فهرست مطالب

مهندسی سازه و ساخت - پیاپی 16 (تابستان 1397)
  • پیاپی 16 (تابستان 1397)
  • تاریخ انتشار: 1397/06/16
  • تعداد عناوین: 13
|
  • علمی - پژوهشی
  • رضا وهدانی، محسن گرامی *، محمد علی واثقی نیا صفحات 5-21
    برای ارتقای طراحی لرزه ای سازه ها، ارایه معیارهای جامع تر نسبت به معیارهای رایج در طراحی لرزه ای برای جامعه مهندسی ضروری است. در مجامع تحقیقاتی استفاده از مفهوم انرژی به عنوان فلسفه طراحی لرزه ای مورد توجه قرار گرفته است لیکن برای کاربردی شدن مفهوم انرژی و توسعه آن در طراحی لرزه ای خلا هایی وجود دارد که هدف اصلی این پژوهش پرکردن بخش کوچکی از این خلاها است. معیار انرژی کمیتی ساده، اسکالر و مفهومی است. سهولت استفاده از طیف ها به عنوان ابزار کارآمد در مهندسی مورد توجه است؛ لذا مطالعه اثر میرایی و شکل پذیری بر روی طیف انرژی ورودی زلزله به سازه، برای بکارگیری معیار انرژی در طراحی لرزه ای گامی موثر است. در این پژوهش با استفاده از تحلیل دینامیکی غیرخطی برای 4 نسبت میرایی و 4 مقدار شکل پذیری، طیف های انرژی ورودی نسبی بر واحد جرم سازه برای 4 زلزله ایران تولید شده است. با بررسی 64 طیف تولید شده در این پژوهش، نتایج بدست آمده مورد بحث قرار گرفته است. بررسی طیف ها نشان می دهد که افزایش نسبت میرایی و شکل پذیری موجب هموارتر شدن طیف انرژی ورودی نسبی و کاهش تغییرات این طیف می شود. همچنین اثر تغییرات شکل پذیری بر طیف انرژی ورودی نسبی محسوس تر از اثر تغییرات نسبت میرایی بر طیف مذکور می باشد. تغییرات نسبت میرایی و شکل پذیری تاثیر ناچیزی بر تغییر پریود متناظر با قله طیف انرژی ورودی نسبی دارد. در مجموع و با تقریب مهندسی و در محدوده نسبت های میرایی و شکل پذیری مطالعه شده در این پژوهش نتیجه گیری شده است که در حوزه رفتار غیرارتجاعی و در محدوده وسیعی از پریودها، طیف انرژی ورودی نسبی بر واحد جرم سازه حساسیت چندانی نسبت به تغییرات نسبت میرایی و شکل پذیری ندارد و تابعی از پریود سازه می باشد؛ و با توجه به عدم اطلاع مهندسان طراح از مقادیر واقعی نسبت میرایی و شکل پذیری در زمان طراحی سازه، این موضوع یک مزیت محسوب می شود.
    کلیدواژگان: طیف انرژی، نسبت میرایی، شکل پذیری تغییرمکانی، انرژی ورودی نسبی، انرژی ورودی بر واحد جرم
  • الهه سادات هاشمی، عبدالرضا سروقدمقدم *، نادر خواجه احمد عطاری، سید امیرحسین هاشمی صفحات 22-39
    در ساختمان های بنایی، اعضای سازه ای اصلی که با نیروهای جانبی مقابله می کنند، دیوارها هستند. از مسائل مهم در طرح بهسازی، شناسایی موثرترین روش بهبود در سطوح تغییرمکان های مختلف، می باشد. به همین منظور در این مطالعه با مبنا قراردادن نتایج آزمایشگاهی 12 نمونه دیوار غیرمسلح و تقویت شده تحت بار چرخه ای، و براساس مقادیر بهینه پارامترها برای بهترین کالیبراسیون نتایج مدلسازی با نتایج آزمایشگاهی موجود؛ در گام یک، با تغییر در مشخصات دیوارهای غیرمسلح و مسلح شده با بتن پاشی یکطرفه و دوطرفه، برای هریک از مصالح تشکیل دهنده دیوارهای مورد بررسی، مقداری به عنوان سهم آن مصالح در سه سطح تغییر مکانی: تغییرمکان تسلیم، تغییرمکان متناظر با مقاومت حداکثر و تغییرمکان نهایی ارائه شده است (مقادیر محاسباتی). در گام دوم با تغییر ضخامت لایه مصالح بنایی در دیوارهای آجری غیرمسلح و تغییر ضخامت لایه مصالح بنایی، لایه مصالح بتنی، قطر میلگردها و فاصله شبکه میلگردها، در دیوار آجری مسلح شده یکطرفه و دوطرفه، مقادیر تحلیلی حاصل از نرم افزار (مقادیر تحلیلی) استخراج شده است. درنهایت در گام سوم مقادیر محاسباتی پیشنهادشده در گام یک با مقادیر تحلیلی استخراج شده در گام دو مقایسه گشته است. در دیوارهای غیرمسلح، مقادیر محاسباتی برای سهم مقاومت مصالح بنایی از مقاومت کل دیوار در سه سطح تغییرمکانی مورد مطالعه در حدود 97% تخمین زده شده است. در دیوارهای مسلح شده با بتن پاشی یک طرفه و دو طرفه، در سطوح تغییرمکان تسلیم و تغییرمکان متناظر با مقاومت حداکثر، بیشترین سهم را بتن و در سطح تغییرمکان نهایی در دیوار با بتن پاشی یک طرفه بیشترین سهم از آن مصالح بنایی و در دیوار با بتن پاشی دو طرفه بیشترین سهم را در مقاومت دیوار، میلگردها دارند. میانگین خطای مقادیر محاسباتی نسبت به مقادیر تحلیلی حاصل از گام دو در دیوارهای مورد مطالعه در حدود 7/5% بدست آمده است.
