فهرست مطالب

مهندسی عمران شریف - سال سی و چهارم شماره 4 (زمستان 1397)

مجله مهندسی عمران شریف
سال سی و چهارم شماره 4 (زمستان 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/12/01
  • تعداد عناوین: 14
|
  • حسین عموشاهی* صفحات 3-14
    در نوشتار حاضر، به بررسی چگونگی استفاده از روش نوار محدود در آنالیز ورق های ویسکوکشسان ضخیم پرداخته شده است. یکی از خواص اغلب پلیمرها، خاصیت ویسکوکشسانی است، که در نوشتار حاضر به کمک سری پرونی مدل و روش نوار محدود بر اساس آن بازنویسی شده است. سپس به کمک رابطه ی کار مجازی، ماتریس های سختی و بردارهای نیرویی موردنیاز استخراج شده اند. پس از آن به کمک روش جداسازی زمانی، رابطه ی کار مجازی در بازه های زمانی کوچک تقریب زده شده و مسئله به صورت یک مسئله ی مقادیر اولیه آنالیز شده است. نتایج به دست آمده از حل مسئله ی ورق در اولین گام زمانی با نتایج دقیق یک مسئله ی کشسان مقایسه و رفتار ماده در طول زمان بررسی شده است. همچنین اثر باربرداری در رفتار و تغییرشکل های ایجاد شده در ورق نیز ارزیابی شده است. در ادامه، آثار تغییر ضخامت، ابعاد ورق و نیز تئوری های مختلف تغییر شکل برشی بررسی شده است.
    کلیدواژگان: ورق ضخیم ویسکوکشسان، آسودگی تنش ها، باربرداری، تئوری تغییرشکل برشی مرتبه ی سوم، روش نوار محدود
  • علی صدرممتازی*، بهزاد طهمورسی، محمدصادق طهمورسی صفحات 15-24

    استفاده از انواع الیاف علاوه بر افزایش شکل پذیری، چقرمگی و کرنش نهایی، نقش عمده در کاهش ترک های انقباضی و حرارتی دارد. از طرفی افزایش پسماند حاصل از مواد بر پایه ی نفتی و پلیمری موجب ایجاد نگرانی ها در مجامع جهانی به دلیل سوء آثار زیست محیطی مواد مذکور شده است. لذا در پژوهش حاضر، الیاف فولادی به میزان 0٫4، 0٫5 و 0٫6 درصد، الیاف پلی پروپیلن به میزان 0٫03، 0٫05 و 0٫1 درصد و الیاف بازیافتی پلی اتیلن ترفتالات (P E T) به میزان 0٫2، 0٫3 و 0٫4 درصد حجم مخلوط بتن استفاده شد. نتایج خواص بتن تازه و مقاومت مکانیکی بتن خودتراکم حاوی الیاف در دمای معمولی و حرارت های 200، 300، 400 و 600 درجه ی سانتی گراد نشان داد که مقادیر بالای الیاف موجب عدم ارضاء برخی معیارهای خودتراکمی بتن می شود. حضور الیاف موجب افزایش مقاومت مکانیکی، چقرمگی و شکل پذیری بتن می شود و در دماهای بالا از افت شدید مقاومت و پدیده ی پوسته شدگی جلوگیری می کند، همچنین در کاهش ریزترک های حرارتی و حفظ ساختار بتن، نقشی اساسی دارد.

    کلیدواژگان: الیاف، چقرمگی، حرارت، پوسته شدگی، بتن خودتراکم
  • سیدحسین مهاجری*، سعید کاظمی محسن آبادی، اکبر صفرزاده گندیشمن صفحات 25-33

    یکی از عوامل مهم در جریان کانال روباز با بستر زبر، استغراق نسبی جریان (نسبت عمق جریان به ارتفاع زبری بستر) است. در مطالعه ی حاضر به بررسی اثر استغراق نسبی در ساختار گردابه های بزرگ مقیاس آشفتگی در یک کانال مستطیلی پرداخته شده است. به این منظور، مولفه های طولی و قائم سرعت به کمک روش سرعت سنجی تصویری ذرات در یک صفحه ی قائم در راستای جریان اندازه گیری شدند. نتایج اندازه گیری های مطالعه ی حاضر نشان داد که استغراق نسبی، ساختار لحظه یی گردابه های جریان را تحت تاثیر قرار نمی دهد. از طرفی مشاهده شد که با افزایش استغراق نسبی، ابعاد گردابه های بزرگ مقیاس افزایش می یابد. همچنین نسبت بعد طولی گردابه های بزرگ مقیاس آشفتگی به دست آمده از مولفه ی طولی به مقدار بعد طولی گردابه های بزرگ مقیاس آشفتگی به دست آمده از مولفه ی قائم، با افزایش نسبت استغراق افزایش می یابد. این مشاهده بیانگر این واقعیت است که در راستای طولی و با افزایش استغراق نسبی، مولفه ی طولی سرعت جریان، محدوده ی بیشتری را در قیاس با مولفه ی قائم سرعت، تحت تاثیر قرار می دهد.

    کلیدواژگان: بستر زبر، استغراق نسبی، گردابه های بزرگ مقیاس آشفتگی، سرعت سنجی تصویری ذرات، سرعت لحظه یی
  • نادر داودی، حمیدرضا توکلی*، عبدالله جلیلیان، مهدی زارع صفحات 35-42

    خوشه بندی یا مجزا کردن یک کاتالوگ لرزه یی به پیش لرزه، زلزله و پس لرزه به دفعات در تحلیل خطر زلزله استفاده شده است. به دلیل سهولت و دسترس بودن کدهای رایانه یی، در اغلب موارد بدون بررسی های پارامتری، بدین منظور تاکنون بیشتر از الگوریتم های گاردنر نوپوف و ریزنبرگ استفاده شده است. در مطالعه ی حاضر، برای خوشه بندی زلزله ها علاوه بر روش های سنتی از مدل فضایی زمانی توالی همه گیر پس لرزه ها (E T A S) استفاده شده است که توضیح می دهد چگونه یک رخداد، زیرشاخه های خود را منشعب می کند. نتایج نشان دادند که به دلیل ماهیت احتمالاتی و توانایی بالای مدل توالی همه گیر پس لرزه ها در تطبیق یک رابطه ی ریاضی بر رفتار پس لرزه ها، استفاده از آن برای قضاوت مهندسی آگاهانه تر به منظور حذف زلزله های وابسته از یک کاتالوگ لرزه یی بسیار مناسب است.

