فهرست مطالب

مهندسی سازه و ساخت - پیاپی 26 (پاییز 1398)
  • پیاپی 26 (پاییز 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/09/01
  • تعداد عناوین: 14
|
  • غلامرضا هوائی صفحه 2
  • سعید فرزین*، مهسا دوست محمدی، حجت کرمی، سید فرهاد موسوی، امید رضائی فر صفحات 5-16
    افزایش سطوح نفوذناپذیر در مناطق شهری، منجر به بروز مشکلات زیادی از جمله آبگرفتگی معابر و خیابان ها در هنگام وقوع باران شده است که می تواند تردد عابران پیاده و خودروها را با مشکل مواجه سازد. از راه کارهای موثر کاهش حجم رواناب شهری و آبگرفتگی، استفاده از روسازی بتن نفوذپذیر می باشد. در تحقیق حاضر، تاثیر جایگزینی افزودنی تروارتن با درصدهای متفاوت، با سنگ دانه اصلی بتن نفوذپذیر بر خواص فیزیکی و مکانیکی این نوع بتن مطالعه شده است. ساخت نمونه ها و انجام آزمایش ها با سه تکرار برای هر نمونه، در آزمایشگاه تکنولوژی بتن دانشگاه سمنان صورت پذیرفته است. تحلیل آماری نتایج آزمایشگاهی به کمک نرم افزار SAS 9.4 در سطح اطمینان 95% برای تمامی نمونه ها انجام شده است. با توجه به نتایج حاصل به دلیل ساختار متخلخل تراورتن، با افزایش درصد جایگزینی تراورتن با سنگ دانه، درصد تخلخل و ضریب نفوذپذیری افزایش می یابد. بیشترین درصد تخلخل مربوط به نمونه های T-100 و T-75 می باشد که به ترتیب برابر 13/29 و 78/28 درصد است. همچنین بیشترین ضریب نفوذپذیری مربوط به نمونه های T-75 و T-100 می باشد که برابر 96/1 میلی متر بر ثانیه است. دیگر نتایج حاکی از آن است که جایگزینی تراورتن با درصدی از سنگ دانه در بتن متخلخل، مقاومت فشاری نمونه ها را نسبت به نمونه شاهد کاهش می دهد. بیشترین و کمترین مقاومت فشاری برابر 03/17 و 22/ 12 مگاپاسکال است که به ترتیب مربوط به نمونه های T-25 و T-100 می باشد. در حالی که مقاومت فشاری نمونه شاهد برابر 54/18 مگاپاسکال است. براساس نتایج به دست آمده، به دلیل تخلخل و نفوذپذیری زیاد و مقاومت مناسب بتن نفوذپذیر حاوی تراورتن ، این نوع بتن پتانسیل بالایی برای استفاده در روسازی ها به ویژه در مناطق با ترافیک کم دارا می باشد.
    کلیدواژگان: بتن نفوذپذیر، تراورتن، سنگ دانه، تخلخل، مقاومت فشاری
  • غلامرضا عبدالله زاده*، مرتضی نقی پور، احسان شعبان زاده صفحات 17-40

    این مقاله به برآورد تاثیر درصد صلبیت اتصالات در تیرهای I شکل فولادی با طول دهانه های مختلف بر روی توزیع نیرو و تنش برشی قائم در بال و جان تیر در مقطع اتصال در مقایسه با فرضیات کلاسیک توزیع تنش می پردازد. در این راستا 72 مدل تیر با اتصالات با درصد صلبیتهای متفاوت تحت بار متمرکز در وسط دهانه جهت انجام مطالعه پارامتریک در نرم افزار اجزامحدود ANSYS Workbench ساخته و بر روی همه آنها تحلیل استاتیکی خطی انجام شد. پارامترهای متغیر در این مدلها عبارتند از درصد صلبیت اتصال درقالب تغییر ضخامت ورقهای انتهایی (از7 تا 30 میلیمتر)، طول دهانه تیر، وجود و یا عدم وجود تقید بین بال و جان تیر در ناحیه اتصال و وجود یا عدم وجود اثرات کرنشهای جانبی. مطالعات انجام شده در درجه اول نشان دادند که در اثر شرایط مرزی حاکم توزیع تنش برشی قائم در مقطع اتصال در اتصالات با درجات صلبیت متفاوت، بسیار با آنچه که در روابط کلاسیک تئوری تیرها ذکر شده فاصله دارد و عملا روابط آیین نامه های کنونی که فقط جان را در تمامی طول تیر مسول تحمل برش قائم و بالها را مسول تحمل لنگر میدانند، با آنچه در واقعیت رخ میدهد فاصله دارند. همچنین مطالعات نشان دادند که سهم بالها و جان تیر در مقطع اتصال از نیروی برش قائم مقطع شدیدا متاثر از درصد صلبیت اتصال و طول دهانه تیر است. از طرفی نتایج بیانگر این واقعیت بودند که از بین پارامترهای موردنظر، تقید بوجود آمده بین بال و جان تیر در تمامی مدلها عمده ترین پارامتر در فاصله گرفتن نتایج کلاسیک از واقعیت توزیع تنش و نیرو در مقطع اتصال تیرهای I شکل هستند و از بین بردن این تقید در اجرا میتواند بعنوان ایده ای در بهبود عملکرد اتصالات مدنظر قرارگیرد.

    کلیدواژگان: فرضیات کلاسیک توزیع تنش، توزیع واقعی تنش، درصد صلبیت اتصال، تقید تابیدگی، تقید تغییرشکل جانبی، تقید بال بر جان
  • ایرج مهدوی*، میلاد همتیان، محمدجواد طاهری امیری، امید قناعت صفحات 41-56
    یکی از چالش های مهم در مدیریت پروژه های عمرانی، مدیریت زمان و هزینه است. امروزه دیدگاه های سنتی به تنهایی قادر به پاسخگویی نیازهای این عرصه نیست. بنابراین استفاده از رویکردهای نوین مدیریتی می تواند تا حد زیادی راه گشا باشد. زمان و هزینه پروژه جزء اهداف مهم هر پروژه می باشند. موازنه هزینه و زمان از جمله مباحث مهم در برنامه ریزی و کنترل پروژه ها است و هدف از حل این مساله در واقع تحلیل رفتار متقابل انواع گوناگون هزینه های پروژه و زمان اجرای پروژه می باشد. در این مطالعه مسئله موازنه زمان و هزینه زمانبندی پروژه در شرایط محدودیت بودجه بررسی شده است. بدین منظور یک الگوریتم فرا ابتکاری ژنتیک برای پیدا کردن بهینه اقدامات اصلاحی در نرم افزار MATLAB پیاده سازی و توسعه داده شد. تحلیل حساسیت زمان تکمیل پروژه نسبت به سطوح بودجه مختلف انجام گرفت. همچنین متوسط زمان حل مسئله نمونه بازای سطوح مختلف محاسبه و گزارش گردید. در نهایت برای اعتبارسنجی الگوریتم فراابتکاری پیشنهادی، مسئله بطور دقیق توسط نرم افزار GAMS حل گردیده و با یکدیگر مقایسه گردید. نتایج نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی قابلیت حل مسئله بطور دقیق را داشته است چرا که فاصله بین جواب مسائل نمونه در سطوح بودجه مختلف برابر صفر بوده است.
    کلیدواژگان: مهندسی و مدیریت ساخت، مدیریت پروژه، مدیریت زمان و هزینه، الگوریتم فرا ابتکاری، محدودیت بودجه
  • جهانگیر خزائی*، افشین قبادیان صفحات 57-70

