فهرست مطالب

مهندسی عمران شریف - سال سی و دوم شماره 3 (پاییز 1395)

مجله مهندسی عمران شریف
سال سی و دوم شماره 3 (پاییز 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/08/30
  • تعداد عناوین: 14
|
  • مقاله پژوهشی
  • سعید کوزه گران، محمد علیایی* صفحات 3-11

    ژئوسل ها از انواع ژئوسینتتیک ها هستند، که با توجه به مزایای متعدد، استفاده از آن ها درحال توسعه بوده و امروزه مطالعات وسیعی روی آن ها در حال شکل گیری است. مکانیزم رفتاری ژئوسل ها با ژئوسینتتیک های صفحه یی کاملا متفاوت است. آن ها با ایجاد محصورکنندگی جانبی قابل توجه برای خاک)به علت هندسه ی سه بعدی(، خواص مقاومتی آن را به طرز چشم گیری ارتقاء می دهند. با وجود مطالعات آزمایشگاهی نسبتا وسیع در زمینه ی ذکرشده، مطالعه ی عددی عملکرد ژئوسل ها که برای درک رفتار دقیق آن ها ضروری است، بندرت انجام شده است. بنابراین علی رغم ویژگی های منحصر به فرد ژئوسل و استفاده از آن در پروژه های راه سازی، به دلیل نبود روش های تئوری و طراحی کافی، این سیستم تسلیح همچنان نتوانسته است جایگاه واقعی خود را در پروژه های بهسازی خاک بیابد. لذا در این پژوهش، به مطالعه ی بستر ماسه یی پی های مسلح به ژئوسل بر مبنای روش عددی تفاضل محدود با استفاده از نرم افزار$F L A C^{3D}$ پرداخته شده و عملکرد سیستم تسلیح ژئوسل و شرایط بهینه ی طراحی و اجرای آن در بستر فونداسیون ها مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین کارایی سیستم های تسلیح سلولی (ژئوسل) نسبت به سیستم های تسلیح صفحه یی به عنوان دو سیستم با جنس یکسان، ولی با مکانیزم رفتاری متفاوت مورد مقایسه قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: خاک مسلح، بستر پی، بهسازی خاک، ژئوسینتتیک، ژئوسل، روش تفاضل محدود، Flac3D
  • پیمان ایوبی *، علی پاک صفحات 13-23

    اغلب ساختمان های معمول بر روی شالوده ی سطحی ساخته می شوند. بررسی نشست شالوده های سطحی خصوصا وقتی بارهای لرزه یی به روانگراشدن خاک زیر شالوده منتهی می شوند، موضوع تازه یی است. در این نوشتار سعی شده است با مدل سازی عددی، تاثیر عوامل مختلف در نشست شالوده ی سطحی بر روی خاک دو لایه ی روانگرا در دو حالت مختلف مورد بررسی قرار گیرد. در همین راستا، پارامترهای عرض شالوده، بسامد تحریک ورودی، بیشینه ی دامنه ی تحریک ورودی، و نسبت عمق لایه ی بالایی به کل ضخامت خاک مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از مدل سازی عددی صورت گرفته نشان می دهد که با افزایش عرض شالوده، کاهش بسامد، و افزایش دامنه ی تحریک ورودی، میزان نشست سازه افزایش می یابد. همچنین هر چه نسبت عمق لایه ی بالایی به کل دامنه بیشتر باشد، در حالت خاک متراکم بر روی خاک سست، شاهد کاهش و در حالت خاک سست بر روی خاک متراکم، شاهد افزایش نشست سازه خواهیم بود.

    کلیدواژگان: شالوده ی سطحی، روانگرایی، مطالعه ی پارامتریک، نشست، مدل عددی
  • علی گل افشار، فرهاد دانشجو* صفحات 25-34

    مسائل مورد توجه پژوهشگران بوده و الگوهای بار متداول آیین نامه یی، الگوی بار متناسب با شکل مود اصلی سازه و الگوی بار جانبی متناسب با جرم است. در همین زمینه، یکی از روش های مورد استفاده برای تعیین تغییرمکان هدف برای الگوی بار جانبی متناسب با شکل مود اصلی سازه، استفاده از روش طیف ظرفیت است. در این نوشتار، یک روش پیشنهادی درخصوص رسم طیف ظرفیت در الگوی بار متناسب با جرم ارائه شده است. نتایج استفاده از روش پیشنهادی در تحلیل استاتیکی غیرخطی فزاینده جهت رسم طیف ظرفیت و تعیین تغییرمکان هدف در یک پل دارای انحناء در پلان، نشان دهنده ی کارایی روش پیشنهادی در تعیین تغییرمکان هدف در نقاط کنترل در مقایسه با نتایج تحلیل دینامیکی فزاینده است.

    کلیدواژگان: پل دارای انحناء در پلان، طیف ظرفیت، الگوی بار متناسب با جرم، نقطه ی کنترل
  • میلاد تاج دینی*، مسعود حاجی علیلوی بناب، مهران حسن زاده صفحات 35-46

    خاک سیمان مخلوطی از سیمان پرتلند، خاک، و آب است، که به واسطه ی عمل هیدراتاسیون سیمان و تراکم اجزاء آن به هم چسبیده و ترکیبی متراکم، با دوام، با نفوذپذیری کم، و مقاوم در برابر سایش ایجاد می کند. پارامترهای تاثیرگذار در مقاومت فشاری مصالح خاک سیمان مورد پژوهش پژوهشگران مختلفی قرار گرفته و عواملی همچون نسبت آب به سیمان، میزان سیمان و نوع آن از پارامترهای موثر در مقاومت این مصالح عنوان شده اند. هدف از این مطالعه، بررسی پارامترهای دیگری نظیر: ارزش ماسه یی، شاخص خمیری و نوع دانه بندی بر روی مقاومت فشاری و خمشی با استفاده از آزمایش تک محوری و خمشی روی این مصالح است، که بر روی 7 نوع دانه بندی مختلف مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج آزمایش ها حاکی از آن بوده است که مقاومت فشاری و خمشی مصالح خاک سیمان با افزایش ارزش ماسه یی و کاهش اندیس خمیری متناسب بوده است. همچنین مدل سازی عددی بر روی سازه ی فرازبند سد بختیاری حاکی از پایداری آن با استفاده از مصالح مذکور بوده است.

