فهرست مطالب

نشریه مهندسی عمران دانشگاه علم و فرهنگ
پیاپی 1 (1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/05/07
  • تعداد عناوین: 9
|
  • علیرضا خالو، حسین پرستش، روح الله بختیاری دوست صفحه 1

    در این مقاله، تحلیل یک نوع اتصال پیشنهادی صلب تیر به ستون پیش ساخته بتنی به روش اجزاء محدود ارایه شده است. در این تحقیق، دو نوع اتصال میانی و گوشه پیش ساخته و یکپارچه به روش اجزاء محدود، مدلسازی شده است. نتایج حاصل از تحلیل غیرخطی مدلهای ساخته شده تحت اثر بار رفت و برگشتی جانبی با نتایج موجود آزمایشگاهی از نظر مدشکست، شکل پذیری، ظرفیت باربری جانبی و میزان جذب انرژی مقایسه شده است. براساس نتایج بدست آمده از تحلیل غیرخطی اجزاء محدود نمونه ها، ملاحظه می گردد که رفتار تحلیلی نمونه ها تحت اثر بار رفت و برگشتی به خوبی با نتایج آزمایشگاهی مطابقت داشته و تحلیل اتصال پیش ساخته پیشنهادی می تواند جایگزین انجام آزمایش های تکمیلی شود. در ادامه، رفتار اتصال پیش ساخته موردنظر با تغییر پارامترهای مختلف، تحت اثر بار جانبی یک سویه از نظر ظرفیت باربری جانبی و شکل پذیری، تحلیل و بررسی شده است. پارامترهای تاثیرگذار از جمله میزان بار محوری ستون، اندازه فاصله خاموت ها در طول ناحیه اتصال، افزایش بعد ستون و آرماتورهای مورب در ناحیه اتصال تغییر داده شده و اثرات آنها تعیین شده است.

    کلیدواژگان: رفتار لرزه ای، اتصال صلب، تیر به ستون، پیش ساخته، اجزاء محدود
  • سعید علی زاده *، نادر خواجه احمد عطاری، محمدتقی کاظمی، شیما شیبانی اقدم صفحه 2

    سازه های مختلط، شامل ترکیب بتن مسلح و فولاد، دارای مزایای زیادی می باشند و در سال های اخیر استفاده از این سیستم ها روند رو به رشدی داشته است. یکی از انواع این سیستم ها، سیستم قاب خمشی مختلط شامل تیر فولادی و ستون بتن مسلح (RCS) می باشد. در این مقاله به بررسی رفتار لرزه ای انواع مختلف اتصالات RCSموجود در یک قاب ساختمانی که شامل اتصال داخلی، خارجی، گوشه و Tشکل می باشد، پرداخته شده است. این اتصالات از نوع تیر میان گذر بوده و جزییات آنها شامل ورق های فولادی اتکایی جانبی (FBP)، تسمه های فولادی دور ستون (Band Plate)، خاموت های ناحیه اتصال و وجود تیر فولادی در جهت غیرپیوسته می باشد. نمونه ها به روش المان محدود مدل سازی و تحلیل شده اند. نتایج بدست آمده در قالب نحوه توزیع نیروهای وارده به ناحیه اتصال و مشارکت قسمت های مختلف آن که شامل جان تیر فولادی، پانل بتنی داخلی و خارجی می باشد، مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که عملکرد اتصال با محصوریت بتن این ناحیه رابطه مستقیم دارد و مشارکت جان تیر فولادی در ظرفیت اتصالات خارجی و گوشه نسبت به اتصال داخلی کاهش می یابد. همچنین وجود تیر فولادی در جهت غیر پیوسته باعث افزایش ظرفیت اتصال می شود.