    گودهای عمیق تاثیر مستقیمی بر تنش ها و کرنش های خاک اطراف دارند که همین پدیده عامل ایجاد تغییر در پاسخ استاتیکی و دینامیکی سازه های مجاور گود می شود. در این پژوهش اثر وجود گود عمیق بر پاسخ لرزه ای ساختمان بلندمرتبه سازمان همیاری شهرداریهای کرمانشاه موردبررسی قرارگرفته است. در این راستا تلاش شده است تاثیر وجود گود ناشی از رمپ ورودی قطار شهری کرمانشاه بر ساختمان همیاری شهرداری که از سیستم قاب خمشی فولادی بهره می برد، مورد بررسی قرار گیرد. در نظرگیری اندرکنش بین خاک و سازه دارای تاثیر فراوانی بر پاسخ سازه ازجمله افزایش دامنه حرکت داخلی فونداسیون و طبقات، کاهش برش پایه و افزایش پریود طبیعی سازه، است. در بررسی سه بعدی صورت گرفته برای مصالح خاک و فولاد رفتار غیرخطی و برای مرزهای ویسکوز از المان های نیمه بی نهایت استفاده شده است. استفاده از مرزهای بی نهایت عملکرد مطلوبی را در تحلیل لرزه ای محیط های خاکی نشان داد. قرارگیری ساختمان در مجاورت رمپ ورودی قطار شهری کرمانشاه و در نظر گرفتن اندرکنش خاک-سازه ی مجاور گود باعث افزایش 8.98 درصدی پریود اول ساختمان و کاهش 19.37 درصدی برش پایه وارد بر ساختمان نسبت به حالت تکیه گاه صلب و همچنین افزایش جابجایی جانبی طبقات بخصوص در طبقات بالاتر می شود که این میزان افزایش در طبقه بام 82.33 درصد نسبت به حالت پایه صلب و 17.63 درصد نسبت به حالت اندرکنش خاک و سازه می باشد. همچنین درنظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه و گود برای ساختمان نسبت به حالت اندرکنش خاک و سازه بدون لحاظ شدن اثر گود، افزایش 1.09 درصدی پریود اول سازه و کاهش 10.27 درصدی برش پایه و افزایش طیف پاسخ شتاب را در پی خواهد داشت.

    کلیدواژگان: اندرکنش خاک-سازه، گود عمیق، پاسخ لرزه ای، برش پایه، پریود مد اول، ساختمان مجاور گود
  • محمود نادری*، سیامک اسماعیلی زاده صفحات 71-88

    مدتی است که استفاده از پلیمر های مسلح شده با الیاف کربن (CFRP)، بعنوان یک روش کارآمد برای مقاوم سازی سازه ها رایج شده است. در پژوهش حاضر برای مدل سازی تیرهای مقاوم شده با CFRP انعطاف پذیر در دماهای بالا، از روش المان محدود، و برای مدل سازی عددی، از نرم افزار المان محدود آباکوس استفاده شده است. نتایج بدست آمده از روش المان محدود با نتایج آزمایش های پیشین انجام شده توسط نویسندگان مقایسه شده اند. مطالعه نمونه ها با آزمایش چهار نقطه خمشی تیرهای بتنی مقاوم شده با CFRP انعطاف پذیر با سه مقاومت بتنی متفاوت در دماهای 20، 50 و 80 درجه سانتی گراد انجام گرفت. مدل سازی نمونه ها، همانند روند آزمایشگاهی، در دو مرحله متوالی انجام گرفته است. در مرحله اول، نمونه ها تا دماهای مورد نظر گرم شده و در مرحله بعد تحت همان دمای بالا، تحت بارگذاری مکانیکی تا گسیختگی، قرار گرفتند. نتایج مدل سازی با توجه به مقدار بارنهایی، روند منحنی های بارنهایی- جابجایی و الگوی ترک خوردگی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردید که نشان از تطابق خوب روند مکانیکی با مدل های عددی بود. همچنین تاثیر کرنش های حرارتی نسبت به کرنش های ناشی از بار مکانیکی خارجی، مورد بررسی قرار گرفته و مشخص شد که نقش عدم تناسب ضریب انبساط حرارتی ،کمتر از نقش کاهش مشخصات مکانیکی در اثر حرارت بوده است. در نهایت نتایج المان محدود با مدل های تحلیلی ارائه شده برای محاسبه کرنش در CFRP، تنش برشی و نرمال در بتن ناشی از تغییر دما مقایسه و تطابق قابل قبولی مشاهده شد..