    کلیدواژگان: مصالح خاک سیمان، مقاومت فشاری، مقاومت خمشی، ارزش ماسه ای، اندیس خمیری، نوع دانه بندی، مدلسازی عددی
  • سپیده رحیمی، مسعود سلطانی محمدی*، علی اکبر آقاکوچک صفحات 47-57

    با توجه به رفتار غیرخطی سیستم های سازه یی و تصادفی بودن تحریک ورودی، یکی از راه حل های منطقی برای تعیین پاسخ احتمالاتی سازه ها تحلیل تاریخچه ی زمانی تحت مجموعه یی از رکوردهاست. اما این موضوع مستلزم انجام تعداد زیادی تحلیل های دینامیکی است، که می تواند با هزینه ی محاسباتی زیادی همراه باشد. این در حالی است که نیاز به روشی ساده و نسبتا دقیق جهت تعیین خصوصیات پاسخ سیستم است. بنابراین، توسعه ی یک روش محاسباتی که جایگزین روش های دقیق دینامیکی غیرخطی قرار گیرد، هدف این پژوهش است. در این پژوهش یک روش جامع و بسته ی مبتنی بر یک الگوریتم محاسباتی ساده برای تعیین توزیع احتمالاتی و بیشینه ی پاسخ سیستم های دینامیکی یک و چند درجه ی آزاد تحت تحریک های گوسی مانا و غیرمانا ارائه شده است. دقت روش مذکور در مقایسه با روش دقیق، از طریق تعداد زیادی تحلیل دینامیکی غیرخطی ارزیابی شده است.

    کلیدواژگان: تغییرمکان هدف، روابط احتمالاتی، توزیع احتمالاتی پاسخ، مدل بوک - ون
  • زهره بهلولی، مهدی پورشاء* صفحات 59-69

    در این نوشتار رفتار لرزه یی سازه های نامنظم هندسی دارای پس رفتگی در ارتفاع مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور، 20 قاب خمشی ویژه ی فولادی 9 طبقه دارای پس رفتگی در ارتفاع با پیکربندی های هندسی مختلف طراحی و ویژگی های دینامیکی آنها شامل دوره ی تناوب و نسبت مشارکت جرم موثر مودی برای سه مود ارتعاشی اول و همچنین نسبت ضریب مشارکت مودی برای مود دوم به مود اول بررسی شده است. رفتار لرزه یی این نوع سازه ها با استفاده از تجزیه و تحلیل تاریخچه ی زمانی غیرخطی با به کارگیری 7 رکورد زلزله ی حوزه ی دور با تاکید بر موقعیت و سطح پس رفتگی بررسی شده است. همچنین با توجه به توسعه ی روش های تحلیل بار افزون ارتقاء یافته، به ارزیابی پاسخ های لرزه یی سازه های انتخابی با استفاده از روش های بار افزون ارتقاء یافته شامل: تحلیل استاتیکی غیرخطی مودال)M P A(، تحلیل بار افزون کران بالا)U B P A(، تحلیل بار افزون مودال متوالی)C M P(، و روش 2N توسعه یافته)2E N(پرداخته شده و دقت نتایج حاصل از تحلیل های بار افزون ارتقاء یافته مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که پاسخ لرزه یی سازه های مذکور و دقت روش های بار افزون ارتقاء یافته به ویژگی های دینامیکی و پیکربندی هندسی سازه های ذکرشده بستگی دارد.

    کلیدواژگان: سازه ی نامنظم هندسی، پس رفتگی در ارتفاع، ویژگی های دینامیکی، رفتار لرزه یی، تحلیل دینامیکی غیرخطی، تحلیل های بار افزون ارتقاء یافته
  • یادداشت فنی
  • فرزانه حامدی، محمود حسنلوراد*، محسن حسنلو راد صفحات 71-78

    در این نوشتار، عوامل موثر در رفتار بار جابه جایی شمع ستون مانند: مقاومت خاک، نسبت های طول آزاد به طول مدفون، و قطر شمع ستون مورد بررسی قرار گرفته است. پاسخ بار جابه جایی مدل شمع ستون واقع در خاک، با پاسخ یک ستون با انتهای گیردار بدون حضور خاک مقایسه شده است، تا طول موثر ستون معادل (طول ستون به اضافه ی مقداری از طول شمع به نام عمق گیرداری) تعیین شود. تحلیل ها نشان داده اند هر چقدر نسبت طول آزاد به طول مدفون افزایش یابد، شمع ستون رفتار صلب تری از خود نشان می دهد. افزایش عمق مدفون و قطر شمع ستون و مقاومت خاک منجر به افزایش ظرفیت باربری شمع ستون می شود، با این حال در هر شرایط عمقی وجود دارد که بعد از آن، افزایش طول مدفون تاثیری در مقدار باربری ندارد. در خاک ماسه یی متراکم با افزایش طول آزاد شمع ستون، عمق گیرداری کاهش می یابد، ولی در خاک ماسه یی سست روند خاصی ملاحظه نشده است.

