فهرست مطالب

نشریه مهندسی سازه و ساخت
سال هشتم شماره 10 (پیاپی 50، دی 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/10/01
  • تعداد عناوین: 19
|
  • مهدی آرزومند، علیرضا پاچناری* صفحات 5-22
    یکی از مسایل مهم در حیطه مهندسی سازه، شناخت الگوی بازتوزیع نیروهای داخلی در اجزای باربر ساختمان پس از مواجهه با حوادث نامعمول است. از جمله این وقایع می توان به بروز نشست های تفاضلی ناشی از گودبرداری در مجاورت قاب های خمشی بتنی متداول در نواحی شهری اشاره نمود. با این وجود، بخش عمده ای از پژوهش های موجود صرفا به بررسی نشست در زیر یک ستون پرداخته و یا بر اثرات پروفیل های مربوط به عبور تونل های شهری بر روی قاب های دو بعدی تمرکز نموده ا ند. در این مقاله، با استفاده از دو سری پروفیل نشست واقعی متناظر با انجام گودبرداری عمیق (با نام های متوسط و بزرگ) و تعریف 8 حالت مختلف تحلیلی، مقادیر نشست تفاضلی به صورت گام به گام در زیر هر یک از ستون ها اعمال شدند. بدین منظور، علاوه بر پروفیل های نشست 3 بعدی انتخابی، برای موقعیت قرارگیری سازه نسبت به لبه گود دو وضعیت (در گوشه یا بر روی محور تقارن) و برای راستای پلان ساختمان نیز دو حالت در نظر گرفته شد. بر پایه یافته های مدل های عددی، همزمان با کاهش شدید نیروی محوری فشاری در مجموعه ای از ستون های با نشست زیاد، ستون های غیرمجاور و غیر هم محور با ستون دارای حداکثر نشست نیز نقش قابل ملاحظه ای در بازتوزیع بارها ایفا نمودند. علاوه بر این، تحمیل پروفیل نشست بزرگ در برخی از حالات به ایجادکشش در برخی از ستون ها منجر گردید. همچنین تغییر علامت لنگر خمشی تیرها در حداقل یکی از وجوه اتصال به ستون دارای نشست حداکثر و نیز در مجاورت سایر ستون های سازه، احتمال بروز آسیب در محدوده وسیعی از پلان را آشکار ساخت.
    کلیدواژگان: گودبرداری، پروفیل نشست سه بعدی، بازتوزیع بارها، قاب خمشی بتنی، رفتار غیرارتجاعی، مدل المان فایبر
  • حسین شوکتی*، علی پاشایی تقلیداباد صفحات 23-38
    کمانش یکی از موضوعات مهم در تعیین رفتار مکانیکی پوسته های استوانه ای به ویژه پوسته های کامپوزیتی است. آنچه بررسی این موضوع را در پوسته های استوانه ای کامپوزیتی حایز اهمیت می سازد، پیچیدگی رفتار سازه ای این نوع ساختارها تحت اثر انواع بارگذاری های ویژه ای مانند کمانش تحت بار فشار خارجی است. بارگذاری فشار جانبی یکنواخت در مخازن موقعی رخ می دهد که مخازن در حالت تخلیه مایعات ذخیره شده در آنها می باشند. و اگر تمهیدات خاصی مانند باز کردن شیرهای تخلیه انجام نگیرد و یا درست عمل نکنند در اینصورت در مخازن کمانش اتفاق خواهد افتاد و موجب خرابی کلی مخازن خواهد شد. در این تحقیق جهت بررسی رفتار کمانشی نمونه های آزمایشگاهی تحت اثر فشار یکنواخت جانبی، از دستگاه مکش