    کلیدواژگان: اتصالات مختلط، تیر فولادی، ستون بتن مسلح، روش المان محدود
  • علی نیکخو *، شیرین بنی هاشمی صفحه 3

    در این مطالعه، نسبت به تحلیل دینامیکی صفحات مدور نازک تحت بار و جرم متحرک به روش چند جمله ایهای متعامد مشخصه مرزی (BCOPs) Boundary Characteristic Ortogonal Polynomials اقدام می گردد. این روش احتیاج استفاده از تابع بسل و توابعمثلثاتی به عنوان توابع منتخب برای آنالیز به روشرایلی- ریتز را برطرف می نماید. این روش به طور معمول برای صفحات با اشکال هندسی مختلف از جمله مستطیل ، مثلث ، دایره و بیضی می تواند بکاررود.شرایط مرزی بر روی اولین تابع تقریبی تغییراتی ایجاد می نماید.بر همین اساس ابتدا پس از بررسی صحت و دقت روشBCOPsبا محاسبه پاسخ استاتیکی و فرکانسهای طبیعی صفحات مدور با شرایط مرزی ساده و گیردار، پاسخ دینامیکی یک صفحه مدور تحت اثر بار و جرم متحرک توسط این روش بررسی می گردد. با لحاظ نمودن اثرات شتاب قایم بار در بارگذاری جرم متحرک، پاسخ دینامیکی سازه برای تحریکات نزدیک به ناحیه تشدید، مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج بدست آمده نشان می دهد که اثرات اینرسی بار نقش مهمی در پاسخ دینامیکی سازه بخصوص در نزدیکی فرکانس تشدید خواهد داشت.

    کلیدواژگان: ورق مدور، بار متحرک، جرم متحرک، ارتعاش دینامیکی، روشBCOPs
  • علی جباری *، سید مهدی حسینی، بدیل پهلوان صفحه 4

    پیرو انجام آزمایشات شکست هیدرولیکی (Hydraulic Fracturing Test) درگمانه (PH-01) تا عمق حدود 1 کیلومترکه در جریان مطالعات ژیوتکنیک طرح نیروگاه برق آبی اوما اویا –سریلانکا که با استفاده از سیستم وایرلاین شکست هیدرولیکی شرکت گمانه کاو انجام شد و به منظور مطالعه مقاومت کششی هیدرولیکی توده سنگ (Pco)، آزمایشات شکست هیدرولیکی آزمایشگاهی بر روی نمونه های انتخاب شده از این گمانه انجام گردید. بدین منظور برای اولین بار در ایران تجهیزات آزمایشگاهی شکست هیدرولیکی توسعه داده شد و مقادیر مقاومت کششی هیدرولیکی آزمایشگاهی و گرادیان شکست،k((Fracture Coefficientنمونه ها سنگ تعیین شد. نتایج حاکی از تفاوت چشمگیر بین مقدار مقاومت کششی هیدرولیکی توده سنگ حاصل از مکانیسم شکست رومل و مقادیر اندازه گیری شده در جریان آزمایشات صحرایی می باشد. در این مقاله سعی برآن شده تا تاثیرات اندازه ترک (Crack Size) را در ایجاد اختلاف بین مقادیر اندازه گیری شده و مقادیر تخمین زده شده Pcoبا استفاده از معیار شکست (Fracture Mechanics) رومل توضیح داده شود.

    کلیدواژگان: مقاومت کششی هیدرولیکی، گرادیان شکست هیدرولیکی، معیار مکانیک شکست، Crack Size
  • حسین پرستش *، مجید حسینی پویا صفحه 5