    کلیدواژگان: شمع، ستون، بارگذاری جانبی، مدل عددی، عمق گیرداری
  • علی حیدری، فاطمه غفاری* صفحات 79-86

    در این نوشتار به بررسی خصوصیات بتن خودمتراکم پلیمری به همراه رزین سنگ مصنوعی که در دو محیط آب و سولفات منیزیم نگهداری شده اند، پرداخته شده است. برای این منظور 15 طرح اختلاط مختلف ساخته و در سولفات منیزیم و آب نگهداری شده است. پلیمر مورد استفاده دارای آلژینات است، که در دندان پزشکی کاربرد دارد. در این مطالعه نمونه ها در 3 فاز ساخته شده اند. فاز اول شامل نمونه های با 1\٪ رزین، فاز دوم با 1٫5\٪ رزین و فاز سوم با 2\٪ رزین است. در تمامی فازها از آلژینات با درصدهای 0٫5، 1، 1٫5 و 2 استفاده شده است. مقاومت فشاری و خمشی، و جذب آب نمونه ها در سنین مختلف اندازه گیری شده است. نتایج پژوهش نشان داده است که استفاده از 0٫5\٪ آلژینات و 2\٪ رزین، مقاومت فشاری بتن را در محیط سولفات حدود 25\٪ افزایش داده است. همچنین استفاده از 2\٪ آلژینات و 2\٪ رزین، مقاومت خمشی نمونه ی عمل آوری شده در محیط سولفات را 67\٪ افزایش و جذب آب را کاهش داده است.

    کلیدواژگان: بتن خودمتراکم، پلیمر، آلژینات، سولفات منیزیم، رزین سنگ مصنوعی
  • غلامرضا قدرتی امیری*، پویا کافی سیاه اسطلخی صفحات 87-96

    بارهای غیرعادی ناشی از حوادث طبیعی، خطاهای اجرا و برخی مسائل دیگر می توانند باعث به وجودآمدن خرابی پیش رونده در سازه ها شوند. بیشتر مطالعاتی که در زمینه ی ارزیابی خرابی پیش رونده در ساختمان های فولادی انجام شده است، مدل های دوبعدی از قاب های فولادی هستند، که در آنها توزیع سیستم های سقف در نظر گرفته نشده است و این مورد می تواند باعث کاهش دقت در مدل سازی موردنظر شود. در حالی که درنظرگرفتن و محاسبه ی اثرات سه بعدی و همچنین وجود دال های بتنی در سقف های کامپوزیت، می تواند نقش تاثیرگذاری در پاسخ سازه داشته باشد. به همین دلیل در این پژوهش مدل المان محدود سه بعدی یک ساختمان فولادی 5 طبقه یک بار با درنظرگرفتن دال و بار دیگر بدون درنظرگرفتن دال با استفاده نرم افزار 6٫11 A B A Q U S/C A E شبیه سازی شده و پتانسیل وقوع خرابی پیش رونده در آنها مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج حاصل از تحلیل ها نشان می دهد که درنظرنگرفتن دال به هنگام محاسبات می تواند منجر به ایجاد خطا در ارزیابی پتانسیل وقوع خرابی پیش رونده در سازه شود.

    کلیدواژگان: خرابی پیش رونده، سیستم قاب خمشی فولادی متوسط، سقف کامپوزیت، بارهای غیر عادی
  • محمدکاظم شربتدار، نعمت الله حیدریان*، آزاده حقیقت صفحات 97-105

    یکی از راهکارهای ارائه شده جهت بهبود رفتار اتصالات سازه های بتنی در زلزله و رفع مشکلات عدیده ی آن ها نظیر ازدحام آرماتور، مهار آرماتور، و...، استفاده از تیر فولادی به جای تیر بتنی است. در این پژوهش یک اتصال بتنی به عنوان اتصال مرجع استاندارد و 3 اتصال ترکیبی تیر فلزی به ستون بتنی شامل: 1. اتصال با دیافراگم های محیطی و ورق های میان گذر، 2. اتصال با دیافراگم های محیطی و برش گیرهای داخلی، 3. اتصال ترکیبی پس تنیده، ساخته شده و تحت بارگذاری چرخه یی مورد آزمایش قرار گرفته اند. در کلیه ی اتصالات ترکیبی مورد بررسی، ستون بتنی در ناحیه ی اتصال توسط غلافی فولادی محصور شده است. با مرکب کردن اتصال، مقاومت بیشینه ی نمونه های ترکیبی با دیافراگم و ورق میان گذر، با دیافراگم و برش گیر و اتصال پس تنیده نسبت به نمونه ی بتنی مرجع به ترتیب به میزان 39، 389 و 156 درصد افزایش یافته است. همچنین افزایش شکل پذیری اتصالات ترکیبی با دیافراگم محیطی و ورق میان گذر و اتصال ترکیبی با برش گیر نسبت به نمونه ی بتنی به ترتیب به میزان 118 و 25 درصد مشاهده شده است.

    کلیدواژگان: دیافراگم محیطی، ورق میان گذر، اتصال ترکیبی، ظرفیت باربری، شکل پذیری
  • علی کمک پناه*، سینا مجیدیان صفحات 107-116

    در این پژوهش، روش جدیدی ارائه شده است که با ترکیب تحلیل استاتیکی غیرخطی مدل کامل و تحلیل دینامیکی یک سازه ی دو درجه آزادی قادر است تغییرمکان های دیوارهای میخ کوبی شده را در معرض تحریکات زمین لرزه محاسبه کند. دو منحنی ظرفیت به دست آمده از تحلیل های استاتیکی غیرخطی در برنامه ی تحلیل سیستم دو درجه آزادی به عنوان اطلاعات ورودی استفاده و تحلیل های استاتیکی غیرخطی با اعمال یک الگوی بار عمودی در پشت بلوک مسلح و روی سطح آزاد مدل چند درجه آزادی انجام شده است. نتایج تحلیل های استاتیکی غیرخطی به صورت وضعیت نقاط خمیری ارائه و با مکانیزم گسیختگی لرزه یی مقایسه و تطابق قابل قبولی بین نتایج روش پیشنهادی برای محاسبه ی تغییرمکان لرزه یی و روش تحلیل دینامیکی کامل مشاهده شده است، در حالی که روش پیشنهادی زمان تحلیل را کاهش می دهد. همچنین با توجه به نتایج حاصل، یک ابزار جدید ترکیبی عددی و آزمایشگاهی برای ارزیابی آثار زلزله در سازه های دیوار نگهبان میخ کوبی شده پیشنهاد شده است.

