فهرست مطالب

آنالیز سازه - زلزله - سال پانزدهم شماره 1 (بهار 1397)

نشریه آنالیز سازه - زلزله
سال پانزدهم شماره 1 (بهار 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/03/04
  • تعداد عناوین: 7
|
  • محمدرضا شکرزاده، آرمین عظیمی نژاد* صفحات 1-10
    سازه های فولادی سبک (LSF) که به صورت خشک و به روش تولید صنعتی و نورد سرد (CFS) اجرا می شوند. برای تحمل بارهای جانبی در سازه های سرد نورد شده از بادبند تسمه ای یا دیوار برشی استفاده می شود. با توجه به این که وزن مصالح، آماده سازی و اجراء دیواربرشی عوامل محدودکننده استفاده از آن در بهسازی قاب ها محسوب می شود. تعیین آرایش ها مناسب که سبب کاهش استفاده دیواربرشی گردد، می تواند از عوامل مهم بهبود عملکرد قاب ها در بهسازی و مقاوم سازی قاب ها شود. نمونه آزمایشگاهی انتخاب شده برای بررسی عملکرد سیستم قاب فولادی سبک LSF و صحت مدل سازی در نرم افزار ABAQUS شامل یک سیستم قاب فولادی سبک LSF است که توسط Bin Liu و همکاران (2016) آزمایش گردید. برای این منظور نمونه های تقویت شده قاب در3 دسته کلی که شامل نمونه تقویت نشده، نمونه مهاربند ضرب دری، نمونه مهاربند ضرب دری دو ردیفه و نمونه تقویت شده باورقه 45 درجه تحت بار گذاری منوتونیک قرار گرفت، با مقایسه نتایج بدست آمده از تحلیل نمونه های با نمونه تقویت نشده مشخص گردید که ظرفیت باربری قاب تقویت شده با باد بندهای ضرب دری دو ردیفه نزدیک به قاب پوشش کامل 45 درجه است. استفاده از فولاد با مقاومت تسلیم بالاتر باعث افزایش مقاومت استاتیکی و مقاومت لرزه ای بادبند می گردد ولی قابلیت جذب انرژی آن را کاهش می دهد. استفاده از ورق های فولادی 45 درجه باعث افزایش شکل پذیری قاب می گردد.
    کلیدواژگان: بهسازی لرزه ای، مقاوم سازی، سیستم قاب فولادی سبک (LSF)، مقاطع فولادی سرد نورد شده فولادی (CFS)، ABAQUS
  • جواد جوادی، مسعود پوربابا* صفحات 11-16
    بتن با مقاومت بالا، دارای مشخصات مکانیکی و دوام عالی بوده و یکی از پیشرفتهای اخیر در تکنولوژی بتن محسوب میشود. این نوع بتن دارای مقاومت فشاری، چسبندگی بالا و نسبت آب به سیمان و نفوذپذیری بسیار کم و در نتیجه دوام بسیار زیاد میباشد. HSC یک کامپوزیت سیمانی شامل مقادیر بهینه ریزدانه، نسبت آب به سیمان کمتر از 25/0 میباشد. بتن با کارایی بسیار بالا در مقایسه با بتن معمولی دارای ساختاری با منافذ غیرپیوسته میباشد که با افزایش کارایی بتن، اجازه نفوذ آب را به حداقل میرساند. بتن HSC دارای طرح اختلاط اغلب شامل آب، میکروسیلیس، سیمان، ماسه ریزدانه، فوق روانکننده و پودر سنگهایی مانند کوارتز میباشد که در این تحقیق با استفاده از مصالح محلی و بومی کشور ایران ساخته شده اند. در این تحقیق، نمونه های مکعبی 10x10x10 ساخته شده و مورد ارزیابی قرار گرفته است. آزمایشهای انجام شده بر روی نمونه های بتنی تحت بارگذاری تا مرحله گسیختگی صورت گرفته است. هدف از انجام این آزمایشها بررسی اثر پودر کوارتز در بتن با مقاومت بالا میباشد. نتایج حاصل از آزمایشات نشان میدهد که مقاومت فشاری بتن در بتن با مقاومت بالا HSC در پودر کوارتز 11٪ در تمامی سنین بیشترین مقدار را دارد و افزایش پودر کوارتز باعث ترد شدن بتن شده و به هنگام شکستن نمونه ها منجر به متلاشی شدن آنها می شود. در بررسی دیگری مشاهده گردید که افزایش میزان پودر کوارتز باعث بزرگ شده ترک های روی بتن می شود به همین منظور بهتر است که برای چنین بتن هایی با مصالح ریز دانه برای جلوگیری از بزرگ شده ترک ها از الیاف (فیبر) استفاده شود.