    قابهای فولادی سرد نورد شده متداول که به صورت پانلی اجرا می گردد بر اساس ضوابط IBC2009دارای ضریب رفتار 4 بوده و به ارتفاع حدود 20 متر محدود می شود. هدف اصلی در این مقاله بررسی ضریب رفتار قابهای فولادی سرد نورد شده که به روش بالونی (وادار پیوسته در ارتفاع) اجرا گردیده، می باشد. در وادارها از مقاطع Cشکل و جعبه ای سرد نورد شده و در اعضای باربر جانبی از مقاطع جعبه ای سرد نورد شده استفاده شده است. به منظور ارزیابی رفتار لرزه ای ابتدا منحنی های لنگر خمشی- دوران مقاطع Cشکل و جعبه ای مورد استفاده، بوسیله مشاهدات آزمایشگاهی موجود و تحلیل غیر خطی کمانش به روش اجزای محدود در نرم افزار ABAQUSتعیین گردیده و سپس با استفاده از این نتایج نسبت به مدل سازی و تحلیل غیر خطی بار افزون قابهای مختلف در نرم افزار SAP2000اقدام شده است. قابهای تحلیلی دارای دهانه یکسان بوده و بر اساس طراحی اولیه مطابق ضوابط IBCو AISI، تعداد مهاربند ضربدری مورد نیاز در طراحی تعیین شده است. در تحلیل غیرخطی بار افزون از قابهای یک تا پنج طبقه استفاده شده است. نتایج حاصل از این تحقیق ضمن استخراج نمودارهای لنگر خمشی –دوران مقاطع سرد نورد شده مورد استفاده، نشان می دهد ضریب رفتار متوسط قابهای فولادی مورد تحلیل با افزایش قابل توجهی به حدود 6 می رسد که این موضوع در مقایسه با روش پانلی بیانگر افزایش ضریب رفتار سیستم بالونی می باشد.

    کلیدواژگان: فولاد سرد نورد شده، وادار، رانر، ضریب رفتار، ضریب شکل پذیری، اضافه مقاومت، مفصل پلاستیک
  • مژگان زرگران *، نادر خواجه احمد عطاری، پریسا تیموری صفحه 6

    بتن مسلح شده با منسوج (Textile Reinforced Concrete) نسل جدیدی از کامپوزیت های پایه سیمانی می باشند که مقاومت خمشی بالایی دارند. در این تحقیق نمونه های بتنی در دو ضخامت 15 و 25 میلی متری با تعداد متفاوتی از لایه های منسوج با بافت تاروپودی ساده و با دو اندازه شبکه مش 5 میلی متری و 10 میلی متری از جنس نایلون مسلح شده اند و رفتار خمشی نمونه های مسلح شده با منسوج توسط آزمون خمش چهار نقطه ای بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش تعداد لایه های منسوج، رفتار خمشی کامپوزیت های بتنی به میزان قابل توجهی بهبود می یابد. نمونه های مسلح شده با منسوج با اندازه شبکه مش 5 میلی متری دارای رفتار خمشی بسیار بهتری نسبت به نمونه های بتنی مسلح شده با شبکه مش 10 میلی متری حتی با درصد الیاف یکسان می باشند. همچنین مقایسه نمونه ها با ضخامت های متفاوت نشان داد که با افزایش ضخامت نمونه بتنی به اندازه 10 میلی متر، ظرفیت خمشی بیش از دو برابر بهبود می یابد. مقایسه نتایج آزمون خمش بر روی نمونه ها نشان داد رفتار سخت شونده کرنشی برای نمونه با اندازه شبکه مش 5 میلی متری با 8 لایه منسوج قابل دست یابی است.

    کلیدواژگان: رفتار خمشی، بتن مسلح شده با منسوج، تعداد لایه های منسوج، اندازه شبکه مش منسوج
  • رمضانعلی ایزدی فرد *، علیرضا موذن، احسان موبدی صفحه 7

    طراحی سازه های تحت بارهای لرزه ای می باشند. سیستم قابهای فولادی با مهاربند واگرا وقتی می تواند تامین سختی و مقاومت جانبی بهمراه جذب انرژی و رفتار غیرارتجاعی، از ویژگیهای مهم و مورد انتظار در این ویژگیها را تامین نماید که قبل از رسیدن به مقاومت تسلیم، دچار کمانش در اعضا و مقاطع جدار نازک نگردد. وجود سخت کننده های قایم در جان تیرهای پیوند، نقش مهمی در دستیابی به هدف فوق ایفا می نماید. از آنجا که سخت کننده ها دارای نسبت پهنا به ضخامت بزرگی می باشند وقوع کمانش موضعی زودرس در آنها محتمل است. در این مقاله اثر نسبت پهنا به ضخامت سخت کننده ها (b/t) در ظرفیت باربری، ظرفیت دورانی و قدرت جذب انرژی سیستم مهاربند واگرا بررسی شده است. نتیجه بررسی نشان می دهد برای دستیابی به رفتار غیرارتجاعی مناسب در سیستم مهاربند واگرا باید نسبت b/tرا به 5 تا 10 محدود نمود.