    کلیدواژگان: دیوار غیرمسلح، سطوح تغییرشکلی، لایه بتنی، شبکه آرماتور، شاتکریت
  • عباس نظری، نوید سیاه پلو *، اکبر حسنی پور صفحات 40-59
    ازآنجایی که الگوی توزیع برش پایه در ارتفاع در کدهای لرزه ای مانند استاندارد 2800 ویرایش 4 بر مبنای رفتار خطی و بدون توجه به نوع زلزله اعمالی است، بنابراین انتظار می رود نیروی تراز طبقات تحت اثر زلزله های دور و نزدیک گسل در خلال رفتار غیرخطی با الگوی توزیع آیین نامه ای متفاوت باشد که این تفاوت در توزیع مقاومت و سختی تاثیرگذار است. در مطالعات پیشین تاثیر زلزله های حوزه نزدیک بر نیروی تراز طبقات کمتر موردتوجه واقع شده است درحالی که ارتعاش پالسی شکل توام با پریود بلند، دامنه بزرگ و مدت دوام کوتاه از فاکتورهای اساسی زلزله نزدیک بوده و می تواند بر الگوی بار واقعی موثر باشد. ازاین رو در این تحقیق با استفاده از تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی 4 مدل سازه ای 4، 8، 12 و 18 طبقه با سیستم قاب خمشی فولادی تحت اثر دودسته نگاشت زلزله (20 رکورد زلزله دور و 20 رکورد زلزله نزدیک گسل) متوسط الگوی بار واقعی، در دو سطح زلزله طرح و محتمل موردمحاسبه قرار داده شده است. ضمنا سازه 8 طبقه در برابر الگوی بار واقعی بازطراحی گردید. نتایج در حوزه فرضیات این تحقیق نشان می دهند که الگوی توزیع بار واقعی با الگوی ارائه شده در استاندارد 2800 زلزله ایران متفاوت است. این تفاوت به نوع زلزله، ارتفاع سازه و سطح خطر زلزله وابسته است. در طبقات پایین و بالای سازه به دلیل تاثیر مودها بالاتر وP- Δ الگوی بار واقعی بزرگ تر از مقدار آیین نامه و در بخش های میانی الگوی بار آیین نامه ای محافظه کارانه و دست بالاست. برای زلزله های دور اثر مودهای بالاتر و در زلزله های نزدیک اثر P- Δ منشا اصلی این اختلاف هستند. ضمنا بازطراحی سازه نشان داد بسته به نوع زلزله و سطح خطر انتخابی استفاده از الگوی واقعی می تواند پارامترهایی همچون نسبت تنش، وزن المان ها و دریفت غیرخطی را در قسمت های فوقانی و تحتانی نسبت به الگوی آیین نامه ای تغییر دهد.
    کلیدواژگان: سطح خطر زلزله، قاب خمشی فولادی، الگوی توزیع بار، تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی
  • سید حامد خلیل پور، محمد فیاض، فریدون خسروی * صفحات 60-75
    تاسیسات نفت، گاز و پتروشیمی از تاسیسات استراتژیک در صنعت به شمار می روند و لزوم بررسی مسائل مربوط به پدافند غیرعامل در مورد تجهیزات به کاررفته در تاسیسات فوق از اولویت های هر کشوری می باشد. انفجار ناشی از اقدامات خرابکارانه و یا بمباران هوایی از مهم ترین عوامل تاثیرگذار بر بررسی مسائل مربوط به پدافند غیرعامل در این تاسیسات به شمار می رود. در این تحقیق به بررسی اثر انفجار ناشی از مواد منفجره قوی بر مخازن تحت فشار مستقر در تاسیسات فوق پرداخته شده است. ابتدا صحت نتایج حاصل از به کار بردن روش کانوپ برای اعمال بار انفجار خارجی مورد اعتبار سنجی قرارگرفته و سپس جهت اعمال بار به بدنه مخازن استفاده شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که به طورکلی مخازن تحت فشار قائم آسیب پذیری بسیار بیشتری نسبت به مخازن تحت فشار افقی و کروی در مقابل بار انفجار دارند و استفاده از این نوع از مخازن می تواند باعث کاهش میزان ایمنی در مقابل خطرات احتمالی باشد. همچنین مخازن تحت فشار افقی مقاومت و ایمنی بیشتری نسبت به مخازن تحت فشار کروی دارا می باشند. همچنین بدنه مخزن مقاومت بسیار خوبی در مقابل انفجارات خارجی دارد و محتمل ترین سناریو خطر، آسیب دیدن پایه ها و درنتیجه جابجایی جانبی مخزن می باشد. در ادامه فاصله مقیاس شده ایمن از منابع قابل انفجار، جهت استفاده در طراحی و جانمایی مخازن تحت فشار در تاسیسات نفتی و گازی ارائه می گردد.
    کلیدواژگان: مخازن تحت فشار، انفجار مواد منفجره قوی، تاسیسات نفت و گاز، روش های محاسباتی عددی، پدافند غیرعامل
  • رضا اسمعیل آبادی ، امید بهار * صفحات 76-92
    روش طراحی مستقیم مبتنی بر تغییرمکان که توسط پریستلی و همکاران معرفی شده است، یکی از بهترین روش ها برای طراحی سازه-ها براساس عملکرد می باشد. در این روش به جای محدود نمودن جابجایی طبقات، سازه را برای رسیدن به یک حد عملکردی تغییرمکان طراحی می کنند. یکی از پارامترهای مهم در روش طراحی مستقیم مبتنی بر تغییرمکان، تخمین تغییرمکان تسلیم براساس مشخصه های هندسی سازه است. خطا در برآورد این پارامتر می تواند به خطا در محاسبه شکل پذیری و در نهایت برش پایه منجر گردد، ارزیابی های انجام شده بر روی سازه های مختلف فولادی نشان می دهد، اختلافاتی بین نتایج تحلیل غیرخطی و روابط طراحی مستقیم مبتنی بر تغییرمکان وجود دارد؛ بخشی از این اختلاف، به رابطه ای مربوط می شود که مقادیر تغییرمکان تسلیم را برآورد می نماید. در این مقاله با انجام تحلیل های مختلف شامل تحلیل های استاتیکی و دینامیکی غیرخطی بر روی 36 مدل قاب خمشی با تعداد طبقات متفاوت 3، 6، 9، 12، 15 و 20 طبقه و با دو حالت 3 و 6 دهانه سعی شده است که رابطه تغییرمکان تسلیم سازه های فولادی قاب خمشی در طراحی مستقیم مبتنی بر تغییرمکان مورد بررسی و ارزیابی قرار گیرد. نتایج نشان داد که رابطه مورد استفاده در طراحی مستقیم مبتنی بر تغییرمکان برای سازه های تا 6 طبقه قابل قبول است، اما پیشنهاد می گردد برای سازه های بلندتر از 6 طبقه این رابطه 25% کاهش داده شود.