    کلیدواژگان: بتن با کارایی بالا، میکروسیلیس، پودر کوارتز، فوق روان کننده، HSC
  • آرش حسین شاهی، ابوذر صالح* صفحات 17-28
    با توجه به اینکه کشورمان در یکی از مناطق لرزه خیز جهان واقع شده است، همواره احتمال رخداد زلزله های قدرتمند در مناطق مختلف آن دور از انتظار نیست. طی سالیان گذشته محققین سیستم های مختلفی جهت جذب و اتلاف انرژی زلزله در سازه ها پیشنهاد داده اند که در این راستا مهاربندهای کمانش تاب مورد توجه مهندسین بوده است. هدف این تحقیق بررسی رفتار تیر پیوند کوتاه در قاب های فولادی با مهاربندهای کمانش پذیر و کمانش تاب می باشد. بدین منظور سه سازه ی، 3، 6 و 9 طبقه با مهاربندهای کمانش پذیر و کمانش تاب براساس آیین نامه های معتبر طراحی و کلیه ی ضوابط لرزه ای نیز کنترل شده است. در ادامه قاب دو بعدی کناری آن ها با مهاربندهای واگرا در نرم افزار SeismoStruct 2016 مدل شده است. به منظور بررسی رفتار تیر پیوند از تحلیل های استاتیکی غیر خطی و تاریخچه زمانی تحت 3 زلزله ی دور از گسل و خاک نوع 2 استفاده شده است. در ادامه نتایج نیروی برشی و لنگر خمشی تیر پیوند و منحنی های تحلیل های استاتیکی غیر خطی قاب ها در دو حالت با مهاربندهای کمانش پذیر و کمانش تاب مقایسه شده است. نتایج تحلیل استاتیکی غیر خطی نشان می دهد لنگر و برش در تیر پیوند با مهاربندهای کمانش تاب می تواند بترتیب تا 38 و50 درصد بیش از قاب با مهاربندهای کمانش پذیر می باشد. تحلیل های غیر خطی تاریخچه زمانی نیز رشد بیشتری از نیروهای تیر پیوند در قاب با مهار بند کمانش تاب نسبت به تحلیل استاتیکی غیر خطی نشان می دهد.
    کلیدواژگان: مهاربندهای کمانش تاب، تیر پیوند، تحلیل استاتیکی غیر خطی، تحلیل تاریخچه زمانی، نرم افزار
  • صمید علیزاده، نرگس افسری* صفحات 29-42
    روانگرایی یکی از شایعترین اثرات تغییر شکل زمین در اثر وقوع زمین لرزه است و اغلب علت اصلی آسیب و تخریب ساختمانها و زیر ساخت ها میباشد. منطقه مورد مطالعه (گستره چالوس و نوشهر) در نوار ساحلی دریای خزر واقع شده و بر روی مواد سست آبرفتی واقع شده و در طول تاریخ، شاهد زلزله های متعددی بوده است. در این تحقیق، روش سرعت موج برشی (Vs) با به کاربردن 5 رابطه تجربی جهت ارزیابی پتانسیل روانگرایی خاکهای شهرهای چالوس و نوشهر با فرض شرایط بدون سمنتاسیون و با سمنتاسیون مورد استفاده قرار گرفته است. همچنین با توجه به توزیع گمانه های مورد ارزیابی که در قسمت رسوبی گستره مورد مطالعه با سن کمتر از 10000 سال قرار دارند، جوابهای با شرایط بدون سمنتاسیون مورد قبول است؛ آنالیزهای انجام شده نشان میدهد که از میان 46 حلقه گمانه، تحلیل شده، 35 گمانه مستعد روانگرایی هستند که بیشتر آنها در شهرستان نوشهر واقع شده اند. با توجه به مقادیر شاخص پتانسیل روانگرایی بدست آمده در گستره مورد مطالعه بر اساس روش سرعت موج برشی با فرض شرایط بدون سمنتاسیون خاک، 7/8 درصد گستره مورد مطالعه در محدوده 0PL = ، 2/15درصد در محدوده 5>PL >0، 3/41 درصد در محدود 15>PL>5و 8/34درصد در محدوده 15<PL قرار دارند. نظر به این که عمق سطح ایستابی یک پارامتر مهم در روانگرایی خاک میباشد، با توجه به بالا بودن سطح ایستابی، و با در نظر گرفتن پتانسیل بالای لرزه خیزی منطقه، احتمال روانگرایی بالا میرود.
