فهرست مطالب

نشریه مهندسی سازه و ساخت
سال هشتم شماره 4 (پیاپی 42، تیر 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/04/09
  • تعداد عناوین: 18
|
  • رضا قیامت، مرتضی مدح خوان* صفحات 5-25

    در دهه های اخیر اجرای پل های بتنی پیش ساخته قطعه ای به خاطر عملکرد خوب و صرفه ی اقتصادی در دنیا عمومیت یافته و رو به افزایش است. از آنجا که ساخت این پل ها برای دهانه های 50 تا 250 متر متداول است، در ردیف پروژه های بزرگ قرار می گیرند؛ لذا بهینه سازی آن ها می تواند منجر به صرفه جویی اقتصادی قابل توجهی گردد. در این مقاله با به کارگیری الگوریتم ژنتیک، هزینه ی روسازه ی این پل ها بهینه سازی شده است. مقطع عرضی پل قوطی شکل با عمق ثابت و روش اجرای طره ای متعادل در نظر گرفته شده است. ارتفاع مقطع، ضخامت بال ها و جان ها و نیز تعداد کابل های پیش تنیدگی به عنوان متغیرهای طراحی در نظر گرفته شده اند. محدودیت های تنش مجاز در مراحل مختلف اجرا به همراه قیود مقاومت نهایی خمشی و برشی، قید خیز و قیود هندسی بر اساس آیین نامه های آشتو استاندارد و آشتو LRFD در بهینه سازی اعمال شده اند و الگوریتم بهینه سازی، تحلیل و طراحی سازه پس از نگارش در نرم افزار Matlab اجرا شده است. پل استقلال اصفهان (بهره برداری شده در سال 1396) به عنوان پل مورد مطالعه انتخاب شده و مقایسه ی نتایج طراحی بهینه ی آن با طرح اجرا شده ی پل، حاکی از صرفه جویی 13 درصدی در هزینه و وزن روسازه می باشد. همچنین با بهینه سازی این گونه پل ها در دهانه های مختلف، رابطه ی بین هزینه با طول دهانه مورد بررسی قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: بهینه سازی، پل بتنی پیش ساخته قطعه ای، شاه تیر جعبه ای، اجرای طره ای متعادل، الگوریتم ژنتیک
  • مهدی بغدادی، محمدجواد کاظمینی*، سید احسان شیرنگی صفحات 26-44

    یکی از مهمترین مظاهر توسعه پایدار در هر کشوری میزان برخورداری آن کشور از منابع درآمدی پایدار است. در واقع درآمدپایدار زیربنای توسعه پایدارشهری است. در قرن حاضرتامین مالی شهرداری ها یکی از مسایل مهم در مدیریت شهری است و در کشور ما همواره مورد بحث و محل چالش بوده است. دراین میان اجرای پروژه های عمرانی که درصد قابل توجهی ازهزینه های شهرداری را تشکیل می دهند به دلیل عدم تامین منابع مالی با کسری بودجه و توقف روبرو هستند. این درحالی است که اجرای اکثرپروژه های عمرانی به جهت کاهش آلودگی و ترافیک و حفظ محیط زیست بر اساس نیازها و شرایط اقتصادی و اجتماعی از ریوس وظایف مهم شهرداری هاست. لذا تحقق روش های جدید تامین منابع درآمدی پایدار و مطمین نقش بسیار موثری در سرعت بخشیدن به توسعه و عمران پروژه های شهری و درنهایت مدیریت مطلوب شهرها خواهند داشت. براین اساس پژوهش حاضر با هدف ارایه الگوی بهینه جهت درآمدهای پایدار شهرداری برای پروژه های عمرانی بر پایه استفاده از روش های تصمیم گیری و محاسبه اوزان پارامترهای موثر در ارزیابی درآمدهای پایدار شهرداری کرج انجام شده است. در این راستا برای تایید روایی پرسشنامه از روش دلفی در نرم افزار SPSS استفاده شده است. لذا ملاک ارزیابی، قضاوت گروهی از متخصصان است که براساس تکمیل پرسشنامه و انجام مصاحبه با کارشناسان خبره درحوزه تامین منابع مالی و مدیریت شهری رتبه بندی معیارهای موثر در ارزیابی درآمدهای شهرداری با تکنیک AHp در نرم افزارSuper Decision و با استفاده از روش میانگین وزنی مرتب شده FOWA به اولویت بندی منابع درآمدی پرداخته شده است. براساس یافته های تحقیق درشهرکرج، در بین منابع درآمدی مورد بررسی به روش FOWAقابل مشاهده است که گزینه مالیات انتقالی از دولت به شهرداری با استفاده از روش AHp با ضریب 150/0 و در حالت ریسک پذیری با ضریب 166/0 و ریسک گریزی با ضریب 144/0 با 9شاخص ازبالاترین اولویت درارزیابی تامین منابع مالی شهرداری برای درآمدهای پایدارجهت پروژه های عمرانی برخورداراست.

