرفت. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که افزایش ارتفاع تیر، افزایش ضخامت ستون ، افزایش طول بال نبشی باعث افزایش درصد گیرداری اتصال می شوند. همچنین با بررسی مدلسازی های انجام گرفته درصد گیرداری اکثر مدل ها به جز چند عدد از آنها که کمتر از 20% بود، بین 20 % و 90 % می باشد، بنابراین با توجه به محدوده درصد گیرداری برای اتصالات نیمه صلب، این مدلها به صورت اتصال نیمه صلب رفتار کرده اند.
کلید واژگان: پیچ کور، نبشی، ستون توخالی، روش اجزای محدود، اتصال نیمه صلب، بارگذاری یکنواIn order to solve the problem of access to inside of hollow columns for tightening bolts and achieving a suitable connection both in terms of rigidity and stiffness and in terms of the proper behavior, various solutions have been suggested by researchers. One of these solutions is steel beam to hollow column connection by an angle and blind bolts. This connection can be made in different types with different number of blind bolts. Connection with flange angle and blind bolts have showed proper and semi-rigid behaviour.In this research, the effect of changing various parameters on the behavior of steel beam-hollow column connection with angle and blind bolts was investigated under monotonic loading. The nonlinear finite elements method and Abaqus software was considered and solid three-dimensional elements as continuum elements was supplied in connection models. The behavior of connection was studied by changing various parameters such as beam height, column thickness, length of angle leg and number of blind bolts. The results show that increasing height of the beam, thickness of the column and length of angle leg raises the connection’s rigidity. Also, increasing the above mentioned parameters leads a simple connection toward semi-rigid connection. Also, by studying the models, the rigidity degree of most models except a few of them, which is less than 20%, is between 20% and 90%. Considering the rigidity degree, studied models behaved as semi-rigid connections.
Keywords: blind bolt, angle, hollow column, Finite Elements Method, semi-rigid connection, monotonic loading -
تونل تحت فشار از انواع سازه های زیرزمینی است، که بطور عمده در صنعت برق آبی و نیروگاه ها کاربرد ویژه ای داشته و طراحی و احداث آنها با چالش های مهندسی فراوانی روبرو می باشد. از جمله این مشکلات، بروز نشت در اطراف تونل و فرسایش ناشی از فشار زیاد آب بوده و با گذشت زمان، منجر به ناپایداری و تخریب پوشش آنها می گردد. هدف اصلی این مقاله، بررسی عددی تاثیر همزمان فشار داخلی و نیروی تراوش آب در طراحی تونل های تحت فشار است. برای تحقق این امر، با استفاده از نرم افزار PLAXIS3D بر پایه روش اجزاء محدود، تونل های آب بر با سطوح مختلف آب زیر زمینی و سربارهای متفاوت، تحت اثر فشار داخلی و تراوش ناشی از آن، مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که در اثر همزمانی فشار و تراوش، با افزایش نسبت تراز سطح آب به سربار تونل، از تغییر شکل کلی تونل کاسته شده و میزان تنش های وارده و کرنش های متناظر آنها افزایش پیدا کرده است. همچنین با افزایش نسبت عمق سربار به قطر تونل، میزان نیروهای محوری و برشی و لنگر خمشی وارد بر پوشش تونل کاهش می یابد.
کلید واژگان: تونل تحت فشار، تراوش آب، ارتفاع سربار، تراز آب زیرزمینی، روش اجزای محدودThere is a pressure tunnel as the type of structures, which is mainly used in the hydroelectric power industry and in order to design and construct these structures, there are many engineering challenges. One of these problems is the leakage around the tunnel and, consequently, erosion caused by excessive water pressure, and it will lead to instability and the destruction of pressure tunnels. The main objective of this paper is to investigate and evaluate the numerical effect of internal pressure and the water leakage force simultaneously in the design of pressure tunnels. To accomplish this, water tunnels have been modeled and analyzed with different levels of groundwater and different overheads, under the influence of internal pressure using PLAXIS3D software and the finite elements method. The results indicate that due to the internal water pressure and the leakage force, by increasing the water level to tunnel overhead, the overall deformation of the tunnel has decreased and the incidence of stress has increased. Also, increasing the ratio of the depth of overhead to the diameter of the tunnel increases the amount of general and shear bends, and the axial and shear forces and the bending momentum on the tunnel cover decreases.