    کلیدواژگان: کاتالوگ زلزله، خوشه بندی، مدل پنجره یی، مدل توالی همه گیر پس لرزه ها، رابطه ی آموری
  • مجید قلهکی*، حسین پروینی ثانی، مهدی بنازاده صفحات 43-51

    در پژوهش حاضر سعی شده است عملکرد سازه های قاب خمشی فولادی جداسازی شده با استفاده از روش طراحی لرزه یی براساس عملکرد و برآورد خسارت ارائه شده در آیین نامه ی 1−58−F E M A P ارزیابی شوند. در این راستا، مدل سه بعدی غیرخطی سازه ی 4 طبقه ی قاب خمشی فولادی با جداساز لرزه یی و بدون آن تحت رکوردهای حوزه های دور و نزدیک در نرم افزار O p e n S e e s تحلیل و عملکرد آن ها از دو دیدگاه فروریزش و خسارت، با نرم افزار P A C T بررسی شده است. نتایج تحلیل ها نشان می دهند که میزان کاهش هزینه ی تعمیر سازه در صورت استفاده از جداساز، تحت اثر زمین لرزه های حوزه ی دور برابر با 72٪ و تحت اثر زمین لرزه های حوزه ی نزدیک برابر با 67٪ است. همچنین تحلیل هزینه سود جهت بررسی امکان سنجی اقتصادی انجام و مشاهده شده است که در صورت استفاده از سیستم جداساز، مدت زمان بازگشت هزینه در زلزله های حوزه ی دور، 14 سال و برای زلزله های حوزه ی نزدیک، 18 سال است.

    کلیدواژگان: طراحی لرزه یی براساس عملکرد، برآورد خسارت، ارزیابی عملکرد، جداساز لرزه یی، تحلیل هزینه سود
  • حبیب اکبرزاده بنگر*، ابوذر جعفری، میثم بهشتی صفحات 53-64

    مدل سازی عددی دیوارهای برشی مزدوج بتنی جهت شناخت دقیق رفتار سازه های بلند در مقابل زلزله الزامی است. اغلب روش های مدل سازی عددی تیرهای همبند با استفاده از روش اجزاء محدود با المان های کوچک منحصر شده است که به افزایش زمان و هزینه ی تحلیل ها می انجامد. در نوشتار حاضر، با ارائه ی روشی جدید، مدل سازی عددی غیرخطی دیوارهای برشی مزدوج بتنی با تیر همبند بتنی و فولادی با المان های میله یی با دقتی مناسب جهت استفاده ی مهندسان انجام شده است. در روش مذکور، تیرهای همبند با استفاده از تیر کشسان و با مفاصل برشی یا خمشی و مفصل لغزشی در دو انتهای آن مدل سازی شده است. همچنین برای مدل سازی دیوارهای برشی از المان های چند لایه با مقاطع فایبر استفاده شده است که اثر محصورشدگی در المان مرزی لحاظ شده است. برای صحت سنجی مدل پیشنهادی برای دیوارهای برشی مزدوج بتنی با تیر همبند بتنی و فلزی از نتایج آزمایشگاهی موجود استفاده شده است. مقایسه ی رفتار پیش بینی شده توسط مدل های پیشنهادی و نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد که مدل سازی عددی پیشنهادی، دقت مناسبی دارد.

    کلیدواژگان: دیوار برشی مزدوج بتنی، تیر همبند بتنی، تیر همبند فولادی، مدل سازی عددی، تحلیل غیرخطی چرخه یی
  • امیر خاقانی، سیدحسام مدنی* صفحات 65-74

    امروزه گسترش آلاینده های ناشی از احتراق سوخت های فسیلی و استفاده از مواد شیمیایی در صنایع مختلف باعث شده است تا بهره برداری از فناوری های جدید همچون نانوذرات در سطوح مواد پایه ی سیمانی، به منظور تجزیه و تخریب آلاینده ها، امری ضروری تلقی شود. لذا در نوشتار حاضر، به منظور ایجاد سطوح پایه ی سیمانی با خاصیت فوتوکاتالیستی از نانوذرات اکسیدروی با درصدهای مختلف نسبت به وزن مواد سیمانی در ماتریس خمیر استفاده شده است. سپس به منظور بررسی خواص فوتوکاتالیستی و عوامل موثر در عملکرد سطوح مذکور در محیط محلول، از محلول متیلن بلو با غلظت 5 میلی گرم بر لیتر استفاده و میزان حذف آن بررسی شد. همچنین به منظور بررسی عملکرد نانوذرات اکسیدروی در خواص مکانیکی و دوام ملات های حاوی نانوذرات اکسیدروی، آزمایش های مقاومت فشاری، مهاجرت تسریع شده ی یون کلرید، جذب حجمی و مویینه ی آب صورت گرفت. نتایج به دست آمده نشان می دهد جایگزینی نانوذرات اکسیدروی در خمیر سیمان سبب حذف متیلن بلو در محیط محلول می شود و تاثیر قابل توجهی در مشخصات مکانیکی و دوام ملات های حاوی نانوذرات اکسیدروی دارد.