    کلیدواژگان: روش طراحی مستقیم مبتنی بر تغییرمکان، قاب خمشی فولادی، تغییرمکان تسلیم، مود اول غیرارتجاعی، تحلیل استاتیکی غیرخطی
  • محمدامیر نجفقلی پورحقیقی *، سیدمهدی دهقان، علیرضا کامروا صفحات 93-112
    امروزه تحقیقات گسترده ای بر روی رفتار لرزه ای دیوارهای مصالح بنایی غیرمسلح و روش های متنوع مقاوم سازی آنها توسط محققین مختلف در حال انجام است. اکثر روش های پیشنهادی برای تقویت دیوارهای مصالح بنایی استفاده از یک رویه خارجی می باشد. اخیرا استفاده از رویه بتنی الیافی به عنوان روشی برای تقویت دیوارهای مصالح بنایی موجود در قالب تحقیقات عمدتا آزمایشگاهی ارزیابی شده است. از این رو در این تحقیق یک مدل اجزا محدود میکرو برای دیوارهای مصالح بنایی تقویت شده توسط رویه بتن الیافی تحت تلاش های درون صفحه در نرم افزار اجزا محدود ABAQUS ارائه شده است. برای مدل سازی آجر و ملات نیز از مدل آسیب خمیری بتن استفاده شده است. بدین ترتیب ابتدا مدل عددی پیشنهاد شده برای دیوارهای مصالح بنایی تحت نیروهای درون صفحه شرح داده شده و روش مذکور با استفاده از مدل سازی پانل های مصالح بنایی تقویت شده با رویه بتنی الیافی مسلح شده با الیاف فولادی که قبلا در قالب یک تحقیق آزمایشگاهی ارزیابی شده اند، راست آزمایی شده است. مقایسه نتایج حاصل از تحلیل های انجام شده با نتایج حاصل از آزمایش ها نشان از دقت قابل قبول روش مدل سازی پیشنهادی دارد. در ادامه با استفاده از روش مدل سازی پیشنهادی، اثر برخی پارامترها از جمله ضخامت رویه، میزان الیاف در بتن الیافی و وجه تقویت شده پانل بر مقاومت و رفتار درون صفحه پانل های تقویت شده مورد ارزیابی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: دیوارهای مصالح بنایی، برش درون صفحه، مقاوم سازی لرزه ای، بتن الیافی، مدل اجزا محدود
  • مرضیه محمدی نیکو، امیرهوشنگ اخویسی * صفحات 113-133
    علی رغم تعداد زیاد ساختمان های بنایی موجود در کشور، تحقیقات محدودی برای تحلیل پاسخ لرزه ای آن ها انجام شده است. شواهد حاکی از آن است که سازه های بنایی غیرمسلح، در زلزله های مخرب، محکوم به نابودی هستند؛ از طرفی با توجه به لرزه خیز بودن ایران، نیاز به تقویت یا تسلیح این سازه ها، امری ضروری است. چوب بواسطه ی مقاومت کششی خوب، قیمت ارزان و در دسترس بودن از گذشته تا امروز موردتوجه واقع شده است. چوب در راستای الیاف سختی و مقاومت کششی و فشاری زیادی، نسبت به دیوار بنایی دارد؛ از این جهت برای تقویت دیوارهای بنایی انتخاب شده است. در مدل های ارائه شده در مقاله ی حاضر، از معیار تسلیم هیل برای چوب و معیار تسلیم ویلیام وارنک برای دیوار آجری استفاده شده است و امکان لغزش و جدایش بین چوب و دیوار آجری با استفاده از المان های تماسی دارای مدل رفتاری موهرکولمب، در نظر گرفته شده است. صحت سنجی رفتار مدل های حاضر در این مقاله، به کمک نتایج آزمایشگاهی انجام شده که تطابق خیلی خوبی مشاهده شده است. در هر دیوار تقویت شده، موقعیت قرارگیری المان های چوبی و تعداد آن ها تغییر پیدا کرده است. درنهایت، درصد افزایش مقاومت نهائی، درصد افزایش طول ناحیه الاستیک خطی، ضریب شکل پذیری، توزیع ترک خوردگی، توزیع شدت تنش، جدایش، لغزش و کرنش پلاستیک در نمونه ها بررسی شده است؛ و نتایج نشان داده که بهترین عملکرد لرزه ای، در بین مدل های حاضر در این مقاله، مربوط به دیوار مقاوم شده با دو چوب افقی است.