    کلیدواژگان: شهرداری کرج، توسعه پایدار، درآمدپایدار، پروژه های عمرانی، AHP-FOWA
  • ابوالفضل عربزاده*، حمید کریمی زاده صفحات 45-65
    ایجاد گشودگی در تیرهای عمیق بتنی به منظور عبور تاسیسات مکانیکی و الکترونیکی و دیگر دلایل معماری باعث کاهش ظرفیت باربری این اعضا می شود؛ از جمله روش های مورد استفاده برای جبران این نقص، تقویت این اعضا با ورق های CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) است که کارایی بالای آن ها در افزایش مقاومت و شکل پذیری اجزای بتنی در بسیاری از تحقیقات گذشته به اثبات رسیده است. در این پژوهش با انجام آزمایش بارگذاری تک نقطه ای مونوتونیک بر روی 5 عدد تیر عمیق بتن مسلح با ابعاد mm100x500x1200 و دارای یک زوج گشودگی دایروی به قطر 200 میلی متر، به بررسی روش و جهت نصب ورق های تقویتی CFRP و اثر آن ها بر روی رفتار این تیرها پرداخته شده است. روش های مورد بررسی در این تحقیق شامل آماده سازی سطحی EBR (Externally Bonded Reinforcement) و شیارزنی از نوع EBROG (Externally Bonded Reinforcement On Grooves) بوده که به دو صورت دورپیج و مورب مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج حاصل از این تحقیق نشان دهنده ی تاثیر گشودگی ها در کاهش حدود 59 درصدی ظرفیت باربری و 66 درصدی جذب انرژی است؛ همچنین در حالی که روش دورپیچی باعث افزایش 27 درصدی ظرفیت باربری نسبت به نمونه بدون تقویت شده است، آرایش مورب این مقدار را تا حدود 43 درصد افزایش داده که از مود گسیختگی نمونه ها می توان به وضوح اثر شیارها در افزایش کارایی کامپوزیت را مشاهده نمود. علاوه بر بررسی آزمایشگاهی، در این تحقیق مدلی تحلیلی بر مبنای مودهای محتلف شکست تیر عمیق ارایه شده است که با استفاده از آن و با دقت مناسبی می توان ظرفیت نهایی تیرهای عمیق را پیش بینی کرد.
    کلیدواژگان: تیر عمیق بتن مسلح، گشودگی، کامپوزیت های CFRP، روش های EBR و EBROG، مدل تحلیلی
  • علیرضا کرک آبادی، محمدایمان خداکرمی*، مصطفی فرجیان صفحات 66-86
    توالی لرزه ای به حالتی اطلاق می گردد که حرکات تکراری متوسط و قوی زمین (زلزله) در مدت زمان کوتاهی رخ دهد. در واقع ممکن است سازه تحت زلزله اصلی دچار آسیب و خسارت هایی شود ولی همچنان قابل بهره برداری باشد، اکنون می توان اثرات زلزله های بعدی را بدون آن که سازه مورد مقاوم سازی قرار گیرد مورد بررسی قرار داد. هدف از این مطالعه بررسی اثر زلزله های متوالی بر پاسخ لرزه ای سازه های فولادی، با در نظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه می باشد. برای این منظور از 4 قاب فولادی با مشخصات متفاوت استفاده شده و اندرکنش خاک و سازه با استفاده از روش زیرسازه در نظر گرفته شده است. در نهایت به منظور بررسی تاثیر توالی لرزه ای، نیاز لرزه ای جابه جایی طبقات و دریفت طبقات با حالت بدون توالی لرزه ای مقایسه شده است. نتایج عددی بدست آمده نشان می دهد، کاهش سرعت موج برشی در خاک باعث افزایش نیاز لرزه ای جابجایی سازه می شود. همچنین اثر گذاری زلزله های متوالی روی اندرکنش خاک و سازه وابسته به شرایط محتوای فرکانسی زلزله هاست. بنابراین نیاز های جابه جایی سازه ها در زلزله های متوالی نسبت به زلزله تکی با توجه به محتوای فرکانسی ممکن است افزایش یابد به گونه ای که این مقادیر تا %20 نسبت به زلزله تکی افزایش داشته است. اما به طور کلی نیاز جابه جایی سازه در زلزله های متوالی با نرم تر شدن خاک افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: زلزله متوالی، اندرکنش خاک و سازه، قاب خمشی فولادی، محتوای فرکانسی، آنالیز تاریخچه زمانی غیرخطی
  • نهمت خدائی* صفحات 87-105
    با افزایش روزافزون ارتفاع و لاغری ساختمان های بلند، پاسخ دینامیکی در مقابل باد به‎ویژه پاسخ عرضی از عوامل تعیین‎کننده در معیار آسایش ساکنین ساختمان های بلند محسوب می شود. در این تحقیق، پاسخ‎ عرضی ساختمان های بلند در برابر باد به صورت پارامتری، با استفاده از تحلیل حوزه فرکانس سیستم های چند درجه آزادی و مبانی ارتعاشات تصادفی مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. سازه بلند به صورت تیر طره ای قایم با جرم‎های متمرکز در گره ها مدل سازی گردیده است. کلیه مراحل مدل سازی و تحلیل سازه، شامل المان بندی، تعیین ماتریس انتقال سازه، استخراج ماتریس های تابع طیفی نیروهای عرضی باد و انتگرال گیری عددی برای محاسبه انحراف معیار جابجایی و شتاب عرضی، با برنامه نویسی در محیط نرم افزار متلب انجام شده است. تاثیر پارامترهای مختلف از قبیل سرعت مبنای باد، لاغری سازه، نسبت طول به عرض در پلان برای ساختمان های با مقطع مستطیل و نسبت بعد فوقانی به تحتانی برای ساختمان های مقطع متغیر، مورد تحلیل و بحث قرار گرفته است. از نتایج حاصله می توان به نقش مهم نسبت لاغری در پاسخ عرضی سازه اشاره نمود. برای ساختمان های با مقطع متغیر در ارتفاع، با کاهش نسبت عرض فوقانی به عرض تحتانی، جابجایی عرضی تراز فوقانی به‎طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد. همچنین مطابق نتایج، شتاب عرضی ساختمان های مطالعه شده فراتر از حد آسایش ساکنین بودکه نیاز به تمهیدات کنترل ارتعاشات می باشد.
    کلیدواژگان: پاسخ عرضی باد، ساختمان بلند، تحلیل حوزه فرکانس، ارتعاشات تصادفی، مطالعه پارامتری
  • وسام کلمی زاده، حمید صابری*، امیر مختاری، وحید صابری صفحات 106-123
    در این پژوهش همکاری همزمان فولاد و بتن در ستون های مرکب مد نظر قرار گرفته و با استفاده از مدل سازی عددی به منظور مطالعه رفتار این مقاطع به معرفی نوع جدیدی از مقاطع به معرفی نوع جدیدی از مقاطع مرکب با عنوان ستون های فولادی دوجداره پر شده با بتن پرداخته شده است. عوامل موثر بر شبیه سازی عددی که این شبیه سازی را هرچه بیشتر به شرایط آزمایشگاهی نزدیک نماید تعیین و با تغییر در ابعاد و هندسه و همچنین خواص مصالح، مقاومت های محوری در نمونه ها بررسی و بیان می شود. هدف این مقاله، بررسی تاثیر مقاومت فشاری بتن در عملکرد محوری ستون های دوجداره فولادی پرشده با بتن CFDST می باشد. با بررسی سایر مقالات، می توان دریافت که تغییرات مقاومت بتن و ضخامت جداره های داخلی و خارجی در دو مقطع مربع و دایره ستون های بلند وجه تمایز این تحقیق نسبت به سایر تحقیقات بوده است. در مجموع 20 نمونه با پارامترهای مختلف از جمله تاثیرات بتن، ظرفیت باربری و نسبت عرض به ضخامت بر روی مقاومت ستون های با مقطع دایره و مربع در جداره داخلی و خارجی توسط نرم افزار اجزای محدود (ABAQUS) مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بررسی نشان داد، ظرفیت باربری ستون های CFDST تحت فشار محوری، با افزایش مقاومت فشاری بتن در جداره ی داخلی حدودا 4% افزایش پیدا می کند. همچنین بررسی ها نشان داد که با افزایش مقطع در جداره داخلی، ظرفیت باربری در ستون های مربعی حدودا 7% افزایش و در ستون های دایره ای حدودا 3% کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: ستون های مرکب، ستون های دوجداره فولادی پرشده با بتن، عملکرد محوری، ظرفیت باربری، مدل سازی عددی
  • مسعود محمدی، محمدعلی کافی*، علی خیرالدین، حمیدرضا رونق صفحات 124-140

    مهاربندهای هم محور از متداول ترین عناصر قابل استفاده در تامین مقاومت جانبی سازه می باشند که به دلیل سختی زیاد، تغییر مکان جانبی کم، سهولت اجرا و مقرون به صرفه بودن همواره طراحان سازه های فولادی را به استفاده از این سیستم ترغیب نموده است. با این وجود از مهمترین معایب این نوع مهاربندها ضعف در شکل پذیری و کمانش اعضای مهاربند ضمن قرار گرفتن در معرض فشار، پیش از تسلیم شوندگی است. در سه دهه گذشته جهت رفع نقیصه های این سیستم پرکاربرد از تمهیداتی در اعضا مانند فیوزهای سازه ای استفاده شده است. این مقاله به ارایه یک فیوز نوین کمانش ناپذیر کامپوزیتی (CBRF) برای استفاده در اعضای مهاربند می پردازد. این فیوز با ابعادی به نسبت کوچک، تکامل یافته مهاربندهای کمانش ناپذیر طول کوتاه (RL-BRBs)، یک میراگر هیسترزیس با رفتار و ظرفیت باربری متفاوت در کشش و فشار است. استفاده از اجزای کششی مضاعف در این فیوز توانسته است تا کاهش ظرفیت کششی اعضای مهاربند ناشی از استفاده فیوز های معمول سازه ای در آن ها را مرتفع نماید. در این مطالعه تعدادی از پارامترهای مهم طراحی فیوز پیشنهادی مانند طول و ضخامت هسته مرکزی مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه طی یک مطالعه آزمایشگاهی دو نمونه از این قطعه طراحی، ساخته و در آزمایشگاه تحت بارگذاری چرخه ای مورد آزمایش قرار گرفته است. در انتها پارامتر های تنظیم کننده مقاومت ضمن بررسی نمودار هیسترزیس نمونه ها محاسبه و مقایسه شده است. نتایج حاکی از رفتار شکل پذیر فیوز پیشنهادی با کرنش متوسط 5٪، توام با ظرفیت کششی و استهلاک انرژی مناسب می باشد.