    کلیدواژگان: مدل سازی، المان محدود، تیر بتنی، CFRP، دما، مدل پلاستیک آسیب دیده بتن
  • اتابک فیضی*، مجید پاسبانی خیاوی، لیلا رمزی صفحات 89-104
    مخازن آب از جمله اجزاء اصلی شبکه های آبرسانی به منظور ذخیره، نگهداری و نیز تامین فشار آب می باشند و به جهت اهمیتی که این سازه ها دارند باید پس از وقوع زلزله قابلیت بهره برداری و تامین فشار در شبکه آبرسانی را داشته باشند. در این مقاله تاثیر نسبت سختی بتن فونداسیون به سختی بتن مخزن بر تحلیل لرزه ای مخازن هوایی مورد بررسی قرار گرفته است. در تحلیل لرزه ای حاضر، نسبت سختی بتن فونداسیون به سختی بتن بدنه مخزن به صورت ضریب ثابت K بیان شده است. با تغییر این ضریب، تاثیر آن بر روی هر کدام از پارامترهای تنش کششی، فشاری و تغییرمکان با استفاده از تحلیل احتمالاتی مورد بررسی قرار گرفته است. مخزن مورد مطالعه به کمک روش هایی که مبتنی بر روش اجزای محدود می باشد به صورت سه بعدی در نرم افزار انسیس مدل سازی شده است. در این مدل سازی اندرکنش بین بدنه مخزن، سیال و فونداسیون در نظر گرفته شده و برای اعمال زلزله از شتاب نگاشت زمین لرزه منجیل در مدل مورد نظر استفاده شده است. تحلیل احتمالاتی استفاده شده، شبیه ساز مونت کارلو با استفاده از روش نمونه برداری ابر مکعبی لاتین بوده و از ضریب K به عنوان متغیر ورودی استفاده شده است. مقدار ماکزیمم تغییر مکان افقی سازه، تنش اصلی اول حداکثر و تنش اصلی سوم حداکثر نیز به عنوان پاسخ های بحرانی و متغیرهای خروجی انتخاب شده اند. نتایج حاصل از تحلیل مدل ها و مقایسه پاسخ هایی نظیر تنش های اصلی حداکثر و تغییرمکان حداکثر نشان می دهند که با در نظر گرفتن ملاحظات اقتصادی و ضریب اطمینان مناسب برای سیستم، بهینه ترین و مطلوب ترین مقدار برای ضریب K تقریبا 7/0 می باشد.
    کلیدواژگان: مخزن هوایی، اندرکنش، فونداسیون، سختی بتن، زلزله، انسیس، مونت کارلو
  • سحر رادکیا، فرهاد عباس گندمکار*، روح الله راه نورد صفحات 105-120

    یکی از روش های مقابله با نیروی زلزله و تاثیرات نامطلوب آن بر سازه ها، استفاده از جداسازهای لرزه ای می باشد. تحقیق و بررسی بر سازه لرزه ای از دهه های گذشته توسط پژوهشگران آغاز شده، ولی تاکنون مطالعه ای بر موضوع تحقیق حاضر صورت نپذیرفته است لذا در این مطالعه رفتار لرزه ای سازه لغزشی نامتقارن فولادی با سیستم قاب خمشی تحت تاثیر مولفه ی افقی زلزله با در نظر گرفتن اثرات اندرکنش خاک و سازه مورد بررسی قرار گرفته است. جهت دستیابی به هدف اصلی تحقیق، سازه های یک، پنج و ده طبقه نامنظم (میزان نامنظمی 40%) با جداگر لرزه ای R-FBI واقع بر روی خاک های تیپ II، III و IV در نظر گرفته شده است. همچنین برای بررسی اثر نامنظمی، سازه های با نامنظمی 20، 40 و 60 درصد با مدل منظم آن مقایسه شد. جهت حصول نتایج تحقیق، از روش عددی اجزا محدود با مدل سازی مصالح در ناحیه غیرخطی و تحلیل دینامیکی صریح بهره گرفته شده است. نتایج تحقیق نشان می دهد که با تغییر نوع زمین (مطابق آیین نامه 2800)، تغییرمکان و شتاب طبقات سازه به طور قابل ملاحظه ای تغییر می کند. این تغییر جهت تبدیل زمین نوع II به III برای تغییر مکان طبقه فوقانی سازه 1، 5 و 10 طبقه به ترتیب 2/87%، 36%، 1/4% و جهت تبدیل زمین نوع II به IV به ترتیب 1/19%، 3/1% و 7/30% می باشد. همچنین شتاب طبقه فوقانی سازه های 1، 5 و 10 طبقه با تبدیل زمین از نوع II به III به ترتیب 18/2%، 2/3%، 2/43% و از نوع II به IV به ترتیب 9/51%، 5/40% و 4/57% می باشد.