    کلیدواژگان: مواد پایه ی سیمانی، نانو اکسیدروی، فوتوکاتالیست، خواص مکانیکی و دوام _
  • امیر طریقت*، میلاد محمدی، یاقوت مدرس صفحات 75-82

    در دهه های اخیر، درک جنبه های اساسی شیمی سیمان پیشرفت کرده است. با توجه به پیشرفت های مذکور، ضروری است که واکنش های هیدراسیون مواد پایه ی سیمانی با مدل سازی ترمودینامیکی بررسی شوند. در نوشتار حاضر، از مدل ترمودینامیکی برای بررسی هیدراسیون سیمان حاوی سرباره با درصدهای جایگزینی 10 الی 80 در دمای ثابت $20^{0C}$ استفاده شده است. مدل سازی ترمودینامیکی براساس روش کمینه سازی انرژی آزاد گیبس در نرم افزار G E M است. مجموعه ی فازهای تشکیل شده، غلظت محلول منفذی و انقباض شیمیایی محصولات هیدراسیون سیمان حاوی سرباره در مدل سازی های بررسی شدند و محاسبات ترمودینامیکی نشان دادند که استفاده از سرباره، ضمن مصرف هیدروکسیدکلسیم و افزایش سیلیکات کلسیم آبدار، حجم محلول منفذی را کاهش می دهد و باعث افزایش انقباض شیمیایی می شود. کاربرد سرباره در نهایت موجب افزایش حجم مجموع محصولات هیدراسیون و بهبود خواص ساختاری، عملکرد و دوام مواد پایه ی سیمانی می شود.

    کلیدواژگان: ترمودینامیک، مدل سازی، هیدراسیون، سیمان پرتلند، سرباره
  • مهران زینلیان*، امید خواجه خباز، علیرضا خواجه خباز، مریم داعی صفحات 83-94

    در پژوهش حاضر، اثر پارامترهای مختلف، از جمله: نسبت ارتفاع به طول پانل، فاصله ی مفتول های تار و پود از یکدیگر، شکل هندسی بتن پاششی، زاویه ی برش گیرها در سیستم سازه یی پانل پیش ساخته ی سبک سه بعدی بررسی شده است. به همین منظور از تحلیل المان محدود غیرخطی با استفاده از نرم افزار آباکوس استفاده شده است. بیشینه ی ظرفیت باربری جانبی و بیشینه ی جابه جایی جانبی در راستای صفحه ی دیوارهای پانلی و همچنین مدهای گسیختگی آن ها، پارامترهای اصلی مورداستفاده جهت مقایسه ی دیوارها هستند. در مطالعه ی حاضر، به منظور تعیین منحنی تنش کرنش و سایر مشخصات بتن پاششی، تعدادی آزمایش بر روی مغزه های بتن پاششی و همچنین آزمایش کشش ساده بر روی مفتول های فولادی انجام شده است. نتایج حاصل از پژوهش حاضر نشان می دهد که کاهش فاصله ی مفتول های تار و کاهش نسبت ارتفاع به طول پانل ها، باعث بالارفتن ظرفیت باربری جانبی می شود ولی کاهش فاصله ی مفتول های پود، افزایش ضخامت لایه ی بتن پاششی، تغییرشکل هندسی لایه ی بتن پاششی و تغییر زاویه ی برش گیرها تاثیر چشمگیری در افزایش ظرفیت باربری جانبی دیوارها ندارد.

    کلیدواژگان: سیستم پانل سبک سه بعدی، تحلیل استاتیکی غیرخطی، مطالعات المان محدود
  • مجید قلهکی*، امیرعلی جواهرتراش صفحات 95-101

    در ترسیم طیف ظرفیت تغییرمکان سازه ی یک درجه آزادی معادل در تحلیل های استاتیکی غیرخطی فزاینده جهت بررسی عملکرد سازه، نیاز به درنظر گرفتن یک نقطه از سازه به عنوان نقطه ی کنترل است که در قاب های ساختمانی معمولا مرکز جرم بام لحاظ می شود. در نوشتار حاضر، طیف ظرفیت تغییرمکان از طریق دو روش مبتنی بر انرژی بدون نیاز به تعیین نقطه ی کنترل، برای 12 قاب فولادی 7، 15 و 30 طبقه به صورت دو بعدی در دو حالت 5 و 7 دهانه با اتصالات مفصلی و صلب تحت اثر مود اصلی و مودهای بالاتر، محاسبه و با طیف ظرفیت تغییرمکان طبقات مختلف مقایسه شده است. بررسی نتایج نشان می دهد که دو روش مبتنی بر انرژی، طیف ظرفیت تغییرمکان را نزدیک به یکدیگر ارائه می کنند و مقایسه ی آن ها با طیف ظرفیت تغییرمکان با درنظر گرفتن نقطه ی بام به عنوان نقطه ی کنترل نشان می دهد که طیف ظرفیت تغییرمکان نقطه ی بام در مود اول بر طیف ظرفیت تغییرمکان حاصل شده از دو روش انرژی منطبق است.

    کلیدواژگان: دیوار برشی فولادی، طیف ظرفیت تغییرمکان، روش انرژی، تحلیل استاتیکی غیرخطی فزاینده
  • رضا مرشد*، احسان توسلی، مهربد برزگر صفحات 102-110

    در نوشتار حاضر، استفاده از روش پیشنهادی کاشت میلگرد پیش تنیده در ارتفاع مقطع جهت تقویت تیرهای با کمبود آرماتور برشی به صورت آزمایشگاهی بررسی شده است. به منظور بررسی اثرپذیری روش تقویت پیشنهادی، 10 نمونه تیر بتن آرمه به ابعاد $200t i m e s{200}t i m e s{1700}$ میلی متر با ضعف مقاومت برشی در یک طرف ساخته و با شرایط تقویت مختلف به صورت دهانه ی ساده با بار دونقطه یی در وسط دهانه آزمایش شدند. در کلیه ی تیرها قبل از تقویت با پیش بارگذاری، ترک برشی ایجاد شد. نیمی از نمونه ها پس از باربرداری و بقیه تحت بار ثابت تقویت شدند. براساس نتایج به دست آمده، روش کاشت میلگرد پیش تنیده به طور موثری می تواند جهت تقویت برشی تیرها، حتی در مواردی که تیر ترک خوردگی برشی قابل توجه داشته باشد با باربرداری و یا بدون باربرداری از تیر به کار رود.