    کلیدواژگان: دیوار بنایی، چوب، معیار تسلیم هیل، رفتار ارتوتروپیک، تحلیل استاتیکی غیرخطی، اجزا محدود
  • علیرضا قاری قرآن *، حمیدرضا حیدری نوقابی، علی معینی کربکندی صفحات 134-145
    چنانچه در طول مسیر خطوط ریلی، سختی قائم خط بطور ناگهانی تغییر کند، این تغییر سختی ناگهانی منجر به افزایش نیروهای دینامیکی وارد به خط می گردد. به علت افزایش نیروهای دینامیکی در این نواحی، نشست های نامتقارن خط، خرابی های ریل و اجزای روسازی و ناوگان افزایش خواهد یافت. تاکنون روش های مختلفی به عنوان ناحیه انتقال جهت ایجاد تغییر تدریجی در سختی خط ارائه و اجرا گردیده است. استفاده از لایه آسفالت مخلوط گرم (HMA) به عنوان روشی جدید جهت انتقال سختی تدریجی در نواحی انتقال خطوط ریلی شناخته می شود. بنایراین در تحقیق حاضر تاثیر لایه آسفالت مخلوط گرم بر رفتار خط ریلی در ناحیه انتقال پل های دهانه کوتاه بررسی گردید. برای این منظور یک مدل اجزاء محدود از خط ریلی بالاستی در محل پل های دهانه کوتاه بتنی با در نظر گرفتن اجزای روسازی و زیرسازی بالاستی ساخته شد و تاثیر پارامتر های هندسی لایه آسفالتی (شامل ضخامت و طول لایه آسفالت مخلوط گرم) از منظر معیارهای مختلف (تغییر مکان ریل، تغییر مکان قائم وسط لایه بالاست و مقدار تنش نرمال در لایه بستر) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج بدست آمده از این ارزیابی ها نشان می دهد که لایه آسفالت مخلوط گرم با ضخامت 70 سانتی متر و طول 7 متر بر رفتار خط ریلی در محل ناحیه انتقال پل های بتنی با دهانه کوتاه تاثیر مناسبی دارد به طوری که وجود این لایه موجب گردیده تا تغییر مکان قائم ریل، تغییر مکان قائم لایه بالاست و مقدار تنش در لایه بستر به ترتیب حدود %19، 22% و 36 % کاهش یابد.
    کلیدواژگان: لایه آسفالت مخلوط گرم، پل دهانه کوتاه، خط ریلی بالاستی، ناحیه انتقال، مدلسازی عددی
  • محسنعلی شایانفر *، حمیدرضا ساوج، محمد قانونی بقا، علی خدام صفحات 146-159
    در سالهای اخیر، بررسی تاثیرات استهلاک و خوردگی آرماتورها بر رفتار لرزه ای سازه های بتن مسلح تحت اثر زلزله به شدت مورد توجه جوامع مهندسی سازه و زلزله قرار گرفته است که این توجه عمدتا به دلیل اهمیت موضوع از دیدگاه اقتصادی و ایمنی و توسعه پایدار می باشد. خوردگی آرماتورها در سازه های بتن آرمه، موجب تغییر در رفتار غیرخطی این سازه ها می گردد که نادیده گرفتن آن ممکن است به تخریب زود هنگام سازه منجر شود. بررسی اثرات خوردگی آرماتورها بر رفتار اعضا در سازه های بتنی موضوع اصلی این پژوهش می باشد. در این تحقیق ابتدا مکانیزم های خوردگی فولاد در اعضای بتن آرمه بررسی شده و سپس اثرات منفی خوردگی بر رفتار مقطع و چگونگی لحاظ این اثرات در منحنی لنگر-انحنا مورد مطالعه قرار می گیرد. سرانجام با استفاده از مطالعه موردی قاب دو بعدی، رفتار لرزه ای اعضا و کل سازه، تحت سناریوهای مختلف خوردگی مورد نظر در این تحقیق با رویکرد نشریه 360 مقایسه می-شود. بر اساس نتایج حاصل از تحلیل قاب مذکور، پیشنهاد می شود در نشریه 360 جهت اعمال اثرات خوردگی، ضریب آگاهی به جای حد تغییر شکل، همواره ظرفیت نهایی مقطع را کاهش دهد. نتیجه حاصل از نشریه مذکور در حالت بدون خوردگی نسبت به واقعیت اندکی محافظه کارانه است.
    کلیدواژگان: سازه های بتن آرمه، اثرات خوردگی، منحنی لنگر-انحنا، مفصل غیرخطی، تحلیل استاتیکی غیرخطی
  • فرهاد صالحی راد، وحید فرامرززاده، عادل فردوسی * صفحات 160-171
    در این مقاله به بررسی تاثیر میدانهای کششی برابر و نابرابر در برآورد لنگر پلاستیک تیرهای میانی دیوار برشی ورق فولادی به کمک روش تئوری پلاستیسیته پرداخته شده و با روش اجزاء محدود در نرم افزارABAQUS مقایسه گردیده است. نتایج حاصل بیان کننده آن است که با افزایش شدت میدان کششی و مولفه قائم آن، فشارهای محوری و نیروهای برشی به ویژه در حالت میدان کششی نابرابر در طرفین عضو مرزی افقی، با استفاده از معیار تسلیم مورد استفاده فون-میسز در تحلیل پلاستیک در حالت تنش مسطح، از مقدار ظرفیت لنگر پلاستیک تیرهای بحرانی انتخاب شده در حضور نیروهای فشاری محوری و برشی در هر سه مدل سازه-ای کوتاه، متوسط و بلند (3 ، 5 و 7 طبقه) که با استفاده از مدل نواری راهنمای شماره 20 آیین نامه آمریکا شبیه سازی شده بودند، کاسته می شود و همچنین تطابق خوبی بین نتایج تحلیل روش اجزاء محدود و تحلیل تئوری پلاستیسیته دیده می شود که حاکی از دقیق بودن روش تحلیل کلاسیک پلاستیک در تخمین میزان لنگر پلاستیک تیرها می باشد. در طراحی اعضای مرزی دیوارهای برشی ورق فولادی به خصوص تیرهای میانی در تعیین ظرفیت لنگر پلاستیک در حضور میدان کششی و حداقل ممان اینرسی مورد نیاز این اعضاء جهت طراحی ، لحاظ نمودن اثر میدانهای کششی به دلیل افزایش و توسعه میدانهای کششی و تسلیم صفحه فولادی و به دنبال آن تاثیر بر تنشهای فشاری و برشی تیرها در بالهای بالا و پایین تیر و ظرفیت لنگر مقاوم طراحی برای خمش مثبت و منفی برای بارهای نهایی اعمالی، لازم و ضروری به نظر می رسد.