    کلیدواژگان: سازه نامتقارن، سازه لغزشی، اندرکنش خاک و سازه، آنالیز لرزه ای، قاب خمشی فولادی
  • سید مسعود میر طاهری*، محمدرضا رجبی، حمید میرزایی فرد، میثم ناظریان صفحات 121-136
    استفاده از آلیاژهای حافظه دار سوپرالاستیک (SMAs) به عنوان میلگرد در سازه های بتنی در میان پژوهشگران به تدریج در حال افزایش است. به دلیل تفاوت خواص مکانیکی SMA در مقایسه با فولاد معمولی، استفاده از میلگرد SMA در بتن ممکن است تغییراتی در پاسخ سازه، تحت بارهای لرزه ای به وجود آورد. در این مطالعه، تاثیر استفاده از میلگرد های SMA در سازه های بتنی بر روی ساختمان های بتن مسلح با طبقات 3، 6 و 8 به روش تحلیلی مورد بررسی قرار گرفته است. برای هر ساختمان سه نحوه متفاوت میلگرد گذاری در نظر گرفته شده است: 1- تمام میلگرد ها از جنس فولاد معمولی ، 2- در ناحیه مفاصل پلاستیک تیر، میلگرد ها از جنس SMA و در سایر قسمت ها از جنس فولاد معمولی و 3- میلگرد SMA در تمام طول تیر و میلگرد فولادی در دیگر قسمت ها. به منظور بدست آوردن پاسخ لرزه ای سازه های مجهز به میلگرد SMA، تحلیل دینامیکی افزایشی (IDA) با استفاده از ده رکورد معروف زمین لرزه، برای هر سه نحوه آرماتور گذاری توسط برنامه Opensees انجام شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد، در قاب های سه طبقه ظرفیت فروریزش قاب ها تقریبا یکسان است، اما در مورد قاب های 6 و 8 طبقه ظرفیت فروریزش قاب های Steel بیشتر می باشد، ضریب رفتار 3 و 6 طبقه در حالات متفاوت آرماتور گذاری تغییر زیادی ندارد ولی در قاب 8 طبقه این تغییر محسوس است. در مورد تغییر مکان های نسبی ماندگار هم در همه قاب ها استفاده از آلیاژهای حافظه دار، این تغییر مکان ها را کاهش داده است.
    کلیدواژگان: ساختمان بتنی مسلح، آلیاژ حافظه دار، تحلیل دینامیکی افزایشی، ضریب رفتار، تغییر مکان نسبی ماندگار
  • محمد جلیلی صدرآباد، موسی محمودی صاحبی*، رضا ملاپور اصل صفحات 137-158
    المان های سازه در برابر بارهای لرزه ای رفتار چرخه ای یا هیسترزیس از خود نشان می دهند، به همین دلیل تحلیل این نوع رفتار سازه ای از اهمیت بالایی در مهندسی زلزله برخوردار است. از طرفی، با توجه به پیچیدگی این نوع از رفتار غیرخطی و عدم وجود یک تابع صریح برای بیان نیروی مقاوم برحسب تغییر شکل در این حالت، مدل سازی و تحلیل پدیده هیسترزیس یکی از پیچیده ترین مسائل در دینامیک غیرخطی سازه ها است. در این تحقیق، روش انرژی اصلاح شده، به عنوان یک روش عددی برای تحلیل این نوع سیستم ها به کار گرفته می شود. به منظور نیل به اهداف این تحقیق، در ابتدا مرور کوتاهی بر روی مدل های هیسترزیس الاستوپلاستیک می گردد. در ادامه با فرمول بندی معادلات تعادل انرژی سیستم برای سازه های تک درجه آزادی با رفتار غیرخطی مادی چرخه ای، الگوریتم اجرای کامپیوتری این روش به صورت گام به گام ارائه می شود. یک مثال تک درجه آزادی ساده با سختی دوخطی- الاستیک تحت ارتعاش آزاد با استفاده از روش پیشنهادی به صورت جزئی برای آشنایی هر چه بیشتر خواننده با مفهوم روش پیشنهادی ارائه می گردد. سپس، سازه های تک درجه و چند درجه آزادی با رفتار الاستوپلاستیک با استفاده از روش پیشنهادی تحلیل شده و نتایج با روش های عددی رایج دیگر صحت سنجی می گردند. به طورکلی، نتایج این تحقیق نشان داده است که این روش در مقایسه با سایر روش های موجود در تحلیل رفتار چرخه ای سازه ها از دقت مناسبی برخوردار بوده و با کاهش مرتبه در معادله حاکم بر مساله، عدم نیاز به تعریف پارامترهای تنظیم کننده اضافی در حل عددی و سادگی در اجرای کامپیوتری، به خوبی می تواند با ایجاد حس فیزیکی در تحلیلگر در بررسی پاسخ سیستم های هیسترزیس در برابر بارهای لرزه ای به کار گرفته شود.
    کلیدواژگان: رفتار چرخه ای، روش انرژی اصلاح شده، رفتار الاستوپلاستیک، ارزیابی لرزه ای، تحلیل دینامیکی
  • امین ایرانپور، هومن ابراهیم پور، رضا رهگذر* صفحات 159-174
    در این مقاله، یک راهکار برای مدل سازی عددی رفتار پیوستگی-لغزش میلگرد مدفون در بتن پیشنهاد شد. بدین منظور، یک نمونه ی ساده ی آزمایشگاهی میلگرد مدفون در بتن از مراجع معتبر انتخاب گردید. مدل سازی اجزاء محدود نمونه ی مذکور در نرم افزار آباکوس انجام شد و پس از مقایسه ی نتایج حاصل از تحلیل اجزاء محدود با نتایج حاصل از آزمایشگاه، صحت مدل پیشنهادی مورد تائید قرار گرفت. سپس یک نمونه ی اتصال تیر به ستون بتن مسلح درجاریز و یک نمونه ی اتصال تیر به ستون بتن مسلح پیش ساخته از مراجع معتبر انتخاب گردید و به روش اجزاء محدود مدل سازی شدند. راهکار پیشنهادی برای مدل سازی لغزش میلگرد در نمونه ی اتصال پیش ساخته پیاده سازی شد. پس از اتمام مدل سازی و صحت سنجی نتایج حاصل از تحلیل اجزاء محدود نمونه ها، برای بهبود رفتار نمونه ی اتصال پیش ساخته از وصله ی مکانیکی برای جلوگیری از لغزش میلگرد طولی تیر استفاده شد. این اصلاح در نمونه ی اتصال پیش ساخته، منجر به بهبود رفتار اتصال شامل افزایش بار تسلیم و بار نهایی اتصال نسبت به نمونه ی اتصال پیش ساخته و حتی نمونه ی اتصال درجاریز شد؛ اما نسبت لنگر نهایی وارد بر مقطع به مقاومت خمشی مقطع در نمونه ی درجاریز و نمونه ی پیش ساخته ی اصلاح شده تقریبا برابر و نزدیک به عدد یک بود که این خود بیانگر رسیدن لنگر در مقطع به حداکثر ظرفیت خود و تشکیل مفصل پلاستیک خمشی در مقطع است.
    کلیدواژگان: بتن پیش ساخته، اتصال تیر به ستون، مدل سازی اجزاء محدود، رفتار پیوستگی-لغزش بین فولاد و بتن، مهار مکانیکی
  • علی نیکخو*، میلاد رهبر دهقان، علی فرازنده صفحات 175-194
    در این مقاله، از طریق مقایسه کارایی توابع چندجمله یی متعامد مفسر مرزی در برابر روش اجزاء محدود، به تحلیل رفتار استاتیکی و دینامیکی صفحات نازک مستطیلی دارای بازشو پرداخته شده است. در همین راستا، رفتار صفحات تحت شرایط مرزی مختلف و با ابعاد متفاوت بازشو مورد بررسی قرار گرفته است. در تحلیل استاتیکی، پارامترهای جابجایی و لنگر خمشی و در تحلیل دینامیکی، بسامدهای ارتعاش آزاد صفحه مورد بحث واقع شده است. نتایج به دست آمده حاکی از سادگی، تطابق با شرایط مرزی هندسی، همگرایی سریع، سهولت و دقت بالای توابع چندجمله یی متعامد مفسر مرزی برای تعیین پارامترهای استاتیکی و دینامیکی صفحات در حالات مختلف است. هرچند که سرعت تحلیل در روش اجزاء محدود نسبت به استفاده از توابع چندجمله یی متعامد مفسر مرزی بیشتر است اما سهولت و دقت استفاده از این توابع در تحلیل استاتیکی و دینامیکی صفحات دارای بازشو با مرزهای خطی و به ویژه مرزهای منحنی (صفحات و بازشوهای دایروی، بیضوی، مستطیلی و...) می تواند به عنوان معیار برتری کاربردی چندجمله یی های متعامد مفسر مرزی نسبت به روش کلاسیک اجزاء محدود مطرح شود. لازم به ذکر است با استفاده از چندجمله یی های متعامد مفسر مرزی می توان هرگونه تغییر در شرایط سازه و بازشو ها را به سرعت و سهولت اعمال نمود، در صورتیکه در استفاده از روش کلاسیک اجزاء محدود اینگونه نیست و این تغییرات هزینه های محاسباتی زیادی به همراه دارد.
    کلیدواژگان: چندجمله ای های متعامد مفسر مرزی، روش اجزاء محدود، صفحات نازک دارای بازشو، تحلیل استاتیکی، تحلیل دینامیکی
  • محسن ایزدی نیا*، رحمت الله پورجعفری صفحات 195-210
    خسارت های گسترده در تعداد زیادی از ساختمان های موجود تحت برش درون صفحه، نیاز به تکنیک های مقاوم سازی سازه ای برای ساختمان های بنایی را نشان می دهد.FRP و شاتکریت تکنیک های مقاوم سازی هستند که می توانند برای تقویت و ترمیم سازه های بنایی استفاده شوند. دیوارهای بنایی تقویت شده با FRP و شاتکریت می توانند افزایش زیادی در مقدار برخی از پارامترهای رفتاری مثل مقاومت، جذب انرژی و سختی نشان دهند. اما مقایسه و تاثیر شاتکریت و FRP به صورت یکطرفه بر رفتار برشی دیوارهای بنایی تحت نیروهای جانبی تا کنون کمتر مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش به منظور ارزیابی و اعتبارسنجی روش های مدل سازی عددی به معرفی دو مدل آزمایشگاهی متفاوت از نوع دیوار آجر رسی تقویت شده با نوارهای FRP افقی و بلوک سیمانی تقویت شده با شاتکریت پرداخته می شود. در انتها به مدلسازی و تحلیل شش دیوار تحت بارهای جانبی با استفاده از تحلیل غیر خطی بارافزون در نرم افزار آباکوس پرداخته شده است. نتایج آنالیزهای انجام شده بیانگر اثر مطلوب تقویت دیوارهای بنایی غیرمسلح با شاتکریت یکطرفه و FRP صفحه ای می باشد. به طوری که سختی و مقاومت دیوار بواسطه افزودن شاتکریت در یک طرف دیوار به میزان قابل توجه ای افزایش می یابد. همچنین میزان افزایش جذب انرژی برای تقویت کننده های FRP برای دیوارهای بنایی 60 الی 70 درصد و برای شاتکریت 70 الی 90 درصد مشاهده شده است بنابراین تقویت دیوارهای بنایی با شاتکریت یکطرفه اثری مطلوب تر نسبت به FRP دارد.
    کلیدواژگان: برش درون صفحه، FRP، شاتکریت، دیوارهای بنایی، اجزای محدود، آباکوس
  • موسی مظلوم*، حامد کاظمی صفحات 211-228
    در این مطالعه به بررسی عددی رفتار تیرهای بتن آرمه با خاموت های دورپیچ مستطیلی تحت بارگذاری پیچشی پرداخته شده است. این مقاله آنالیز اجزاء محدود، شامل نتایج آزمایشگاهی 27 تیر بتنی دارای خاموت گذاری دورپیچ مستطیلی را ارائه می دهد، که در آن خاموت های دورپیچ مستطیلی دارای فواصل و زاویه ساق های قائم و افقی متفاوت می باشند و توسط نرم افزار آباکوس به روش تحلیل ضمنی Explicit صحت سنجی شده اند. شرایط محصورشدگی با تغییر در منحنی تنش کرنش بتن به تیرهای بتنی اعمال شده است. با توجه به نتایج مدل سازی، افزایش میزان آرماتور های عرضی با افزایش میزان محصورشدگی، باعث افزایش لنگر پیچشی حداکثر و شکل پذیری بیشتر تیر های بتنی شده است. استفاده از خاموتهای دورپیچ مستطیلی پیوسته در مقایسه با خاموتهای معمول، با درصد آرماتور های عرضی برابر به طور متوسط باعث افزایش 5 تا 35 درصدی لنگر پیچشی حداکثر می گردد. در خاموت های دورپیچ مستطیلی که زاویه ی بالای آنها صفر نیست برای زوایای مختلف، با درصد آرماتور عرضی برابر، افزایش زاویه بالایی، باعث افزایش زاویه کناری شده است که حاصل آن افزایش لنگر پیچشی حداکثر می باشد. این افزایش زاویه بالایی تا 20 درجه باعث افزایش لنگر پیچشی حداکثر و بیشتر از آن باعث کاهش لنگر فوق می گردد. بررسی نتایج حاصل از خاموت های دورپیچ مستطیلی که زاویه ی بالایی آنها صفر نیست و مقایسه آنها با حالتی که صفر می باشد، نشان می دهد که برای حالاتی که این زاویه کمتر از 14 درجه است، حداکثر لنگر پیچشی حاصل دارای اختلاف اندکی با حالت بدون زاویه است. حتی در برخی حالات، هنگامی که زاویه بالایی صفر است، لنگر پیچشی بیشتری حاصل می گردد. از لحاظ اجرایی هم استفاده از خاموت های دورپیچ با زاویه بالایی صفر درجه با توجه به سهولت ساخت و کاهش هزینه های تولید خاموت های دورپیچ، توصیه می گردد.
    کلیدواژگان: تیر بتنی، خاموت دورپیچ مستطیلی، پیچش، اجزاء محدود، آباکوس
|
  • GholamReza Havaei Page 2