    کلیدواژگان: روانگرایی، سطح ایستابی، سرعت موج برشی، مقاومت برشی تناوبی
  • میرپویا ناصری علوی، پیام شفیعی، حسن جوانشیر* صفحات 43-49
    تحقیقات گذشته نشان داده است که بتن خود متراکم تقویت شده با الیاف برای کارایی و عملکرد سازه ها در مقابل بارهای وارده مناسبتر است. هدف از این مطالعه ارزیابی اثرات متاکائولن و الیاف شیشه مقاوم قلیایی بر عملکرد بتن خود متراکم است. در این مطالعه خواص رئولوژیکی (جعبه L، جریان اسلامپ، زمان جریان اسلامپ T50) و خواص مکانیکی (مقاومت فشاری، کششی و خمشی) و دوام (نفوذ یون کلر و جذب آب) مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج آزمایشات نشان داد که با افزایش مقدار الیاف، کارایی بتن کاهش می یابد. همچنین مشخص شد که الیاف شیشه تاثیر مثبتی بر روی مقاومت فشاری بتن ندارد. مقاومت کششی و خمشی بتن خودمتراکم تقویت شده با افزایش مقدار الیاف، زیاد می شود. مطالعات دوام نشان داده که حضور الیاف شیشه ابتدا باعث افزایش مقاومت در برابر نفوذ یون کلر و سپس کاهش آن می شود، همچنین باعث افزایش تدریجی جذب آب بتن شده است. نتایج آزمایشات نشان داد که حضور همزمان متاکائولن و الیاف شیشه با درصدهای بهینه، می تواند خواص مکانیکی و دوام بتن خود متراکم را به طرز قابل توجهی بهبود بخشد.
    کلیدواژگان: بتن خود متراکم، الیاف شیشه، متاکائولن، خواص رئولوژیکی، خواص مکانیکی، دوام
  • امیر اسماعیل زاد، اشکان خدابنده لو* صفحات 51-60
    پس از به کارگیری مصالح جدید برای استفاده در ساخت و ساز، ابداع فرم های مختلف سازه ای را می توان مهمترین عامل در امکان پذیر شدن ساخت سازه های بلند دانست. فرم سازه ای ساختمان سیستمی است که عهده دار تحمل ترکیبات مختلف بارهای افقی و قائم می باشد. هرچه سازه بلندتر و لاغرتر باشد عوامل سازه ای از درجه اهمیت بیشتری برخوردارند و متعاقبا نیاز به انتخاب فرم سازه ای بیشتر می شود. در این راستا اخیرا در طرح سازه های بلندمرتبه ایده جدیدی موسوم به سیستم لوله در لوله توسط آقایان فضلورخان و مایلستون ارائه گردیده است که در چندین سازه بلند دنیا از جمله ساختمان استاندارد اویل در شیکاگو و ساختمان مرکز تجاری دنیا در نیویورک به کار گرفته شده است. لذا در این تحقیق با مدل کردن یک سازه بتنی به ارتفاع 108 متر، 28 طبقه (یک طبقه زیرزمین) و اضافه کردن دیوارهای برشی به این سیستم و اعمال چیدمان‎های مختلف برای آنها توسط نرم افزار SAP2000 عملکرد لرزه ای سازه تحت 7 زوج شتاب نگاشت مورد بررسی قرار گرفته است و نیروی برش پایه و جابه جایی بام تحت حالت های مختلف مقایسه شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که هر چه محل قرارگیری دیوارهای برشی از مرکز سازه به سمت محیط سازه سوق پیدا می کند پاسخ های لرزه ای سازه بلندمرتبه با سیستم لوله در لوله بهتر شده و امکان کاهش مقاطع جهت صرفه اقتصادی پروژه را می دهد.