    کلیدواژگان: دیوارهای برشی ورق فولادی، اعضای مرزی افقی (HBEs)، لنگرهای پلاستیک، معیار تسلیم فون-میسز، تحلیل اجزاء محدود
  • پویان قابضی، محمدرضا فراهانی * صفحات 172-183
    در طی سالیان متمادی، پیش بینی استحکام اتصالات چسبی مختلف در پژوهش های علمی و صنعتی توجه زیادی را به خود جلب کرده است. در اتصالات چسبی وجود عیوب ناپیوستگی یا عدم پیوند در ناحیه همپوشانی، خصوصا در اتصالات با سطح همپوشانی زیاد، دور از ذهن نمی باشد. لذا هدف از این پژوهش بررسی تجربی تاثیر اندازه و شکل عیوب دو بعدی (عدم پیوند) بر استحکام نهایی اتصالات چسبی تک لبه می باشد. بدین منظور عیوب دوبعدی با هندسه های مربعی، مثلثی و دایروی و با ابعاد 5، 10، 15 و 20 میلیمتر بصورت تجربی در ناحیه همپوشانی اتصال تک لبه نمونه های آلومینیومی با استفاده از چسب دو جزئی Araldite 2015 تعبیه شده اند. پس از ساخت نمونه های معیوب، بر اساس استاندارد ASTM D1002-01 با انجام آزمون کشش محوری، حداکثر نیروی قابل تحمل توسط هر نمونه استخراج شده است. بطور کلی می توان گفت که برای عیوب با اندازه 10 میلیمتر، نمونه دارای عیب دایروی، بیشترین قابلیت تحمل نیرو را دارد و به ترتیب نمونه های مثلثی و مربعی در جایگاه بعد قرار دارند و برای نمونه های با عیوب 15 میلیمتر، بیشترین نیرو به ترتیب توسط نمونه های مثلثی، مربعی و دایروری قابل تحمل می باشد. برای عیوب با اندازه 20 میلیمتر، نمونه های مربعی و دایروی تقریبا نیروی یکسانی تحمل می کنند و نمونه مثلثی قابلیت تحمل نیروی کمتری دارد. در انتها، براساس نتایج تجربی، ضرایب اصلاحی جهت پیش بینی استحکام نمونه های معیوب پیشنهاد شده است.
    کلیدواژگان: اتصالات چسبی، تک لبه، ناپیوستگی، صفحه ای، استحکام اتصال
  • عادل محمودی معظم، نعمت حسنی، مهدی یزدانی * صفحات 184-202
    پل های قوسی بنایی به تعداد زیادی در شبکه خطوط راه آهن کشور موجود هستند که عمر بیشتر آنها بیش از هفتاد سال است. این سازه ها اگرچه تحت اثر بارهای سرویس (قائم) عملکرد خوبی را از خود نشان داده اند، اما برای بارهای زلزله (جانبی) طراحی نشده اند، بنابراین ارزیابی لرزه ای این سازه ها برای بدست آوردن سطوح خرابی و سطوح عملکرد آنها امری ضروری به نظر می رسد تا در صورت نیاز این سازه ها تقویت، و یا از رده خارج شوند. با توجه به رفتار پیچیده این سازه ها، نیاز به آزمایش های میدانی جهت ارزیابی رفتار آنها امری ضروری است. به علت تعدد این پل ها در شبکه راه آهن امکان انجام آزمایش های میدانی بر روی همه آنها وجود ندارد، بنابراین جهت بررسی و مطالعه رفتار این پل ها نیاز به شبیه سازی دقیق آنها می باشد. برای اینکه بتوان رفتار این پل ها را بهم مربوط کرد؛ پارامترهای زیادی از جمله: تعداد دهانه، طول دهانه، مشخصات هندسی قوس، ارتفاع پایه و مشخصات مکانیکی مصالح وجود دارد. در مطالعه حاضر با استفاده از نتایج میدانی انجام گرفته شده بر روی پل های قوسی بتنی غیرمسلح، از روش اجزا محدود جهت تحلیل سه بعدی 32 مدل عددی به هنگام شده که دارای مشخصات هندسی و فیزیکی متفاوتی هستند، استفاده شده است. در ادامه با استفاده از تحلیل استاتیکی غیرخطی و طیف های پیشنهاد شده در آیین نامه طرح پل های راه و راه آهن (نشریه 463) ، منحنی های تقاضا و ظرفیت مدل ها با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که؛ اگرچه رفتار طولی این سازه ها نسبت به جهت عرضی آنها تحت اثر زلزله های نسبتا شدید عملکرد بهتری دارد، اما به طور کلی عملکرد لرزه ای این سازه ها مناسب نبوده و مقاوم سازی آنها جهت بهبود عملکردشان ضروری است.
    کلیدواژگان: پل های قوسی بتنی غیرمسلح، شبیه سازی سه بعدی اجزا محدود، تحلیل استاتیکی غیرخطی، بررسی پارامترهای هندسی، ارزیابی لرزه ای
  • هاشم شریعتمدار *، علی یگانه صفحات 203-218

    سیستم قاب سبک فولادی راکه به اختصار LSF (ال اس اف) می نامند، یک سیستم ساختمانی است، که برای اجرای ساختمان های عمدتا کوتاه مرتبه و میان مرتبه (حداکثر تا 5 طبقه) استفاده می شود. اگرچه این سیستم از مزایای قابل توجهی برخوردار می باشد، اما در کشور ما با استقبال زیادی مواجه نشده است. به همین سبب در این پژوهش سازه های ال اس اف را از مرحله ی طراحی، اجرا تا بهره برداری بررسی می گردد و ریسک های آن ها را به طور دقیق شناسایی و توسط روشی که بر پایه ی تکنیک FMEA و تئوری فازی می باشد، ارزیابی می شود و ایده ی جدیدی برای اجرای سازه های ال اس اف بیان خواهد گردید که ضمن بهینه سازی زمان، هزینه و کیفیت، می تواند پاسخ دیگری به تعداد زیادی از ریسک های شناسایی شده باشد. این ایده، سیستم دیوارهای متال فوم نام دارد که جزو سیستم های مورد تایید مرکز تحقیقات، راه، مسکن و شهرسازی می باشد. در این پژوهش پس از معرفی این سیستم، به بررسی ترکیب این سیستم و سازه های ال اس اف پرداخته می شود و نتایج آن از نظر هزینه، زمان اجرا، وزن سازه و شرایط اجرایی تشریح می گردد. هم چنین نتایج مقایسه ی بین هزینه، زمان اجرا و وزن سازه توسط تحلیل سلسله مراتبی مورد ارزیابی قرار می گیرد. نتایج این مقایسه امتیاز 54 را برای ترکیب سیستم متال فوم و ال اس اف درمقابل امتیاز 46 نسبت به سیستم معمول اجرایی سازه های ال اس اف نشان داد.

