فهرست مطالب

مجله مهندسی عمران شریف
سال سی و پنجم شماره 4 (زمستان 1398)

  • تاریخ انتشار: 1399/02/15
  • تعداد عناوین: 14
|
  • ساناز سلطانی نژاد، صلاح الدین حمیدی، سید مرتضی مرندی* صفحات 3-12

    یکی از پارامترهای مهم در نتایج تثبیت خاک های رسی، درصد و نوع کانی های رسی موجود در خاک است که در روش های متداول تثبیت با آهک، به آن توجه کمتری شده است و بنابراین، نتایج روش های مذکور مغایرت های قابل توجهی با یکدیگر دارند. در همین راستا، در پژوهش حاضر به منظور انجام مطالعات ریزساختاری و درشت ساختاری فرایند تثبیت، ترکیب های مختلف بنتونیت و کایولینیت که حاوی انواع و درصدهای مختلف کانی های رسی هستند، با درصدهای مختلف آهک آزمایش شده اند. بر روی نمونه های مورد مطالعه پس از 7 و 28 روز عمل آوری، آزمایش های تک محوری انجام شد. در راستای انجام مطالعه ی ریزساختاری، عکس های SEM مطالعه شدند. نتایج مطالعات انجام شده، بیانگر آن است که تثبیت با آهک موجب افزایش حدود 2 تا 10 برابری مقاومت تک محوری نمونه های رسی نرم می شود. لازم به ذکر است که اندرکنش خاک افزودنی، میزان پیشرفت واکنش های پوزولانی طی زمان، ترکیب بهینه ی خاک و آهک و نیز بازدهی فرایندتثبیت به شدت وابسته به انواع و درصد کانی های رسی موجود در خاک است.

    کلیدواژگان: SEM آهک، کائولینیت، بنتونیت، مقاومت تک محوری
  • جعفر ملکی، علی پاک* صفحات 13-25

    گودبرداری های عمیق در خاک های رسی نرم می تواند در اثر ایجاد نشست ها و جابه جایی های قابل توجه به دلیل پدیده ی خزش دچار مشکل شود. در پژوهش حاضر، تاثیر لحاظ کردن زمان انجام فعالیت ها و خزش اتفاق افتاده در خاک های رسی نرم در میزان جابه جایی افقی در دیواره ی گودبرداری های عمیق بررسی شده است. در بررسی انجام شده، ابتدا گودبرداری عمیق که با روش ترکیبی مهارهای پیش کشیده و میخ کوبی اجرا شده اند و در آن ها لایه های خاک های رسی نرم وجود دارد، با 3 مدل رفتاری مختلف: موهر کولمب، سخت شونده و خاک نرم با رفتارخزشی به صورت عددی مدل سازی و سپس نتایج حاصل با داده های اندازه گیری شده ی واقعی پروژه های مذکور مقایسه شده است. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که اگر زمان انجام فعالیت ها به همراه مدل رفتاری خزشی در مدل سازی عددی لحاظ شود، نتایج به دست آمده انطباق بهتری را به نسبت مدل های رفتاری غیرزمان مند با شرایط واقعی پروژه خواهد داشت.

    کلیدواژگان: گودبرداری عمیق، مدل سازی عددی، خزش، مهار پیش کشیده، میخ کوبی، عامل زمان
  • سمانه کارخیران، عبدالرضا کبیری سامانی*، مریم ذکری صفحات 27-37

    در پژوهش حاضر به بررسی عمق آب شستگی در شرایط جریان دایمی و غیردایمی و بستر مسلح و غیرمسلح با استفاده از سیستم عصبی فازی تطبیقی (آنفیس) و الگوریتم های بهینه سازی پرداخته شده است. مدل سازی ها به دو دسته ی برآورد عمق آب شستگی در جریان دایمی با استفاده از داده های صحرایی پل های مناطق مختلف آمریکا و برآورد عمق آب شستگی در جریان غیردایمی و شرایط بستر مسلح و غیرمسلح با استفاده از سه مجموعه داده ی آزمایشگاهی تقسیم می شود. در پژوهش حاضر، به منظور بهبود مدل سازی ها پس از مدل سازی با کل مجموعه ی داده ها، داده های پرت حذف شده اند، سپس در مدل سازی های آب شستگی در جریان غیردایمی که تعداد پارامترهای ورودی زیاد است، با استفاده از روش های کاهش ابعاد، تعداد پارامترها کاهش یافته و سپس به منظور بهینه سازی آموزش مدل ها از الگوریتم های ژنتیک و ازدحام ذرات استفاده شده است. نتایج مدل سازی ها در جریان دایمی حاکی از آن است که مدل آنفیس در مقایسه با روابط تجربی، نتایج دقیق تری ارایه می دهد. در مدل سازی ها جریان غیردایمی نیز نتایج حاکی از عملکرد مناسب تر مدل عصبی فازی تطبیقی در مقایسه با روابط تجربی است. همچنین حذف داده های پرت و کاهش تعداد پارامترها باعث بهبود نتایج آنفیس شده و در بهینه سازی آموزش سیستم عصبی فازی تطبیقی، هر دو الگوریتم عملکرد مناسبی ارایه داده اند. هر چند مدل بهینه شده توسط الگوریتم ازدحام ذرات در آموزش سیستم، عملکرد موفق تری داشته است.