    کلیدواژگان: قابهای با مهاربند واگرا، سخت کننده های قائم، نسبت پهنا به ضخامت
  • علی نیکخو *، هومن کاشانی راد صفحه 8

    تحلیل دینامیکی یک ورق نازک چند دهانه تحت اثر بارگذاری جرم متحرک با سرعت ثابت روی مسیر دلخواه با استفاده از روش BCOP مد نظر می باشد. لبه های طولی ورق دارای شرط مرزی آزاد و دهانه های ابتدایی، انتهایی و میانی دارای تکیه گاه های ساده می باشند. شکل مود های ارتعاشی و خواص ذاتی ارتعاشی با استفاده ازچند جمله ای های متعامدBCOP تولید میگردد. یکی از اهداف پیگیری شده در این مطالعه نشان دادن همگرایی مطلوب روش BCOP در تولید خواص ذاتی ارتعاشی از جمله پارامتر فرکانس با افزایش تعداد دهانه ها و تعداد مودهای ارتعاشی است .از سوی دیگر مطالعات عددی برای ورق یک و دو دهانه تحت اثر حرکت جرم متحرک با سرعت ثابت روی مسیر مستقیم صورت گرفته است و طیف های پاسخ دینامیکی سیستم بر حسب پارامتر سرعت ترسیم می گردد .همزمان نتایج تحلیل حالت بار متحرک نیز در گراف به نمایش گذاشته شده است .

    کلیدواژگان: تحلیل دینامیکی، BCOP، ورق چند دهانه، جرم متحرک
  • علیرضا آقابابایی مبارکه * صفحه 9

    در این مقاله نتایج مطالعه و اندازه گیری ویژگی های دینامیکی سازه ی بتن مسلح دودکش نیروگاه شازند اراک به روش ثبت لرزش محیطی و مقایسه نتایج آن با مدل های تحلیلی ارایه شده است. فرکانس ها، شکل های مودی و ضرایب میرایی بحرانی ویژگی های مورد مطالعه هستند. سازه ی دودکش نیروگاه، پوسته ی بتنی مسلح به شکل استوانه توخالی با قطر متغیر و به ارتفاع 200 متر است. در این آزمایش از دستگاه ثبات SSR-1و سه حسگر پریود کوتاه SS-1استفاده شده است. این حسگرها در ترازهای 100، 151 و 200 متری نصب شده اند و ثبت داده ها در دو جهت متعامد و هر یک به مدت 5 دقیقه انجام شده است. داده های ثبت شده در حوزه ی زمان و فرکانس پردازش شده و برای هر مود فرکانس های مودی، شکل مودها و ضرایب میرایی بحرانی برآورد شده اند. همچنین مدل سازی و تحلیل مودی سازه با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود و براساس مشخصات موجود انجام شده است. مقایسه نتایج تحلیل های مودی مدل های ریاضی و نتایج تجربی آزمایش ها نشان داده است که تحلیل مودی مدل خطی ارتجاعی به کار رفته، ویژگی های دینامیکی سازه را به خوبی لحاظ می کند. از نتایج این مطالعه می توان برای تخمین دقیق تر پریود تجربی دودکش های بتنی و نیز طراحی ایمن تر سازه های مشابه استفاده کرد.

    کلیدواژگان: دودكش بتني، ثبت لرزش محيطي، ويژگي‌هاي ديناميكي
|
  • Page 2

    Over the past few decades, utilizing composite structures consisting of steel and reinforced concrete is widely developed because of its advantages. One of these structural systems is RCS moment frame, which consists of Reinforced Concrete columns and Steel beams. In this paper the performance of various types of RCS connections such as interior, exterior, corner and roof level (T) are investigated using FEM. All the studied models are beam through type and the joint details are consist of Face Bearing Plates, Band Plates, joint stirrups and using steel beam in incontinues direction. The performance of models is investigated in terms of lateral load-story drift response and the contribution of different joint shear mechanisms, such as inner and outer concrete panel and steel beam web, in joint shear strength. The results show that the performance of connections is highly related to concrete confinement of the joint region. Also the contribution of steel beam web in joint shear strength of exterior and corner connections is lower than interior connections. Moreover using steel beam in incontinues direction increases the joint strength.