Keywords: Pressure tunnel, water flow, overhead depth, groundwater level, finite elements method -
امروزه با گسترش جمعیت و صنعت، جمع آوری و ذخیره سازی مایعات بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. دخیره مایعات نفتی و شیمیایی ازجمله مواردی هستند که نگهداری آنها نیاز به دقت فراوانی دارد. یکی از سازه های مهم و پرکاربرد جهت ذخیره سازی مایعات در صنعت نفت مخازن فلزی استوانه ایی روزمینی می باشد. اما با توجه به آسیب های عمده ایی که بر اینگونه مخازن در زلزله های گذشته وارد آمده؛ محققین را وادار به درک و پیش بینی بهتری از رفتار لرزه ایی آنها نموده است. از این رو دراین پژوهش به بررسی یکی از آسیب های محتمل برمخازن (پدیده کمانش) تحت بارهای لرزه ای؛ زلزله های بم، گلباف، فیروزآباد، بجنورد، منجیل، طبس و سرعین با در نظرگرفتن اندرکنش سازه و سیال پرداخته شده است. مخازن مورد مطالعه با نسبت های ارتفاع به قطر 5/0 ، 0/1 ، 5/1 و 2 با ضخامت پوسته ثابت و متغیر، درحالت پر، انتخاب شده و روش تحلیل، آنالیز دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی بوده که توسط نرم افزار اجزاء محدود آباکوس انجام شده است. مقایسه نتایج با آیین نامه API-650، آیین نامه لرزه ایی سازه های صنعت نفت ایران و نیروهای بدست آمده ازتحلیل نشان می دهند افزایش قطر و ارتفاع، هر دو پارامتر موثری درافزایش خطر کمانش الاستوپلاستیک می باشند. همچنین افزایش نسبت ارتفاع به قطر باعث کاهش خطر کمانش الاستوپلاستیک شده و با افزایش مقدار ضخامت پوسته احتمال رخ دادن پدیده کمانش الاستوپلاستیک بسیار کم می شود و طراحی مخازن با آیین نامه های مذکور روش مطمینی برای جلوگیری از کمانش نمی باشدکلید واژگان: مخازن فولادی استوانه ایی، روش اجزاء محدود، کمانش الاستوپلاستیک، تحلیل دینامیکی غیرخطی، اندرکنش سازه و سیالTodays due to expansion of population and industry, the collection and storage of liquids has been paid attention more and more. Saving oil and chemical liquids require great care to maintain it. One of the most important and commonly structures for storing liquids is steel cylindrical above ground tanks. On the other hand, due to damage of tanks in past earthquakes, they persuade scientists to better understand the seismic behavior.As a consequence, this research has been studied examines the phenomenon of buckling under Bam, Golbaf, Firuzabad, Bojnurd, Manjil, Tabas and Sarein eartquakes with regard to the fluid and structure interaction. Tanks were selected with ratio of 0.5, 1.0, 1.5 and 2.0 with fixed and variable thickness in full mode. These Cases were analyzed with non-linear time history analysis by ABAQUS Software.Finally, Compare the results with American petroleum institute regulation (API), Iranian seismic design code for oil industries and forces show, both height and diameter increase to growth the risk of Elastoplastic buckling and also by increasing the height to diameter ratio reduces the risk of Elastoplastic Buckling. The amount of this damage has declined by increasing shell thickness and in the same vein designing these structure by define standards is not safe method.Keywords: Cylindrical Steel Tanks, Finite Elements Method, Elastoplastic Buckling, Nonlinear dynamic analysis, Fluid Structure Interaction
-