    کلیدواژگان: آب شستگی، جریان غیردائمی، بستر مسلح، آنفیس، پایه ی پل
  • علی سید کاظمی، فیاض رحیم زاده رفوئی* صفحات 39-51

    در مطالعه ی حاضر، اثر تغییر زاویه ی المان های قطری در ضریب رفتار، ظرفیت فروریزش و منحنی شکنندگی فروریزش سازه های دایاگرید فولادی بررسی شده است. برای این منظور، پس از تحلیل استاتیکی غیرخطی مدل ها در نرم افزار OpenSees، ضریب رفتار این نوع سیستم سازه یی با روش پیشنهاد شده در 19−ATC محاسبه شد. سپس، به منظور ارزیابی عملکرد لرزه یی و صحت سنجی ضریب رفتار محاسبه شده، نسبت به انجام تحلیل های دینامیکی غیرخطی افزایشی)IDA(اقدام و منحنی های شکنندگی فروریزش با استفاده از 44 رکورد زلزله ی حوزه ی دور استخراج شدند. در ادامه، با کمک متدولوژی پیشنهاد شده در دستورالعمل 695FEMA P- و با درنظر گرفتن عدم قطعیت های مختلف، اعتبار ضرایب عملکرد لرزه یی به کار گرفته شده کنترل شد. در فرایند مدل سازی، رفتار پس کمانش اعضاء قطری در نظر گرفته شد. نتایج به دست آمده نشان می دهند تاثیر تغییر زاویه ی المان های قطری در ضریب رفتار به نسبت ارتفاع به عرض سازه بستگی دارد. همچنین با افزایش زاویه ی اعضاء قطری، عدم قطعیت در داده های فروریزش کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: سازه های دایاگرید، ضریب رفتار، منحنی شکنندگی فروریزش، تحلیل پوش آور، تحلیل دینامیکی غیرخطی افزایشی
  • مصطفی خاتمی، محسن گرامی*، علی خیرالدین صفحات 53-61

    ایجاد ساختمان های مرتفع و نزدیک به هم سبب می شود که در هنگام زلزله به سبب اختلاف در ارتفاع و سیستم های مقاوم لرزه یی، رفتار متفاوتی از ساختمان های مجاور بروز کند و جابه جایی جانبی آن ها منجر به برخورد)ضربه(می شود. لذا با هدف جلوگیری از برخورد آن ها، نوشتار حاضر به تخمین «نیاز زاویه ی درز انقطاع» در بالاترین تراز برخورد از ترکیب های هم جواری دوتایی قاب های خمشی فولادی 2 تا20 طبقه، تحت رکوردهای زلزله های حوزه ی دور و نزدیک گسل پرداخته و مقادیر به دست آمده از تحلیل دینامیکی تاریخچه ی زمانی غیرخطی با ضوابط استاندارد 2800 مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که در برخی حالت های هم جواری، ضوابط استاندارد 2800 منجر به تخمین دست پایین زاویه ی درز انقطاع می شود. همچنین میانگین افزایش نیاز اشاره شده در حالت های مورد بررسی تحت مولفه ی عمود بر گسل زلزله های حوزه ی نزدیک، به ترتیب 1٫48 و 1٫35 برابر مقادیر حاصل از زلزله های حوزه ی دور از گسل و مولفه ی موازی گسل زلزله های حوزه ی نزدیک است.

    کلیدواژگان: زاویه ی درز انقطاع، ساختمان های مجاور، تراز برخورد، مولفه ی عمود و موازی گسل، تحلیل تاریخچه ی زمانی
  • محمدرضا شکری، حمیدرضا توکلی* صفحات 63-70

    در نوشتار حاضر، فرمول بندی روش المان های کاربردی اصلاح شده جهت تحلیل خطی سازه ها در محدوده ی تغییرشکل های کوچک بیان شده است.همانند روش المان کاربردی، سازه به صورت مجموعه یی از المان های صلب در نظر گرفته می شود، با این تفاوت که هر دو المان از سازه به وسیله ی فقط یک فنر که سختی محوری، برشی و چرخشی دارد، به یکدیگر متصل می شوند. تغییرشکل ها در سازه به کمک اصل کمینه ی انرژی پتانسیل کل محاسبه می شوند. نتایج نشان می دهند تحلیل یک تیر کنسولی با روش پیشنهادی، حتی با مدلی که شامل تعداد کمینه ی المان است،خطای محاسباتی کمتر از 2٪ دارد. در حالی که حل همین مسئله به کمک روش المان های کاربردی با همین ابعاد المان، بیش از 31٪ خطای محاسباتی دارد. همچنین زمان محاسباتی روش پیشنهادی، کمتر از 40٪ زمان محاسباتی در روش المان های کاربردی با 10 سری فنر اتصال است.

    کلیدواژگان: روش المان کاربردی، اصل کمینه ی انرژی پتانسیل کل، تغییرشکل های کوچک، تحلیل خطی
  • محسن عزیزی، نوید سیاه پلو* صفحات 71-80

    مشاهده ی خسارت های وارده به ساختمان ها در اثر زلزله ی نورثریج (1994) روشن کرد که برخلاف رفتار مورد انتظار، شکست های ترد در اتصال ها در سطح دوران های خمیری بسیار پایین تری در مقایسه با ظرفیت اتصال روی داده است. برای رفع نقیصه ی رخداده، پژوهشگران اتصال های جدیدی را پیشنهاد کرده اند که اتصال پس کشیده یکی از آنهاست. اتصال پس کشیده از کابل های پس کشیده و اتلاف کننده ی انرژی ساخته می شود. کمبود مطالعات عددی درباره ی عوامل موثر در رفتار اتصال پس کشیده، انگیزه ی مطالعه ی حاضر است. در نوشتار حاضر به کمک آباکوس و صحت سنجی مدل سازی، 3 نمونه از اتصال مدل سازی و تاثیر عواملی، همچون: استفاده از نبشی با طول و ورق تقویتی با عرض بزرگتر، نیروی پس کشیدگی بزرگتر و استفاده از نبشی جان در رفتار اتصال مطالعه شده است. در محدوده ی مدل های نوشتار حاضر، نتایج نشان می دهد که افزایش طول نبشی و عرض ورق تقویتی از یک سو و به کارگیری نبشی جان به عنوان ایده یی جدید، باعث افزایش ظرفیت خمشی، اتلاف انرژی و سختی اتصال می شود. به علاوه، افزایش نیروی پس کشیدگی، مقاومت اتصال را به اندازه ی 6٪ افزایش می دهد.