    I am glad to announce publication of Volume 6, No.3 (2019) of Journal of “Structural and Construction Engineering”. Journal of “Structural and Construction Engineering” publishes by Iranian Society of Structural Engineering (ISSE) which is one of the leading institutes in the region. ISSE’s mission is to create an appropriate platform for the purpose of scientific, technical, research, educational communication, and scientific exchanges and competitions between researchers and specialists in structural engineering and related fields, and integration of the activities in the field of structural engineering and construction, the expansion of the frontiers of science and professional and public awareness in MEA region. To do so, ISSE established a leading journal and will publish it four times a year.
    Journal of “Structural and Construction Engineering” provides a forum for a broad blend of scientific and technical articles to reflect the evolving needs of the structural engineering and construction communities in the region. The scope of “Structural and Construction Engineering” encompasses, but is not restricted to, the following areas: structural engineering; earthquake engineering; structure-soil interaction; structural fire engineering; blast engineering; structural reliability/stability; life assessment/integrity; structural health monitoring; structural dynamics; experimental modelling; performance-based design, construction management. “Structural and Construction Engineering” also publishes review articles, technical notes, and a diary on national and international events related to any aspect of structural engineering.
    “Structural and Construction Engineering” has a continuous open call for papers. Backed by the reputation of the members of its Editorial Board, we will continue to push for excellence in the contents and quality of this journal. From now on, all published articles in JSCE will get Digital Objective Identifier (DOI) which is very important for indexing and etc. In addition, JSCE is an Open Access (OA) journal that is available online to the reader without financial, legal, or technical barriers other than those inseparable from gaining access to the internet itself. We also are proud to announce that Ministry of Science, Research and Technology of Iran gave grade A to JSCE (similar grade to ISSE) in the last year evaluation.
    I wish you enjoy reading this issue of “Structural and Construction Engineering” and I invite you to contribute to the success of this journal by submitting your articles.