    کلیدواژگان: ساختمان بلند، بتن آرمه، سیستم لوله در لوله، دیوار های برشی، جابه جایی بام
  • نیما خلیلی ، احمد ملکی* صفحات 61-70
    در سال های اخیر، مطالعات فروانی برای سبک سازی سازه های بتنی انجام شده است که بیشتر این مطالعات مربوط به سبک سازی سقف ها می باشد که منجر به ارائه سقف هایی شده است که علاوه بر حفظ مقاومت بالا، به طور قابل توجهی بار مرده کمتری نسبت به سقف های سنتی دارد. کاهش بار مرده سقف، مزایای قابل توجهی برای کل سازه دارد که مهم ترین آنها کاهش نیروی زلزله بر روی سازه است که به نوبه خود باعث کاهش مقاطع و کاهش بار مرده سازه می گردد. یکی از سیستمهای سقف، سقف های دو طرفه توخالی یا دال های دوطرفه ی حبابی می باشد. بدین منظور لزوم بررسی این نوع از سقف ها بیش از گذشته احساس می شود. بنابراین در این تحقیق برای اطمینان از درستی نتایج عددی به صحت سنجی نمونه آزمایشگاهی پرداخته و بعد از اطمینان از نتایج، به بررسی نمونه های عددی پرداخته شد. در این تحقیق با مدل سازی 12 مدل با نرم افزار آباکوس به مقایسه سقف های کوبیاکس با سقف های عرشه فولادی و دال بتنی پرداخته شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که نمونه بدون کاهش در تعداد گوی ها چیزی در حدود 12/1 درصد ظرفیت باربری بیشتری دارد. که اهمیت این مقدار در مقایسه با کاهش وزن سقف با کاهش 30 درصدی تعداد گوی ها ناچیز بوده و می توان استفاده از نمونه با مقدار کاهش 30 درصد گوی را به دلیل کاهش وزن سازه و تاثیراتی که در بقیه المان های سازه ای دارد توجیه کرد. همچنین به طور متوسط در کلیه نمونه ها، نمونه ها بعد از ناحیه الاستیک و شروع ترک خردگی، سختی بتن کاهش یافته و با افزایش جابجایی تقریبا ظرفیت باربری ثابت مانده است. درنهایت سقف کوبیاکس بدون کاهش در تعداد گوی ها، نسبت به دو مدل دیگر ظرفیت باربری و سختی بیشتری داشته به طوری که با افزایش نیرو مقدار مساحت نمودار بار- جابجایی این مدل افزایش یافته و قابلیت استهلاک انرژی بیشتری نسبت به سایر نمونه ها دارد.
    کلیدواژگان: کوبیاکس، عرشه فولادی، دال بتنی، استهلاک انرژی، سختی، ظرفیت باربری
|
  • Mohammad Reza Shokrzadeh, Armin Azimi Nejad * Pages 1-10
    Lightweight steel structures (LSFs), which are manufactured dry and manufactured using industrial production and cold rolling (CFS). For carrying the side loads in cold-rolled structures, belt braces or shear walls are used. . Considering that the weight of the materials, the preparation and implementation of the wall is a limiting factor for its use in the repair of the frames. Determining the proper makeup that reduces the use of wall panels can be a significant factor in improving the performance of the frames in improving and framing the frames. The sample of the laboratory chosen to examine the performance of the LSF lightweight steel frame system and the accuracy of the modeling in the ABAQUS software includes a LSF light steel frame system, tested by Bin Liu et al. (2016). For this purpose, the frame reinforced samples were categorized in three general categories, including a non-reinforced sample, a braided braid, a double-row braid, and a 45-degree reinforced sample under a monotonic loading, comparing the results obtained from the sample analysis With non-reinforced specimens, it was found that the bearing capacity of the reinforced frame with double-row double-row multi-row bricks was close to the full 45-degree frame. Use of higher yielding steel increased the static strength and earth-impact resistance of the bracing, but the ability The energy absorption reduces it. Use of 45 ° steel sheets adds an extra Its shape is framed.