    کلیدواژگان: اتصال پس کشیده، اتلاف انرژی، مدل سازی عددی، بارگذاری چرخه یی
  • رضا محمد مومنی، مهدی خداپرست* صفحات 81-91

    سازه های امن زیرزمینی، سازه هایی هستند که در عمق مشخصی از سطح زمین، عموما به وسیله ی بتن مسلح ساخته می شوند و سپس خاکریزی به عنوان سربار روی آن ها اجرا می شود. در پژوهش حاضر، با مدل سازی سه بعدی محیط خاک و لایه ی مسلح کننده ی ژیوفوم در نرم افزار اجزاء محدود آباکوس، به بررسی کارایی ژیوفوم به عنوان مانع جداساز انفجاری در خاکریز سربار سازه ی زیرزمینی پرداخته شده است. به منظور بررسی کارایی ژیوفوم در کاهش بیشینه ی فشار ناشی از بار انفجاری، از متغیر درصد کاهش در روند تحلیل ها استفاده شده و نتایج نشان داده است که استفاده از لایه ی ژیوفوم، بیشینه ی فشار توسعه یافته در خاکریز سربار در اثر انفجار را به طور چشم گیری)تا 61\٪(کاهش می دهد. همچنین با تغییر طول و عرض لایه ی ژیوفوم در محدوده ی 2 تا 8 متر، درصد کاهش، 15٫8\٪ افزایش یافته است. از سوی دیگر، با افزایش ضخامت خاکریز سربار لایه ی ژیوفوم، درصد کاهش، 9+\٪ تغییریافته است که با درنظر گرفتن شرایط خاص هر پروژه، ازجمله نمودار هزینه فایده، می توان مقدار بهینه یی برای هر یک از متغیرهای بیان شده به دست آورد. در انتها، رابطه یی برای محاسبه ی درصد کاهش به دست آمده است که در طراحی خاکریزهای دفاعی هوشمند کارایی دارد.

    کلیدواژگان: خاکریز دفاعی هوشمند، ژئوفوم، سازه ی امن زیرزمینی، بارگذاری انفجار، درصد کاهش
  • غلامرضا نوری*، امیر قنویی رستگار، ابوالفضل یوسف پور اوندری صفحات 93-100

    یکی از مکانیسم های خرابی که در دهه های اخیر توجه به آن افزایش پیدا کرده است، خرابی پیش رونده است. وقوع حوادث مختلفی، از قبیل: انفجار، آتش سوزی، برخورد وسایط نقلیه، خطا در محاسبات یا ساخت و... می توانند باعث ایجاد خرابی موضعی در سازه شوند و در برخی موارد گسترش آن ها می تواند منجر به تخریب کل سازه و یا بخش بزرگی از آن شود، که پدیده ی مذکور را خرابی پیش رونده می نامند. در نوشتار حاضر، به بررسی رفتار قاب خمشی فلزی با اتصال گیردار با مقطع کاهش یافته، ورق کناری و ورق زیر سری و روسری با جان تقویت شده تحت اثر خرابی پیش رونده پرداخته شده است. جهت بررسی پتانسیل خرابی پیش رونده از ساختمان های 6، 9 و 12 طبقه)بیانگر ساختمان های کوتاه مرتبه، میان مرتبه و بلندمرتبه(با سیستم قاب خمشی فلزی متوسط استفاده شده است. آنالیزهای روش مسیر جایگزین خرابی پیش رونده ی انجام گرفته نشان می دهد که اتصال با مقطع کاهش یافته، مقاومت بالاتری نسبت به اتصال با ورق کناری و اتصال گیردار مستقیما تقویت شده ی جوشی دارد، به گونه یی که مقدار جابه جایی آن تا 20\٪ کمتر است. از مجموع 81 مدل تحلیل شده، در 19 مدل شکست سازه اتفاق افتاده است، که در حدود 30\٪ آن ها مربوط به مدل های با اتصال کاهش یافته، 33\٪ مربوط به مدل های با اتصال با ورق کناری و 37\٪ شامل مدل های با اتصال گیردار مستقیما تقویت شده ی جوشی هستند.

    کلیدواژگان: خرابی پیش رونده، اتصال های گیردار، اتصال مقطع کاهش یافته، اتصال گیردار جوشی، اتصال با ورق کناری
  • عبدالحسین حداد*، علی اولیائی صفحات 101-110

    بررسی رفتار خزشی خاک های ریزدانه تحت بارگذاری ثابت در طول زمان از مسایل قابل توجه در روند ارزیابی رفتار آن ها و نشست های درازمدت پی ها و جابه جایی های جانبی سازه های نگهبان مختلف است. خاک های دانه یی، اغلب خزش قابل توجهی ندارند. در پژوهش حاضر که بر روی نمونه های خاک های ریزدانه ی رس و لای مناطق مختلف شهر مشهد صورت گرفته است، با استفاده از انجام آزمایش های تحکیم روی نمونه های دست نخورده با ادامه دادن بارگذاری ثابت در طول زمان منطبق بر روند مطالعات خزشی تعدادی از پژوهشگران، تغییرمکان های خزشی بعد از مرحله ی تحکیم اصلی بررسی شده است. همچنین نتایج ضرایب تحکیم ثانویه ی نمونه ها با مطالعات پیشین کنترل و با استفاده از تحلیل های آماری رگرسیون، روابط همبستگی ضرایب خزشی با سایر پارامترهای مشخصات فیزیکی ریزدانه به صورت کاربردی جهت ارزیابی سریع روند جابه جایی خزشی خاک های ریزدانه ی رس و لای ارایه شده است.

    کلیدواژگان: رفتار خزشی، ضریب تحکیم ثانویه، ضریب و شاخص تراکم و تورم، خاک ریزدانه
  • علی احمدی، ناصر خاجی*، ارسلان بذرافشان صفحات 111-118

    در نوشتار حاضر، رفتار لرزه یی مخازن جداسازی شده ی ذخیره ی آب، تحت اثر زلزله های با زمان تناوب بلند بررسی شده است؛ چرا که زمان تناوب نسبتا بالای مخازن مذکور باعث می شود در برابر زلزله های با دوره های تناوب بلند حساس باشند. برای این منظور، از روش نوینی به نام تحریک بحرانی، برای اولین بار استفاده شده است که در آن زلزله های بحرانی هر سازه با توجه به مشخصات و پارامترهای آن، تولید و به سازه ی موردنظر اعمال می شوند، تا بتوان عملکرد لرزه یی سازه ی موردنظر را در حین زلزله و پس از آن بالا برد. برای بررسی رفتار مخازن تحت زلزله های با دوره های تناوب بلند، از سه نوع مخزن پهن، متوسط و لاغر مجهز به دو نوع جداگرهای لاستیکی با هسته ی سربی و اصطکاکی پاندولی استفاده شده است که تحت اثر زلزله های بحرانی قرار گرفتند. با توجه به این مفهوم که زلزله های بحرانی (به عنوان بیشینه ی زلزله یی که در منطقه ی موردنظر برای مخازن مذکور ممکن است رخ دهد) بسیار بزرگ تر و قوی تر از زلزله ی اصلی خواهند بود، نتایج به دست آمده نیز نشان می دهند که استفاده از روش تحریک بحرانی، سبب بحرانی تر شدن مخازن می شود و استفاده از آن موجب درک بهتر عملکرد مخازن ذخیره ی آب در برابر بیشینه ی زلزله در منطقه ی موردنظر می شود.