    کلیدواژگان: تقویت برشی، تیر بتن آرمه، کاشت در ارتفاع مقطع، میلگرد پیش تنیده
  • حمیدرضا رازقی*، محمدرضا غلامشاهی، رامین ریاحی صفحات 111-119

    مهم ترین مشکل در دیوارها و شیروانی های خاک مسلح ساخته شده از مخلوط خاک دانه یی و ریزدانه، اثر افزایش رطوبت و در مواقعی به وجود آمدن فشار آب حفره یی اضافی در بدنه ی خاکریز مسلح شده است. به همین دلیل، بیشینه ی مقدار ریزدانه در مصالح خاکریز در آیین نامه ها به 15٪ محدود شده است. در مناطقی که مصالح مناسب برای خاکریز در دسترس نباشد، تامین آن از مناطق دوردست، هزینه های زیادی در بردارد. در مناطق مختلف ایران نیز خاک های با درصد ریزدانه ی بالا، گستره ی زیادی دارند که از لحاظ آیین نامه یی برای احداث دیوارها و شیروانی های خاک مسلح مناسب نیستند. در پژوهش حاضر به بررسی تاثیر پارامترهای درصد رطوبت خاک و وجود سربار در دیوارهای خاک مسلح قائم و با 20٪ ریزدانه در سطح لغزش احتمالی و رفتار تغییرشکل دیوار با استفاده از سانتریفیوژ پرداخته شده است. آزمایش ها نشان می دهد افزایش درصد رطوبت در مخلوط، تاثیر قابل ملاحظه یی در تغییرشکل های خاک و مسلح کننده دارد.

    کلیدواژگان: دیوار خاک مسلح، درصد رطوبت، سانتریفیوژ ژئوتکنیکی، روش تحلیل تصاویر، ژئوتکستایل
  • متین اشرف خراسانی، اصغر وطنی اسکویی*، سعید معدنی صفحات 121-131

    بتن مسلح پیش تنیده در اجزاء سازه یی، همچون سقف ها، عرشه ی پل ها،تیرها، و حتی ستون ها، عملکرد بهتری از بتن مسلح غیرپیش تنیده دارد؛ زیرا پیش تنیدگی علاوه بر افزایش سختی ساختاری و ظرفیت حمل باربری، مقاومت در برابر ترک خوردگی را نیز تقویت می کند. در پژوهش حاضر، به تاثیر کابل های پیش تنیده در پایه های پل پرداخته و نیز اثر پارامترهایی چون ارتفاع، میزان نیروی پیش تنیدگی، و مقاومت فشاری بتن در پلی در جنوب کشور به عنوان نمونه بررسی شده است. هدف از پژوهش حاضر، بررسی عملکرد کابل های پیش تنیدگی ستون های پل با ارتفاع های متنوع و همچنین تاثیر پارامترهای ذکر شده در سازه ی پیش تنیده بوده است. از این رو، پل را ابتدا مدل سازی و از طریق تحلیل طیفی، نیروهای هر ستون جداگانه استخراج و ستون ها با کابل و بدون کابل توسط روش اجزاء محدود تحلیل و آنالیز شده اند و عملکرد مطلوب ستون پیش تنیده به نسبت ستون غیر پیش تنیده از طریق مقایسه ی تنش ها،خسارت ها، و همچنین جابه جایی های دو نمونه به دست آمده است.

    کلیدواژگان: بتن پیش تنیده، پل، خسارت، جابه جایی، شریان های حیاتی
  • سیدحسین حسینی لواسانی*، سجاد پولکی، رضا خوشنویسان صفحات 133-143

    از مسائل تعیین کننده در مورد ستون های C F T، اتصال های به کار رفته در آن هاست. در پژوهش حاضر، با مدل سازی 174 نمونه، شامل 100 نمونه اتصال تیر به ستون لوله یی فولادی پرشده با بتن و 74 نمونه اتصال تیر به ستون فولادی در نرم افزار آباکوس، به بررسی تاثیر نسبت ضخامت ورق اتصال تیر به ستون فلزی پرشده با بتن پرداخته شده است. نتایج نشان می دهد که درصد سختی کشسان و درصد شکل پذیری نمونه ها به ترتیب نسبت به نمونه ی ستون فولادی با ورق میان گذر، 0٫24 و 0٫16 برای اتصال C F T، 0٫28 و 0٫2 اتصال C F T با ورق میان گذر، 0٫6 و 0٫08 اتصال ستون فولادی با ورق فوقانی و تحتانی، 0٫09 و 0٫02 اتصال C F T با ورق فوقانی و تحتانی و ورق میان گذر، 0٫68 و 0٫3 و اتصال با ستون فولادی با ورق تحتانی و فوقانی و ورق میان گذر، 0٫3 و 0٫17 افزایش داشته است.