هوا استفاده می شود. همزمان با کمانش، ترک های ریز همراه با صدای خفیف در جداره پوسته ایجاد گردیده و پس از رسیدن به مرحله فرو ریختگی روند بارگذاری متوقف می - گردد. در این مقاله تاثیر پارامترهای هندسی بی بعد L/R و R/t تحت فشار بیرونی بر رفتار کمانشی آن بررسی شده است. رفتارکمانشی این پوسته ها تحت فشار خارجی در آزمایشگاه مورد بررسی و با نتایج نرم افزاری و تیوری مورد مقایسه قرار می گیرد. نتایج نشان داد در نمو نه ها با طول مساوی با افزایش پارامتر هندسی R/t ، ظرفیت کمانشی پوسته ها کاهش و تعداد مدهای کمانشی افزایش می یابد و با افزایش پارامتر L/R ظرفیت کمانشی پوسته ها افزایش و تعداد مدهای کمانشی کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: کمانش، پوسته استوانه کامپوزیتی، پارامترهای هندسی، فشار خارجی یکنواخت، ظرفیت کمانشی
  • فهیمه رحمانی، رمضانعلی ایزدی فرد* صفحات 39-60

    صفحات از مهم‏ترین المان‏های سازه‏ای هستند که آسیب در آن‏ها می‏تواند بصورت پیش‏رونده به سایر المان‏ها منتقل شده و سبب آسیب کلی شود. لذا شناسایی آسیب در این اجزا،به کمک سیستم های شناسایی و مکانیابی آسیب می توانند نقش بسیار مهمی را در ایمنسازی و بهسازی سازه ها و جلوگیری از بوجود آمدن خسارات مالی و جانی ناشی از تخریب و فروریختن آنها ایفا نمایند. در این پژوهش با کمک تجزیه و تحلیل داده های شکل مودی و مشتقات آن‏ها و با توسعه‏ی کدهای عددی المان محدود و محاسبه‏ی شیب و انحنای صفحه بر اساس روش تفاضل محدود مرکزی، تاثیر پیچش علاوه بر خمش بر روی المان صفحه‏ای در فرآیند شناسایی آسیب در نظر گرفته شده است. همچنین با هدف بررسی توانایی اصلاح فرمولبندی در عملکرد شاخصهای موجود در زمینه‏ی شناسایی آسیب در صفحات، شاخص بهبود یافتهای معرفی گردیده است که اعتبار سنجی عملکرد شاخص بهبود یافته با داده‏های تجربی، نشان‏دهنده‏ی دقت مناسب آن میباشد. همچنین مقایسهای با کمک چندین سناریو از آسیب‏های منفرد و چندگانه با شدتهای متفاوت و با المانهایی در نواحی مختلف در صفحه صورت پذیرفته ‏است که در آنها نتایج شاخص بهبود یافته، حالت اولیه آن و شاخصی بر پایهی مطالعه تجربی بررسی گردیده است. این نتایج که به کمک مقایسه دوحالت سالم و آسیب‏دیده‏ی سازه به دست آمدهاند بیانگر خطاها و ضعف های شاخص پیشین در تشخیص مکان و تعداد المانهای آسیبدیده بخصوص در نواحی مرزی که اثر پیچش قابل توجه است و همچنین در آسیبهایی چندگانه که در نواحی مختلف صفحه اند و درآنها انحنا منفی است، می باشد که این ضعف با کمک اصلاح فرمولبندی در شاخص بهبود یافته بخوبی برطرف شده است و سبب افزایش قدرت و دقت شناسایی مکان آسیبهای منفرد و چندگانه و تعداد المانها به ویژه در لبه‏های صفحه حتی در صورت وجود آسیبهایی با شدتهای متفاوت توسط آن گردیده است.