    کلیدواژگان: سازه های ال اس اف، مدیریت ریسک، شناسایی ریسک، دیوار متال فوم، پاسخ به ریسک
|
  • Reza Vahdani, Mohsen Gerami *, Mohammad Ali Vaseghi Nia Pages 5-21
    To improve seismic design of structures, providing more comprehensive criterion than the common criterions in structural seismic design is essential for the engineering community. The concept of energy has been considering as a seismic design philosophy in research communities; But there are some gaps for application of energy concept and its development in seismic design, and filling a small part of these gaps is the main objective of this study. Energy criterion is simple, scalar and conceptual quantity. Easy using of spectrum as an efficient tool in engineering is noteworthy; therefore, study on effects of damping and ductility on input energy spectrum is effective step to exert the energy criterion in structural seismic design. In this research, by using nonlinear dynamic analysis for 4 damping ratios and 4 ductility factors, relative input energy spectra per unit mass of structure have been produced for 4 Iranian earthquakes. Then 64 spectra that produced in this study have been reviewed and obtained-results have been discussed. Scrutiny of spectra show that increasing of damping ratio and ductility have reduced spectrum’s changes. Also, variation of ductility factor is more effective than the variation of damping ratio on relative input energy spectrum. Variation of damping ratio and ductility factor have little effect on changing of peak corresponding period in relative input energy spectrum. Overall, with engineering estimate and in the range of damping ratios and ductility that have been studied in this research, has been concluded that in inelastic behavior range, input energy spectrum per unit mass has little sensitivity to changes of damping ratio and ductility in wide range of periods, and it is a function of structure’s period. Because lack of design engineer's awareness on real amounts of damping ratio and ductility when designing structure, it is one advantages of relative input energy spectrum.
    Keywords: Energy Spectrum, Damping Ratio, Displacement Ductility, Relative Input Energy, Input Energy Per Unit Mass
  • Elahesadat Hashemi, Abdolreza Sarvghad Moghadam*, Nader Khajeh Ahmad Attari, Seyed Amirhossein Hashemi Pages 22-39
    In masonry buildings, walls are the main structural members that deal with lateral forces. The important point in seismic retrofitting projects is identify the most effective method of improving in various levels of displacement. Therefore, in this study based on laboratory results, 12 reinforced and unreinforced walls are subjected to cyclic load, and based on the optimum values for the calibration parameters modeling results with available experimental results, in first step, with change in the specification of reinforced and unreinforced walls, An estimate of the contribution of each component in the improvement of three displacement levels, displacement in the yield point, displacement corresponding to the maximum resistance and the final displacement is made. In the second step, with change in the thickness of the layer masonry materials in unreinforced brick walls and, with change in the thickness of the masonry, concrete, diameter rebar and the distance between the bars, in reinforced brick wall, analytical values are determined. Finally, in the third step the amounts proposed in first step is compared with the amounts extracted in step two that have been derived analytically. In unreinforced walls computing values for the share of masonry materials resistance in three levels of displacement is estimated at around 97%. In reinforced and unreinforced walls the most share in resistance in displacement of the yield point and displacement corresponding to the maximum resistance was for concrete. In the final displacement limit in one way reinforced walls, the most share is for resistance has for masonry material and in two way reinforced walls, the most share is for resistance has for reinforcement. Average computing error of the analytical values obtained from step two in the walls was, about 7.5% is obtained.
    Keywords: Unreinforced wall, Levels of deformation, Concrete layer, Network reinforcement, shotcrete
  • Abbas Nazari, Navid Siahpolo*, Akbar Hassanipour Pages 40-59
    Since the lateral load pattern along the height proposed in seismic codes such as standard 2800-4th has been developed on the basis of elastic behavior without paying attention to the type of earthquake, it seems the story lateral force under near and far fault motions during inelastic behavior differ from the code load pattern. This difference affects the distribution of strength and stiffness. In the previous studies, less attention has been paid to the effect of a near fault earthquake on the story load pattern, although pulse type vibrations with long period, large amplitude and short duration are important key parameters and may affect the load pattern. Therefore, in this study the exact load pattern has been assessed for four steel moment frames with 4, 8, 12 and 18 stories under two sets of earthquakes (20 near and 20 far fault motions) and two earthquake hazard level (DBE and MCE). Moreover, the 8-story model has been redesigned with the exact load patterns. Based on this study assumption, results show that exact load pattern differs from what has been proposed by standard 2800. This difference depends on earthquake type, hazard level and the height of the structure. In lower and upper stories, exact load pattern is larger than the code value due to the higher mode and P-delta effects. However, for the middle part, the code load pattern is conservative. For the far fault motions higher mode effects and for the near fault earthquakes, the P-delta effects are the main source of aforementioned differences. Furthermore, the result of redesigned 8-story models shows that depending on the earthquake type and hazard level, using exact load pattern can change parameters such as stress ratio, element weights and inelastic drifts at the lower and upper parts in comparison with the code based load pattern.
    Keywords: Earthquake hazard level , Steel Moment Frames, Load Pattern , Nonlinear Time History , Analysis
  • Seyed Hamed Khalilpour, Mohammad Fayyaz, Ferydoon Khosravi* Pages 60-75
    Oil, gas and petrochemical facilities are strategic industry facilities, and their passive defense issues are of high priority in every country. Explosions due to sabotage or aerial bombardments are of the most important factors in considering issues related to passive defense in the abovementioned facilities. In this study, the effect of blast loading on pressure vessels is investigated. In this regard, the results of ConWep method for applying an external blast load, are validated. Then, it is used as the loading method in the study. The results of this study clearly indicate that the vertical pressure vessels are more vulnerable than horizontal and spherical pressure vessels against the blast load. Therefore the use of these types of pressure vessels can reduce safety against potential hazard. The horizontal pressure vessels are more vulnerable than spherical pressure vessels against the blast load.