    کلیدواژگان: مخازن ذخیره ی آب، جداساز لرزه یی، روش تحریک بحرانی، زلزله های با دوره های تناوب بلند
  • نوروز جهان، امیرمهدی حیدری تفرشی، محسن گرامی* صفحات 119-130

    بعد از یک زلزله ی شدید، تعداد زیادی پس لرزه به دلیل اندرکنش پیچیده ی تنش بین و در داخل صفحات تکتونیکی به وقوع می پیوندد. اگرچه بزرگی پس لرزه ها عموما کوچک تر است، لیکن شدت حرکت زمین می تواند بزرگ تر باشد و مقدار انرژی متفاوتی نسبت به زلزله ی اصلی داشته باشد. در پژوهش حاضر، عملکرد سازه های کوتاه مرتبه ی قاب خمشی فولادی با مهاربند واگرا تحت تاثیر توالی لرزه یی بررسی شده است. برای این منظور، سازه های کوتاه مرتبه ی 3، 5 و 7 طبقه در نرم افزار D3 Perform تحت تحلیل دینامیکی تاریخچه ی زمانی قرار گرفته و با رسم منحنی شکنندگی سازه ها در سطوح عملکرد مختلف، آسیب پذیری لرزه یی سازه ها بررسی
    شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش تعداد طبقات، آسیب پذیری کاهش می یابد و احتمال فراگذشت خرابی در زلزله های دور از گسل بیشتر از زلزله های نزدیک گسل است. همچنین در بحث توالی لرزه یی با تکرار زلزله ی اصلی، معمولا در زمانی زلزله ی دوم تاثیرگذار است که PGA آن از زلزله ی اول بزرگ تر باشد.

    کلیدواژگان: قاب های مهاربندی شده ی واگرا، زلزله ی حوزه ی نزدیک و دور از گسل، توالی لرزه یی، آسیب پذیری لرزه یی، تحلیل دینامیکی غیرخطی، منحنی شکنندگی
  • زینب رفیعی، علیرضا آذربخت*، زینت رجبی صفحات 131-139

    در بیشتر مطالعات بررسی کاهش خسارت های ناشی از زلزله، اقدام به تحلیل خطر زلزله و همچنین پیش بینی جنبش حرکت زمین توسط روابطی موسوم به روابط پیش بینی حرکت زمین انجام می شود. هدف نوشتار حاضر، دستیابی به رابطه ی پیش بینی حرکت زمین با میزان پایداری بالاست. بدین منظور، به بهینه سازی ضرایب مدل پیش بینی بور و آتکینسون (2008) پرداخته شده است. برای تحقق هدف ذکر شده از الگوریتم ژنتیک با تابع هدف معیار بیشینه ی درست نمایی برای افزایش میزان تناسب رابطه بر روی مجموعه ی داده های مورد استفاده و تابع هدف بازنمونه گیری داده ها برای افزایش پایداری رابطه استفاده شده است. داده های مورد استفاده در مطالعه ی حاضر، بخشی از داده های جهانی مرکز مطالعات مهندسی زلزله ی پاسفیک با تعداد 15348 رکورد بوده است. به منظور ارزیابی مدل اشاره شده، آزمون های آماری بر روی آن انجام و نتایج به دست آمده با 8 مدل از روابط نسل جدید مقایسه شده است. نتایج مقایسه ی پژوهش حاضر حاکی از آن است که مدل به دست آمده، کمترین میزان بیشینه ی درست نمایی (LLH) به مقدار 1٫9 و همچنین پایدارترین رابطه از نظر معیار بازنمونه گیری داده (RSA) با نموداری صعودی و نزدیک ترین به عدد 1 است. نتایج سایر آزمون های آماری، از جمله: معیارهای خطا، معیار ضریب تعیین، و معیار کارایی با نتایج به ترتیب 0٫86، 0٫98 و 88٫19 نیز حاکی از قابل قبول بودن و کارایی بالای مدل اشاره شده است.

    کلیدواژگان: مدل کاهندگی بور و اتکینسون(2008)، بیشینه ی شتاب زمین، بهینه سازی، الگوریتم ژنتیک، مرکز مطالعات مهندسی زلزله ی پاسفیک، بیشینه ی درست نمایی، بازنمونه گیری داده
  • علی جوهری*، رقیه شیروانی صفحات 141-149

    در طی زلزله های پیشین، تعداد زیادی از شمع های استفاده شده دچار آسیب شده اند که متاسفانه در نمونه های کمی از آن ها، اطلاعاتی قابل استفاده به ثبت رسیده است. هدف از پژوهش حاضر، مدل سازی شمع و خاک براساس روش وینکلر و آنالیز احتمالاتی آن تحت بار دینامیکی زلزله با اعمال عدم قطعیت در پارامترهای ورودی خاک و بتن است. برای این منظور با برنامه نویسی در محیط متلب، آنالیز دینامیکی در حوزه ی زمان با استفاده از روش نیومارک و شبیه سازی مونت کارلو به عنوان ابزاری جهت آنالیز احتمالاتی با یکدیگر ادغام شدند تا توزیع احتمالاتی جابه جایی، سرعت و شتاب هر نقطه از شمع تعیین شود. جهت صحت سنجی، نتایج جابه جایی شمع و طیف پاسخ شتاب ساختگاه در حالت قطعی مقایسه شده است. از جمله مهم ترین دستاوردهای پژوهش حاضر، می توان به تعیین تابع توزیع احتمال بیشینه ی جابه جایی شمع و بررسی احتمالاتی تاثیر طول شمع در جابه جایی آن در یک آنالیز دینامیکی اشاره کرد.