Like other structures, shallow domes have imperfections from the prescribed values obtained by specifications during the construction process. Specifications define some tolerance values for imperfections. Despite consideration of these values, the critical load of a dome varies for each imperfection pattern. So the reliability plays an important role in domes safety. Theoretical evaluation procedure is the most accurate one to obtain reliability function, but it is only applicable to small structures. Semi-empirical evaluation procedure, on the other hand, is more implemented. In the present research reliability of real domes with stochastic initial imperfections has been investigated by comparing finite elements method, theoretical and semi-empirical results. Also, it has been shown that the automatic perturbed analysis is not sufficiently reliable for domes. So it is recommend that a suitable safety factor be applied on the automatic perturbed load or the method utilized in this paper be used to obtain the critical load – reliability diagram.Keywords: Bifurcation, Finite Elements Method, Monte Carlo method, reliability, Shallow Domes
-
در این تحقیق، تاثیر مشخصات بارهای دو نوع از هواپیماهای سنگین مسافری بر روی پتانسیل رشد ترک انعکاسی در روسازی مرکب فرودگاه ها مورد مطالعه قرار گرفته است. دو نوع هواپیما شامل بوئینگ 747 و ایرباس A380، که از سنگین ترین هواپیماهای مسافربری موجود هستند مورد استفاده قرار گرفته اند. محورهای این هواپیماها در موقعیت های مختلفی از محل درز طولی و ترک موچود در لایه آسفالتی قرار گرفته اند و ضرایب شدت تنش ها و کرنش کششی در نوک ترک موجود در لایه آسفالتی محاسبه شده و مورد تحلیل و مقایسه قرار گرفته اند. تحلیل ها با مدلسازی المان محدود سه بعدی تعمیم یافته در نرم افزار آباکوس انجام گرفته اند. لایه آسفالتی به صورت ویسکوالاستیک خطی در نظر گرفته شده و سایر لایه ها و بستر الاستیک خطی در نظر گرفته شده اند. نتایج نشان می دهند که مقدار ضریب شدت تنش بحرانی مود 1 هواپیمای بوئینگ از هواپیمای ایرباس بزرگتر است و مقادیر ضریب شدت تنش بحرانی مود 2 و 3 هواپیمای ایرباس از هواپیمای بوئینگ بزرگتر هستند. همچنین نتایج بیانگر این است که با حرکت محورها در راستای طولی ترک مقدار کرنش کششی بحرانی روند کاهشی داشته و مقدار آن نسبت به بارگذاری در مرکز به ترتیب در هواپیمای ایرباس تا42/87درصد و در هواپیمای بوئینگ تا 89/23 درصد کاهش می یابد. با حرکت محور ها در راستای عرضی ترک مقدار کرنش کششی بحرانی روند افزایشی داشته که به ترتیب در هواپیما ایرباس تا 26/73درصد و در هواپیمای بوئینگ تا 93/17درصد افزایش می یابد.
کلید واژگان: المان محدود، ترک انعکاسی، روسازی مرکب، ضرایب شدت تنش، فرودگاهIn this study, the effects of two typical commercial heavy airplanes, namely airbus AA380-800 and Boeing B747-400ER, on the potential of reflective crack propagation in composite pavement have been investigated. The axles of the airplanes were positioned at different longitudinal and transverse distances from the center of crack and the stress intensity factors, and tensile strain at the tip of crack in asphaltic layer were determined and compared. Modeling and analysis were performed using extended 3D finite elements method. The asphaltic layer was assumed to behave as a viscoelastic material and the underlying layers were assumed to be linear elastic. Results show that higher maximum stress intensity factor in mode 1 is generated under Boeing airplane loading than airbus, and those in mode 2 and 3, are higher for airbus than Boeing. Results also reveal that by moving the center of axles along the longitudinal joint, the maximum tensile strain at the tip of crack decreases, such that 42.87% reduction for airbus and 23.89% reduction for Boeing airplane is obtained, in comparison to the loading at the center. By moving the center of axles in transverse direction, the maximum tensile strain at the tip of crack increases by 26.73 and 17.93%, in comparison with the load at the center for airbus and Boeing airplane, respectively.