    کلیدواژگان: میخکوبی، تحلیل استاتیکی غیرخطی، تحلیل دینامیکی
  • عباس کرم الدین، علی زنگنه* صفحات 117-125

    کشورهای مختلف برای طراحی سازه ها از آیین نامه های متفاوتی استفاده می کنند. در بیشتر آیین نامه ها، محاسبه و توزیع برش پایه براساس رفتار خمیری است. این مسئله، رفتار واقعی سازه را تحت اثر زلزله های شدید درنظر نمی گیرد و ممکن است سازه دچار جابه جایی های بزرگ و خرابی های جبران ناپذیر شود. برای بهبود این مسئله، یک روش جدید، که اثر رفتار خمیری سازه را در محاسبه ی برش پایه و توزیع آن در ارتفاع لحاظ می کند، استفاده شده است. به این روش، طراحی خمیری براساس عملکرد)P B P D(اطلاق می شود. این روش با موفقیت روی تعدادی از سیستم های سازه یی از جمله سیستم قاب خمشی، سیستم مهاربندی هم گرا و واگرا، و سیستم خرپایی ویژه به کار رفته است. در این نوشتار کاربرد روش P B P D روی دیوار برشی بتنی با تیر همبند فلزی توسعه داده شده است. نتایج نشان می دهد که در دیوارهای طراحی شده به روش P B P D، مفصل های خمیری، جابه جایی طبقات، و چرخش خمیری پیوندها به طور یکنواخت تر در ارتفاع توزیع می شوند.

    کلیدواژگان: طراحی خمیری براساس عملکرد، دیوار برشی با تیر همبند فلزی، عملکرد لرزه ای، مفصل خمیری، برش پایه
  • آرمین منیرعباسی* صفحات 127-130

    در برخی از کاربردهای بتن نظیر روسازی ها و یا برخی سازه های هیدرولیکی، مقاومت سایشی بتن به عنوان یک ویژگی مهم مطرح است. در این خصوص کاربرد برخی از افزودنی ها می تواند به افزایش این مقاومت کمک کند. در این پژوهش ذرات نانوسیلیس و الیاف پلی پروپیلن به عنوان موادی که ممکن است تاثیری در مقاومت سایشی بتن داشته باشند، مورد استفاده قرار گرفته اند. اندازه گیری مقاومت سایشی براساس روش آزمایش 1138A S T M C انجام شده، که در آن مقاومت سایشی بتن در برخورد گلوله های فولادی معلق در آب مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که مقاومت سایشی بتن در صورت داشتن نانوسیلیس و الیاف پلی پروپیلن به طور قابل توجهی بهبود می یابد. با این حال، مقاومت سایشی بتن حاوی نانوسیلیس بسیار بیشتر از بتن حاوی الیاف بوده است. نرخ افزایش مقاومت سایشی بتن با افزایش مقدار نانوسیلیس و یا الیاف پلی پروپیلن کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: مقاومت سایشی، نانوسیلیس، الیاف پلی پروپیلن
  • اقبال شاکری، محمدرضا افشار *، امید امیری صفحات 131-144

    بهای ردیف های فهرست بها، به صورت خام و فقط هزینه ی اجرای کار از قبیل نیروی انسانی، ماشین آلات، مصالح و حمل در آن ها دیده شده است و هزینه های جانبی از قبیل کسورات، سود، هزینه های دفتر مرکزی و هزینه های متفرقه باید با عنوان ضریب بالاسری دیده شود. ضریب بالاسری دست کم 30 الی 50 درصد از مبلغ نهایی هر قرارداد را به خود اختصاص می دهد؛ لذا، کوچک ترین اشتباه در نحوه ی محاسبه ی ضریب مذکور در هنگام مناقصه می تواند پروژه را با شکست مواجه کند. با توجه به این مهم، در این نوشتار سعی شده است با مطالعه ی موردی رشته ی راه و ترابری، کمبودها و کاستی های ضریب بالاسری نسبت به جایگاه سیستم فهرست بها بررسی شود. نتایج پژوهش نشان می دهد که ضریب بالاسری با مبلغ پیمان رابطه ی عکس دارد و با افزایش مبلغ پیمان، این ضریب کاهش می یابد. بر این اساس، معادله یی خطی جهت تعیین ضریب بالاسری با توجه به مبلغ قرارداد پیشنهاد شده است.

    کلیدواژگان: بالاسری، مبلغ پیمان، سود، کسورات
|
  • S. KOUZEGARAN, M. OLIAEI * Pages 3-11

    Geocell is a three-dimensional geosynthetic product which can be used to stabilize foundations by increasing bearing capacity and reducing settlements. Geocells have completely di erent mechanisms compared to the traditional forms of geosynthetics (planar geosynthetics). Their three dimensional geometry causes extreme lateral con nement for the in lled soil, which leads to an increase in soil strength and sti ness and a decrease in surface permanent-deformation.
    Many laboratory and eld tests have demonstrated the e ectiveness of geocell reinforcement systems in di erent elds. Due to several advantages, the geocell is in the process of practical development. However, a considerable gap exists between applications and theories for mechanisms of geocell-reinforced foundations. There are relatively extensive laboratory studies in the eld of geocell reinforcement, but, because of its complexity, numerical modeling of geocell reinforcement, which is essential for investigating its behavior, has rarely been undertaken.
    This paper presents a numerical model of geocell reinforced foundation sand beds. In this numerical study, in order to simulate the three dimensional nature of the geocell accurately, the geocell and soil are simulated separately using the 3D Finite Di erence Method (FDM) of FLAC3D. The geocell is simulated using geogrid structural elements, and the elastic-perfectly plastic Mohr- Coulomb model is used for modeling the behavior of soil. In order to verify the modeling, at rst, a single geocell reinforced soil is modeled and compared with the equivalent laboratory test presented in the literature. Then, the model is extended to geocell foundation beds.
    Finally, in this research, the placement conditions under which the geocell layers have the highest eciency (highest bearing capacity with the least cost) are determined in order to reduce the costs as much as possible. Also, a comparison is made between the performance of the 3D geosynthetic reinforcement and planar form with the same mass of used material (as two reinforcing systems with similar materials but di erent behavior mechanisms) to determine the system with higher eciency