    کلیدواژگان: بار دینامیکی، روش وینکلر، عدم قطعیت، جابه جایی شمع، روش شبیه سازی مونت کارلو
|
  • S. Soltaninejad, S. Hamidi, S. M. Marandi * Pages 3-12

    The type and percentage of clay minerals in the soil as well as the pore fluid properties of double layer are the important parameter that influence on the strength and behavioral properties of the clay Soils. In this regard, clay soils are highly sensitive to changes in environmental conditions and their behavior and strength parameters will be affected by many factors such as soil disturbance, water content, loading and drainage conditions, loading rate, temperature, etc. Therefore, one of the important parameter that affect the results and efficiency of lime stabilized clay soil samples and optimum lime content (OLC) is the type and percentage of clay minerals in the clay soils. In common, methods of lime stabilization, the most effective innate factor of clay minerals in the soil is not considered comprehensively. So it has been observed that the results of various test methods are completely in conflict with each other. The accuracy of the test results depends on the simultaneous consideration of chemical and mineralogical properties of the soil. In this research, to study the micro and macro-structure of stabilization process of lime stabilized clay soil samples, different combination of bentonite and kaolinite clay samples with different percentage of lime were studied experimentally. Studied samples during the time of 7 and 28 days were cured and uniaxial test were performed on them. Then Scanning Electronic Microscope (SEM) images were done to investigate the effect of the percentage and clay mineral type on the lime stabilized clay samples. The results of this research indicate that lime stabilization increase the UCS of soft clay soils about 2 to 10 times. Also, the interaction of soil-additive, the pozzolanic reaction progresses over the time, the optimum mixture of soil and lime as well as the stabilization efficiency, significantly dependent on the type and percentage of clay minerals in the soil.

    Keywords: SEM, lime, Kaolinite, bentonite, uniaxial strength
  • J. Maleki, A. Pak* Pages 13-25

    Deep excavations in soft clayey soils usually cause excessive ground settlement and wall movements due to the creep in soft soils. One of the commonly used methods for predicting these displacements is numerical analysis, however, in most cases for modeling soft clayey soils, soil behavior is considered to be time-independent. So, the effect of excavation time and creeping in soft soils are ignored. In this paper, the impact of the time of construction of the excavation and creep effect that occurs in soft soils are studied using three case studies. These three excavations are stabilized using a combination of soil anchorage and soil nailing methods. For studying the time influence and creep effect in soft soils with numerical modeling, excavations are modeled using three different soil constitutive models, namely Mohr-Coulomb, Hardening Soil (HS), and Soft Soil Creep (SSC) models. The real field records by installed in-situ instruments are employed to evaluate the performance of three constitutive models for simulating the excavation wall behavior. The obtained results show that for realistic simulation of the behavior of deep excavations, the construction time and the corresponding creeping behavior should be included in the numerical modeling procedure in order to better match the numerical predictions with the time-independent behavior of soft soils.

    Keywords: Deep excavation, numerical modeling, soft clay, creep, soil anchorage, soil nailing, time factor, wall deflection
  • S. Karkheiran, A. Kabiri Samani*, M. Zekri Pages 27-37

    Several studies have been performed to study the scouring depth at bridge piers. Due to the complication of the problem and variety of the hydraulic and geometric parameters affecting the scouring phenomena, a generalized relationship has not been presented yet. Therefore, adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) is an alternative to overcome these problems. This approach is an effective tool to provide the hydraulic engineers, precise estimation of the scouring depth around the bridge piers. Although a large number of former studies have just focused on scouring at bridge piers under steady flow condition and uniform-graded bed materials even by applying ANFIS model, a lack of studies exists on scouring under unsteady flood flow condition as well as for non-uniform bed materials. Generally, river beds are composed mainly of non-uniform materials. Motion of the finer sediment particles initiates results in the protective effect of greater particles, namely armoring effect on the bed surface, thereby eliminating further erosion of the bed. Furthermore, in most of the rivers the flow regime is commonly unsteady. During a flood, the maximum scouring depth regarding to the peak of the flood hydrograph would be smaller than the equilibrium scouring depth which is commonly estimated using a constant flow discharge. When the flow unsteadiness is pronounced, the difference between the maximum scouring depth and the equilibrium scouring depth is quite substantial and thus should be addressed.In the present study, armoring effect on local scouring under unsteady flow condition was investigated based on a comprehensive dataset collected by different former investigators using ANFIS model. For this purpose, two different models were constructed. The first model was based on 372 dataset collected in a practical study on different bridges in USA. Measurements were conducted under steady flow condition. The second model was developed for estimating the maximum scouring depth in the beds of uniform and armored materials under unsteady flow condition. To present a more accurate model, some strategies including; reduction of dimension and detection of outlier were used to improve the performance of calculations. Genetic algorithm and particle swarm optimization methods were applied to develop a novel hybrid learning algorithm for ANFIS model. The new hybrid learning algorithm train the antecedent part of the fuzzy rules. Then the least square method was applied for training the conclusion part of the rules. It was shown that ANFIS model gives more accurate results compared to the empirical equations. Results highlighted the effectiveness of the data on the estimations of ANFIS model. Furthermore, according to the results, this approach is potentially able to train the ANFIS model in both steady and unsteady flow conditions.