Keywords: Composite pavement, Airport, Finite Elements Method, reflective cracking, Stress intensity factor -
در این مقاله، به بررسی تاثیر استفاده از ترانشه های اصلاح شده بر ظرفیت باربری خاک و اثر ابعاد آن با استفاده از تحلیل عددی به کمک نرم افزار اجزای محدود ABAQUS پرداخته شده و صحت عملکرد و اعتبار سنجی نرم افزار با مقایسه نتایج با تحقیقات گذشته انجام گردیده و بعد از حصول اطمینان از تطابق نتایج، اثر تاثیرات ترانشه بهسازی شده بررسی گردیده است. با تحلیل های انجام شده بر روی ظرفیت باربری پی های مستقر بر ترانشه اصلاح شده، استنتاج می گردد که بطور کلی بهسازی خاک به کمک ایجاد ترانشه با خصوصیات مقاومتی بالاتر در زیر پی، ظرفیت باربری خاک افزایش یافته و خاک مقاومت بیشتری از خود نشان می دهد و با افزایش نسبت عرض ترانشه به عرض پی به میزان سه برابر، مقدار آن افزایش می یابد. همچنین با تغییر ارتفاع ترانشه، می توان در جهت بهینه کردن ظرفیت باربری استفاده نموده و با تعیین عمق حفاری مطابق ملاحظات طراحی، از هزینه های اجرایی نیز کاسته می شود. تغییرات هندسه و شکل پی مستقر بر ترانشه بهسازی شده و همچنین مشخصات خاک ترانشه تاثیر به سزایی روی ظرفیت باربری آن دارد، به طوری که می توان با انتخاب مناسب آنها به ظرفیت باربری بهینه دست یافت.کلید واژگان: بهسازی خاک، ترانشه اصلاح شده، بار نشست، هندسه پی، روش اجزاء محدودIn this paper, the effect of using modified trenches on the load-bearing capacity of the soil and the effect of its dimensions using numerical analysis with ABAQUS software based on the finite element method has been investigated. The software validation has been compared with previous studies, and after ensuring that the results are matched, the effect of the improved trench has been investigated. Based on the analysis of the modified trench load bearing capacity, it has been concluded that, in general, soil improvement using trench with higher resistance properties beneath foundations, soil bearing capacity has increased and the soil exhibits more resistance, and by increasing the ratio of the trench width to the width of the foundation about three times, its value increases. Also, by changing the height of the trench, it can be used to optimize the load capacity and by determining the depth of drilling according to the design considerations, the cost of the operation is also reduced. The geometry and the shape of the foundations on the trench, as well as the characteristics of the trench, have a significant impact on its bearing capacity, therefore they can be optimally loaded with proper selection.Keywords: Soil improvement, modified trench, load-settlement, foundation geometry, finite elements method
-
بسیاری از سازه های عمرانی مانند راه ها و پل ها معمولا بر روی شیروانی های خاکی ساخته شده و یا نظیر مخازن سدها و ابنیه ها مستعد پذیرش خطر از سمت شیروانی های محیط مجاور قرار دارند. به این ترتیب لزوم پایدارسازی شیروانی ها و روش های اجرای آن بیش از پیش اهمیت یافته است. یکی از مسائل مهم در پایدارسازی شیروانی ها بویژه در فضاهای شهری، ملاحظات فنی، اقتصادی، زیست محیطی و محدودیت فضا است، که شرایط ویژه ای را بر هر پروژه ای تحمیل می نماید. بدون شک ارزیابی لرزه ای از مهمترین مسائل در مورد شیروانی های خاکی بوده و بررسی پایداری دینامیکی و مقاوم سازی شیروانی ها در برابر خطرات ناشی از زلزله، می تواند از تلفات مالی و جانی بسیاری جلوگیری کند.