    Keywords: Reinforced soil, foundation bed, geosynthetic, geocell, FDM, FLAC3d
  • P. AYOUBI *, A. Pak Pages 13-23

    Settlement and tilt of structures due to the liquefaction of subsoil layers is a major cause of damage during earthquake. Among di erent soil pro le types, two-layered sub soil is very common. The numerical study presented in this research addresses the e ects of di erent parameters that are in uential on liquefaction in saturated sand deposits underlying the foundation of structures. In this regard, a 3D nite element model, with a fully coupled dynamic analysis of saturated porous media has been utilized. For the constitutive model, a well-calibrated bounding-surface plasticity model, capable of accounting for the monotonic and cyclic response of saturated sand, in a wide range of densities and con ning pressures, has been used. Another main feature of the proposed numerical model is taking the variations of permeability into account during liquefaction. The numerical simulations of this study have been performed using OpenSEES, which is an Open-source software framework. In this research, two 3D u-p elements with novel variable permeability functions have been used, which were implemented in OpenSEES. The numerical model has been veri ed by simulation of a series of centrifuge experiments performed on models of footing and the analysis results are compared with experimental measurements. After veri cation of the numerical model, comprehensive parametric studies were conducted and, based on the obtained results the e ects of the parameters were reported. The results showed that existance of a lique - able layer plays a signi cant role in shallow foundation settlement during earthquake. In two- layered subsoil, if the footing rests on the lique able layer, the underlying dense sand can reduce the amount of settlement more e ectively.

    Keywords: Shallow foundation, liquefaction, parametricstudy, settlement, numerical model
  • A. Golafshar, F. Daneshjoo* Pages 25-34

    Considering appropriate lateral load pattern and deter- mining target displacement for bridges in nonlinear static pushover (NSP) analysis have been important issues for researchers. There are two conventional load patterns in the standard codes of practices which are called:1- Mode shape proportional load pattern, 2-Mass propor- tional load pattern.
    Capacity Spectrum Method (CSM) is one of the ap-proaches applied in determining target displacement of structures usually using the rst mode proportional load pattern. In conventional (CSM) method for determining the spectrum capacity curve during NSP analysis, the base shear of the multi degrees of freedom system versus displacement of the control point is drawn using the rst mode proportional load pattern, and then is converted to spectral displacement and spectral acceleration format. Converting base shears and control point displacements into spectral accelerations and displacements is based on the assumption that the dynamic behavior is dominated with only one of the natural vibrational mode shapes which is assumed to be constant and not changing dur- ing the (NSP) analysis. Assessing this assumption for horizontally curved bridges shows that the lateral load patterns are e ected with combination of modes and are not proportional to one especial mode shape. In this context, mass proportional load pattern is usually used to consider the e ects of some special pre-speci ed mode shapes in (NSP) analysis. In this research, the (CSM) method is further devel- oped and a method is proposed for determining target displacements using the mass proportional load pattern. In the proposed method, the capacity spectrum is drawn using mass proportional load pattern based on the dis- placement vector in the linear range instead of some speci ed mode shapes. Therefore, the developed pro- posed method is not dependent on some pre-speci ed modes of vibration and the e ects of all modes of vi- bration are considered simultaneously. The eciency of the proposed method is proved by determining target displacements of control points on a horizontally curved bridge using the proposed method and then comparing the results with the results of incremental dynamic anal- ysis (IDA).

    Keywords: Horizontally curved bridge, capacity spec, trum, m load pattern
  • M. Tajdini *, M. Hajialiluebonab, M. Hassanzadeh Pages 35-46

    Soil cement is a mixture of Portland cement, soil and water, the constituents of which, due to the hydration of cement and compaction, bond together and make a dense and durable composition with low permeability and abrasion resistance. According to the de nition of ACI 116R, soil cement is a mixture of soil and a certain amount of cement and water which has been compacted to a high density. A more comprehensive de nition has been provided in ACI 230 IR, which de nes soil cement as a hard material with speci c engineering properties that is produced by the mixing, compaction and curing of soil, aggregate, Portland cement, additives and wa- ter. They are similar to roller compacted concrete; the main di erence between them being, however, the type and size of aggregate particles. Soil cement is principally made of round natural nes, while roller compacted con- crete is made of particles with a size of up to 19 mm. The soil cement mixture is usually used as protection for earth embankment slopes, while roller compacted con- crete is mostly used in massive elements such as gravity dams. All types of soil can be used in soil cement con- struction, except organic and plastic soil and reactive sand. The most ecient soils are those containing 5 to 35% of nes, passing sieve 200. However, soil containing more than 2% organic material is strictly unacceptable. Soil cement application in dam and pavement construc- tion has grown. Previous studies have investigated the e ects of cement content, water to cement ratio, and compaction level, on the strength of soil cement mix- tures. Some other factors a ecting the strength of soil cement are pozzolans and chemical additives which are not usually economical for use in large civil projects. In this research, the e ects of plasticity index and sand equivalent of soils on uncon ned compressive and ex- ural strength have been investigated. The results show that the compressive and exural strength of soil cement mixtures is dependent on the plasticity index and sand equivalent. Also, a numerical model developed for the co er dam of the Bakhtiari dam, and results, show that its structure is stable with soil cement material.