    Keywords: Bridge piers, scouring, unsteady flow, armoring effects, ANFIS, optimization algorithms
  • A. SeyyedKazemi, F. Rahimzadeh Rofooei * Pages 39-51

    A new structural system of diagonally gridded elements, the so called ``diagrid'', has been introduced in recent years in which the frames that are made up of intersected members surround the main structure. This type of system provides excellent shear rigidity and stiffness, in contrast to the similar tubular structures. The triangular configuration offers structural stability for gravity and lateral loads, and the removal of external columns gives the building a unique architectural beauty. Swiss Re (London), Hearst Tower (New York), Cyclone Tower (Asan, South Korea), Capital Gate Tower (Abu Dhabi) and Jinling Tower (Nanjing, China) are prominent cases with diagrid system worldwide. The response modification factor (R-factor) for diagrid systems is not yet explicitly introduced in the existing building codes and few studies have been conducted on the assessment of this parameter. On the other hand, previous researches show that the angle of diagonals play an important role in the structural behavior. In this paper, the effect of the angle change of diagonal elements on R-factor, collapse capacity and collapse fragility curves of steel diagrid structures are investigated. To this end, 6, 8, 10, and 12 story diagrid buildings with different angles for diagonals varying from 580 to 780 were selected and modelled using OpenSees software. The post-buckling behaviour of diagonal members was taken into account in modelling process. The models were then analyzed using nonlinear static analysis and the R-factor of the system was calculated according to the proposed method by ATC-19 guielines. Nonlinear incremental dynamic analysis (IDA) were performed and collapse fragility curves were extracted using 44 far-field records in order to evaluate their seismic performance and to validate the calculated R-factor. Next, the reliability of the applied seismic performance coefficients were controlled through the methodology proposed by FEMA P-695 taking into consideration the uncertainties in modeling, designing, earthquakes and experimental data. Results show that the effect of diagonal angles on the response modification factors depend on the building height. However, it can be stated that, in general, changing the angles of diagonals in steel diagrid systems do not have a significant effect on their R-factor. It is also observed that an increase in the angle of diagonal members will reduce the uncertainty in collapse data.

    Keywords: Diagrid structures, nonlinear static analysis, nonlinear dynamic analysis, seismic performance factors, collapse fragility curve, steel structures
  • M. Khatami, M. Gerami *, A. Kheyroddin Pages 53-61

    In crowded cities, building structures are usually constructed in close proximity to one another because of restricted availability of space. In many cases, every building in a block is in full or partial contact with its neighboring buildings. Because of insufu{fb01}cient separations, their different heights and seismic-resisting systems collision can occur between adjacent buildings during strong ground motions. This collision can make partial or general damages to the structural elements and accelerate their failure by affecting their stiffness. This phenomenon is commonly referred to as structural pounding. Pounding between inadequately separated buildings has been observed in most previous major earthquakes. Each time pounding occurs, building structures will sustain short duration large impact force not specifically considered in conventional designs. The severity of the impact depends on the dynamic characteristics of the adjacent buildings in combination with the earthquake characteristics. Aiming to prevent such collisions, the present study tends to estimate the demand of separation gap angle at the highest collision level using various proximity compositions of two regular steel moment resisting frames under near-field and far-field earthquake records. Accordingly, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, and 20 story three-span steel moment resisting frames are placed in all possible pair proximity states, and their demand of separation gap and separation gap angle is calculated using dynamic analysis of the nonlinear time history with the OPENSEES software, and compared to Standard 2800 (Fourth Edition) requirements. The results indicate that in some proximity states the Standard 2800 requirements underestimate the demand of separation gap angle. Meanwhile, the average of demand of separation gap angle in the states studied under the component vertical to the fault of near-field earthquakes is 1.48 and 1.35 times greater than those of the far-field earthquakes and the component parallel to the fault of near-field earthquakes respectively.

    Keywords: Separation gap angle, adjacent buildings, collision level, component vertical and parallel to the fault
  • M.R Shokri, H.R. Tavakoli * Pages 63-70

    In this paper, applied element method for linear analysis of structures based on energy concept in the range of small deformations has been developed and introduced as modified applied element method. This method considers the structure as a set of rigid elements and connecting springs. Both elements of the structure are connected by a single spring with normal, shear and rotary stiffness. Springs stiffness can be calculate according to the properties of the materials. Considering principle of minimum total potential energy for the structure, deformation in the structure can be calculated. This method estimates the linear behavior of the structure with a very good accuracy and low analytical time in the range of small deformations. In this paper, first, the formulation of the modified applied elements method for the analysis of the behavior of linear structures in the small range of deformation is expressed, then, compare the accuracy and speed of this method with applied element method and theoretical values. The results show that in analyzing a cantilever beam with the proposed method, even with a model that includes the minimum number of elements, the error rate is less than 2 percent. This comparison was also used to analyze a one-story frame with simple supports, in this case the rate of error was less than 0.15 percent. However, solving this two problems by applied element method with the same dimensions of element, has more than 31% and 32% of the error rate in case of cantilever beam and one-span frame respectively. The calculation time of the proposed method is less than 40% of the calculation time in the applied element method with 10 series of connection springs. Also, in this method, the value of the frame ductility was estimated with an error of about 3%, while the corresponding error value in the applied element method was as much as 41% in the same element size.

    Keywords: Applied element method, principle of minimum total energy potential, small deformations, linear analysis
  • M. Azizi, N. Siahpolo* Pages 71-80

    Many arrangements of beam-column connection have been considered since the start of steel construction. In the early times of steel construction, engineers provided bolted connections with different detailing of pinned and fixed connections. In the late 1950s welded-flange-bolted-web connections replaced earlier connections. Speed of erection and cost-efficiency were among the reasons that led to wide use of this connection detail. Prior to the major earthquake of Northridge, welded-flange-bolted-web connections were considered the most seismic resistant detail of any beam-column connection based on experimental work conducted at Lehigh University and University of California at Berkeley which proved their good cyclic behaviour. The experimental work showed that this connection can withstand high plastic rotations, especially for welded-flange-welded-web connection. These results led to widespread use of welded-flange-bolted-web connections in the 1980s. The Northridge earthquake caused extensive damage to many structures and changed the general idea about steel structures.The observation of the damage to the construction in 1994, with the Northridge earthquake, revealed that, unlike the expected behavior, in many cases, the brittle failure in the connections It happened at the of the Plastic rotations was much lower than the requirement, and in some cases, even when the elastic structures Have remained. According to the damages, the researchers proposed new connections, one of connections is the post-tensioned connection. Post-tensioned connections include high-strength steel strands for self-centering and energy dissipation to control plastic deformation.In this study, the numerical modeling of the post-tensioned connection was performed using Abaqus finite element software. In addition to verifying the accuracy of the modeling with the experimental results, 3 samples of the connection were modeled and Was investigated the effect of some parameters on the connection behavior under cyclic loading, this parameters including the use Angle and reinforced plate with greater length and width, the larger post-tensioning force, use the web angle. In the range of models of this paper, the results show that increasing the angle length and the width of the reinforcing plate increases the flexural strength, energy dissipation, and connection stiffness. In addition, an increase of 20 kn of post-tensioning force leads to an Increase connection power in the lateral force bearing to 6%. Use web angle as a new idea, leads to increased flexural strength, Increase connection power in the lateral force bearing, energy dissipation, and connection stiffness.