    Keywords: RCS connections, Steel Beam, Reinforced concrete column, Finite Element Modeling
  • Page 3


    In present study, dynamic analysis of thin circular plates under an orbiting load and mass by employing Boundary Characteristics Orthogonal Polynomials (BCOPs) would be explored. These polynomials would obviate the use of trigonometric or Bessel functions for the Rayleigh-Ritz method. BCOPs are widely utilized in plates with various geometries such as rectangular, circular, triangle and elliptic plates. The boundary conditions are applied to the first polynomial and the rests would be produced by the Gram-Schmidt process. In this regard, after verification of the accuracy and convergence rate of this method in evaluating the static response as well as the natural frequencies of the circular plates with simple and clamped boundary conditions, dynamic deflection of these plates excited by an orbiting load and mass. By introducing the vertical component of the orbiting load acceleration, the inertial effects of the moving load are investigated. The obtained results reveal the importance of the load inertia in dynamic response of the structure, especially near the resonant states.

    Keywords: Circular plate, Moving load, Moving mass, Dynamic behavior, BCOPs
  • Page 4


    A total of 8 hydrofrac stress measurements to about 1km depth were conducted in borehole PH-01during the geotechnical site investigation program of Uma-Oya multipurpose project in Sri Lanka in 2011. The in situ tests were carried out by Gamaneh kav wire line system, where the straddle packer tools is moved within the 76mm (HQ size) or 96mm (NQ size) diameter boreholes on a seven conductor borehole logging cable and a winch system. In this paper we present the results of a new development of equipment for determination of the hydraulic tensile strength of rock in laboratory conditions for the first time in Iran. In laboratory mini frac tests, the rock samples were subjected to axial stress and confining pressure. Internal pressurization was achieved by injection of water in to the 4mm diameter holes at a rate of approximately 1ml/s. Fracture initiation and dynamic fracture growth is characterized by a hydraulic short circuit between axial stress, confining pressure and injection pressure, which yields the breakdown pressure Pc. The fracturing pressure Pc then is plotted versus the confining pressure pm which in general leads to a linear relationship (Rummel, 1987). The pc-value for pm = 0 is the hydraulic tensile strength pco, the slope yields the Fracture coefficient (k).According to Rummel’s fracture mechanics approach the laboratory tensile strength values pco suggest in-situ tensile strength values Pco of approximately 2.55 MPa, compared to observed strength values of approximately6.16 MPa. The result is an expression of the size effect with an intrinsic crack size ao of the laboratory samples in the mm-range, while due to the larger rock surface exposed at the pressurization during the in-situ tests, the intrinsic crack-size Ao of the rock is more than 10 times larger.

    Keywords: Hydraulic tensile strength, fracture mechanics approach, Fracture coefficient (k), Crack size
  • Page 5

    Commoncold- rolled steel frames, constructed in a panel, have a behavior factor of 4 and their heights are limited to 20 m, according to IBC2009. The main objective of this paper is to investigate the behavioral coefficient of cold rolled steel frame, which are constructed with the balloon method (continuous studin height).Studs are fabricated by C-shapedcross sections and boxes of cold-rolled and lateral members are made by cold-rolled box sections. In order to seismic behavior evaluation, the bending moment–rotation diagrams associated with C-sections and box shapes are first determined by laboratory observations and Finite Element analysis of nonlinear buckling Method using ABAQUS. Then, the results have been compared to the nonlinear pushoveranalysis frames in SAP2000. Analytical frames have thesame span and the numbers of X braces are determined based on initial design criteria, in accordance with IBC and AISI. Nonlinear pushover analyses are conducted over one to five-story frames. The bending moment-rotation diagrams of cold-rolled sections have been obtained, and the results show the average behavioral factor of steel frames under analyses, by a substantial increase, reach to around 6, indicating an improvement in behavioral factor of the balloon system compared to the traditional panel.