    کلیدواژگان: شناسایی آسیب، روش تفاضل محدود، اثر پیچش، داده‬ های مدشکل، سازه ‬های صفحه ای
  • مهدی کماسی*، محمدرضا پیریایی صفحات 61-83

    امروزه پژوهشگران در تلاشند تا با بهره گیری از مواد افزودنی، خواص مکانیکی و دوام بتن را به طور همزمان افزایش دهند. در این پژوهش، نتایج آزمایشگاهی تاثیر اختلاط بتن با درصدهای مختلف مواد افزودنی پلی کربوکسیلات اتر و ماده E205 به طور جداگانه بر روی بتن الیافی مسلح شده با الیاف پلی پروپیلن مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا از آزمایش های دوام شامل آزمایش-های مقاومت ویژه الکتریکی، جذب آب حجمی، نفوذ تسریع شده یون کلر (RCPT) و همچنین مقاومت فشاری بتن مورد بررسی قرار گرفته است. به علاوه، جهت مطالعه ریزساختار خمیر سیمان حاوی الیاف پلی پروپیلن و مواد افزودنی پلی کربوکسیلات اتر و افزودنی E205 از آزمایش های طیف سنجی تفرق اشعه ایکس (XRD)، تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آزمون ترکیب شیمیایی به روش XRF استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که اضافه کردن افزودنی پلی کربوکسیلات اتر و الیاف پلی پروپیلن (نمونه A) 51% و اضافه کردن افزودنی E205 و الیاف پلی پروپیلن (نمونهB) 36% نفوذ تسریع شده یون کلر را نسبت به نمونه شاهد کاهش می دهد، جذب آب حجمی بتن در نمونه های A ،27 % و در نمونه های B به مقدار 16% نسبت به نمونه شاهد کاهش یافت، همچنین مقاومت ویژه الکتریکی بتن نسبت به نمونه شاهد در نمونه های A، 263 % و در نمونه هایB ، 310 % افزایش یافت. مقاومت فشاری در نمونه های A درسن 7 و 28 روزه به ترتیب 134% و56% نسبت به نمونه شاهد افزایش یافته است و بیشترین مقاومت فشاری در نمونه های B در سن 7 و 28 روزه به ترتیب 43% و 29% نسبت به نمونه شاهد افزایش یافته است. با توجه به نتایج ذکر شده می توان نتیجه گرفت که دوام و مقاومت فشاری بتن الیافی مسلح شده با الیاف پلی پروپیلن با اضافه کردن مواد افزودنی پلی کربوکسیلات اتر و ماده E205 افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: دوام، مقاومت ویژه الکتریکی، پلی کربوکسیلات اتر، RCPT، E205
  • زهره جباری سلمی، محمدایمان خداکرمی*، اسماعیل ایزدی زمان ابادی صفحات 84-104

    روش طراحی مستقیم مبتنی بر تغییرمکان به عنوان یکی از ابزارهای جدید جهت تحقق اهداف عملکردی طراح شناخته می شود تاکنون پژوهش های مختلفی پیرامون ارزیابی عملکرد سازه های طراحی شده به روش طراحی مستقیم مبتنی بر تغییرمکان صورت گرفته است. لیکن توجه چندانی به عملکرد سازه های طراحی شده به این روش با در نظر گرفتن اثرات اندرکنش خاک و سازه نشده است. در این پژوهش ارزیابی عملکرد لرزه ای قاب های خمشی بتن آرمه طراحی شده به روش طراحی مستقیم مبتنی بر تغییرمکان با در نظر گرفتن اثرات اندرکنش خاک و سازه در دستور کار قرار گرفته است. بدین منظور 4 قاب خمشی بتن آرمه با ارتفاع مختلف که بر روی یک لایه خاک به عمق 20 متر قرار گرفته اند طبق ضوابط دستورالعمل DBD12 طراحی شده اند. در روند طراحی پروفیل تغییرمکان طراحی، با توجه به اثرات انعطاف پذیری تکیه گاه تصحیح شده است. در مدل سازی اثرات اندرکنش خاک و سازه از روش زیرسازه استفاده شده است؛ به طوری که خاک زیر سازه با استفاده از فنرها و میراگرهای جایگزین در زیر فونداسیون مدل سازی شده است. در مدل سازی رفتار غیرخطی تیرها از مدل مفصل خمیری استفاده شده است. مدل سازی رفتار غیرخطی ستون ها نیز با استفاده از مدل دوران قطری که به طور غیرمستقیم از مفاصل خمیری استفاده می کند، انجام شده است. به منظور بررسی رفتار قاب های موردنظر از تحلیل های تاریخچه زمانی غیرخطی با به کارگیری دو دسته شتاب نگاشت طبیعی و مصنوعی تولید شده بر اساس مبانی تبدیل موجک، استفاده شده است. نتایج حاصل از بررسی قاب های با پایه انعطاف پذیر نشان دهنده افزایش پاسخ تغییرمکانی قاب ها تا 22/8 درصد نسبت به مدل های با پای ثابت می باشد. در حالی که اثرات اندرکنش خاک و سازه تاثیر چندانی در روند تغییرمکان نسبی طبقات ایجاد نکرده است به گونه ای که در هیچ کدام از قاب ها متوسط بیشینه تغییرمکان نسبی طبقات از حدود مجاز فراتر نرفته است.