    کلیدواژگان: مهاربند های هم محور، فیوز های سازه ای، شکل پذیری، استهلاک انرژی، مهاربند های کمانش ناپذیر
  • محمودرضا شیراوند*، حسام کتابداری صفحات 141-163

    بدلیل افزایش استفاده از جداگرهای لرزه ای بعنوان یک سیستم مقاوم در برابر زلزله درسالیان اخیر و اهمیت بالای آن، در این مقاله به بررسی ترکیب بهینه استفاده از جداگرهای لاستیکی هسته سربی و اصطکاکی پاندولی در سازه های نامنظم پرداخته شده و عملکرد آن با نمونه منظم مورد مقایسه قرار گرفته است. بدین منظور 3 پلان نامنظم انتخاب شده و هرکدام با 3 تیپ تعداد طبقات 3، 7 و 10 مورد بررسی قرار گرفته و 12جایگشت امکان پذیر مختلف جداگرها در هر پلان بکار گیری شده است. سپس با بکارگیری 7 رکورد زلزله در جهت طولی و عرضی و با استفاده از تحلیل تاریخچه زمانی غیر خطی و روش انتگرال گیری مستقیم به تحلیل مدل ها پرداخته شده است. نتایج این تحلیل ها نشان می دهد که در سازه های نامنظم استفاده از جداگرهای اصطکاکی پاندولی در ستون های خارجی و استفاده از جداگرهای هسته سربی در ستون های داخلی عملکرد مناسب تری نسبت به دیگر ترکیبات از خود نشان داده و جابجایی نسبی طبقات و برش پایه کمتر و درصد جذب انرژی بیشتری در آن بوجود آمده است که از دلایل آن می توان به خصوصیات جداگرهای اصطکاکی پاندولی درتناسب نیروی اعمالی از سامانه ی جداگری با جرم سازه و عدم وقوع پیچش در سازه های نامنظم اشاره کرد. در سازه های منظم بر خلاف سازه های نامنظم، استفاده از جداگرهای اصطکاکی پاندولیدر ستون های داخلی و جداگرهای لاستیکی در ستون های بیرونی عملکرد مناسب تری در کاهش جابجایی نسبی طبقات داشته است.

    کلیدواژگان: جداگرلاستیکی هسته سربی، جداگراصطکاکی، تحلیل تاریخچه زمانی غیر خطی، ترکیب بهینه، ساختمان های نامنظم
  • ایمان شفیعی*، احسان الله اشتهاردیان، مجتبی عزیزی صفحات 164-184

    ابزارهای اقتصادی به طور قطعی به عنوان روشی موثر برای تشویق و یا اجباری پیمانکاران برای اجرای روش های انجام کار سازگار با محیط زیست است. مطالعات قبلی در رابطه با این موضوع عمدتا بر مدیریت نخاله های ساختمانی (C & D) ازنقطه نظر ایستا تاکید می کند که با اتخاذ تمام فعالیت های ضروری در زنجیره زباله، طبیعت پویایی آن در نظر گرفته نشده است. بنابراین هدف این مقاله، تبیین پویایی و روابط بین اجزاء مدیریت زباله های C&D و تحلیل هزینه و سود و هزینه های حمل ونقل و مصرف سوخت با استفاده از رویکرد پویایی سیستم هاست. یافته ها نشان می دهد که اجرای مدیریت زباله های C&D مزایای زیادی را در پی دارد، اما هزینه بالاتر دفن زباله در محل های مجاز منجر به سود خالص بیشتری خواهد شد که البته معایبی چون آسیب های زیست محیطی را به همراه خواهد داشت. علاوه بر این، عموم مردم از دفن زباله ها در محل های غیرمجاز و تحمیل هزینه های زیست محیطی ناشی از تخلیه غیرقانونی رنج می برند. نتایج شبیه سازی نیز نشان می دهد افزایش دفن زباله ها در محل های غیرمجاز سبب افزایش مصرف سوخت و انرژی و درنتیجه آن افزایش هزینه های مصرف سوخت می گردد. این پژوهش با بررسی و ارزیابی تحقیقات و اقدامات انجام شده درزمینه پسماندها و نخاله های ساختمانی، در پی روشن نمودن استفاده از دیدگاه سیستمی با استفاده از پویایی سیستم ها در جهتی است که به کمک آن بتوان با استفاده از تحلیل هزینه - سود، پیمانکاران را تشویق به دفع نخاله های ساختمانی به روشی کند که در جهت توسعه صنعت ساختمان و حفظ محیط زیست و صرفه جویی های ناشی از آن گردد.