    Keywords: Cold rolledsteel, Stud, Runner, behavior factor, ductility factor, added strength, plastic hinges
  • Page 6

    Textile Reinforced Concrete (TRC) is anew generation of cement-based composites, which have good bending strength. Inthisstudy,concrete samplesintwo thicknessesof 15and25mm, with different numberofTextile layersand two different mesh sizes of5 mmand10mmare made in laboratory. Flexuralbehavior ofTRC specimens is studied using four-point bendingload test. The resultsshow thatincreasing the number ofTextile layers,in TRC specimen clearly improves its flexuralbehavior. Specimensreinforcedwith5mmmesh sizetextile have much better bendingbehaviorthan thespecimenswith10mmmesh sizetextile evenwith thesame fiber percent. Also Comparisonof sampleswithdifferentthicknessesshowed that10 mm increasingin specimen thickness, improve the flexuralcapacityof samples more than 100 percent. Comparing the specimens bendingtestsresultsshowedthatstrainhardening behaviorforspecimenswith 8layers of 5mmmesh sizetextileisachievable.

    Keywords: Flexuralbehavior, Textile Reinforced Concrete, Textile layers, Textile mesh size
  • Page 7

    :Providing stiffness and lateral strength insurance along with energy absorption and inelastic behavior are of important specifications in structures design against seismic loading. These properties can be seen in eccentrically bracedframes (EBF) which do not buckle before reaching yield strength in thin walledmembers. Vertical stiffeners in the web of link beams have a great role in reaching this target. Since width to thickness ratio in stiffeners is too high, local buckling is possible in them. In this paper, the effect of width to thickness ratio (b/t) on loading capacity, rotating capacity and energy absorption in EBF have been investigated. The result of these researches shows that in EBF, b/t ratio should be between 5 to 10.

    Keywords: Eccentrically BracedFrames (EBF), Vertical Stiffeners, Width to Thickness Ratio
  • Page 8


    In this study, using of Boundary Characteristic Orthogonal Polynomials (BCOP) is investigated on dynamic analysis of a thin rectangular multi span plate excited by moving mass on arbitrary trajectory. Constitutive equation of motion for constant velocity of movin mass is derived. For solution the separation of variables method is used. longer edges of plate is freely supported and the spans are created by some middle simply supported conastraits.the mode shapes and inherent properties of vibration is obtained by BCOP method and time domain solution of equation is done by a transformation into state space and using a numerical iterative method. One of the accrued aims in this paper, is convergence investigation on BCOP results about some vibration characters such as frequency parameter.The required dynamic response spectra in terms of dimensionless parameter and for various magnitude of traveling mass and aspect ratio are presented. In these graphs also,the results of dynamic analysis for moving loads with neglecting the inertia effects are depicted.By this work the possibility of comparison between replies of plate under both moving load and mass excitation would be derivable,too

    Keywords: BCOP, multi-span thin plates, moving mass, dynamic analysis
  • Page 9


    In this paper, the results of measuring dynamic characteristics of reinforced concrete chimney in Shazand Arak power plant, using the ambient vibration test, is presented. Frequencies, mode shapes and critical damping ratio are studied characteristics. Chimney structure is a reinforced concrete shell to form a hollow cylinder with variable diameter and a height of 200 meters. In this experiment, SSR-1 data acquisition system and SS-1 short period sensors have been used. The sensors at levels 100, 151 and 200 meters have been installed and for 5 minutes, the data have been recorded in two orthogonal directions. Consequently, the recorded data have been processed in the time and frequency domain and for each mode, the frequencies, mode shapes and critical damping ratios have been estimated. Finally, the modeling and modal analysis of the structure using finite element software and based on the existing information, has been performed. Comparison the modal analysis results of the mathematical models and empirical results have shown that the used elastic model and the linear analysis are accurately captured dynamic characteristics of the structure. Obviously, the results of this study can be used to estimate more precisely the empirical period of concrete chimneys and also can be used to design more secure of the similar structures

    Keywords: Concrete Chimney, Ambient Vibration Test, Dynamic Characteristics