    کلیدواژگان: طراحی مستقیم مبتنی بر تغییرمکان، اندرکنش خاک و سازه، طراحی بر اساس عملکرد، دستورالعمل DBD12، آنالیز تاریخچه زمانی
  • محمدجواد طاهری امیری*، علی اشرفیان، امین غفاری صفحات 105-123

    محدود بودن منابع و حفظ کیفیت محیط زیست لزوم بازیافت مواد و مصالح را اجتناب ناپذیر ساخته است. یکی از مصالح ساختمانی که پتانسیل خوبی برای بازیافت دارد بتن می باشد. بتن ضایعاتی را می توان دوباره خرد نموده، به عنوان سنگدانه در ساخت بتن استفاده کرد. در این مطالعه، برای مدلسازی مقاومت فشاری بتن حاوی سنگدانه های بازیافتی از روش رگرسیونی مبتنی بر فرمول به نام اسپلاین رگرسیونی چند متغیره تطبیقی (MARS) استفاده شد. داده های طرح اختلاط از پیشینه تحقیق برای ایجاد مدل های پیشنهادی، 239 داده آزمایشگاهی بود که در جهت برآورد مقاومت کششی بتن بازیافتی حاوی سنگدانه های بازیافتی جمع آوری شد. سپس برای تعیین بهترین پارامترهای ورودی به مدل، دو سناریو با ورودی وزنی حجمی مبتنی بر وزن کیلوگرم مقادیر طرح اختلاط و نسبتی تعریف شد . در این پژوهش، برای تعیین بهترین مدل برای تخمین مقاومت کششی بتن حاوی سنگدانه بازیافتی از طریق شاخص های آماری خطا، مشخص گردید که ضریب همبستگی (R) در مرحله آموزش برای روش MARS بر پایه به ترتیب 973/0 و 903/0می باشد. در مرحله تست نیز، مدل وزنی حجمی با ریشه میانگین خطا 232/0 مگاپاسکال خطای بهتری را گزارش نموده و عملکرد بهتری نسبت به مدل نسبتی (331/0 مگاپاسکال) برخوردار بود. نتایج حاصل از تحلیل عدم قطعیت و اعتبارسنجی نشانگر آن بود که روش های پیشنهادی با اعتبار لازم را داشته و نتایج تخمین تصادفی نبوده است. همچنین دو نوع رابطه محاسیاتی مارس ارایه شده با رویکرد غیرخطی و ناپارامتریک پیشنهاد شده که در محدوده مطالعاتی این پژوهش مطالعه وزنی حجمی دقت مناسبی داشته و ارزیابی پارامتریک طرح اختلاط بتن بازیافتی با استفاده از رابطه توسعه داده شده وزنی حجمی انجام شد

    کلیدواژگان: روش های هوشمند رگرسیونی، مقاومت کششی، بتن بازیافت شده، روش مارس، ارزیابی پارامتریک
  • محدثه صادق پور، وحیدرضا کلاتجاری، حسین پهلوان* صفحات 124-142
    در بسیاری از پژوهش های انجام شده در زمینه بهینه سازی، هدف تنها حداقل کردن هزینه بوده است. البته این امر با توجه به محدود بودن منابع اولیه و انرژی و افزایش روز افزون هزینه ها، امری ضروری است. ولی این کاهش هزینه ها باید تا جایی پیش رود که به عملکرد مورد انتظار سازه آسیبی وارد نکند. در این پژوهش هدف بر این بوده است که علاوه بر بهینه نمودن وزن سازه، عملکرد لرزه ای سازه نیز بطور همزمان بهینه سازی گردد. برای بیان عملکرد لرزه ای سازه نیاز به معیاری بود که عملکرد لرزه ای سازه را بیان نماید که برای این منظور از پارامتر ضریب رفتار کمک گرفته شده است. در این مقاله طراحی بهینه قاب خمشی خرپایی ویژه با