    کلیدواژگان: زباله های ساخت و تخریب (C & D)، پویایی سیستم ها، تحلیل هزینه - سود، صرفه جویی در مصرف انرژی، توسعه پایدار
  • علی کچوئی* صفحات 185-213
    مهاربندهای هم محور یکی از متدوال ترین سیستم های مقاوم باربر جانبی در سازه های فولادی می باشند. این مهاربندها از سختی و مقاومت جانبی قابل ملاحظه ای برخوردار هستند اما کمانش فشاری در آنها مانع از شکل پذیری و جذب انرژی مطلوبشان شده است. از همین رو در دهه های اخیر محقیقین مطالعات گسترده ای به منظور اصلاح رفتار مهاربندهای هم محور انجام داده اند که نتایج این مطالعات منجر به ابداع روش های مختلف طراحی و اجرا برای مهاربندهای هم محور شده است. در این مقاله با استفاده از مطالعات آزمایشگاهی و عددی به معرفی روشی جدید به منظور بهبود رفتار مهاربندهای هم محور پرداخته شده است. در این روش از یک فیوز موضعی در طول مهاربند استفاده شده است. این فیوز بوسیله المان های کمکی محصور شده تا بدین وسیله از کمانش موضعی آن تحت بارفشاری جلوگیری شود. این موضوع سبب می شود مهاربند تحت بارگذاری سیکلی در فشار و کشش به صورت مشابه عمل کرده و درنتیجه رفتاری شکل پذیر با جذب انرژی بالا از خود ارایه دهد. همچنین در این مطالعه با استفاده از نتایج کارهای عددی به بررسی موقعیت مناسب فیوز درطول مهاربند و تعیین شکل ظاهری بهینه و اندازه طول مناسب برای آن پرداخته شده است. در انتها نیز در قالب یک مطالعه تحلیلی پاسخ قاب مهاربندی شده هم محور مجهز شده به این سیستم با قاب مهاربندی شده هم محور سنتی مقایسه شده، که نتایج حاصله عملکرد به مراتب بهتر مهاربندهای هم محور جدید نسبت به مهاربندهای هم محور سنتی را به لحاظ شکل پذیری و جذب انرژی نشان داده است.
    کلیدواژگان: سازه های فولادی، مهاربندهای هم محور، فیوز موضعی، شکل پذیری، ظرفیت جذب انرژی، ظرفیت باربری
  • حامد ولی زاده، مجید قلهکی* صفحات 214-237
    امروزه یکی از جدیدترین زمینه مطالعات در حوزه مهندسی سازه و زلزله، دستیابی به سیستم های سازه ای است که پس از وقوع زلزله به سرعت به وضعیت پیش از زلزله و خدمت رسانی بازگردد. دیوار برشی فولادی نازک در قاب بتن آرمه با داشتن قابلیت تعویض به عنوان عضو فدا شونده و یا فیوز، هنگام زلزله از سیستم باربر جانبی محافظت می نماید. در این مقاله با در نظر گرفتن رفتار دوگانه ناشی از اندرکنش بین قاب و دیوار، یک روش طرح پلاستیک مبتنی بر عملکرد در قاب خمشی بتن آرمه ویژه با دیوار برشی فولادی نازک ارایه شده است. این روش طراحی، روشی غیرتکراری، ساده و قابل برنامه نویسی بوده که توسط آن سازه تحت سطوح عملکرد هدف های مختلف، با دقت مناسب طراحی می شود. سطوح عملکرد هدف در این مقاله رفتار الاستیک در زلزله بهره برداری برای قابلیت استفاده بی وقفه، رفتار غیر الاستیک ورق و الاستیک قاب خمشی در زلزله سطح طراحی برای بازسازی سریع و رفتار غیر الاستیک کل سازه در زلزله حداکثر برای جلوگیری از فروریختگی است. برای این منظور، سه سازه کوتاه، متوسط و بلندمرتبه (6، 12 و 18 طبقه)، در ناحیه با لرزه خیزی بالا با این روش طرح شده و آنالیز دینامیکی غیرخطی، روی این سازه ها با استفاده از مدل نواری در نرم افزار OpenSees انجام شده است. نتایج با مقادیر آیین نامه ASCE7-10 و مقادیر پیشنهادی دیگر محققان مقایسه و تطبیق مناسبی مشاهده شد. بر اساس نتایج تحلیل مشخص شد، سازه های طرح شده در سه سطح خطر فرض شده، به سطوح عملکرد هدف رسیده اند.
    کلیدواژگان: دیوار برشی فولادی نازک، قاب بتن آرمه، طراحی پلاستیک بر اساس عملکرد، طرح لرزه ای، سیستم فیوز سازه ای
  • غلامرضا نوری*، محمد شهرابی، سید حسین حسینی لواسانی صفحات 238-250
    سازه ها در طول عمر تحت اثر بارهای معمول مختلفی همانند بار ناشی از تغییر درجه حرارت، ترافیک، خوردگی و بارهای شدید مانند بار لرزه ای قرار می گیرند. وقوع خرابی در ساختمان ها، پل ها، سکوهای نفتی و به طورکلی تمام سیستم های سازه ای در طول عمر سازه امری اجتناب ناپذیر است. تاکنون نمونه های بسیاری از انواع خرابی ها در سازه های مختلف مهندسی به ثبت رسیده که در پی وقوع آن ها، خسارات جانی و مالی فراوانی به بار آمده است. بیشتر چنین خرابی هایی را می توان با بررسی های اولیه از وضعیت موجود سازه ها، اصلاح و ترمیم نمود و بدین ترتیب از گسترش خرابی در سازه ها و فروریختن ساختمان ها جلوگیری کرد. این موضوع در مناطق زلزله خیز که خرابی های موضعی در المان های سازه ها می توانند منشا خرابی های کلی باشند اهمیت موضوع پایش سلامتی سازه ها را دوچندان می نماید. بنابراین تعیین خرابی در سیستم های سازه ای و اجزای آن برای پایش سلامتی سازه ها و افزایش ایمنی و اطمینان از وضعیت موجود سازه ها امری مهم و ضروری است. در روش پیشنهادی، انرژی کرنشی طیفی به عنوان یک شاخص برای تشخیص موقعیت آسیب بکار گرفته شد. با محاسبه انرژی کرنشی طیفی برای حالت سازه آسیب دیده نسبت به سازه سالم، اعضای آسیب دیده نمایان می گردند. بدین منظور برای سازه با سیستم قاب خمشی تحت سناریوهای مختلف خرابی تحلیل دینامیکی سازه در دو حالت خطی و غیر خطی انجام و  توانایی روش مبتنی بر انرژی کرنشی طیفی در تشخیص محل آسیب مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده بیانگر دقت و عملکرد مناسب روش پیشنهادی برای شناسایی خرابی در سازه ها است.
    کلیدواژگان: خرابی، پایش سلامت سازه، انرژی کرنشی طیفی، قاب خمشی، خرابی المان
  • جهانگیر خزائی*، علی قهرمانی صفحات 251-266
    بررسی و ارزیابی خرابی های وارده به سازه های اطراف گود و همچنین تخمین سطوح گسیختگی از طریق محاسبه مقدار تغییرشکل ها و مقدار نشست های مجاور گود از مسایل مهم در سیستم میخ گذاری در نواحی شهری به شمار می رود. در این تحقیق سعی شده است نیروی محوری میخ هاو تغییرشکل در گودهای مقعر و محدب؛ در خاک های ماسه ای و رسی ارزیابی شود. در این راستا مدل سازی عددی با استفاده از نرم ا فزار اجزاءمحدود Abaqus CAE در محیط خاک انجام شده و مطالعات پارامتریک برای زاویه های مختلف گوشه در گودبرداری تحت بار سرویس انجام می گیرد. نتایج این تحقیق، نشان گر تاثیر بازدارندگی گوشه های مقعر و تاثیر رو به تخریب گوشه های محدب که برعکس گود مقعر است در گودهایی با خاک ماسه ای و همچنین خاک رسی می باشد. ماکزیمم نیروی محوری میخ ها در خاک رسی کمتر از مقدار آن در خاک ماسه ای می باشد که با نزدیک شده به گوشه گود این مقدار کاهش می یابد. برای ماکزیمم نشست زمین و تغییرمکان افقی دیواره گود نیز تقریبا بین زوایای گوشه 130درجه تا 150درجه یک نقطه عطف وجود دارد که رفتار گود در آن کاملا تغییر خواهد نمود. با مقایسه و تحلیل نشست های سطح زمین و سطوح گسیختگی متوجه خواهیم شد که در ماکزیمم نشست سطح زمین در خاک ماسه ای، ماکزیمم سطوح گسیختگی رخ خواهد داد و در خاک رسی، نشست های سطح زمین در محل سطوح گسیختگی بحرانی دارای تغییرات قابل توجه می باشد.
    کلیدواژگان: اثر گوشه، نیروی محوری میخ، خاک ماسه ای، خاک رسی، نشست سطح زمین، تغییرشکل دیواره
  • مهدی هاشمی جوکار، حسین رهنما*، عبدالحسین بغلانی صفحات 267-282
    یکی از موضوعات موردعلاقه مهندسان ژیوتکنیک و ژیوفیزیک، استفاده از روش امواج سطحی در شناسایی لایه های زیرسطحی زمین می باشد. در محیطی که به صورت عمودی ناهمگن می باشد، سرعت فازی امواج سطحی تابعی از فرکانس می باشد. نمودار فرکانس در برابر سرعت فازی، منحنی پراکندگی نامیده می شود که این منحنی تابعی از سرعت موج برشی، سرعت موج فشاری، چگالی و ضخامت هرکدام از لایه های زمین می باشد. در این مقاله، مدل سازی محیط خاک با لایه بندی افقی در نرم افزار اجزا محدود (آباکوس) ارایه گردیده و پاسخ لرزه ای محیط های خاک با لایه های افقی شبیه سازی شده است. با توجه به تفاوت در مشخصات لایه بندی محیط، مدل ها را به دو نوع اصلی تقسیم می نماییم: مشخصات لایه ها با عمق افزایش می یابد (لایه ها از بالا به پایین سخت تر می شوند) و مشخصات لایه ها با عمق کاهش و افزایش می یابد (لایه ای ضعیف در بین دو لایه قوی تر قرار گرفته باشد). در این مدل ها، برای ایجاد امواج سطحی از منبع ضربه فعال استفاده گردید و برای مرزهای مدل نیز، از روش لایه های جاذب با میرایی افزایشی استفاده شد (بدین ترتیب، از ورود امواج برگشتی از مرزها به داخل مدل جلوگیری شد). پس از اتمام مدل سازی، داده های لرزه ای توسط ژیوفون ها ثبت گردید و منحنی پراکندگی داده های برداشت شده با استفاده از روش انتقال فرکانس-عددموج محاسبه گردید. سپس، تاثیر فواصل مختلف ژیوفون ها در منحنی پراکندگی موردبررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان دادند که با استفاده از منحنی پراکندگی و سرعت فازی در فرکانس های بالا می توان ضخامت لایه سطحی را محاسبه نمود. همچنین، سرعت فازی در فرکانس های بالا متناسب با سرعت فازی لایه سطحی می باشد. در صورت وجود لایه سست تر در بین لایه های سخت تر، منحنی پراکندگی دارای یک تقعر می باشد که باعث می شود در فرکانس های کم، منحنی پراکندگی به سمت سرعت لایه سست تر میل کند و سپس در فرکانس های بالاتر، به سرعت فازی لایه سطحی مجانب شود. شیب منحنی پراکندگی در فرکانس های پایین نشان دهنده حضور لایه های با سرعت های مختلف می باشد و هرچه شیب تندتر و به قایم نزدیک تر باشد، تعداد لایه های کمتری در محیط وجود دارد. برای محیط هایی که سختی شان از لایه های سطحی به لایه های پایین تر افزایش می یابد، منحنی پراکندگی به سمت راست (فرکانس های بالاتر) انتقال پیدا می کند. در ادامه تاثیر فواصل مختلف ژیوفون ها بررسی گردید و ملاحظه شد که فاصله ژیوفن ها باید به مقدار کمتر از یک چهارم عمق لایه محدود شود تا از پرش منحنی پراکندگی به مدهای بالاتر جلوگیری گردد. بعلاوه، در صورت مشاهده پرش منحنی پراکندگی به مدهای بالاتر در فرکانس های بالا، می توان، داده های لرزه ای را با فاصله کمتر ژیوفون ها برداشت نمود و یا اینکه، منحنی پراکندگی را فقط در محدوده فرکانسی قبل از پرش به مد بالاتر موردبررسی قرار داد.
    کلیدواژگان: امواج سطحی، منحنی پراکندگی، روش اجزا محدود، عمق لایه، فاصله ژئوفون، مدهای بالاتر
  • احسان وزیری، محمد غلامی*، عبدالرضا زارع صفحات 283-298
    سیستم دیوار برشی فولادی همبسته شامل دو دیوار برشی فولادی می باشد که توسط تیر پیوند در تراز طبقات به هم متصل شده اند و بدین طریق امکان ایجاد بازشو در دیوار فراهم می شود. در این پژوهش، 2 نمونه دیوار برشی همبسته ی 6 طبقه با ورق جان تخت با روش طراحی پلاستیک بر اساس عملکرد و 2 نمونه دیگر با روش طراحی بر اساس نیرو، طراحی و در نرم افزار آباکوس مدل سازی شدند و خروجی های نرم افزار با سازوکار رفتاری دیوار برشی فولادی غیرهمبسته و همبسته با ورق جان تخت مقایسه و مورد تایید قرار گرفتند. در ادامه، این 4 نمونه تحت سه رکورد زلزله Northridge، Kobe و Tabas تحت تحلیل تاریخچه زمانی قرار گرفتند. خروجی های موردبررسی شامل تغییر مکان جانبی نسبی طبقات در لحظه بیشترین جابجایی بام و تغییر مکان جانبی نسبی پسماند می باشند. با توجه به این خروجی ها مشخص شد که هرچند هر 4 نمونه، تغییر مکان جانبی نسبی مجاز 2 درصد را جوابگو هستند، اما هرکدام از روش های طراحی دارای مزیت هایی نسبت به دیگری هستند. مزیت های روش طراحی پلاستیک بر اساس عملکرد نسبت به روش طراحی بر اساس نیرو مصرف کمتر فولاد و توزیع یکسان تر تغییر مکان جانبی نسبی در طبقات می باشد؛ درحالی که مزیت روش طراحی بر اساس نیرو داشتن تغییر مکان جانبی نسبی کمتر می باشد. در ضمن تغییر مکان جانبی نسبی پسماند در نمونه های طراحی شده با روش طراحی بر اساس نیرو نسبت به نمونه های طراحی شده با روش طراحی پلاستیک بر اساس عملکرد کمتر می باشد.
    کلیدواژگان: دیوار برشی فولادی همبسته، طراحی بر اساس نیرو. طراحی پلاستیک بر اساس عملکرد
  • امین لطفی اقلیم، محمدسعید کریمی*، محمدکاظم شربتدار صفحات 299-314