  • Mahsa Doostmohamadi, Hojat Karami, Sayed Farhad Mousavi, Omid Rezayfar Pages 5-16
    Increase of impervious surfaces in urban areas, has led to many problems, including flooding roads and streets during rainstorms which could create difficulties for pedestrians and cars. An effective way of reducing urban runoff and waterlogging is to use permeable concrete pavement. In the present study, the effect of replacing different percentages of travertine additive with the main aggregates of permeable concrete on physical and mechanical properties of this type of concrete has been studied. Samples development and testing with three replicates for each sample was carried out at the Concrete Technology Laboratory of Semnan University. Statistical analysis of the results was carried out using SAS 9.4 software at 95% confidence level for all the samples. Results showed that due to the porous structure of travertine, increasing the percentage of travertine replacement with aggregate increased the porosity and permeability coefficient. The highest porosity was observed for T-100 and T-75 specimens, which was 29.13% and 28.78%, respectively. Also, the highest permeability coefficient (1.96 mm/s) was for T-75 and T-100 specimens. Other results indicated that replacement of travertine with a percentage of aggregates in porous concrete reduced the compressive strength of the samples compared to the control sample. Maximum and minimum compressive strengths were 17.33 and 12.22 MPa, respectively, for T-25 and T-100 specimens; While the compression strength of the control sample was 18.45 MPa. Based on the results, due to porosity, high permeability and suitable resistance of this permeable concrete with travertine , this type of concrete has high potential to be used in pavements, especially in areas with low traffic.
    Keywords: Permeable concrete, Travertine, Aggregate, porosity, Compressive strength
  • Gholamreza Abdollahzadeh *, Morteza Naghipor, Ehsan Shabanzadeh Pages 17-40

    This paper evaluates the effect of I-shaped beams connection rigidity with different span length on vertical force and shear stress distribution in beam flanges and web at connection section in comparison with classical theory of stress distribution. Accordingly, 72 models with different connection rigidity under concentrated static load in mid span have been made for doing parametric study in ANSYS Workbench finite element software. The linear static analysis was done on all constructed models. Variable parameters in these research for parametric study include of connection rigidity in the case of change in the end plate thickness (from 7 to 30 mm), beam span length, restraint or no restraint between beam web and flange and the presence or absence of Poisson’s effects. Performed studies have shown that that vertical shear stress distribution in beam to column connection section with moment connection differs a lot from what is stated in mechanics of materials equations. Practically the available equations in regulations which state that web receives the entire vertical shear and ignore the contribution of flanges are not reliable. Studies also showed that the contribution of the flanges and web at connecting section from vertical shear force strongly affected by the connection rigidity and the beam span length. On the other side, the results express this fact that among desired parameters the existence of restraint between flanges and web in all models is the most important parameter in the differences between the classical and real results and elimination of this parameter in structures can be considered as an idea to improve the performance of the modern connections.

    Keywords: classical theory of stress distribution, real stress distribution, restrain of lateral deformation, restrain of connection section warping, restrain between beam flange, web at connection region
  • Milad Hemmatian, Mohammad Javad Taheri Amiri, Omid Ghenaat Pages 41-56
    Project planning and scheduling are one of the most important issues in construction engineering and management. It is being crucial to progress developed countries. One of the major challenges in construction project management is time and cost management. The traditional view lonely is not able to meet the needs of this field. Therefore, the use of modern management approaches can be greatly helpful. Time and cost are among the important objectives of each project. Cost and time trade-off is among the major important issues in projects planning and control and the main of solving this problem is actually analysis of interaction of different types of project costs and time of the project. In this paper, a time and cost trade off project scheduling problem under budget constraint is studied. For this purpose, a meta-heuristic genetic algorithm is developed to find the optimal solution in MATLAB. Completion time sensitivity analysis is done according to different budget level. In order to validate proposed algorithm, problem is solved by GAMS and the outputs between them are compared. The results show that proposed meta heuristic algorithm is able to solve problem optimally so that differences between samples solution were zero in different budget level.
    Keywords: construction engineering, management, project management, Time, Cost management, Metaheurestic algorithm, Budget constraint
  • Jahangir Khazaei *, Afshin Ghobadian Pages 57-70

    Deep excavation have a direct effect on stresses and strains of surrounding soil, and it leads to the change in static and dynamic response of adjacent structures of the excavation. In this study the effects of urban rail ramp permanent excavation on Hamyari response, has been investigated. Consideration of soil-structure-groove interaction has a great effect on the structure response, including increased range of internal motion of foundation and floors, reducing the base shear, and increasing the natural period of the structure. The three-dimensional study has considered a nonlinear behaviour for soil and steel materials and also, semi-infinite elements have been used for viscose boundaries. The use of semi-infinite boundaries has shown a desirable performance in seismic analysis of soil environments. Placement of the building near the entrance ramp of Kermanshah metro and consideration of soil-structure interaction near the excavation, lead to the 8.98% increasing in the first period of the structure, decreasing 19.37% base shear of the Structure against the rest rigid condition, and also increasing the lateral displacement of floors, especially higher floors, and this increment in the roof floor compared to the rigid base and soil-structure interaction are 89.89% and 14.25%, respectively. Also, consideration of soil-structure interaction adjust excavation for building compared to the case with soil-structure interaction and without the excavation effect, leads to the 1.09% increasing in the first period of the structure and 10.27% decreasing in base shear, and also increasing of acceleration response spectrum.