استفاده ازالگوریتم ژنتیک جزیره ای یکبار تحت تابع هدف تک هدفه با هدف کمینه کردن وزن و بار دیگر تحت تابع هدف چندهدفه با هدف کمینه کردن وزن و بیشینه کردن ضریب رفتار بصورت همزمان صورت می گیرد. بدین منظور طراحی 3 قاب 6،3 و 9 طبقه یک دهانه با ارتفاع طبقات 3 متر و طول دهانه 18 متر ارایه شده است. در این تحقیق بهینه یابی آرایش خرپا، سطح مقطع اعضا، مقادیر ارتفاع خرپا و طول ناحیه ویژه قاب خمشی خرپایی انجام می شود. کد بهینه سازی در محیط نرم افزار Matlab نوشته شده و برای تحلیل های سازه ای از نرم افزار OpenSees استفاده شده است. قیود مسایل بهینه سازی براساس ضوابط و محدودیت های آیین نامه AISC341-16 می باشد . در نهایت جواب های حاصل از بهینه سازی تک هدفه و چند هدفه با هم مقایسه گردید. نتایج نشان دهنده کارایی و عملکرد مناسب روش تابع هدف دو هدفه می باشد.
    کلیدواژگان: قاب خمشی خرپایی ویژه، بهینه یابی، تک هدفه، چند هدفه، الگوریتم ژنتیک جزیره ای
  • میثم شیرزاده گرمی، هوشیار ایمانی کله سر* صفحات 143-163
    در این مطالعه، اثر همجواری بالادست و پایین دست دو ساختمان بلند یکسان با استفاده از روش مهندسی باد محاسباتی ارزیابی شد. به منظور شبیه سازی های سه بعدی جریان آشفته باد با اعداد رینولدز در بازه 104×4/1 الی 104×8، مدل آشفتگی شبیه سازی گردابه بزرگ (LES) به کار گرفته شد. پاسخ آیرودینامیکی ساختمان اصلی در حالات مختلف همجواری با استفاده از ضرایب متوسط و نوسانی نیروهای در امتداد باد (طولی) و عمود بر باد (عرضی) و توزیع فشار بررسی شد. به منظور تحلیل نتایج و درک بیشتر از فیزیک مساله، خطوط جریان و تصاویر جریان گردبادی در فضای دوبعدی و سه بعدی ارایه شده و ارتباط آن با نتایج آیرودینامیکی تفسیر شد. با توجه به نتایج، اثر حفاظتی ساختمان همجوار در اغلب حالات همجواری، منجر به کاهش نیروی متوسط وارد بر ساختمان اصلی در امتداد باد در مقایسه با حالت منفرد شد. بسته به موقعیت ساختمان همجوار، نیروی عمود بر باد در ساختمان اصلی، نسبت به ساختمان منفرد دچار افزایش و کاهش گردید. به طوریکه، نیروی برا در حالات همجواری بالادست با فاصله کافی تا ساختمان اصلی، تا 50 درصد افزایش داشته و در حالات همجواری پشت سر هم با فاصله نزدیک، حدودا 37 درصد کاهش یافت. ضریب فشار متوسط در سطح رو به باد حساسیت چندانی نسبت به حالات همجواری نداشت. در حالی که در سطوح جانبی و پشت به باد، این ضریب به شدت تحت تاثیر حالات مختلف همجواری قرار گرفت. با توجه به ثابت بودن نقاط جدایش جریان در گوشه های تیز رو به باد در ساختمان بلند با مقطع مستطیلی و زاویه حمله صفر درجه باد، پارامترهای آیرودینامیکی حاصل، حساسیت و وابستگی ناچیزی نسبت به تغییرات عدد رینولدز در این مطالعه نشان دادند. به نحوی که به ازای تغییرات عدد رینولدز، ضرایب نیروی پسا و برا در حدود 4 الی 10 درصد دچار تغییر شدند.