در این مقاله، پایداری شیروانی های خاکی شمالغرب تهران واقع در سایت دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات که در مجاورت راه های دسترسی و سازه های مختلف قرار دارند، با استفاده از نرم افزار ABAQUS بر پایه روش اجزاء محدود در حالت استاتیکی و دینامیکی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین با استفاده از چهار روش تحکیم و پایدارسازی شیب شامل میخکوبی، انکراژ، دیوار خاک مسلح با ژئوگرید و گابیون، پایداری شیب ها در حالت تسلیح شده ارزیابی گردیده و در انتها ضرایب اطمینان، تغییر شکل و مکانیزم گسیختگی این شیب ها و همچنین بررسی اقتصادی و آنالیز ریالی عملیات اجرایی آنها در دو حالت بدون تحکیم و تحکیم شده با یکدیگر مقایسه گردیده است. از نتایج بدست آمده استنباط می گردد که علاوه بر پارامترهای مقاومتی خاک، هندسه شیب و روش تحکیمی دیواره آن نیز در پاسخ لرزه ای شیروانی نقش بسزایی داشته و از نظر فنی و اقتصادی در بین روش های بررسی شده، پایدار سازی با استفاده از دیوار خاک مسلح با ژئوگرید، ضمن افزایش ضریب اطمینان و تامین پایداری کافی، هزینه های اجرایی معقولی را نیز به دنبال دارد.کلید واژگان: پایداری شیروانی، جابجایی بیشینه، تحکیم شیب، تحلیل دینامیکی، آنالیز اقتصادی، روش اجزاء محدودRoad journal, Volume:26 Issue: 1, 2018, PP 69 -85One of the important issues in the slope stabilization especially in urban spaces, roads etc. is the technical, economic, environmental and space constraints, which impose particular conditions on any project. Undoubtedly, seismic evaluation is one of the most important issues in this field, and the study of dynamic stability and reinforcement of slopes against earthquake hazards can prevent many mortal and financial losses. In this paper, the stability of the slopes in the northwest of Tehran located at the Islamic Azad University Science and Research Branch, which is adjacent to access roads and structures, has been investigated in static and dynamic conditions using the ABAQUS software based on finite element method. In addition, by using four methods of stabilization including soil nailing, anchor, reinforced retaining wall with geogrid and gabion, the slope stability has been analyzed by investigating and comparing the coefficient of safety factor and reliability, deformation and failure mechanism and also, the economic analysis of construction in two cases without and with stabilization. Based on the obtained results, it can be concluded that in addition to the soil resistance parameters, slope geometry and stabilization method have a significant role in the dynamic responses and among the technically and economically investigated methods, the stabilization using reinforced retaining wall with geogrid, increases the reliability and safety factor and provides sufficient sustainability which led to reasonable execution costs.Keywords: Slope Stability, Slope Stabilization, Dynamic Analysis, Economic Investigation, Finite Elements Method
-
موضوع ایمنی در سدهای بتنی وزنی به عنوان سازه های عظیم از اهمیت بالایی برخوردار است. در شرایط پیچیده، تحلیل پایداری سد های بتنی وزنی توسط نرم افزار های متداول امکان پذیر نیست، بنابراین باید از روش های دیگری استفاده کرد. در این تحقیق با در نظر گرفتن پارامتر های مختلف در کف سد و پی، میزان ضرایب اطمینان به روش کاهش مقاومت با استفاده از تحلیل اجزای محدود محاسبه و محدوده تغییرات آن بدست می آید. در این روش پارامتر های مقاومتی آنقدر کاهش می یابد تا سد در آستانه ی ناپایداری قرار گیرد، از این رو ضریب اطمینان به شکل نسبت بین پارامتر مقاومت اولیه و مقاومت نهایی تعریف می شود. با استفاده از این روش، پایداری لغزشی سه مدل سد و پی تحت بارگذاری های متفاوت با زوایای اصطکاک گوناگون بررسی و ضرایب اطمینان محاسبه شده است. در مدل اول بدنه ی سد و پی هندسه ای متداول دارند، مدل دوم هندسه کف سد نامتعارف و در مدل سوم یک ناپیوستگی در پی وجود دارد. نتایج، نشان می دهد که عواملی مانند هندسه کف سد و ناپیوستگی در پی و پارامترهای ژئوتکنیکی باعث می شود تا میزان ضرایب اطمینان متفاوتی داشته باشیم و ساده سازی آن ها در طراحی موجب خطا در تحلیل پایداری سدهای بتنی وزنی می گردد.