    Keywords: Soil-structure interaction, deep excavation, Dynamic Response, base shear, period of first mode, structure adjust excavation
  • Mahmood Naderi *, Siamak Esmealizadeh Pages 71-88

    The use of externally bonded fiber reinforced polymer (FRP) has been proven to be an effective and efficient method to strengthen deficient concrete components and structures. This paper presents numerical investigations on the de-bonding behavior of concrete beams strengthened with externally bonded CFRP fabrics, at elevated temperatures. The numerical study was carried out, using the commercial package, “Abaqus”, for finite element analysis. The simulation was validated against laboratory four point bending tests of nine plain concrete beams previously performed by the authors. The behavior of concrete beams with three different design concrete strength of 20, 30 and 40 MPa which were externally bonded by CFRP fabrics were investigated at -20, +20, +50 and +80 Degree Celsius. Linear elastic isotropic and orthotropic models were used for the CFRP layer and a cohesive bond model was used for the concrete – CFRP interface. A plastic damage model was also used for the concrete. In the finite element analysis, similar to the laboratory tests, the specimens were first heated up to the elevated temperatures, and then loaded up to failure. The results show good agreement with the experimental data, regarding the failure loads, load–displacement response, and crack patterns. The finite element results of thermal strains in CFRP and stresses in the concrete are also compared with the thermal strains and stresses, determined by the analytically models.

    Keywords: CFRP, Numerical modelling, High Temperatures, Concrete Beams, Plastic Damage Model
  • Atabak Feizi *, Majid Pasbani Khiavi, Leila Ramzi Pages 89-104
    Water tanks are among the main components of water supply networks for storing, maintaining and supplying pressure, and these structures should have the ability to exploit and supply pressure in the water supply network after the earthquake. In this paper, the effect of foundation concrete hardness to tank concrete hardness on seismic analysis of air tanks has been investigated. In the current seismic analysis, the relationship between the concrete hardness of the foundation and the concrete of the tank body is expressed by the definition of the constant coefficient K. By changing this coefficient, its effect on each of the tensile/compressive stress, and displacement parameters using a probabilistic analysis is examined. The tank is modeled using a three-dimensional finite element method based on ANSYS software. In this model, the interaction between the tank body, fluid and foundation are considered and the accelerogram of Manjil earthquake in the intended model is used to apply the earthquake. The probabilistic analysis used in this study is Monte Carlo simulator using the Latin hypercube sampling method and K coefficient is used as an input variable. The maximum horizontal displacement of the structure, the maximum 1st principle stress and the maximum 3rd principle stress are selected as critical responses and output variables. The results of analyzing models and comparing responses such as maximum principle stresses and maximum displacement show that with regard to economic considerations and the appropriate reliability coefficient for the system, the most efficient and optimal value for the coefficient K is approximately 0.7.
    Keywords: Air tank, Interaction, Foundation, Concrete hardness, Earthquake, Ansys, Monte Carlo
  • Sahar Radkia, Farhad Abbas Gandomkar *, Rohola Rahnavard Pages 105-120

    One of the methods of resisting to earthquake forces and its undesirable effects on structures is the use of seismic isolators. Investigations on the seismic structure have been initiated by researchers since decades, but so far no study has been done on the subject of this research. Therefore, in this study, the seismic behavior of an asymmetric slip structure with a moment frame system is affected by the horizontal component of the earthquake with Considering the effects of soil and structure interaction have been investigated. In order to achieve the main objective of the research, one, five, and ten stories irregular structures (40% irregularity) are considered with seismic isolator R-FBI located on type II, III and IV soils. Also, for irregular effect analysis, irregular structures of 20, 40 and 60 percent were compared to the regular model. In order to obtain the results of the research, the finite element method has been used with modeling of nonlinear materials and performing dynamic explicit analysis. The results of the study showed that, by changing the type of soil (in accordance with the 2800 Standards), the displacement and acceleration of the structural changes considerably. This change for the conversion of II to III soil was 87.2%, 36%, 4.1%, and in order to convert the soil II to IV, 19.1%, 3.1% and 30.7%, respectively, to change location of the upper storey of the structure is 1, 5 and 10 stories. Also, the acceleration of the upper storey of structures of 1, 5 and 10 stories for converting II to III are 2.18%, 3.2%, and 43.2% respectively, and in order to convert II to IV are 51.5%, 40.5% and 57.4% respectively.