    کلیدواژگان: مهندسی باد محاسباتی، ساختمان بلند، اثر همجواری، ساختار جریان، پاسخ آئرودینامیکی
  • آزیتا اسعدی*، حامد تجملیان، آزاده فروتنی صفحات 164-184
    در این مطالعه به بررسی اثر چیدمان دیوار برشی فولادی موج دار سرد نورد شده با استفاده از منحنی شکنندگی پرداخته شده است. با توجه به مزایای دیوار برشی فولادی استفاده از این سیستم مورد توجه مجریان و طراحان قرار گرفته است و استفاده از آن به عنوان سیستم باربر جانبی در پروژه های عملی به سرعت در حال گسترش است. لذا بررسی جنبه های مجهول این سیستم حایز اهمیت است. در تحقیق حاضر، تاثیر چیدمان دیوار برشی فولادی موج دار با فولاد سرد نورد شده در سازه های 3، 5 و 7 طبقه بررسی شده است. تعداد دهانه های موجود در راستای دیوار برشی، پنج دهانه بوده که در چیدمان نوع اول، دیوار ها در دهانه های ابتدا و انتها قرار داشته اند، در چیدمان نوع دوم دیوار ها در دهانه های میانی و در چیدمان نوع سوم، در دو دهانه ابتدا و انتها بصورت شطرنجی مدل سازی شده اند. برای مدل سازی رفتار دیوار برشی فولادی موج دار از نتایج آزمایشگاهی قبلی استفاده شده است. با استفاده از تحلیل استاتیکی غیرخطی و تحلیل دینامیکی فزاینده، منحنی های شکنندگی که نقش مهمی در ارزیابی خسارت لرزه ای ساختمان ها دارند، برای این قاب ها ارایه شده است. نتایج بدست آمده از این تحقیق نشان می دهد، در چیدمان های نوع دوم میانه شدت شتاب طیفی متناظر با سطوح خرابی، نسبت به دو نوع چیدمان دیگر در تمام سازه ها بیشتربوده است. همچنین استفاده از دیوار برشی فولادی موج دار سرد نورد شده در ساز های کوتاه مرتبه تاثیر بیشتری در کاهش احتمال خرابی در زلزله های حوزه دور داشته است.
    کلیدواژگان: دیوار برشی فولادی موج دار، سرد نورد شده، منحنی شکنندگی، تحلیل پوش اور، تحلیل دینامیکی غیرخطی فزاینده
  • احسان دبیری، اصغر امانی داشلجه*، ناصرالدین شاهبازی صفحات 185-205
    تحلیل ایزوژیومتریک ارتعاش اجباری سیستم های پیوسته در این مقاله مطالعه شده است. اساس این روش استفاده از توابع نربز می-باشد که پایه ریاضی یکپارچه ای برای نمایش اشکال تحلیلی فراهم می کند. مهمترین حسن استفاده از این روش در مقایسه با روش های مرسومی همچون المان محدود، مدل سازی دقیق هندسی و بدون تقریب با یک روش جدید و آسان است. در مقایسه با توابع لاگرانژی استفاده شده در روش المان محدود، توابع نربز و بی اسپلاین می تواند پیوستگی بالاتری از مشتقات داشته باشد. در این مقاله، به مطالعه ارتعاش اجباری تیر اویلر- برنولی و تیموشکو پرداخته شده است. ماتریس سختی و جرم این سیستم های پیوسته با در نظر گرفتن اثرات تغییر شکل برشی و ممان چرخشی با استفاده از روش گالرکین و اصل کار مجازی تعیین شده اند. همچنین توابع تغییرمکانی براساس توابع نربز به دست آمده است. به منظور اثبات صحت و کارایی روش پیشنهادی، مثال های عددی در مورد ارتعاش اجباری سیستم های پیوسته ارایه شده است. با استفاده از نرم افزار متلب و با اعمال شرایط مرزی مشخص، فرکانس های طبیعی اعضا به دست آمده و نتایج تحلیل ایزوژیومتریک با حل دقیق مقایسه گردید. نتایج نشان داد که روش ایزوژیومتریک در تحلیل مسایل ارتعاش به دلیل استفاده از توابع نربز به جای توابع انتخابی تقریبی المان، نتایج دقیق تری ارایه می دهد.