    در بین بخش های مختلف صنعت عمران، بتن یکی از پرمصرف ترین مصالح صنعت به شمار می روند. استفاده از مواد پوزولانی یکی از راهکارهای ساخت بتن با مقاومت بالا می باشد. بتن پرمقاومت دارای مقاومت فشاری، چسبندگی بالا و نسبت آب به سیمان و نفوذپذیری بسیار کم و در نتیجه دوام بسیار زیاد می باشد. در این مطالعه از زیولیت و نانوسیلیس به عنوان پوزولان های طبیعی و مصنوعی بهره گرفته شده است. در ابتدا نمونه های بتنی با 20 طرح اختلاط مدنظر برای دستیابی به طرح بهینه ساخته شده و سپس آزمایش های مقاومت فشاری و نفوذپذیری بتن با مقاومت بالا صورت پذیرفته است. در مرحله نهایی مقادیر طرح اختلاط بتن های ساخته شده با نتایج مقاومت فشاری به عنوان ورودی‎های شبکه عصبی مورد استفاده گرفته است. سپس رابطه ارایه شده با بهره گیری از الگوریتم بهینه ساز از منظر اقتصادی (مقدار بهینه اجزای تشکیل دهنده) بهینه سازی شده است. افزودن زیولیت و نانوسیلیس به بتن موجب افزایش مقاومت و کاهش نفوذپذیری نمونه ها به ویژه در بلندمدت نسبت به نمونه های مرجع شده است. با توجه به نتایج ارایه شده مشاهده می‎گردد که مقادیر سیمان و نانوسیلیس به دلیل هزینه بالای تهیه کاهش یافته اما بر مقادیر زیولیت افزوده شده است.

    کلیدواژگان: بتن پرمقاومت، هوش مصنوعی، الگوریتم ژنتیک، زئولیت، نانوسیلیس
  • کاظم شاکری*، الهه خان سلطانی صفحات 315-333

    در این مقاله یک روش پوش آور مودال جهت تحلیل سازه های نامنظم در پلان تحت اثر تحریک دوجهته ی همزمان پیشنهاد شد که در آن، الگوی بار اعمالی بر اساس برش و پیچش مودال ترکیبی طبقات ناشی از تحریک همزمان در دو جهت x و y تعیین گردید. این روش یک بار اجرا بوده و مهمترین مزیت آن، قابلیت در نظر گرفتن اثرات تسلیم سازه در یک جهت در پاسخ کلی سازه، ناشی از تحریک همزمان در دو جهت عمود بر هم می باشد. در روش پیشنهادی، به منظور در نظر گرفتن تغییرات آنی مشخصات غیرخطی سازه در طول تحلیل پوش آور، دو طیف ظرفیت در دو جهت x و y با استفاده از روش طیف ظرفیت بهنگام شونده استخراج شد و تغییر مکان متناسب با هر یک از طیف های ظرفیت محاسبه گردید. سپس، پاسخ سازه در دو گام متناسب با تغییرمکان های بدست آمده استخراج شد. در نهایت، پاسخ سازه از ترکیب پاسخ های متناسب با دو جهت x و y بدست آمد. به منظور ارزیابی روش پیشنهادی، این روش بر روی یک سازه ی نامنظم 20 طبقه تحت اثر هفت زوج شتابنگاشت اعمال شد و نتایج حاصل از آن با نتایج حاصل از تحلیل دینامیکی غیرخطی به عنوان پاسخ های دقیق مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج بدست آمده حاکی از دقت بالای روش پیشنهادی در تخمین دریفت طبقات سازه ی مورد مطالعه بود.

    کلیدواژگان: تحلیل غیرخطی، تحلیل پوش آور، سازه ی نامنظم در پلان، تحریک دوجهته ی همزمان، دریفت طبقات
  • محمدرضا شهرکی*، مسعود پژمرده صفحات 334-349

    مسکن از نیاز های مهم بوده، استفاده از فناوری های نوین و جدید به منظور افزایش سرعت ساخت، ارتقاء کیفیت، افزایش مقاومت در برابر زلزله، افزایش عمر مفید ساختمان ها، بیش از پیش مطرح است.در این مقاله به بررسی چهار روش ساخت ساختمان که شامل LSF، LCF، 3D-PANEL و PRCS بر اساس، دوازده معیار تامین به موقع اعتبار، سهولت اجرا، نیازمند بودن به نیروی کار متخصص، در دسترس بودن مصالح مصرفی، کنترل و نظارت در روند اجرا، عمر مفید، هزینه، کیفیت تعمیر و نگهداری، صرفه جویی در مصرف انرژی، کاهش بار مرده، افزایش طبقات، انطباق پذیری با آیین نامه ها که از دیدگاه پیمانکاران، کارفرما ها، و مشاوران پروژه پرداخته شده است.این معیار ها با استفاده از روش دلفی از بین سی معیار مشخص شده انتخاب شده است و روش ویکور فازی و خاکستری برای رتبه بندی روش های ساخت ساختمان مورد استفاده قرار گرفته است، برای جمع آوری اطلاعات از هفت شرکت پیمانکاری، دو شرکت مشاور و تعدادی از استادید برای بدست آوردن اطلاعات استفاده شده است. با توجه به تفاوت های رتبه بندی روش های ساخت در دو روش ویکور فازی و خاکستری، برای رتبه بندی نهایی از روش تلفیق رتبه بندی که شامل روش میانگین رتبه ها، روش بردا و روش کپ لند استفاده شده است.با توجه به نتایج بدست آمده بهترین روش ساخت PRCS است و بعد از آن روش های LSF و 3D-PANEL و در آخر روش ICF است.