کلید واژگان: سد بتنی وزنی، روش کاهش مقاومت، پایداری لغزشی، تحلیل اجزاء محدود، ضرایب اطمینانThe safety of concrete gravity dams as massive structures is very important issue. In complex situations, the stability analysis of concrete gravity dams is not possible by conventional software, so should other methods be used. In this study, taking into account various parameters in the dam and foundation contact, the factor of safety using the finite elements with strength reduction method is determined. In this method, the strength parameters are reduced until the instability starts. By this method the sliding stability of three different dams has been investigated. In the first model the geometry of the dam-foundation contact is horizontal; the second has unconventional contact geometry. In the third model there are two instability mechanisms. In this case, dam can slide on the horizontal surface of the contact or the instability can occur in the foundation beneath the dam. It should be noted that the stability of the last two models cannot evaluate by the conventional stability analysis. However, using the proposed method their stability safety factors can be accurately determined.Keywords: Concrete gravity dam, Strength reduction Method, Sliding Stability, Finite elements method, Factor of safety
-
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز، سال چهل و پنجم شماره 3 (پیاپی 80، پاییز 1394)، صص 41 -49تحلیل غیر خطی تنش در تیرهای عمیق بتن مسلح به روش عناصر محدود در این مقاله ارائه شده است. عوامل غیر خطی در نظر گرفته شده در نرم افزار NAOC، پلاستیسیته بتن در فشار، تسلیم میلگردها، ترک خوردگی بتن در کشش، خرد شدن بتن در فشار و پلاستیسیته میلگردها می باشند. اطلاعات لازم برای تحلیل برنامه، وارد شده و در داخل فایل ورودی ذخیره می گردد. گرافیک برنامه برای ترسیم شکل کلی سازه و موقعیت میلگردها در المان ها همراه با زیرنویس های مناسب، شکل تغییر شکل یافته سازه، نمودار بار- خیز و... از جمله ویژگی های ممتاز این برنامه است. نتایج حاصل از تحلیل در فایل خروجی ذخیره می شوند. نتایج به دست آمده برای مدل سازی های مختلف توسط نرم افزار و مقایسه آن با نتایج آزمایشگاهی، دقت، کارایی و قدرت برنامه را برای تحلیل غیر خطی تیرهای عمیق روشن می سازد.
کلید واژگان: تیر عمیق، بتن مسلح، اجزای محدود، پلاستیسیته، تحلیل غیر خطی -
در این نوشتار رفتار چند تیر عمیق بتنی مسلح به روش اجزاء محدود مطالعه و با نتایج مدل های آزمایشگاهی گزارش شده ی عربزاده و لئونارد والتر مقایسه شده است. تیرهای عمیق بتنی در سدها، اسکله های دریایی، بدنه ی مخازن مستطیلی، پل ها و ساختمان های بلند کاربرد دارند. این تیرها توسط آیین نامه های مختلف، براساس نسبت دهانه)یا دهانه ی برشی(به عمق تیر)به طور متداول 2٫5(تعریف می شوند. در این نوشتار، نتایج تحلیل این تیرها با استفاده از برنامه ی N A O C)نوشته شده به زبان بیسیک(که قادر به درنظرگرفتن عواملی مانند حالت خمیری بتن در فشار، ترک خوردگی بتن در کشش، خردشدن بتن در فشار و حالت خمیری میلگردهاست، ارائه شده اند. در قسمت تحلیل غیرخطی، نتایج شامل منحنی بار تغییرمکان قائم، الگوی ترک خوردگی و بار نهایی برای تیرهای عمیق ارائه شده اند. مقایسه ی نتایج برنامه با نتایج آزمایشگاهی موجود، دقت، کارایی و قدرت برنامه را در ارزیابی مقاومت برشی تیرهای عمیق آشکار ساخته است.