    Keywords: Soil cement, uncon ned compressive strength, exural strength, plasticity index, sand equiva-lent, type of gradation, numerical modeling
  • S. RAHIMI, M. SOLTANI *, A.A. AGHAKOUCHAK Pages 47-57

    A comprehensive closed-form approach is presented to approximately evaluate the probability distribution of displacement of SDOF and MDOF systems subjected to stationary and non-stationary Gaussian excitations. The probability distribution of displacement of a SDOF system is investigated on the basis of statistical relations, and a closed-form method is presented to approximately detect the structural response without any need to perform exact dynamic analysis. Buildings with BW hysteretic behavior can easily be modeled with the aid of the proposed approach. The approximate procedure can signi cantly facilitate the utilization of non-stationary models in engineering practice, because it avoids computational diculties. The method is based on the approximation of a non-stationary process by an equivalent stationary process. In this study, six systems with initial periods of 0.4, 0.6, 0.8, 1, 1.2 and 1.4 sec. are considered for the validation of the presented relations. With the aid of the determined linearization coecients of the system, the target displacement and IDA curves are also determined. The previous investigations into development and evaluation of the coefb03cient method to compute the target displacement used computer models of the buildings; an exhaustive list of references is available in the FEMA-440 report. The \exact" value of the target roof displacement was taken as the peak roof displacement computed by nonlinear response history analysis of the computer model subjected to selected earthquake motion at its base. But, generally, determining the probability distribution of structural demands and the response of structural systems at di erent con dence levels, based on nonlinear dynamic analysis, can be very time consuming. With regard to this need, developing a simple computational approach that replaces exact methods and the time consuming dynamic analysis of structures is the aim of this research. The computed target displacements for six systems are compared with the target displacement under 300 non-stationary records and from nonlinear static procedure in FEMA-440. In comparison to the exact dynamic analysis procedure, the proposed approach provides an acceptable probabilistic result with less computational time and cost.

    Keywords: Target displacement, statistical relations, bouc-Wen model, displacement probability distribution
  • Z. Bohlolie, M. Poursha * Pages 59-69

    A building with a sudden change in the geometry of the frame over the height is called a setback building, stepped building or vertically geometrically irregular building. This kind of irregularity causes an abrupt discontinuity in the sti ness, strength and mass of the frame, creating complex behavior in the structural system. This paper aims to study the seismic behavior of geometrically irregular buildings with setbacks, the irregularity of which can cause damage during earthquakes. In this study, a total of 20 geometrically irregular steel moment resisting 9-story frames were designed. An eigenvalue analysis was performed to evaluate the dynamic characteristics of the structures. The seismic behavior of the frames was examined by nonlinear timehistory analysis using seven ordinary far- eld ground motion records. Due to the rapidly increasing use of pushover analysis in recent years, and to account for the e ect of higher modes in pushover analysis, enhanced pushover analyses, including modal pushover analysis (MPA), upper bound pushover analysis (UBPA), consecutive modal pushover (CMP) and extended N2 (EN2) methods, were implemented. The results indicate that the e ects of higher modes for geometrically irregular frames can be considerable. Also, two basic parameters have an in uence on the seismic response of these structures: the position of the setback and the reduction in the area of the setback. The seismic responses of geometrically irregular frames, which have a larger e ective modal mass ratio for the second and third modes, are large, and the responses increase by a reduction in the area of the setback. The results show that peak seismic responses occur when a setback is in one second, and, then, at one third of the height. At the level of the setback (the level at which the tower is joined to the base) a large jump in drift diagram is observed when compared to the referenced regular frame. Also, enhanced pushover analysis methods can estimate the seismic demands accurately for geometrically irregular frames with setback. The seismic responses of the frames with setbacks and the accuracy of the enhanced pushover analysis methods generally depend on dynamic characteristics and geometrical con guration.

    Keywords: Geometrical irregularity in height, setback, dynamic characteristics, seismic behavior, nonlineardynamic analysis, enhanced pushover analysis
  • F. Hamedi, MA. Hassanlourad *, MO. Hassanlourad Pages 71-78

    In this paper, the behavior of laterally loaded monopiles was investigated considering soil and structure interaction, and using numerical modeling. The numerical model was, at rst, veri ed using large scale experimental test results and some analytical methods. Then, some sensitivity analyses were performed and the e ects of parameters, such as free to embedded length ratio of the mono-pile, diameter of the pile, soil strength and etc., were investigated. Finally, the response of the laterally loaded mono-pile and soil system was compared with an end xed column to nd an equilibrium length for the column to have the best t response with the mono-pile and soil system. The veri cation analysis of numerical modeling showed good compatibility with the large scale tests results and analytical methods. Also, the sensitivity results showed that increasing the free to embedded length ratio and diameter of the mono-pile and reducing soil strength result in the rigid behavior of the mono-pile. Increasing the soil strength, pile diameter and embedded length of the mono-pile increases the mono-pile lateral bearing capacity. However, there is an embedded length, as critical depth, subsequent to which, the mono-pile lateral bearing capacity becomes constant. Comparing the load- displacement response of the mono-pile and soil system with an end xed column showed that it is possible to replace the mono-pile and soil with a column having an equiblibrium length as its initial length plus a pert embedded length (called depth of xity). The amount of depth of xity is suggested to be 6 to 10 times the pile diameter, without considering soil and pile conditions. The depth of xity depends on the free length and diameter of the monopile and soil strength, so that, increasing the free length of the mono-pile results in an increase in the depth of xity in dense sand soil. However, there is not a speci c trend in the loose sand soil.