    Keywords: Post-tensioned connection, energy dissipation, numerical modeling, cyclic loading
  • R. Mohammad Momeni, M. khodaparast* Pages 81-91

    In recent decades, due to increased military and terrorist attacks in the world, attention has been paid to the construction of underground security structures. Since most of the vital, sensitive and important structures of the country, like other structures, are based on soil or in soil, the study of the effect of the explosion on the performance of these structures is essential for their safe design. Secure underground structures are structures that are constructed at a certain depth of the ground, generally made by reinforced concrete, then the embankment is applied as overhead cover. Overhead embankment plays an important role in removing the tensions caused by the explosion. Consideration of this aspect of the design of underground structures requires the expertise and knowledge of geotechnical engineering that combines civil engineering with passive defense, i.e., a step forward in the design of secure structures underground. In the present study, 3D modeling of the soil mass and the geofoam layer in ABAQUS finite element software examined the efficiency of geofoam as an obstacle to the explosive separator. For modeling soil behavior, modified Dracke-Prager model with a cap and for modeling the behavior of geofoam, stress strain graphs under a high strain rate have been used, In addition, in order to analyze the effect of using geofoam in reducing the pressure caused by explosive charge, a reduction percentage was used to compare the results. Investigations have shown that the use of geofoam layer in underground structures overhead, the maximum pressure due to explosion significantly reduced (up to 61%). The change in the specific mass of the geofoam layer from 110 to 80 Kg per cubic meter, the reduction percentage has changed +10%. By changing the thickness of the geofoam layer in the range of 0.25 m to 1 m, the percentage of reduction +14.7% has improved. By changing the length of the geofoam layer in the range of 2 to 8 m, the reduction percentage has changed+15.8%. By increasing the thickness of the overhead embankment above the geofoam layer, the reduction percentage has changed +9%. onsidering the specific circumstances of each project, including the cost-benefit graph, can be obtained an optimal and appropriate amount for each of the variables declared. At the end of this research, a relationship has been found to calculate the reduction coefficient that will be effective in designing intelligent defense embankments.

    Keywords: Intelligent defense embankment, geofoam, underground security structure, explosive loading, reduction percentage
  • G.R. Nouri *, A. Rastegar, A. yoosefpooravandari Pages 93-100

    The reliability of structures under different loading conditions is the main objective of civil engineers. Progressive collapse is a catastrophic phenomenon which has been of greatest interest to many researchers and engineers during the last decade. The incidence of diverse accidents such as burst, fire, vehicle collision, miscalculation, mistake in construction can result in a partial failure in a structure, which sometimes extends to collapse the majority of or entire a building. This phenomenon is called the progressive collapse. This collapse is defined in some regulations in the same way. For example in NISTIR-7396 ``the progressive collapse is the expansion of a primary damage triggered by a primer incident from an organ to others consequently causing either major or entire damage to a construction''. The main aim of this project is to study the reaction of the steel moment frame with the rigid connection of SP, WUF-B and RBS under the progressive collapse.To pursue the study, we used six-, nine- and 12-floor buildings representing short, mid and tall structures equipped by the steel moment frame system. The alternative path method and UFC 4-023-03 regulation were used as standard methods to estimate the progressive collapse. The modelling of the buildings was run by software SAP 2000 which is in 3D, and then non-linear dynamic time history performed to analyze the data. Moreover, we predicted the different scenarios of column removals regarding the regulation criteria in order to study the progressive collapse.The results from the alternative path method showed that unlike the WUF-B and SP connections, the RBS has more potential resistance due to higher ductility. Furthermore, the tall buildings presented the better resistance against collapse as well, because of the higher indeterminate degree. The results from column removals in the given models showed the more destruction in the upper floors unlike the removals of columns in downward floors.

    Keywords: progressive collapse, rigid connections, reduced beam section (RBS), improved WUF-bolted web (WUF-B), side plate (SP)
  • A. Haddad*, A. Oliaee Pages 101-110

    Creeping behavior of fine grained soils under constant loading over time is a significant subject in evaluating their behavior and the long-term settlements of foundations of the high rise buildings and lateral displacements of various retaining structures in contact of these soils. Grain soils often have no significant creeping behavior. This study, conducted on undisturbed samples of fine-grained soils of clay and silt from different parts of the city of Mashhad. By continuing constant loading over time consistent with the creep studies of a number of researchers, the changes of creeping coefficients were investigated after the main consolidation stage; in addition, the results of the secondary consolidation of the samples were evaluated and controlled by previous investigations. By using regression statistical analysis, the correlations of creep coefficients with other physical characteristic parameters of the fine grain samples has been evaluated. Studies on fine grained specimens in the city of Mashhad showed that they were mainly clay and silt with a low level of liquidity. In the statistical analysis of regression, the secondary consolidation coefficient and creep behavior of samples in the type of fine-grained clay CL with physical characteristic parameters of fine grained samples, especially with coefficient of compression, is more significant than the regression of ML fine-grained samples. Correlational equations have been analyzed and presented for both groups of local fine-grained soils. In addition, the results are compared with the limits of the proposed secondary compression coefficients of other researchers. The results can be used in predicting control and rapid calculations of creeping settlements, and displacements of high-rise structures, retaining structures, etc. in the city over time under constant load. For rapid initial calculations, without the need for results of long-term experiments, relationships of coefficients of creep behavior were obtained through regression analyses with other physical properties of fine grained material. The results of statistical analyzes for the clayey fine-grained soils have a more significant correlation with the physical properties of the soil than the fine-grained silts.