    کلیدواژگان: ستون های فولادی پرشده با بتن (C F T) جدار فولادی، شکل پذیری، محصورشدگی
|
  • H. Amoushahi * Pages 3-14
    Time-dependent deformation and critical load of viscoelastic thick plates were evaluated in the present study. The ordinary nite strip method was used with trigonometric functions in longitudinal direction and polynomial functions in transverse direction. The sti ness and geometric matrices were calculated based on virtual work principle and the nite strip formulations were constructed. The material properties were considered to be linear viscoelastic in the form of Prony series. In addition, the time discretization method was used to evaluate the time integral appeared in viscoelastic formulation. Maximum de ection of viscoelastic plates during the time of loading was calculated and the e ect of plate thickness was considered on viscoelastic behavior. The results show that deformation of viscoelastic materials increases by the lower rate as the time of loading increases. The maximum de ections of viscoelastic plate in the rst time of loading were compared with those of elastic deformation of plate, and the accuracy of results was evaluated. The maximum de ections of plates were calculated by present method with various time steps to assess the integration error induced in viscoelastic integral. The results show that using small time step, the results obtained from discretization method converge to each other. In addition, the results show that deformation of viscoelastic materials increases by the lower rate as the time of loading increases. Also, the buckling factor of was increased by increasing the plate thickness, whilst it contracts with thin plates in which was inde- pendent of plate thickness. E ect of unloading on viscoelastic response of thick plates was studied using the presented method. The results show that viscoelastic plates recover its original state when the time tends to in nity once the applied load was removed. The results show that HSDT predicts the plate deformation more than FSDT and classical plate theory for all of the time of loading and this di erence increases by increasing in plate thickness.
    Keywords: Viscoelastic thick plates, stress relaxation, unloading, third order shear deformation theory, nite stripmethod
  • A. Sadrmomtazi *, B. Tahmouresi, M. S. Tahmoures Pages 15-24

    Use of common bers, in addition to increasing ductility, toughness, rst point cracking, and ultimate strain, plays a major role in preventing shrinkage and thermal cracks. The role of temperature in ber bridging and change of material structure has been investigated in previous studies. Use of waste materials in structural materials can decrease further pollution of ecosystem. On the other hand, increase in oil and polymer-based waste materials, caused some concern in the international community because of the adverse environmental impact of this material. For this reason, in this research, steel ber (0.4, 0.5 and 0.6), Polypropylene ber (0.03, 0.05 and 0.1), and recycled Polyethylene terephthalate (PET) ber (0.2, 0.3 and 0.4) percent of the concrete mixture volume were used. The results of the rheological (V-funnel, T50, Slump and L-Box), mechanical properties (e.g., compressive, exural, and splitting tensile strength) and Ultrasonic Pulse Velocity (UPV) Test of self-compacting concrete exposed to temperatures of 20, 200, 300, 400, and 600 showed that high contents of bers did not satisfy some rheological and mechanical aspects of self-compacting concrete. Steel bers increased the compressive, exural, and splitting tensile strengths of concrete with maximum amount of 9.8% and two other bers cause 15% decrease in strength of unheated specimens at most. Fiber reinforced specimens had an increase in resistance in the range of 8 to 21% by heating specimens to600 . The exural strength of steel ber reinforced specimens had an increase of maximum 30% for unheated ones. PET and P.P. ber reinforced specimens had 9 to 20% increase in exural strength. The presence of bers increases the mechanical strength, toughness, and ductility of concrete and prevents loss of strength and spalling phenomenon at high temperatures, as well as having a fundamental role in the reduction of heat, microcracks, and retaining fundamental structure of concrete.

    Keywords: Fiber, toughness, heat, spalling
  • S.H. Mohajeri *, S. Kazemi Mohsen Abadi, A. Safarzadeh Pages 25-33

    Previous studies clearly show the importance of surface roughness for natural and arti cial boundary-layer ows, such as open-channel ow. The relative submergence (the ratio of water depth to the bed roughness length characteristics) is an essential factor in open-channel rough bed ow. The turbulence macroscales are one of the most important characteristics of turbulent ow, which can be a ected by relative submergence. In fact, turbulence macroscales in wall turbulence transport momentum and provide a means of producing turbulent kinetic energy. In the case of rough bed ows, where roughness elements protrusions disrupt homogeneity of near-wall ow characteristic, turbulence macroscales show a complex behavior not only in near wall region, but also in region far from the bed. These issues should be studied considering the importance of relative submergence. The present research is an experimental study that is focused on the role of relative submergence on the structures of turbulent macroscales. To this end, streamwise and normal-wise components of velocities are measured with the aid of particle image velocimetry (PIV) method in a rectangular open-channel. During laboratory measurements, three distinctly di erent hydraulic scenarios, where the ratio of ow depth to roughness height (i.e., relative submergence) changes from 7.5 to 10.8 , are covered. Various methods and concepts common in turbulence studies, such as vorticity, two-point correlation, Galilean decomposition, are implemented to determine the role of relative submergence in turbulent macro scales. These measurements show that the overall shape of instantaneous vortices and turbulent structures does not change with relative submergence. However, the length of turbulent macroscale increases with the relative submergence. Furthermore, it is found that the ratio between the length of turbulent macroscale obtained from stream-wise velocity and those obtained from normalwise velocity increase with the relative submergence. This observation represents that the stream-wise extension of stream-wise velocity is higher in comparison to normal-wise velocity.

    Keywords: Rough bed, open-channel, relative submergence, turbulence macro length scale, particle imagevelocimetry (PIV)
  • N. Davoodi, H.R. Tavakoli *, A. Jalilian, M. Zare Pages 35-42

    Declustering of an earthquake catalog is the process of separating an earthquake catalog into foreshocks, main shocks, and aftershocks. Several declustering algorithms have been developed over the years. Up to now, because of the simplicity of the algorithms and the availability of the source codes, most users have applied either the algorithm of Gardner and Knopo (1974) or Reasenberg (1985). In this article in addition to traditional methods. We use the stochastic declustering approach introduced by Zhuang et al (The Epidemic-Type Aftershock Sequence (ETAS) model). In this model each earthquake has a computable probability to be a background (spontaneous) event or triggered by a previous event. The basis of this model is to nd a mathematical function that can describe the seismic sequences in a given area. We use the R package ETAS which is an R implementation (through a C port) of the original Fortran code and produced by Jalilian and Zhuang. For this study, an earthquake catalog of Hormozgan province of Iran is extracted. We select the earthquake data for the period of 1964 - 2016 from the rectangular geographical region 26-29E and 53-59N. We take magnitude threshold ML =4.0, and consider shallow events down to the depth of 30 km. The data are extracted from the International Institute of Seismology and Earthquake Engineering (IIEES). There are many di erences between the catalogs declustered using a variety of methods, so a general conclusion is dicult. The results showed that the ETAS model estimates the number of independent earthquakes less than Reasenberg method. In these cases, results were close to each other: assuming 90 percent probability of Gardner and Knopo method and 50 percent probability of Uhrhammer method.