    Keywords: Mono-pile, soil, lateral loading, numericalmodel, depth of xity
  • A. HEIDARI, F. GHAFFARI * Pages 79-86

    This paper presents an experimental study on the properties of self-compacting concrete (SCC) using natural polymer (SCC). Fifteen series of mixed proportions were used, which were cured in two environments of magnesium sulphate and by water curing. The polymer used is alginate, which is used a lot in the dentistry industry. It is used extensively as an impression making material in dentistry, prosthetics, life casting and occasionally for creating positives for small scale casting. In addition, alginate is used in the food industry, engineering and construction. This polymer is made in a variety of percentages: 0.5, 1, 1.5 and 2, with di erent percentages: 1, 1.5 and 2, of resin. The values of w/c in all samples are 0.36. The objective of this study is to investigate the in uence of alginate on the fresh, hardened and sulphate resistance properties of SCC. The performance of alginate is established in SCC using fresh concrete tests, such as slump ow, T500 time, J ring and L-box ratio, and by hardened concrete tests, such as compressive strength, exural strength, water absorption and density in magnesium sulphate solutions. The compressive strength and density of each mix design, over 7, 28, 56, and 90 days, are determined. In addition, prismatic specimens are made to determine the exural strength at 28 days of curing. Two cubic specimens are made to determine water absorption at 28 days of curing. The results of the fresh concrete show that increasing alginate content negatively a ected the blocking ratio, because of viscosity decrease. This reduction is because of diatomaceous earth. The use of alginate increases the strength of the sulphate solutions. The highest exural strength value is seen in the R1.5A1 sample in the sulphate environment. The R1A1 has the least density compared with other samples. The R2A1.5 sample has a higher compressive strength, over 56 and 90 days, in the sulphate environment rather than the water environment. Results show compressive and exural strength in upper ages. The R2A2 has the least water absorption compared to the other samples.

    Keywords: Self-compacting concrete, polymer, alginate, magnesium sulphate, resin
  • G. G. AMIRI *, P. KAAFI Pages 87-96

    Abnormal load due to natural events, implementation error and some other issues can lead to the occurrence of progressive collapse in structures. In the research undertaken so far, most have involved 2-D models and are based on bare steel frames without consideration of the contribution of the oor systems, which reduces the accuracy of the model. Consideration of the e ects of three dimensional and concrete oor slabs can play a crucial role in the progressive collapse response. For this purpose, in this research, a 3-dimensional nite element model of a ve story steel building was simulated by Abaqus/CAE 6.11 software; First, with consideration of the slabs, and next, without their consideration. Then, the potential for progressive collapse was simulated. The results of the analysis indicate that the lack of consideration of the slabs during computation can lead to errors in assessing the potential for progressive failure of structures. The following results can be concluded from this study: when a structure is subjected to unusual external loads, such as a motor vehicle collision, explosion of a bomb in a vehicle, etc., the most critical columns are located in the nearest frame to the outer frame of the structure. So, engineers should focus more on resistant design against progressive collapse, as it could be a key factor that has a signi cant role in reducing the progressive collapse potential. In progressive collapse evaluation, when external columns are removed and the structure is damaged, the closest columns to the external frame are critical. Also, after removing the columns in di erent modes, the loads are split between the adjacent members; hence, these members must have su- cient ability to withstand the additional forces. Therefore, the distribution of forces in these members, before and after column removal, can be seen by monitoring the axial force values for adjacent members of the removed column. Because all the members are designed to withstand earthquake loads and non-interference of related loads (i.e., earthquake ground motion) with progressive collapse, even by removal of the main load bearing members, other columns still have enough capacity to carry the existing loads.

    Keywords: Progressive collapse, intermediate steelmoment frame system, composite roo ng, abnormal loads
  • M.K. Sharbatdar, N.A. Heydarian*, A. Haghighat Pages 97-105

    For several years, hybrid structures such as CFT and RCS have been studied and their good performance has been proved. By applying the bene ts of concrete and steel together in hybrid systems, a connection with good performance is achieved. Composite structures have been widely used in the construction of buildings due to their excellent static and earthquake resistant properties, such as high strength, high ductility, and large energy dissi- pation capacity. In this paper, an experimental inves- tigation of the perimeter diaphragm and internal plate e ects on a hybrid connection of steel beam to concrete column has been conducted. So, a concrete connec- tion and three composite connections were constructed and tested under cyclic loading. A concrete connec- tion was the standard reference connection and the fol- lowing three connections were proposed as composite connections of steel beam to concrete column: perime- ter diaphragm and internal plates, perimeter diaphragm and inner shearheads, and post tensioned composite. In all these composite connections, the concrete col- umn in the panel zone has been con ned with a steel sheath. The perimeter diaphragm makes the plastic hinge form at a distance from the connection bay and column edge, and the connection elements remain in an elastic state. The results indicated that compos-ing the connection created an increase in loading ca- pacity and energy dissipation. An increase in the duc- tility of composite connections with the perimeter di- aphragm in comparison with the reference concrete con- nection was also observed. By composing the connec- tion, the maximum strength of specimens with a di- aphragm and internal plates, the connection with di- aphragm and shearheads, and the post tensioned con- nection, in comparison with the reference specimen, was increased 239,389,156 percent, respectively. Also, the ductility increase of specimens with diaphragm and in- ternal plates, and with shearheads, in comparison with the concrete specimen, was 118.25 percent.