    کلیدواژگان: سیستم ساخت ساختمانی بهینه، تصمیم گیری چند معیاره، ویکور فازی، ویکور خاکستری، رتبه بندی تلفیقی
|
  • Reza Ghiamat, Morteza Madhkhan * Pages 5-25

    The construction of segmental precast concrete bridges is an increase due to its superior performance and economic advantages. This type of bridge is appropriate for spans within 50 to 250 m, known as mega-projects and the design optimization would lead to considerable economic benefits. In this study, a box-girder cross section of bridge superstructure with balanced cantilever construction method is assessed. The depth of cross section, thickness of top and bottom flange, thickness of webs and the count of strands of pre-stressed steel are considered as design variables. The optimum design is characterized by geometry, serviceability, ductility, and ultimate limit states specified by the American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) standard and AASHTO Load and Resistance Factor Design (LRFD) specifications. Genetic algorithm (GA) is applied for cost and weight optimization. To validate functionality of this algorithm, a real bridge constructed in the city of Isfahan, Iran (Esteghlal Bridge, completed in 2017) is optimized as a case study. The total of a 13% reduction in cost and weight of the bridge superstructure is observed. The cost optimization algorithm is run by considering different spans and relation between superstructure cost and span length is assessed. The efficiency of applying the GA in optimization of this kind of bridges is proved.

    Keywords: optimization, Segmental Concrete Bridge, Box girder, Balanced Cantilever, Genetic Algorithm
  • Mahdi Baghdadi, Mohammad Javad Kazemeini *, Sayed Ehsan Shirangi Pages 26-44

    One of the most important manifestations of sustainable development in any country is the country's productivity of sustainable sources of income. In fact, sustainable income is the basis for sustainable urban development. In the current century municipal financing is one of the most important issues in urban management, and in our country there has always been a discussion and a place for the challenge. Accordingly, in this paper, the aim of presenting an optimal model for sustainable municipal income for construction projects is based on the use of decision-making methods and calculation of the parameters of effective parameters in the assessment of sustainable earnings in the municipality of Karaj city. In this regard, Delphi method was used to validate the validity of the questionnaire using SPSS software. Therefore, the criterion of Evaluation, judgment by a group of experts and based on completing the questionnaire and conducting interviews with accurate experts in providing financial resources and urban management. The ranking of effective measures in assessing income municipalities using the Hierarchical AHP technique was done in Super Decision software and language quantitative meter using the method the average FOWA weighted weight has been paid to prioritize earnings resources. Based on the findings of the research in the city of Karaj, among the sources of income studied by the FOWA method, it can be seen that the transitional tax option from the government to the municipality using the AHP method with a coefficient of 0/150 and in Riskiness with a coefficient of 0/166 and risk aversion with a coefficient of 0/144 with 9 indicators of the highest priority in the assessment of the supply of municipal resources for the sustainable growth of development projects.

    Keywords: Karaj Municipality, sustainable development, Sustainable Income, civil projects, AHP, FOWA
  • Abolfazl Arabzadeh *, Hamid Karimizadeh Pages 45-65
    The high depth created favorable space for placing the openings which are to provide some capabilities such as mechanical and electrical installations, but these openings reduced load bearing capacity of the beams. One solution to the mentioned shortcoming is to use FRP-Composite sheets; the effect of FRP-Composites in improving load bearing and ductility of concrete members such as columns and beams is approved in previous investigations. This study utilizes the CFRP sheets to compensate for weakness arisen from the created openings. To this end, 5 deep beams with 10x50x120 cm dimensions, each having two circular openings with 20 cm diameter placed in symmetrical order, are constructed and undergone a three-point monotonic bending. The Externally Bounded Reinforcement (EBR) and Externally Bounded Reinforcement on Grooves (EBROG) methods have been utilized to install the FRP sheets in two configurations being wrapped around and inclined. The results have shown the superiority of EBROG method as well as the efficiency of the inclined orientation of strengthening sheets in increasing the load bearing-capacity. Also, Shear failure was the type of failure in beams and it has been observed that generally, diagonal cracks, which lead to the strut formation, tend to be formed in the beams. The cracks started from the support plates and propagated towards the loading plate. In addition to the extended cracking, the strengthened specimens have experienced debonding and failure in their composite strips. The strengthening strips have experienced failure in the wrapped specimen as a result of providing suitable confinement and leaving no chance for strip debonding as well as in the specimen with inclined strengthening strips as a result of the high efficiency of tensile stresses on the strips. Compared to the related non- strengthened specimens, the load bearing capacity increase arising from inclined orientation is 40% to 43%. In addition, this amount compared to the wrapped around specimen is about 16%.
    Keywords: Reinforced concrete deep beams, opening, CFRP composites, EBR method, EBROG method
  • Alireza Karkabadi, Mohammad Iman Khodakarami *, Mostafa Farajian Pages 66-86
    Seismic sequence as a result of occurrence of strong and moderate earthquake ground motion in a short time strongly affects the seismic response of structures. This kind of excitation causes, in many cases, more deteriorated effects compared to the corresponding single ground motion. The aim of this paper is to investigate the effect of seismic sequence of earthquake ground motion on the seismic responses of steel moment frame structures considering soil-structure interaction (SSI). To this end, four steel moment frames with 8 and 16 stories are considered each of which have three and six bays. Soil-structure-interaction is considered by employing dampers and springs having specified damping and stiffness through cone method. For modelling SSI effects, three types of soil based on standard 2800 are considered.  The time history of responses show that the relative displacement of structure is increased when the structure is subjected to the seismic sequence. As a result, the damage induced to the structure. It is noteworthy to say that the effect of seismic sequence is more in soft soil. The obtained responses show that a special attention should be paid for designing of steel structures in high seismic zone when they are subjected to seismic sequence excitation. Furthermore, soil-structure-interaction is an important parameter that should be considered for such conditions.Therefore, it is recommended that the effects of seismic sequence and soil-structure-interaction should be accounted for better estimation and evaluate accurate responses of steel shear frame.
    Keywords: Seismic Sequence, Soil-structure interaction, Steel frame, Frequency content
  • Nahmat Khodaie * Pages 87-105
    By increasing the height and slenderness of tall buildings, the wind-induced dynamic response especially crosswind response becomes the governing parameter in the occupant comfort requirement of tall buildings. In the present study, crosswind response of tall buildings has been investigated using the frequency domain analysis of multi-degrees-of-freedom systems based on the random vibration method. The tall structure has been modeled as a vertical cantilever beam with the masses lumped at the nodes. All the modeling and analysis procedure, including element meshing, determining the transfer matrix, calculating the matrix of crosswind force spectrum, and the numerical integration to obtain the root-mean-square (RMS) displacement and acceleration responses are carried out using MATLAB software. The effect of different parameters, such as basic wind speed, aspect ratio, side ratio for rectangle section and top to bottom width ratio for tapered tall buildings has been investigated. The results show that the slenderness ratio has an important role on the across-wind response. For tapered buildings, the crosswind displacement response decreases considerably with increasing the top to bottom width ratio.  For the studied tall buildings, the crosswind acceleration response is higher than the occupant comfort level and it requires to be reduced using an appropriate control strategy.
    Keywords: Crosswind response, Tall building, Frequency domain analysis, Random vibration, Parametric study
  • Vesam Kolmi Zadeh, Hamid Saberi *, Amir Mokhtari, Vahid Saberi Pages 106-123
    In this research, the co-operation of steel and concrete in composite columns is considered. Using numerical modeling to study the behavior of these sections, a new type of composite sections named concrete-filled double-skin steel column is introduced. The factors affecting numerical simulation, which bring this simulation closer to the laboratory conditions, determine the axial resistance of the samples by changing the dimensions and geometry as well as the properties of the materials. The purpose of this thesis is to investigate the effect of concrete compressive strength on the axial performance of concrete-filled double-skin steel column CFDST concrete. A total of 20 samples with different parameters such as effects of concrete, loading capacity and width to thickness ratio on the strength of columns with square and round cross section in inner and outer walls were investigated by ABAQUS software. The results of the study showed that the loading capacity of CFDST columns under axial pressure increased by about 4% with increasing compressive strength of concrete in the inner wall. Also, studies showed that with increasing cross-section in the inner wall, the loading capacity in square columns increased by about 7% and decreased by about 3% in circular columns.
    Keywords: composite columns, CFDST Columns, Axial Performance, Bearing Load, Numerical modeling
  • Masoud Mohammadi, Mohammad Ali Kafi *, Ali Kheyroddin, Hamid Reza Ronagh Pages 124-140