    Keywords: Earthquake catalog, declustering, windowing method, omori law, ETAS model
  • M. Gholhaki *, H. Parvini Sani, M. Banazadeh Pages 43-51

    Earthquakes pose inevitable damage and loss of life in structures. Seismic isolation has proven to be an e ective method to reduce the seismic vibration and mitigate seismic losses and damage costs. The isolator drastically reduces the main frequency of the structure and subsequently lowers the acceleration of the oors. While this exible layer protects the building from destruction, it undergoes a relatively large displacement demand. Isolated structures as well as xed structures could su er from inelastic deformation and serious damage under intense seismic ground motions. Performance-based seismic design (PBSD) is a concept that permits the design of buildings with reliable understanding of the risk of life, occupancy, and economic loss that may occur as a result of future earthquakes. Also, Seismic loss estimation method combines seismic hazard, structural response, damage fragility, and damage consequences of allowing quanti cation of seismic risk based on seismic performance of a building is expressed as the probable damage and resulting consequences of a building's response to earthquake shaking. Nonlinear 4-story archetypes of conventional special moment resisting frame and isolated intermediate moment resisting frame were compared with each other under Far-Field and Near-Field ground motions. Detailed three-dimensional (3D) numerical models of the structures were developed in OpenSees software and Performance Assessment Calculation Tool (PACT) was used for the loss estimation of archetypes. The decision variables in this study were de ned as expected annualized repair cost or nancial losses (EAL) and expected annualized fatalities (EAF). The analysis results showed that seismic isolation reduces collapse probability, EAL and EAF in superstructures signi cantly and can be cost e ective in mitigating seismic risk. Seismic isolation reduces EAL by 72% and 67% under Far-Field and Near-Field ground motions, respectively. Furthermore the result of this study showing that the e ectivity of isolation system decreases in Near- Field compared with Far-Field ground motions. The economic feasibility studies showed that if isolation system is used, pay-back period times are around 14 and 18 years under Far-Field and Near-Field ground motions, respectively. The bene t of loss estimation approach is an improved method to assess the e ectiveness of isolation system in terms of loss estimation.

    Keywords: Performance-based seismic design, loss estimation, performance assessment, seismic isolation, cost-benefit analysis
  • H. Akbarzadeh Bengar *, A. Jafari, M. Beheshti Pages 53-64

    Concrete coupled shear walls consist of two reinforced concrete (RC) shear walls that are connected by coupling beams over the height of the wall. Coupling beams provide a transfer of vertical forces between adjacent walls, which creates a coupling action resisting a portion of the total overturning moment induced by the base shear. This element has been usually made of deep reinforced concrete (RC) beam. In addition, Steel coupling beam in RC coupled shear wall system is a proper substitute for deep RC coupling beam. Coupling beam must behave in a ductile manner, yield before the wall piers, and exhibit signi cant energy dissipation characteristics. Therefore, coupling beams should be designed to avoid over coupling, which causes the system to act as a single wall. In addition, light coupling should be avoided as it causes the system to behave like two isolated walls. Therefore, it is obvious that for a precise understanding of the seismic behavior of tall buildings with coupled shear walls, their accurate nonlinear modeling is necessary. Most of the numerical modeling methods for coupling beams employ the FEM with ne meshes that are costly and time-consuming. In this paper, by introducing a new technique, accurate nonlinear dynamic modeling of the concrete shear wall with steel or concrete coupling beam is performed by employing bar elements. In this technique, coupling beams are modeled using an elastic beam, shear- exural hinges, and shear and sliding hinge. In addition, shear walls are modeled by employing multi-layer shell nite elements with ber sections where they can consider the con nement e ect in wall's edges. In order to verify the proposed model of coupled shear walls, the results of numerical analyses are compared with those of experimental model. The results indicate that the technique proposed in this paper to model the dynamic behavior of these walls can adequate simulate their behavior.

    Keywords: Concrete coupled shear wall, concrete coupled beam, steel coupled beam, numerical modeling, cyclic nonlinear analyses
  • A. khaghani, S.H. Madani * Pages 65-74

    Nowadays, due to the combustion of fossil fuels and widespread applications of chemical compounds in industries, huge amounts of pollutants are released into the environment. Thus, new technologies, such as nanotechnology, should be employed to solve this problem and degrade the pollutants. Investigations reveal that photocatalytic Oxidation- reduction reaction compared to conventional methods of removing contaminants is more ecient. The aforementioned reactions are activated easily by sunlight. It appears that the use of photocatalytic nano particles as a complementary to the composition of cement- based coatings could decompose a wide range of organic pollutants, which result from fossil fuel combustion and chemical compounds. In this paper, the zinc oxide nanoparticles with di erent cement replacement levels of 0.1, 0.25, 0.5, 0.75, 1and 2 were used to create cement based surfaces with photocatalytic properties in cement matrix. In order to investigate the photocatalytic properties and the factors a ecting the performance in the solution media, the methylene blue solution was used at a concentration of 5 milligrams per liter. The absorption was measured by a spectrophotometer. The results indicate that with increasing the substitution level of nanoparticles in cement paste, the photocatalytic properties were improved and the time of decomposition of methylene blue became shorter. In order to evaluate the performance of ZnO nanoparticles in the mechanical properties and durability of mortars containing the nanoparticles (with percentages 0.1,0.25,0.5,0.75,1and 2), compressive strengths, Rapid Chloride Migration coecients, permeable voids levels and capillary water absorption contents were measured. The investigation into the mechanical properties and durability of the mortars, containing the nanoparticles, shows that the mixture with 0.75% nanoparticles outperformed the other mixtures in compressive strength in 28days. By increasing the substitution level of nanoparticles, the discontinuity between capillary spaces was increased and lower pore volumes were obtained, leading to a signi cant enhancement in the resistance against di usion of chloride ions into concrete.