    Keywords: Perimeter diaphragm, internal plate, com-posite connection, panel zone, ductility
  • A. KomakPanah *, S. Majidian Pages 107-116

    In recent years, due to the growing demand for highrise structures, the use of soil-nailed walls has become increasingly common, particularly as a basement to provide sucient parking space. However, the main concern when using soil-nailed cuts in high-seismicity regions is the performance of soil-nailed excavations during seismic loading. It is necessary to study the seismic performance of nailed structures for optimum design and it is useful to study displacement seismic design with a focus on displacement, instead of force, as the direct performance or damage indicator, to achieve these objectives.
    A method is proposed to evaluate the seismic deformation of soil reinforced structures using a combination of nonlinear static analysis of MDOF models and dynamic analysis of a 2DOF system. A computer program for dynamic analysis of nonlinear 2DOF systems was developed, in which seismic deformations of soil reinforced structures can be calculated. Two force-displacement relations, obtained from nonlinear static analysis, describe the characteristics of the whole structure and are used as the nonlinear sti ness of the 2DOF springs. Nonlinear static analysis was performed by applying a vertical load pattern behind the reinforced block and on the surface of the multi-degree of freedom model. Contours of the horizontal displacement and plastic strain from static nonlinear analyses are compared with the seismic failure mechanism of soil-nailed structures. Deformation of the soil nailed walls obtained from full dynamic analysis was used as a reference solution to ascertain the accuracy of the results given by the proposed method. Two soilnailed structures were considered as case studies. 1940 El Centro and 1989 Loma Prieta were used to excite the models.
    A reasonable match was found between the results of the proposed method and fully dynamic analysis of the problem. The proposed method may be used e ectively to perform a broad suite of parametric studies at the design stage. The above procedure can also provide a hybrid experimental and numerical tool for earthquake impact assessment of soil-reinforced retaining structures.

    Keywords: Soil-reinforced, soil-nailed, dynamic analysis.nonlinear static analysis
  • A. KARAMODIN, A. ZANGANEH * Pages 117-125

    There are special guidelines for the design of structures resistant to earthquake forces; parameters, such as the conditions and seismicity of the site, and the importance and type of structure, are the main e ective factors. Consideration of these parameters in calculation and distribution of earthquake forces is signi cantly different in various design codes. In most of these design codes, the computation and distribution of earthquake forces are based upon the elastic structural analysis. In this approach, the real behavior of the structure is not considered and consequently it may sustain large displacements and irretrievable damage. Therefore, a new design method has been utilized in this paper, by which, the base shear and its distribution in the height of the structure are calculated according to the plastic behavior of the structure, and which takes advantage of the energy balance. The latter is known as the Performance Based Plastic Design (PBPD) method. In this method, the target drift and yield mechanism are used as performance parameters, which are based on the energy method; in addition, the equilibrium relation between the demanded work for monotonic displacement of the structure to achieve the target drift, and the internal energy obtained by the spectrum response of the equivalent SDOF for the elasto-plastic system, is used to compute the base shear of the structure. This method has been successfully performed on MRF, CBF, EBF and special truss systems. In this paper, the PBPD method has been developed for coupled shear walls with steel link beams. The results of the PBPD method are compared with the results of the ordinary method. It is demonstrated that the plastic hinges, the inter-story drifts and the plastic rotation of links are distributed more uniformly at the height of frames designed by the suggested method compared to those of the ordinary method.

    Keywords: Performance based plastic design, coupleshear wall with steel connective beam, seismic performance, base shear, plastic hinge
  • A. Monir ABBASI * Pages 127-130

    Abrasion/erosion strength is an important characteristic of concrete, such as when used in pavements or some hydraulic structures. In these cases, usage of some admixtures can help to improve abrasion/erosion strength. In this study, admixtures using nano silica and polypropylene ber, which can increase abrasion/erosion strength, are used. Determination of abrasion/erosion strength is measured based on ASTM C1138, which can evaluate the abrasion/erosion strength of concrete under water and steel ball suspension. This test method simulates the abrasive action of waterborne particles, such as silt, sand, gravel, and other solids. The results show that these admixtures can remarkably improve the abrasion/erosion strength of concrete. But, the abrasion/ erosion strength of concrete containing nano silica was greater than ber concrete. Moreover, the rate of improving abrasion/erosion strength by increasing the amount of nano silica or ber in the concrete, was reduced. Application of nano silica can improve compressive and abrasion/erosion strength as a linear relation. But, although the use of polypropylene ber causes better abrasion/erosion strength, it cannot improve compressive strength. In other words, polypropylene ber can extol the surface properties of concrete. It is shown from the results that application of 1 % nano silica can increase abrasion/erosion strength up to 40%, and usage of 0.5 % polypropylene ber can improve abrasion/ erosion strength up to 30%. These results help to achieve durable concrete in cases where concrete is prone to abrasion/erosion e ects, such as wind, ood trac load and etc.

    Keywords: Abrasion, erosion strength, nano silica, polypropylene ber
  • E. SHAKERI, M. R. AFSHAR *, O. AMIRI Pages 131-144

    The construction industry is a major player in the economy of a country, generating both employment and wealth, and the main portion of a country's budget is allocated to infrastructure development projects. According to statistics, in Iran, about 373 trillion Irs had been invested in construction projects in the year 2012. Meanwhile, statistics show that a great number of the construction projects failed to be nished. Indeed, many construction projects experience extensive delays and, thereby, exceed initial time and cost estimates. In this regard, government data also indicate that the earning losses due to un nished projects are over 120 thousand million dollars (about two-thirds of the annual construction budget). There are many reasons why delays occur. They may be due to strikes, rework, poor organization, material shortage, equipment failure and so on. Many contractors justify delays by lack of in time funding and tight budgets. Unfortunately, in most cases, they spend an untold amount of resources on the project; as large as several times the contracted cost. A chief reason for this is that contractors who submit bids are not fully aware of the scale and proportion of the project. In Many projects, overhead expenses are of considerable importance and are at least 30 percent of the total amount of project cost. As a result, any minor mistakes in calculating project overhead expenses can make the project fail. This paper is mainly a case study in the area of road construction projects, which concerns estimation of overhead factor de ciencies relative to the system expenses status. The results show that the overhead Cost factors is inversely related to the cost of the project, and with the increasing cost of the project, the factor is decreased. Finally, a linear relation is established to determine the overhead factor relative to contract cost.

    Keywords: Overhead costs, cost of project, pro t