    Concentrically braced frames (CBFs) have become prevalent as a lateral load resisting system due to their rigidity, low lateral displacement and ease of implementation over the last three decades. These advantages encourage the increasing utilization of this system in the construction industry. Despite the advantages of CBFs, the lack of ductility and buckling of the bracing element before yielding is the main disadvantage this lateral system. In the last three decades, studies have become focused on the ductility and energy dissipation of the CBFs that were modified in terms of using dampers and fuse segments. The current study aims to presents an innovative Composite Buckling Restrained Fuse (CBRF) to be used as a bracing segment. CBRF with relatively small dimensions is an improvement on Reduced Length Buckling Restrained Brace (RL-BRBs) as a hysteretic damper with different performance in tension and compression. Extra tensile elements in a novel configuration were used to compensate for the limitation of tensile strength that exists in bracing elements containing ordinary fuse segments. Here, some key design parameters of CBRF such as length and cross-sectional area of the core are discussed theoretically. Two specimens were designed and tested under cyclic loads. Moreover, the hysteretic response of the specimens was evaluated to calculate their strength adjustment parameters. The results indicate that the proposed CBRF has a ductile behavior with an average strain of 5% and high energy absorption capacity along with sufficient tensile strength.

    Keywords: steel structure, Braced Frames, Structural Fuse, Ductility, Hysteretic damper, Buckling-restrained braces
  • Mahmoud Reza Shiravand *, Hesam Ketabdari Pages 141-163

    Recently, base isolation techniques are applied as a resisting system to protect the structures from seismic and dynamic loadings. Due to their importance, in this paper, an optimum arrangement of lead rubber bearing (LRB) and friction pendulum system (FPS) is investigated in irregular buildings and its performance is compared with a regular case. For this purpose, 3 types of irregularities have been adopted. Accordingly, 3, 7 and 10 story buildings have been performed and 12 possible combination have been applied for the isolators in each model. Afterwards, the numerical models have been analyzed using nonlinear time-history analysis and direct integration method and applying 7 earthquake records along the longitudinal and transverse directions of the building. The obtained results of the numerical study show that the application of FPS and LRB isolators in outer and inner columns respectively, led to a better performance compared to the other arrangements by reduction of the inter-story drifts as well as base shear and enhancement of the energy dissipation which is due to the characteristics of FPS isolators in balancing the applied forces with the building’s mass and prevention of torsion occurrence in irregular structures. Unlike the irregular buildings, application of FPS and LRB isolators in inner and outer columns, result in a better performance by reducing the story drifts in regular structures.

    Keywords: Lead Rubber Bearing, Friction Pendulum System, Nonlinear time history analysis, Optimum Arrangement, Irregular Buildings
  • Iman Shafiei *, Ehsanollah Eshtehardian, Mojtaba Azizi Pages 164-184

    Economic tools are definitely an effective way to encourage or enforce contractors to enforce environmentally-friendly practices. Previous studies on this subject mainly focus on the management of waste of construction and demolish (C & D) from the static point of view, which does not take into account the nature of its dynamic by taking all necessary activities in the waste chain. Therefore, the purpose of this paper is to explain the dynamics and relationships between the components of C&D waste management and to analyze the costs and benefits and cost of transportation and fuel consumption using the system dynamics approach. The findings show that the implementation of C&D waste management has many benefits, but the higher cost of landfill at authorized sites will result in more net profits, which will be accompanied by disadvantages such as environmental damage. In addition, the public is suffering from landfill in unauthorized locations and imposing environmental costs due to illegal evacuation. Simulation results also show that increased landfill in unauthorized locations increases fuel and energy consumption and therefore increases fuel consumption costs. This study by investigating and evaluating the researches and measures taken on the waste and waste spillway aims to clarify the use of a systematic approach using the dynamics of systems in a direction in which it is possible to use contract cost-benefit analysis to encourage contractors to disposal of Construction waste in a way that is conducive to the development of the building industry and the preservation of the environment and the resulting savings.