    Keywords: Antisymmetric structure sliding structure_sliding structure_soil - structure interaction_seismic analysis_Steel moment frame
  • Masoud Mirtaheri *, Mohammadreza Rajabi, Hamid Mirzaeefard, Meysam Nazerian Pages 121-136
    Buildings in high seismic regions are prone to severe damage and collapse during earthquakes due to large lateral deformations. The use of superelastic shape memory alloys (SMAs) as reinforcements in concrete structures is gradually gaining interest among researchers. the effect of SMAs as reinforcement in concrete structures is analytically investigated for 3, 6 and 8-story reinforced concrete (RC) buildings. Each building has five bays in both directions with the same bay length of 5m. For each concrete building, three different reinforcement details are considered: (1) steel reinforcement (Steel), (2) SMA bar used in the plastic hinge region of the beams and steel bar in other regions (Steel-SMA), and (3), beams fully reinforced with SMA bar (SMA) and steel bar in other regions. For each case, columns are reinforced with steel bar. Results obtained from the analyses indicate that the value of Sa in Steel-SMA frames are higher than SMA frames, and its recovery capacity is almost similar with SMA frames. the SMAs materials are expensive, and the use of Steel-SMA frames can be reasonably effective in seismic zones. The comparison between frames with various reinforcements details shows that Sa of 3-story frames with various reinforcements are almost identical. but, in 6- and 8-story frames, Sa of Steel frames are higher than others. frames with SMA bars in the all length or plastic hinge region of the beam have reached a same level of seismic demand under lower spectral acceleration which can be resulted from the decreased stiffness caused by SMA bars. results indicate that structural behaviour factor in 3 and 6 story buildings with different types of reinforcement is not much change, but this change is perceptible in the 8-story frame. In the case of residual drift in all cases, the use of shape memory alloys will reduce this drifts.
    Keywords: Concrete Structures, Superelastic Shape Memory Alloys, IDA, Residual Drift, structural behavior factor
  • Mohammad Jalili Sadr Abad, Mussa Mahmoudi *, Reza Mollapour Asl Pages 137-158
    Structural elements exhibit cyclic behavior or hysteresis under seismic loads; therefore, the analysis of this type of response is of great importance in Earthquake Engineering. On the other hand, due to the complexity of this nonlinear behavior and the absence of an explicit function to express the restoring-force regarding deformation, the modeling and analyzing of the phenomenon of hysteresis is one of the most complex problems in nonlinear dynamics of structures. In this research, the modified energy method is used as a numerical method to analyze this type of systems. To achieve the objectives of this research, a brief review on elastoplastic hysteresis models is initially considered. Then, by formulating the energy equilibrium equations for single-degree freedom structures with nonlinear material-cyclic behavior, the computer-implemented algorithm of this method is presented in a step-by-step manner. A simple single-degree-of-freedom example with bilinear-elastic stiffness under free vibration using the proposed method is provided for the reader's familiarity with the concept of the proposed method. Subsequently, a one-story structure and a multiple-degrees-of-freedom system with elastoplastic behavior are analyzed using the given method, and conventional numerical methods are utilized to verify the results. In general, the results of this study showed that this method has a good accuracy compared to other techniques in the analysis of hysteresis behavior of structures. In addition, this approach decreases the order in the governing equation of the problem; and, there is no need to define the additional adjustable parameters in numerical solution. On the whole, the presented technique with simplicity in computer execution can be used by creating a physical sense in the analyst to calculate the response of hysteresis structural systems.
    Keywords: Cyclic behavior, modified energy method, elasto plastic behavior, seismic analysis, time history analysis
  • Amin Iranpour, Houman Ebrahimpour, Reza Rahgozar * Pages 159-174
    In this paper, in order to numerically model the bond-slip behavior of embedded bars, an applicable procedure was proposed. To evaluate the efficiency of the proposed model, a credible experimental specimen was selected and modeled in Abaqus software. Comparing the numerical and experimental results of the specimen confirmed the acceptable accuracy of the proposed model. Afterwards, two monolithic and precast reinforced concrete beam-to-column connections were chosen from experimental tests and were numerically simulated. Investigation on the precast specimen showed that the required embedded length of longitudinal bars of beam was not considered. Hence, slippage of the longitudinal bars of the beam at the connection area led to degradation of connection strength. In order to consider this slippage in finite element modeling, the proposed approach was employed. Analytical results showed a suitable agreement with experimental ones and slippage of the beam bars was observed in the finite element analysis. Consequently, in order to prevent the slippage of beam bars, couplers at the end of the bars were used. Required area of the couplers was calculated as such to develop yielding in longitudinal beam bars. These couplers were added to the precast specimen and afterward, this specimen was named modified-precast specimen. Capacity of the modified-precast specimen including yielding load, ultimate load and ductility was improved in comparison with monolithic and precast specimen. However, the ratios of ultimate moment to flexural strength in modified-precast and monolithic specimens are approximately equal to one, which shows the formation of flexural plastic hinge in the beams of both modified-precast and monolithic specimens.
    Keywords: Precast concrete, beam-to-column connection, finite element modeling, bond-slip behavior, Mechanical anchorage
  • Ali Nikkhoo *, Milad Rahbar Dehghan, Ali Farazandeh Pages 175-194
    In this article, the efficiency of Boundary Characteristic Orthogonal Polynomials (BCOPs) in analyzing the static and dynamic behavior of thin rectangular plates with openings versus the Finite Element Method (FEM) and the analytical solutions (if they exist), is investigated. Despite this simple procedure, according to the obtained results, the accuracy of BCOPs in most of the studied cases compared to the analytical solutions or those obtained via FEM is acceptable. Besides, different sizes for the openings are assumed and in one case a steel strip is used to stiffen the plate around the opening. Maximum deflection of the plate is the core parameter to be compared seeking the convergence rate of the employed method. Furthermore, natural frequencies of the plate are obtained and compared to assess the capability of BCOPs in dynamic analysis of thin plates. In all of the studied cases, the efficiency of the BCOPs is evident based on its simplicity in comparison with conventional FEM or other competitive methods. Furthermore, one of the main advantages of using these functions in comparison with eigenfunction expansion method in analytical and semi-analytical approaches in the analysis of thin rectangular plates is the existence of all plates’ shape functions for any arbitrary boundary conditions, while this is limited to some special cases in the exact eigen problem solution of the plate.
    Keywords: Boundary Characteristic Orthogonal Polynomials, Finite element method, Thin plates with opening, Static analysis, Dynamic analysis
  • Mohsen Izadinia *, Rahmatollah Pourjaafary Pages 195-210
    Extensive damages in a large number of existing buildings under in-plane shear has shown the need of structural strengthening techniques for masonry structures. FRP and shotcrete are strengthening techniques which can be used to repair or strengthen masonry structures. Masonry walls strengthened with FRP and shotcrete can greatly increase some behaviour parameters such as strength, energy absorption and stiffness, but the comparison and effect of single-faced FRP and shotcrete layers on shear behavior of masonry walls under lateral loads have not been studied so far. In this research in order to evaluate and validate numerical modelling approaches, two kinds of experimental masonry wall models made by clay bricks and concrete blocks strengthened by FRP and shotcrete were introduced. At the end, modelling and analysis of six walls under lateral loads using the nonlinear analysis of pushover in Abaqus software has been investigated. The results of the analysis show the feasible effect of strengthening unreinforced walls with single-faced shotcrete and FRP, so that the stiffness and strength of the wall increases significantly due to the addition of shotcrete to one side of the wall. Also, amount of energy absorption increase for FRP is 60-70% and for shotcretes 70 to 90%. Therefore strengthening by single-faced shotcrete has a more feasible effect.
    Keywords: In-plane shear, FRP, shotcrete, masonry wall, Finite elements, ABAQUS
  • Moosa Mazloom *, Hamed Kazemi Pages 211-228
    In this numerical investigation, rectangular spiral reinforcement behavior have been examined. This article presents the finite element models of the experimental tests of 27 reinforced concrete beams that have rectangular spiral reinforcement with the distance of different vertical and horizontal leg angles. The explicit analyses have been verified the condition of confinement by changing in stress-strain curve of the reinforced concrete beams. According to the results of modeling, increasing the transverse reinforcement and improving in confinement advances the maximum torsion and more ductility of the concrete beams. Using continues rectangular spiral reinforcement in comparison with commonly used stirrups, with the same percentage of transverse reinforcement, improved the maximum torsion capacity from 5 to35%. In rectangular spiral reinforcement with various top angles, and the same percentage of the transverse reinforcement, increasing the top and side angles improves the maximum torsion. This improvement in torsion capacity is for the top angle of up to 20 degree. Exploring the results of rectangular spiral reinforcement that their top angles are not zero indicates that for the angles less than 14 degree, the results of maximum torsion have little deference with the ones having no top angle. Therefore, using rectangular spiral reinforcement with zero top angle is recommended. Its simple manufacturing and decreasing the cost of producing is considerable too.
    Keywords: Rectangular spiral reinforcement, reinforced concrete beams, Torsion, abaqus, Finite element