    In addition, the body of the pressure vessel shows splendid resistance against external explosions, and the most likely risk scenario is damage to the saddles which results in lateral displacement of the vessel. The following safe scaled distance from explosive sources of pressure vessels in oil and gas facilities offered.
    Keywords: Pressure vessel, HE Explosion, Oil, Gas Facilities, Numerical analysis, passive defense
  • Reza Esmaeil Abadi, Omid Bahar * Pages 76-92
    Direct displacement-based design method which established by Priestley et al. is one of the best methods for performance based design of structures. In this method, the structures are designed to achieve a targeted performance displacement instead of restricting it to a story drift. One of the important parameter in direct displacement-based design method is the estimation of yield displacement based on geometric characteristics of the structure. Incorrect estimation of this parameter may result in an error in determination of ductility and finally design base shear. Assessments performed on various steel structures show differences between non-linear analysis results and those presented by direct displacement-based design Regulation. A portion of this difference relates to equations that estimate the yield displacement values. In this study it is intended to investigate the available yield displacement equation of steel structures with moment-resisting frames in direct displacement-based design by performing various non-linear static and dynamic analyses on 36 moment-resisting frames with different number of stories including 3,6,9,12,15 and 20 stories considering two different numbers of spans (3 and 6 spans). Results showed that the equation used in direct displacement-based design method, is acceptable for structures with less than six stories, while it is recommended to decrease this equation by 25% for structures taller than 6 stories.
    Keywords: Direct Displacement Based Design Method, Steel Moment-Resisting Frame, Yield Displacement, Inelastic First-Mode, Pushover analysis
  • Mohammad Amir Najafgholipour *, Seyed Mehdi Dehghan, Ali Reza Kamrava Pages 93-112
    Several researches have been carried out on seismic behavior and retrofitting of unreinforced masonry (URM) walls. Using an external retrofitting surface layer is the most popular strengthening technique for URM walls. Recently, using fiber reinforced concrete (FRC) overlay as a strengthening technique for URM walls is evaluated though a series of experimental studies. Therefore, in this paper finite element modeling of URM walls strengthened with FRC layer under in-plane actions is considered through a micro modeling approach in finite element software ABAQUS. Concrete Damage Plasticity Model is used for modeling of brick unites and mortar joints. In this article the finite element modeling of the retrofitted walls is explained and is verified with results of a previous experimental study. Results obtained from analyzes show that the finite element model can simulate the in-plane behavior of strengthened URM walls well. In addition, a parametric study is performed and the influence of some parameters such as FRC surface layer thickness, fiber content and retrofitted face of the panel on the in-plane capacity of the strengthened masonry panels is evaluated. Analysis results show that the FRC overlay thickness and retrofitted face of the wall has considerable effects on the in-plane strength of retrofitted URM walls.
    Keywords: Unreinforced masonry wall, In-plane shear, Seismic Retrofitting, Fiber reinforced concrete, Finite element model
  • Marzieh Mohammadi Nikou, Amir Hoshang Akhaveissy * Pages 113-133
    Despite the large numbers of masonry buildings in the country, limited researches are conducted to analyze their seismic responses. Evidence suggests that unreinforced masonry buildings in destructive earthquakes are sentenced to destruction. On the other hand, according to the seismicity in Iran, the need for strengthening or reinforcement of these structures is essential. Wood due to good tensile strength, cheap price and availability has been noticed from past to present. Wood along the fibers has much hardness and good tensile and compressive strength compared with masonry walls and hence it is selected to strengthen masonry wall. In the models presented in this paper, Hill yield criterion is used for the wood, William Warnke yield criterion is used for the masonry wall and the possibility of sliding and gap between wood and masonry wall is taken into account by using contact elements with Mohr-colomb behavioral model. The validation of models presented in this paper is conducted with the help of experimental results and a very good match is observed. In any reinforced wall, the number of wooden elements and their position have changed. Finally increase percent in ultimate strength, increase percent of linear elastic strength, ductility coefficient, cracking distribution, distribution of stress, gap, sliding and the plastic strain in the samples have been investigated. The best seismic performance among the models presented in this paper is belongs to the model that strengthened with two horizontal wood.
    Keywords: masonry wall, Wood, Hill Yield Criteria, Orthotropic Behavior, Nonlinear static analysis, Finite Element
  • Alireza Gharighoran*, Hamidreza Heydari, Noghabi, Ali Moeini Pages 134-145
    There are many structures along the railway tracks such bridges and culverts. The track vertical stiffness suddenly changes where the track passes over these structures. Therefore, these locations are called transition zones. Sudden track stiffness changes in these locations can lead to the asymmetric deformations, railway roughness, damage to the components of superstructure system. Studies shown that changing of the track stiffness along the railway lines is one of the main sources of tracks geometric damages. One of the most common places that the railway track stiffness changed along the railway lines are the culverts and bridges. The vertical stiffness change in these area causes the asymmetric deformations, rail roughness, damage of the components and as a result increasing the maintenance costs. One of the methods to solve the above problems is used to the hot mix asphalt (HMA) layer in adjacent of the culverts and bridges. In the present study, the behaviour of railway track in adjacent of culverts with HMA layer has been evaluated. For this purpose, a 3D finite element model of railway track culvert with HMA layer was built, and then different sensitivities on the geometric dimensions of HMA layer (including thickness and length) were analysed. Also based on analyse with exist a optimized layer of hot mixed asphalt around bridges structures the rail vertical displacement, ballasted layer vertical displacement and the normal stress in the middle of the subsgrade layer decreased approximately 19%, 22% and 36% respectively.