    Keywords: Construction, demolish waste, system dynamics, Cost-benefit analyze, saving energy, sustainable development
  • Ali Kachooee * Pages 185-213
    Concentric bracings (CB) are one of the most prevalent lateral load bearing systems in steel structures. These bracings have a remarkable lateral stiffness and strength, but their compressive buckling prevents them from being ductile and absorbing optimal energy. Consequently, in recent decades, researchers have conducted extensive studies to improve the concentric bracing behavior, which resulted in the development of different design and execution methods for concentric bracings. In this paper, by using numerical and experimental studies, a new method is proposed to improve the behavior of concentric bracings. In this method, a local fuse (LF) is used along the brace. This fuse is restrained by auxiliary elements (AE) to prevent its local buckling under compressive load. This makes the brace behaves in a similar manner in both tensile and compressive cyclic loads, resulting in ductile behavior and high-energy absorption. In this study, by using numerical results, an investigation is done for proper position of the fuse along the braces and its optimal shape and length. In addition, an analytical study has been performed comparing the structural behavior of concentric braces with LF-AE braces. The results have been demonstrated that LF-AE braces have better performance than concentric braces.
    Keywords: Steel structures, Concentric brace, Local fuse, Ductility, Energy dissipation capacity, Loading capacity
  • Hamed Valizadeh, Majid Gholhaki * Pages 214-237
    Nowadays, one of the newest studies in the field of structure engineering and earthquake is the acquisition of systems that will quickly return to pre-earthquake and service after an earthquake. Thin steel plate shear walls in reinforced concrete frame with replaceable as a sacrificial member or fuse will protect the sidewall system during an earthquake. In this paper, a method performance-based plastic design in a reinforced concrete frame with a thin steel plate shear wall on the dual behavior caused by the interaction between the frame and the wall is presented. This design method is a non-repetitive, simple, and programmable method by which the structure is designed with the proper levels of performance for different purposes. Target Performance Levels In this paper, the elastic behavior in an service earthquake for uninterrupted usability, non-elastic behavior of the plate and elastic behavior of the bending frame in an earthquake design for quick reconstruction and non-elastic behavior of the total structure in a maximum earthquake to prevent collapse. For this purpose, three structures, short, medium and high (6, 12 and 18 storey), were designed In the high seismic region with this method. Nonlinear dynamic analysis is performed on these structures using the strip model in OpenSees software. Results were compared with the values of ASCE7-10 and other proposed values of the researchers, and a suitable matching was observed. Based on the results of the analysis, it was determined that the structures designed at three levels of assumed hazard have reached the target performance levels.
    Keywords: Thin Steel Plate Shear Wall, Reinforced concrete frame, PBPD, Seismic Design, Structural Fuse System
  • Gholamreza Nouri *, Mohammad Shahrabi, S.H. Lavasani Pages 238-250
    Structures are subjected to different kinds of loads during their lifetime, such as those caused by daily temperature swings, traffic loads, abrasion and severe loads like earthquake.  The occurrence of damage in building structures, oil platforms, and generally all structural systems is inevitable. Different kinds of failure in various engineering structures have been observed so far, which have incurred massive financial losses and serious casualties. Most of such damages could be identified with structural condition assessment, and therefore crack propagation in and total collapse of the structure can be prevented by taking rehabilitation measures. The fact that in seismic prone regions where the occurrence of minor and local damages could lead to the total collapse of the structure increases the importance of structural health monitoring substantially. Hence, determining the damages in structures in order to monitor structural health, increase the safety of the structure, and determining the current condition of the structure seems vital. In this research, spectral strain energy is considered as an index for determining the location of the damage. By making a comparison between the spectral strain energy of healthy structure and damaged structure, damaged elements can be identified. In addition, the capability of the aforementioned method in the linear and nonlinear regimes will be assessed. To demonstrate the efficiency of the adopted procedure, numerical examples are provided whose results indicate precision and suitable performance of the proposed method in identifying damages in structures.
    Keywords: Damage detection, structural health monitoring, Spectral strain energy, Moment resistance frame, Damaged element
  • Jahangir Khazaei *, Ali Ghahramani Pages 251-266
    Investigation and evaluation of damages to surrounding structures and also estimation of rupture levels by considering the amount of deformations and the amount of adjacent gates are important issues in the nailing system in urban areas. In this research, we tried to evaluate the axial force of the nails and the deformation in concave and convex dams; in sandy and clay soils. In this regard, numerical modeling is carried out using the Abaqus CAE software in the soil environment and parametric studies are carried out for different corner angles in the excavation under the service load. The results of this study indicate the effect of concave cortical deterioration and the damaging effect of the convex corners, which is in contrast to the concave hedge, in gondolas with sandy soil as well as clayey soil. The maximum axial force of the nails in the clay soil is less than that of the sandy soil, which decreases with the approach to the hollow corner. For maximum seating and horizontal displacement of the Goodwall wall, there is also a turning point between the angular angles of 130 ° to 150 °, with a good turnaround. By comparing and analyzing land surface levels and rupture levels, we will find that the maximum level of earth's summation in sandy soils will be the highest level of rupture, and in clay soils, ground-level landings in the location of critical burst surface changes It is noteworthy.
    Keywords: Corner effect, Nail Axial force, Sand soil, clay soil, Surface Settlement, Deformation of wall
  • Mehdi Hashemi Jokar, Hossein Rahnema *, Abdolhossein Baghlani Pages 267-282
    One of the most interesting topics in the geotechnical and geophysical engineering is the use of surface waves to characterize the earth subsurface layers. In a vertically heterogeneous media, the phase velocity of the surface wave is a function of the frequency (the frequency-phase velocity relationship is called dispersion curve). The dispersion curve is calculated by the shear wave velocity, compressive velocity, density, and thickness of each of the layers, which their properties can be increasing or decreasing from the surface to the half-space. In this paper, horizontal soil layers were modelled using finite element method based software (ABAQUS). Due to the different layering specifications, the models are divided into two main types: the layers’ characteristics increase with depth and the layers' characteristics decrease and increase with depth. An active impact source was used to create surface waves and the absorption layers with increasing damping (ALID) were applied to the model boundaries to prevent the wave reflection. Based on the gathered surface wave data, the dispersion curve was plotted using Frequency-Wavenumber Transfer method. In addition, the effects of different geophone offsets on the dispersion curve were investigated. The results showed that using the dispersion curve and phase velocity at high frequencies, the thickness of the surface layer can be calculated. Also, the slope of the dispersion curve at low frequencies indicates the number of the layers at different properties, and the steeper and closer to the vertical, means that a few number of layers are exist in the media. Furthermore, the effects of different geophone offsets were investigated and it was observed that geophone offsets should be limited to less than one-fourth of the layer depth in order to prevent the dispersion curve jumping to the higher modes. Furthermore, if the dispersion curve jumps to the higher modes at high frequencies, seismic data can be taken at a less geophones’ offset or the dispersion curve frequency range limitation is only before jumping to higher modes.
    Keywords: Surface waves, dispersion curves, Finite element method, Layer thickness, Geophone offsets, Higher Modes
  • Ehsan Vaziri, Mohammad Gholami *, Abdolreza Zare Pages 283-298
    Coupled steel plate shear wall consist of  two shear wall with flat web plate with rigid beam-column connection, that connected with coupling beam at story level. Coupled steel plate shear wall consist of two panels with rigid beam-column connection, that connected with coupling beam at story level so its possible to use opening in wall.  In this study, two types of six story steel plate shear wall with coupling beam with trapezoidally corrugated infill plate designed with performance plastic design method and two other types designed with force base design. All models have been designed in ABAQUS software and the software outputs were compared and verified by the behavioral mechanism of uncoupling shear wall of the trapezoidal corrugated sheet and the shear wall of the flat web sheet. Subsequently, these four samples were analuzed with time history analysis with the three Northridge, Kobe and Tabas earthquake records. Investigated output of this study consist of relative drift at the peak of maximum displacement of each records and residual drift. With the result of these four models figure out that relative drift are in allowable drift ratio (2%). But each design procedure has advantages than the other one. Advantages of performance plastic design in comparison with force base design are consume less steel material and distribute uniform relative drift ratio. While the advantages of force base design has less relative drift ratio. Hence, in frames which designed by force-based design in comparison with performance based plastic design has less residual drift.
    Keywords: steel plate shear wall, Couple shear wall, Force based design, Performance-Based Plastic Design
  • Amin Lotfi Eghlim, Mohammad Saeed Karimi *, Mohammad Kazem Sharbatdar Pages 299-314

    Between various sectors of civil engineering, concrete is one of the most widely used materials in the building industry. The use of pozzolanic materials is one of the solutions for high strength concrete production. High-strength concretes have high compressive strength, high adhesion, very low w/c ratio and permeability and therefore high durability. In this study, zeolite and nanosilica were used as natural and synthetic pozzolans. At first, concrete samples with 20 mixing designs (included water, cement, fine and coarse aggregates, zeolite, nanosilica and super-plasticizer) were designed to achieve the optimal design, and then tests of compressive strength and permeability of high-strength concrete were carried out. In the final step, the values of the mixing plan with the compressive strength results are used as inputs of the neural network. Then, the proposed relationship is optimized using the optimization algorithm from an economic perspective (optimal component value). The addition of zeolite and nanosilica to concrete not only increases resistance, but also decreases the permeability of samples, especially in the long term respect to pilot samples. According to the optimization results, it is observed that cement and nanosilica content has been reduced due to the high cost of production, but increased on zeolite values.

    Keywords: High-strength concrete, Artificial Neural Network, Genetic Algorithm, Zeolite, nanosilica
  • Kazem Shakeri*, Elahe Khansoltani Pages 315-333

    In this paper, a modal pushover method is introduced for the assessment of the asymmetric-plan buildings in which, a load pattern is derived based on the story shears and story torque of building due to the simultaneous excitation in x and y directions. The proposed method is a single-run procedure and its significant advantage is its capability in consideration of the structural yielding in one direction on the total responses of the structure due to the simultaneous excitation in two orthogonal directions. In this method, in order to consider the instantaneous changes during the pushover analysis, two capacity curves of the structure are established based on the adaptive capacity spectrum method and the target displacement corresponding to each capacity curve is determined. Then, the structural responses at two pushover steps corresponding to the obtained target displacements are obtained. Eventually, the total responses of the structure are computed by combining the responses corresponding to the x and y directions. In order to evaluate the proposed method, this method has been applied to an irregular 20-story building subjected to the seven pairs of ground motion records and the obtained results are compared with the responses of nonlinear dynamic analysis as the exact responses. The results show the high accuracy of the proposed method in estimating the inter-story drifts of the studied building.

    Keywords: Nonlinear analysis, Pushover analysis, Asymmetric-plan building, Simultaneous bi-directional excitation, Inter-story drift
  • Mohammad Reza Shahraki *, Masoud Pajmorde Pages 334-349

    Housing is one of the major needs. The use of new and new technologies to increase the speed of construction, improve quality, increase earthquake resistance, increase the useful life of buildings is more than ever before. In this paper, four building methods Including LSF, LCF, 3D-PANEL and PRCS, 12 criteria for timely delivery of credit, ease of implementation, need for expert workforce, availability of consumable materials, control and supervision in the process of implementation, useful life, cost, quality Maintenance, energy saving, reducing dead load, increasing floors, compliance with regulations that, from the point of view of contractors, employers, And project consultants. These criteria have been selected using the Delphi method from among the selected criteria, and the fuzzy and gray vikor method has been used to rank building methods, to collect information from seven companies The contractor, two consulting companies and a number of professors have been used to obtain information. Regarding the ranking differences of the methods of construction in both fuzzy and gray vikor methods, for the final ranking of the ranking method, which includes the mean rating method, the Breda method and the Copland method, was used. For the results obtained The best way to build PRCS is through the LSF and 3D-PANEL methods, and finally the ICF method.

    Keywords: Optimal construction system, Multi-criteria decision making, Fuzzy VIKOR, Gray vikor, Compilation rating