    Keywords: Creeping behavior, coefficient of secondary consolidation, Fine-Grained Soil, coefficients of compression and swelling
  • A. Ahmadi, N. Khaji*, A. Bazrafshan Pages 111-118

    In this paper, the seismic behavior of base-isolated water storage tanks under the effect of long-period earthquakes has been investigated; as relatively high period of these types of structures causes them to be sensitive against long-period earthquakes. In this regard, an efficient and new method called critical excitation method (CEM), is employed for seismic behavior of base-isolated water storage tanks, for the first time. In the CEM, it is tried to produce critical earthquakes for each structure based on its characteristics and parameters, and then apply them to the undertaken structure so that the seismic behavior of structures during and after the earthquake may be increased. To investigate behavior of base-isolated water storage tanks under long-period earthquakes, three types of broad, middle and slender storage tanks have been used, for which two types of isolators (i.e., lead rubber bearing (LRB) and friction pendulum system (FPS)) are equipped. In order to model seismic behavior of water storage tanks considering fluid-structure dynamic interaction effects, a simplified and practical model proposed by Haroun has been employed in this research. The base-isolated water storage tanks have been exposed to long-period earthquakes to magnify responses. In addition, in order to develop the CEM, it has been used to analyze base-isolated water storage tanks through modifying available matrices in the equation of motion, rewriting the required formulas and developing the necessary codes in MATLAB environment. According to the results obtained from this research for the specific cases considered, it was found that using energy dissipation systems has caused these structures to perform better. Moreover, by proposing the CEM, this method was investigated for the first time with regard to base-isolated water storage tanks. In addition to introducing the critical parameters of this method, it was found that using this method leads to critical conditions in base-isolated water storage tanks.

    Keywords: Water storage tanks, seismic isolator, critical excitation method, long-period earthquakes
  • N. Jahan, A.M. Heidari, M. Gerami* Pages 119-130

    Following a large earthquake, numerous aftershocks can be triggered due to the complex stress interaction between and within tectonic plates. Although aftershocks are normally smaller in magnitude, their ground motion intensity can be large and have different energy contents than the mainshock. Even seemingly, undamaged buildings may be damaged as a result of aftershocks. The mainshock-damaged buildings with deteriorated structural properties are more susceptible to damage. Based on the achievements of structural engineering and earthquake today, design of structures based on performance can be mentioned. Firstly, unlike traditional methods, new structures can be designed based on seismic needs and functional levels; secondly, the possibility of retrofitting existing buildings is provided. There are also famous ATC and FEMA regulations in this field. In this research, the performance of steel structure with eccentric braced frames being affected by sequence earthquakes has been studied. To do so, low-rise buildings of 3, 5, and 7 stories have been analyzed in terms of time history dynamics by nonlinear software of Perform 3D. By drawing the fragility curve of structures at different levels of performance, the seismic vulnerability of structures has been investigated. The results indicate that as the number of stories increases, the seismic vulnerability of the structure decreases, and the probability of failure in Far-field earthquakes is higher than near-fault earthquakes. In a seismic sequence discussion, the second earthquake is often affected by the fact that its PGA is larger than the first earthquake. In other words, when the PGA is the second earthquake smaller than or equal to the first earthquake, its effect on structures is very slight, which can be ignored. With regard to the fragility curves achieved, it can be concluded that the structure at the level of the safety of life (LS), which is the standard 2800 and the topic of the tenth subject of the national building regulations, has a good performance, and the design based on them is reliable.

    Keywords: Eccentric braced frames, near-fault and far-field earthquake, sequence earthquake, seismic vulnerability, nonlinear dynamic analysis, fragility curve
  • Z. Rafiee, A.R. Azarbakht *, Z. Rajabi Pages 131-139

    Selection of Ground Motion Prediction Equation (GMPE) is one of the key elements within a seismic hazard analysis. A variety of available GMPE models makes this selection a scientific challenge. Therefore, the stability assessment of an optimized GMPE model is investigated in this paper by employing a new Re-Sampling Analysis (RSA) methodology (Azarbakht et al., 2014). The Boore and Atkinson 2008 GMPE is examined in this paper. The multi-objective Genetic Algorithm (GA) is employed in order to minimize the Log-likelihood (LLH) measure as well as maximise the RSA. The ground motion database, in this study, consists of 15348 ground motion spectra resulting from 58 seismic events. The magnitude range is between 5 and 7.4, and all the records have the distance less than 200 km. The analysis is performed for peak ground acceleration. The results are compared with the eight most common NGA GMPEs. The obtained results show that the optimum coefficients for the BA2008 model improve it in such a way that the LLH is least among the models, and the RSA measure is adequate. It is worth mentioning that all the results in this paper are constrained to the given assumptions as well as the considered methodologies and database. The results may change by using different databases and enrichment of the data during future researches.

    Keywords: Seismic hazard analysis, GMPE, RSA, LLH, BA 2008
  • A. Johari *, R. Shirvani Pages 141-149

    During previous earthquakes, a large number of used piles have been damaged, which unfortunately have been recorded in a small sample of usable information. Therefore, it would be very useful to obtain close-to-realistic information on designing and determining the behavior of the piles. The purpose of this paper is the modeling of soil and pile using Winkler's method and its probabilistic analysis under the dynamic load of the earthquake by applying uncertainty of input parameters of soil and concrete. For this purpose, by programming in the MATLAB, dynamic analysis in the time domain is combined with the New Mark method and the Monte Carlo Simulation (MCS) as a tool for probabilistic analysis to determine the probability distribution of the displacement velocity, and acceleration of each point of the pile. In this way, the plie is modeled as beam elements, stiffness and damping of the soil, by linear springs and dampers are modeled respectively, and optional earthquake force is considered on the bedrock. The MCS is a computational algorithm that involves building models of possible results by substituting a range of values for any variable with inherent uncertainty. To verify, the results of the displacement of the pile and the spatial response of the site are compared by the output of PLAXIS and Deepsoil deterministically. Using probabilistic analysis, it is possible to determine the probability of outputs of the model. Also, in this paper, the effect of the pile length on its probabilistic displacement in the dynamic analysis is assessed and the maximum displacement probability density functions of them are compared. The results indicate that with increasing the length of the piles, the average displacement of the pile head increase. Furthermore, with increasing the length of the piles the standard deviation of displacement of the pile head also increases. This means with increasing the length of the piles the uncertainties of pile displacement increase.

    Keywords: Dynamic load, winkler method, uncertainty, pile displacement, monte carlo simulation