    Keywords: Railway track transition zone, Hot mix asphalt (HMA) layer, Railway ballasted tracks, Culvert, Finite element modelling
  • Mohsen Ali Shayanfar*, Hamid Reza Savoj, Mohammad Ghanooni, Bagha, Ali Khodam Pages 146-159
    In recent years, evaluation of deterioration and aging effects on seismic performance assessment of existing reinforced concrete structures has been paid much attention in earthquake and structural engineering community due to economical and safety issues. Corrosion of concrete reinforcement causes changing of nonlinear behaviour of reinforced concrete structures and ignoring these changes may lead to structural damage during the design life time of RC structures. Investigation of reinforcement corrosion effects in concrete structures on nonlinear behaviour of reinforced concrete members is the main subject of this research. In this study, the structural behaviour of the moment-curvature curve was investigated under these corrosion effects. After occurring the corrosion, cross section of the reinforcement is gradually reduced and consequently load bearing capacity of the reinforced concrete members will be reduced significantly. Accordingly, the relationship between corrosion and moment-curvature curve of structural members will be discussed. A two-dimensional frame is considered to investigate the seismic behaviour of structural frame and members, under different scenarios of corrosion in comparison with the approach proposed by Instruction for Seismic Rehabilitation of Existing Buildings (No. 360). Based on these results, to take the corrosion effects into consideration, it is recommended to use a k factor associated to ultimate sectional capacity instead of ductility limit.
    Keywords: Reinforced Concrete Structures, Corrosion effect, Moment-curvature, Nonlinear hinge, Pushover analysis
  • Farhad Salehi Rad, Vahid Faramarzzadeh, Adel Ferdousi * Pages 160-171
    In this paper Analytical plastic procedures for studying tension fields effects on intermediate beams in steel plate shear walls and estimating the plastic moments of horizontal boundary elements under equal and unequal top and bottom tension fields of SPSWs have been developed and compared with finite element analysis procedure by using ABAQUS software. The results indicate that with developing and increasing of tension fields, axial compression and shear forces are increased specially in unequal mode and subsequently in all models (3,5,7 story),were modeled by strip model (AISC design guide 20) and using von-mises yield criterion in plane-stress condition for finite element analysis, plastic moment capacity of critical selected beams are decreased and results from theoretical plastic analysis were shown to agree well with the results from finite element analysis that is shown that accuracy of classic plastic analysis in estimation of plastic moment of beams and it is noticeable that it is necessary to consider tension fields effects in plastic moment capacity and minimum required moment of inertia because of incresing and developing of tension fields and post-yielding of steel plates and subsequently affect on compress and shear beam stresses values and resistant moment design capacity in positive and negative flexure of horizontal boundary elements for ultimae loads.
    Keywords: Steel shear walls, HBEs, Plastic moments, von-mises stress, Finite Element
  • Pouyan Ghabezi, Mohammadreza Farahani * Pages 172-183
    Over the years, prediction of adhesive joint strength has attracted much attention in the scientific and industrial research. In this research, the influence of planar discontinuities on the sheet adhesive joint strength was examined. The aim of this study is an investigation of the size and shape effects of the two-dimensional defects on the ultimate strength of adhesive joints. Therefore, defects in two-dimensional geometry, including rectangular, triangular and circular shapes and with dimensions of 5, 10, 15 and 20 mm are made in the overlap zone in the single lap joint using of two-component Araldite 2015 adhesive. The defective samples are based on standard test ASTM D1002-01 and maximum load is achieved. Generally, regarding to defects with a size of 10 mm, the circular samples are most withstand forces and the triangular and rectangular samples are in the next places, respectively. But for samples with defects size 15 mm, samples by triangular, rectangular and circular defects carry out the maximum load, respectively. For defects with a size of 20 mm, the rectangular and circular samples tolerate the same load approximately and the triangular sample has less able to withstand the force. Finally, based on the experimental results, correction coefficients are proposed to predict the strength of defective samples.
    Keywords: adhesive joints, single lap, Planar, discontinuities, joint strength
  • Adel Mahmoudi Moazam, Nemat Hassani, Mahdi Yazdani * Pages 184-202
    There are numerous old arch bridges in Iran that have been used as railway bridges for more than seventy years. Since most of these bridges are not designed for earthquake excitation, seismic vulnerability of these structures is uncertain. This fact necessitates the investigation of the earthquake resistance of these kinds of bridges. To evaluate complex behavior of these bridges, results of field tests are required. Since it is not possible to perform field tests for all arch bridges, these structures should be simulated correctly by computers for structural assessment. Several parameters are employed to describe the bridges, such as number of spans, length, geometrical and material properties. In this study, results of field tests are used and adapted for 32 three dimensional finite element models with various physical parameters. Modal deformations of bridges at longitudinal and transverse directions is perceived from nonlinear computer simulations. Furthermore, Seismic performance of these bridges is assessed by pushover analysis in two directions and the capacity curves of the structures and linear demand spectrum are obtained using nonlinear static analysis method suggested by the Iranian standard. The crown is selected as a control node in the pushover analysis and its influence on seismic performance of plain concrete arch bridges is considered. Finally, the demand levels of the bridges based on 475 return period earthquakes are determined and compared with capacity curves. The results show that the performance of longitudinal direction is better than transverse direction, but the earthquake resistance of these kinds of bridges totally depends on the material properties and geometry of the structures.
    Keywords: plain concrete arch bridge, three dimensional finite element modeling, Nonlinear static analysis, Geometrical Parameters, seismic assessment
  • Hashem Shariatmadar *, Ali Yeganeh Pages 203-218

    Light Steel Frame System that is briefly called LSF is a building system which is used for implying of short-rise and mid-rise buildings (up to five floors). This system gets significant benefits, although in our country it is not much used. So in this article, are tryed to study LSF structures from the design and implementation stage to the operation one and identify its risks exactly and evaluate them with combination technique which used failure modes and effects analysis technique (FMEA) and fuzzy method.Then express new idea for implementation of LSF structures that optimizes time, cost and quality and can be respond of many Identified risks.This idea named Metalfom Walls that included in systems verificated BHRC. In this article are explained this system first, then combination of Metalfom and LSF system are discussioned. The result of this combonation in aspect of cost, time ,weight of structure and conditions of implementation are explained. Comparison of results in aspect of cost, time and weight of structure by Analytic hierarchy process technique (AHP) are evaluated. Results of this evaluation show that combination of Metalfom system and Light Steel Frame System (LSF) earns 54 score and LSF system that implementated in common way earns 46 score.

    Keywords: LSF structures, Risk managment, Risk Identification, Metalfom Wall, Risk Responses