    Keywords: Cement- based materials, nano zinc oxide, photocatalytic, mechanical properties, durability
  • _ A. Tarighat *, M. Mohammadi, Y. Modarres Pages 75-82

    Over the recent decades, understanding fundamental aspects of cement chemistry has advanced. Due to the recent developments in the eld of cement for improving and reducing the negative environmental impacts of cement production, it is necessary to model or simulate hydration reactions of the cementitious materials. The process in which the cementitious materials form is of great importance. Hence, employing thermodynamic science properly is important. This knowledge gives a powerful insight into developing links between the mineralogy and engineering properties of hydrated cement paste and, therefore, anticipates improvements in its performance of cement production. The hydration process is dramatically in uenced by cement chemistry and microstructures, as a slight change in cementitious generic ingredients can create great differences in the hydration products. Usage of supplementary cementitious materials has considerable in uence on the amount and kind of hydrates formed and thus volume, porosity and durability of cementitious systems. In this paper, blast furnace slag of Esfahan Steel Company with the replacement percentages of 10 to 80 was used to make several thermodynamical models at constant temperature of 20C. Thermodynamic modeling was based on the method of minimizing Gibbs free energy to calculate the composition of the pore solution and solid phase's developments. It is ideal for better understanding reactions' mechanisms during the hydration process. GEM software was applied for thermodynamical modelling. The formed phases assemblage, concentration of pore solution and chemical shrinkage of models were examined. Thermodynamic calculations indicate that slag consumes portlandite and increases calcium silicate hydrates. It also reduces the pore solution volume that results in higher chemical shrinkage and increases the amount of hydrotalcite. Overall, the ndings of slag replacement in cement are higher volume of hydrates, improvement of mechanical properties and, enhanced durability of concretes with cementitious materials.

    Keywords: _ Thermodynamics, modeling, hydration, portland cement, slag
  • M. Zeynalian *, O. Khajeh Khabaz, A.R. Khajeh Khabaz, M. Daei Pages 83-94

    The use of 3D shotcreted panel is increasing in housing industry all over the world due to its unique advantages such as being light weight, fast construction, and easy to work with. 3D wall panels are the most common production of light weight precast shotcrete that are used as load bearing and nonstructural partition walls in structural building. There are many parameters a ect structural behavior of 3D wall panels under di erent loading pattern that have not been considered yet though many researchers studied on this type of structural building system. In this research, structural behavior of light weight precast shotcreted wall is investigated using - nite element method. Di erent parameters like distance and diameter of steel mesh bar, the ratio of height to length (H/L), the thickness of shotcrete, the shape of shotcrete layer and the direction of connectors are taken into account. Nonlinear static analysis (pushover) is performed using nite element ABAQUS software. Of par- ticular interests are lateral resistance and deformation which are considered in order to evaluate and compare di erent con gurations of the 3D wall panels. It is necessary to mention that the stress-strain curve and other characteristic of shotcrete were employed for modeling in ABAQUS. So, some experimental tests were conducted on the cores of shotcrete for determining of mechanical properties of shotcrete used in the models. Also, some tension tests are conducted on steel wires used in the panels in order to evaluate the stress-strain curve of the steel. The results indicate that shotcrete behaves completely di erent from the concrete. Also, the results obtained from pushover analysis show that increase of the diameter of steel mesh bar, the ratio of height to length (H/L), and decreasing of the distance longitudinal bars cause to lateral load bearing enhancement. But, increase of the diameter of transverse bars, thickness of shotcrete layers, and decrease of the distance of transverse bars have no signi cant e ects on the lateral bearing load.

    Keywords: 3D Panel, shotcerete, light weight concrete, nonlinear static analysis, finite element studies
  • M. Gholhaki *, A.A Javahertarash Pages 95-101

    In drawing the structure displacement capacity spectrum of a degree of freedom equivalent in increasing nonlinear static analyses to evaluate the structure performance, a point of a structure should be considered as a control point where it is usually considered as center of mass in building frames. In this article, displacement capacity spectrum has been calculated via two methods based on the energy without the need to determine control points, for 12 steel frames of 7, 15 and 30 classes in two dimension in two modes of 5 and 7 spans with joint and clamped connections under the e ect of major mode and higher modes. They have been compared with displacement capacity spectrum of di erent classes. Evaluation of the results shows that the two methods based on the energy indicate the fact that the displacement capacity spectra are close to each other. and comparing them with displacement capacity spectrum with respect to roof point as control point shows that displacement capacity spectrum of roof point in the rst mode on the displacement capacity spectrum obtained from the two methods of energy is consistent.

    Keywords: Steel plate shear wall, acceleration displacement, capacity spectrum, increasingly nonlinear static analysis
  • R. Morshed *, E. Tavasoli, M. Barzegar Pages 102-110

    In this paper, shear strengthening of RC beams with insu cient shear reinforcement by a new proposed technique, Prestressed Embedded Through-Section Bars (PETSB), was studied experimentally. This technique consist of boring holes through beam web and embedding steel bolt and tightening the bolt to the predetermined prestressing force. In order to investigate the in uence of the proposed strengthening method, a test program including 10 RC Beams with dimensions of1700  200  200mm was planned. The beams were tested by two points loading at the midspan and a shear span of 600 mm on each side. The beams were fully shear reinforced at one side and poorly shear reinforced at the shear span on the other side( no shear reinforcement in 5 beams, 0S Beams, and only one middle stirrup in 5 beams, 1S Beams). The strengthening bolts were one No.10 steel bolt or two No.6 steel bolts, prestressed or non-prestressed. To simulate the actual load conditions, an initial load was applied before strengthening to make initial shear cracks. Strengthening was performed in two loading status, under constant load or after load removal. After strengthening, each specimen was loaded to failure and the load vs de ection at midspan was recorded and drawn. Failure mode for most of specimens was shear failure but it changed in two of specimens strengthened by prestressed steel bolts to bending failure. These two specimens also had the maximum ductility and energy dissipation. Based on the results, embedding steel bolts e ectively increased shear strength of beams in all test conditions, prestressed or non-prestressed bolts and constant load or load removal before strengthening, but better results were gained in prestressed bolts especially under constant load strengthening. Ductility and energy dissipation were also investigated. Prestressed bolts were considerably more e ective in ductility and energy dissipation improvement.