کلید واژگان: تیر عمیق بتن مسلح، مقاومت برشی، عناصر محدود، حالت خمیری، تحلیل غیرخطیIn this paper, the behavior of several reinforced concrete deep beams has been studied by means of finite element analysis, and the results are compared with experimental results reported by Arabzadeh, Leonard and Walter. Reinforced Concrete deep beams are structural elements used in dams, offshore piers, rectangular tanks, bridges, floors, diaphragms and high rise buildings. The definition of a reinforced concrete deep beam, by various codes, is based on the span to height ratio of the beam. Generally, the span to height ratio of deep beams is required to not be greater than 2.5. These beams have four different modes of failure: 1) Flexural, 2) Flexural-Shear, 3) Shear, and 4) Bearing. Since the ratio of width to height of deep beams is small and concrete acts unsymmetrically against tension and compression, a plain-stress model and nonlinear analysis are used in the study of these beams.In this paper, a finite element program is presented for the nonlinear analysis of two-dimensional and asymmetrical problems. In the case of reinforced concrete structures, the plasticity of concrete in compression, the yielding of reinforcement and the cracking of concrete under tension are accounted for. A new algorithm for embedding curved reinforcement in concrete elements is used in the program. NAOC software is a program written in ``Visual Basic'', whichhas considerable capability for graphical presentation of input data and output results.In the nonlinear analysis section, program results include the vertical load versus vertical displacement curve, the crack pattern and the ultimate load of analytical models. Solving different examples with the NAOC program, the obtained results were compared with available test results. The comparisons validated the accuracy, efficiency and ability of the NAOC program to investigate shear strength in RC deep beams. Nonlinear stress analysis of reinforced concrete may also be conducted by the finite element method, although careful modeling of the reinforcement and cracking behavior regarding shear effects is needed.
Keywords: Reinforced Concrete Deep Beams, Shear Strength, Finite Elements Method, Plasticity, Nonlinear Analysis -
در مطالعه حاضر یک مدل عددی جهت کنترل بازدهی رسوب شویی در مخزن سدها ارائه می شود که در آن میدان جریان و بار معلق جامد شبیه سازی گردیده اند. این مدل، یک مدل سه بعدی است که در آن معادلات حرکت (معادلات متوسط گیری شده ناویر-استوکس) همراه با معادله انتقال رسوب حل می گردند. در این مدل، از روش استاندارد برای مدل سازی آشفتگی استفاده شده است. مزیت اصلی مدل عددی حاضر استفاده از روش ریز شدن مش یا به اصطلاح AMR در شبکه بندی میدان جریان است. مدل ارائه شده برای مدل سازی دریاچه مخزن سد استرامنتیتزو در شمال کشور ایتالیا مورد استفاده قرار گرفت. در این مطالعه سه سناریوی مختلف رسوب شویی بر اساس هیدورگراف ورودی 5، 20 و 100 ساله، برای شبیه سازی عددی در نظر گرفته شد. بررسی ها نشان داد در سناریوی با هیدروگراف 100 ساله، با وجود بسته بودن خروجی تحتانی در بیش از نیمی از زمان شبیه سازی، حجم رسوب استخراج شده از مخزن بسیار بیشتر از دو سناریوی دیگر است.کلید واژگان: رسوب شویی، مدل عددی، مدل k، epsilon، روش المان محدود، معادلات ناویر، استوکسIn this paper, we propose a numerical model to control and assess reservoir sediment flushing. The model can simulate flow field and suspended solid simultaneously. Specifically, the model solves 3-dimensional Reynolds averaged Navier-Stokes (RANS) equations together with sediment transport equation. Standard &kappa&epsilon&minus model is used for turbulence closure. The mesh generator works based on adaptive mesh refinement algorithm which gives the opportunity to accelerate the calculation time and expenses. The proposed model is applied to the Stramentizzo (Trentino, Italy) reservoir and to its catchment area. Three different scenarios based on 5, 20 and 100 years hydrograph and different opening condition of bottom outlet are implemented in the simulation. Comparison of total weight of sediments that are discharged through the bottom outlet during flushing and water level of reservoir after flushing shows that scenario 3 has higher efficiency in comparison to the other scenarios.Keywords: Flushing, Numerical Model, κε−Model, Finite Elements Method, Navier, Stokes equations
- 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.
©2000-2025 magiran.com All Rights Reserved.