    Keywords: rehabilitation, Seismic refinement, lightweight steel frame system (LSF), steel cold rolled steel sections (CFS), ABAQUS
  • Javad Javadi , Masoud Pourbaba * Pages 11-16
    HSC has great mechanical properties and durability and is one of technology developments in concrete. This type of concrete has high cohesion, compressive strength and low water to cement ratio and permeability which results to high durability. HSC is a cemental composite product that contains optimum amount of fines and with a water to cement ratio (W/C) less than 0.25.High performance concrete compared with normal concrete has a structure with discontinous pores that results to high performance and minimum water permeation to concrete. HSC’s admixture contains water, silica fume, cement, fine sand, super plastisizer and rock powder like quartz that in this study are used of Iran’s local materials. In this study 10x10x10 cube specimens were made and evaluated. Compressive leads to failure were applied to concrete specimens. The purpose of this study is investigation of quartz powders increase in HSC.Results shows that concrete compressive strength with 11% quartz powder is the highest and increase in quartz powder lead to brittle pre failure and explossive failure of concrete specimens.Other considerations shows that increase of quartz powder leads to more crack on concrete and it is suggested to use fibers to prevent more crack in this type of concretes.
    Keywords: high performance concrete, silica fume, quartz powder, super plastisizer, HSC (High strength concrete)
  • Arash Hossein Shahi , Aboozar Saleh * Pages 17-28
    According to the fact that our country is located in one of the seismic zones of the world, the possibility of strong earthquakes in different regions is inevitable. Over the past years, researchers have proposed different systems for absorbing and dissipating earthquake energy in structures, which, in this regard, unrestrained buckling braces have been focused by engineers. The purpose of this research is to examine the behavior of short link beam in steel frames with buckling and non-buckling braces. For this purpose, three structures, 3, 6 and 9 stories with buckling and non-buckling braces are designed according to valid regulations and all seismic rules have also been controlled. Then, their lateral two-dimensional frame is modeled with eccentric braces on the SeismoStruct 2016 software. In order to investigate the behavior of the link beam, nonlinear static and time history analysis have been used for three far-field earthquakes and type 2 soil. In the following, the results of the shear force and the bending moment of the link beam and the nonlinear static analysis curves of the frames in two models with buckling and non-buckling braces are compared. The results of nonlinear static analysis show that the moment and shear in the non-buckling link beam can be up to 38 and 50 percent more than the frame with buckling braces, respectively. Non-linear time history analysis shows a higher growth of link beam forces in a frame with non-buckling braces than nonlinear static analysis.
    Keywords: Non-Buckling Braces, Link Beam, Nonlinear Static Analysis, Time History Analysis, SeismoStruct 2016 Software
  • Samid Alizadeh , Narges Afsari* Pages 29-42
    Liquefaction is one of the most common ground deformation effects of earthquakes often a major cause of damage and destruction to buildings and infrastructures. The area on the study (Chalus and Nowshahr region) is located on the coastal strip of Caspian Sea, on the loose alluvial material which has been hit by numerous earthquakes throughout history. In this study, the shear wave velocity (Vs) method has been used with five experimental relationships to evaluate the soil liquefaction potential of Chalus and Nowshahr region under the assumption of non-cementation and cementation conditions. Due to the distribution of boreholes evaluated in the sediment section of the area which is less than 10,000 years old, solutions with noncemented conditions are acceptable. Analyses have shown that among 46 borehole loops, 35 boreholes are prone to liquefaction, which most of them are located in the region of Nowshahr. Considering the values of the liquefaction potential index obtained, based on the shear wave velocity method, in non-cementation conditions, 8.7% of area is PL = 0, 15.2%, in the range of 5> PL> 0, 41.3% in the range of 15> PL> 5 and 34.8% in the range of 15< PL. Due to the fact that the surface depth is an important parameter in soil lubricity, and the high level of the station, considering the high potential of seismicity of the area as well, the likelihood of liquefaction increases.