    Keywords: Shear strengthening, RC beams, prestressed bolt, embedded through-section
  • H.R. Razeghi *, M.R. Gholamshahi, R. Riahi Pages 111-119

    The most important problem in reinforced soil walls and slopes made from the mixture of soil grain and negrained is e ect of moisture increase and additional pore water pressure onto the body of reinforced embankment. For this reason, in regulations, the maximum amount of ne-grained in materials of embankment is limited to 15%. In areas where suitable materials for embankment is not available, supply of remote areas is costly. Different regions of Iran soils with high percentage of negrained have large ranges in terms of regulation which are not suitable for construction reinforced soil walls and slops. In this study, additional attention has been paid to analysis of the e ect of soil moisture content and existence surcharge load parameters in vertical reinforced soil walls and 20% ne-grained on potential slip surface and behavior of deformation wall using centrifuge. In this study, a set of 6 centrifuge testes on soil walls reinforced with geotextile, which has ne-grained and moisture, was performed using the Geotechnical Research Center of Iran University of Science and Technology centrifuge, and the behavior of physical models in rotation using digital image processing technique was studied. The results showed that by increasing moisture content, the amount settlements on the wall and deformation of wall facing increased, but changes in moisture content have not in uence on location of failure surface. It was observed that in high moisture content, friction reduction between the soil and reinforcement leads to reducing reinforcements strain; as the result, reducing reinforcement performance by pull - out test in some cases. It was also observed that reinforced layers placed in upper half of model and near strip footing experienced greater strains. The maximum strain of reinforcing layers always occurred in upper half of model. Also, a combination of image processing techniques all together with centrifuge tests creates a powerful and e ective method in physical modeling of geotechnical phenomena, and very valuable results can be obtained from the images recorded during tests.

    Keywords: Reinforced soil wall, moisture content, geotechnical centrifuge, image processing, geotextile
  • M. Ashra Khorasani, A. Vatani Oskouei *, S. Madaani Pages 121-131

    Prestressed reinforced concrete structural components are very commonly used in construction of civilian and military structures. The prestressed components, such as reinforced concrete columns, beams, and bridge decks, outperform the non-prestressed components because of the following reasons. A prestressed member has higher structural stifness and more load bearing capacity as well as better crack resistance compared to nonprestressed ones. This study focuses on efect of using prestressed cables in bridge piers. Diferent elements, such as the bridge height, prestressing loads, and compression capacity of concrete, are taken under investigation for a chosen sample case - \forg" bridge- located in south of Iran. To investigate the prestressed cables function in bridge piers with regard to aforementioned elements, the subject bridge is modeled in SAP software. After performing the spectral analysis, data for columns with and without the prestressed cables were collected. Acquired data were then analyzed using ABAQUS software. Results of this analysis show that prestressed concrete columns had less movement in all three axes (X, Y, and Z). Further studies also reveal that samples with prestressed cables had less damages compared to the non-prestressed ones. Studies also proved that increasing the prestressing load would result in less member displacements, less member defection, and also less stress in the section. These advantages are more efective in the direction of Y axis than the other axes. As for the efect of the structure height, samples from shorter columns tend to have minor damage and stress and, in general, better behavior in comparison to the samples from longer columns. In addition, concrete compressive strength plays an important role in prestressed members behavior; however, uncontrolled increase in concrete compressive strength could have a negative efect on the structure behavior.

    Keywords: Prestressed concrete, bridges, damage, displacement, life line
  • S.H. H.Lavassani *, S. Poulaki, R. khoshnevisan Pages 133-143

    In construction science, the combined use of diferent materials by considering their properties has a very long history. Such an approach has evolved with the changing needs and expectations of society worldwide. In recent century, the use of concrete and steel has emerged in building method. Steel frame construction brings many advantages including lower costs, lower weight, higher speed, and the ease of construction. High strength, high rigidity, durability, low maintenance, and re resistance are some bene ts of concrete frame construction. Compound structures provide a possibility to utilize the advantages of both steel and concrete materials e ectively. The present research is an attempt to consider the behavior of beam to-column connections of 174 samples including 100 samples and 74 samples of steels lled with concrete beam-to-column connections of steel in the nite- element analysis software ABAQUS. The e ect of plate thickness to the beam connection steel columns lled with concrete on the seismic behavior of connections is also discussed. The results clearly show that the elastic sti ness of the specimens compared to the steel column with mid plate pass in the CFT connection, CFT connection with plate pass, steel column connection with top and bottom plates, CFT connection with top, bottom and mid pass plates, steel column connection with top, bottom, and mid plates, increase as 0.24, 0.28, 0.6, 0.09, 0.68, and 0.3, respectively. In addition to the mentioned results, the ratio of ductility of the specimens compared to the steel column with mid plate pass in the CFT connection, CFT connection with plate pass, steel column connection with top and bottom plates, CFT connection with top, bottom and mid pass plates, steel column connection with top, bottom and mid plates increase as 0.16, 0.2, 0.08, 0.02, 0.3, and 0.17, respectively.

    Keywords: concrete filled tube (CFT) column, steel wall, ductility, confinement effect