    Keywords: Liquefaction, Water table, Shear wave velocity, Cyclic Shear Resistance
  • Mir Pouya Naseri Alavi , Payam shafiei , Hassan javanshir * Pages 43-49
    Previous studies has shown that reinforced self-compacting concrete with fiber is more suitable for structural performance. The purpose of this study was to evaluate the effects of Metkaolin and alkali resistant glass fibers on the performance of self-compacting concrete. In this study, the rheological properties (L-Box, Slump flow, T50) and mechanical properties (compressive strength, tensile and flexural strength), and durability (chloride ion penetration and water absorption) have been investigated. The results of the experiments showed that by increasing the amount of fiber, the concrete performance decreases. It was also found that the glass fiber had no positive effect on the compressive strength of the concrete. The tensile and flexural strength of self-compacting reinforced concrete increases with increasing fiber content. Durability studies have shown that the presence of glass fiber initially increases the resistance to chloride ion penetration and then reduces it, and also increases the gradual absorption of concrete water. The results of the experiments showed that the simultaneous presence of Metkaolin and glass fibers with optimal percentages can significantly improve the mechanical properties and durability of self-compacting concrete.
    Keywords: Self-compacting concrete, Glass fiber, Metakaolin, Rheological properties, Mechanical properties, Durability
  • Ashkan Khodabandehlou* , Amir Esmailzad Pages 51-60
    After use new materials for use in construction, the invention of various structural forms can be considered as the most important factor in the feasibility of the construction of high-rise structures. The structural form of the building system is a system that tolerates the various combinations of horizontal and vertical loads. The structure is taller and thinner the structural factors of the degree are more important and subsequently the need to choose the structural form is further increased [1]. In this regard, recently, in the design of high-rise structures, a new idea, the tube in tube system, has been presented by Fazlorkhan and Milestone, which has been used in many of the world's tallest structures, including the Oil Standard Building in Chicago and the World Trade Center building in New York. Therefore, in this research, by modeling a concrete structure with a height of 108 m and 28 floors (a basement floor) and adding shear walls to this system and applying different layouts for them, by SAP2000, the seismic performance of the structure under 7 accelerates has been investigated and the base cutting and displacement force of the roof is compared under different modes. The results show that as the location of the shear walls moves from the center of the structure to the outer layer, the seismic response of the high-order structure with the tube in tube system will be improved and the sections can be reduced for the cost-effectiveness of the project.
    Keywords: Tall concrete building, tube in tube system, shear walls, roof displacement
  • Nima Khalili , Ahmad Maleki* Pages 61-70
    The columns, beam and roof make up the most important members of a building, each of which plays a role in the stability of the structure. These members can be made of different materials that can vary depending on the conditions and type of use of the structure. One of these materials is concrete that is mostly armed by an armature. One of the major drawbacks of using reinforced concrete is to increase the weight of the structure, and most of the efforts to optimize the structure have been made in order to stretch the members. In recent years, studies have been carried out to light concrete structures, most of which are related to roof styling, which has led to the provision of ceilings that, in addition to maintaining high resistance, significantly lower dead loads than Traditional roofs. Reducing the dead load of the roof has significant benefits to the entire structure, the most important of which is to reduce the earthquake force on the structure, which in turn reduces the sections and reduces the dead load of the structure. One of the roof systems is doublesided hollow ceilings or double-sided bubble slabs. To verify the accuracy of the numerical results, the laboratory test was verified and after checking the results, a numerical sample was considered. In this study, a 12-sample numerical model with Abaqus software was compared to compare the Cobiax roofs with steel deck roofs and concrete slabs. The results obtained in this way is no reduction in the number of spheres is about 1,12 percent more cargo capacity. The importance of this value compared to weight loss roof with a 30% reduction in the number of spheres is negligible and can use the sample with a reduced amount of 30% of the balls due to the reduced weight of the structures and effects of the structural elements justify. Also, on average, in all specimens, the specimens after the elastic region and the beginning of cracking, the stiffener of the concrete decreased, and with the increase in displacement, the bearing capacity was almost constant. In the end, the Cobiax roofs, without reducing the number of balloons, have a higher load capacity and hardness than the other two models, with the increase in force, the area under the charts of this model has increased and depreciation is more energy than other specimens.
    Keywords: cobiax, steel deck, concrete slab, energy dissipation, stiffness, bearing capacity