    کلیدواژگان: ایزوژئومتریک، ارتعاش اجباری، نربز، بارهای هارمونیکی، فرکانس طبیعی
  • اشکان خدابنده لو*، امین اسدی زینالی صفحات 206-224
    بهبود ویژگی های مکانیکی بتن به کمک الیاف یکی از روش های رایج فراوری بتن در نظر گرفته می شود. افزودن الیاف به بتن باعث افزایش میزان جذب انرژی بتن و شکل پذیری بتن می شود و از گسترش ترک ها جلوگیری می کند. الیاف فولادی، پلی پروپیلن و شیشه ای از پرکاربردترین الیاف مورد استفاده می باشند. علاوه بر آن ها، گونه های نوینی از الیاف ماکرو سینتتیک نیز معرفی شده اند. در این پژوهش، به منظور بهبود ویژگی های مکانیکی بتن از گونه ی نوینی از الیاف ماکرو سینتیتیک بهره جویی شده است. نمونه های مسلح به 2، 4، 6 و 8 درصد از الیاف به کمک آزمون های مختلف فشاری، خمشی، آزمون کششی و هم چنین آزمون تعیین ضریب کشسانی مورد ارزیابی قرار گرفتند و میزان مصرف بهینه ی آن ها انتخاب شد. در این پژوهش سعی بر آن بوده است که شرایط آزمایش تا حد امکان منطبق بر شرایط صنعت باشد تا نتایج نهایی پژوهش قرابت مناسبی با وضعیت کنونی صنعت بتن داشته و قابلیت استفاده داشته باشند. مقایسه ی نتیجه های آزمون ها نشان دادند که بر طبق انتظار، بتن های مسلح به الیاف نسبت به بتن های معمولی مقاومت فشاری، خمشی، کششی و ضریب کشسانی بیشتری دارند. علاوه بر آن ، بین درصدهای مختلف الیاف در بتن، در نمونه های دارای درصدهای بیشتر از 2درصد، نرخ افزایش مقاومت های مختلف نسبت به حالت بدون الیاف کم تر است. بنابراین، با توجه به هزینه ی الیاف ماکرو سینتتیک، مناسب ترین درصد برای مسلح کردن بتن با آن ها 2 درصد معرفی شد.
    کلیدواژگان: الیاف ماکرو سینتتیک، درهم تنیدگی، ویژگی های مکانیکی، درصد بهینه، طرح اختلاط
  • مسعود ذبیحی سامانی*، محمد قانونی بقا صفحات 225-240

    استفاده از میراگر ویسکوز برای بهبود عملکرد لرزه ای ساختمان ها یکی از ابزارهای نوین در طراحی و بهسازی ساختمان ها است. روش زمان دوام (ET) یک روش ساده تحلیل تاریخچه زمانی است که در آن سازه در معرض یک تابع شتاب تشدید شونده تدریجی قرار می گیرد و می توان با یکبار آنالیز سازه تحت تابع شتاب زمان دوام می توان عملکرد سازه در سطوح عملکردی مختلف را ارزیابی نمود. در این مطالعه، کاربرد روش زمان دوام در تحلیل لرزه ای غیر خطی اسکلت های فولادی مجهز به میراگر ویسکوز مورد بررسی قرار گرفته و دقت آن با نتایج حاصل از هفت رکورد تاریخچه زمانی مقایسه شده است. پارامتر حداکثر جابجایی نسبی طبقات و سطح عملکرد ساختمان های 3، 7 و 12 طبقه با و بدون میراگر ویسکوز مورد بررسی قرار گرفته است. سه ساختمان 3، 7 و 12 طبقه مورد بررسی تحلیلی غیر خطی تاریخچه زمانی و خطی زمان-دوام انجام شده است. به این منظور از نسل سوم رکوردهای زمان دوام با نام شتابنگاشت های ETA20inx که برای پیش بینی رفتار غیرخطی پیشنهاد شده اند، استفاده شده است. با استفاده از منحنی های زمان دوام مشخص شد، که استفاده از میراگرهای ویسکوز باعث کاهش جابجایی نسبی طبقات شده و روش زمان دوام با تقریب مناسبی توانسته نتایج روش تاریخچه زمانی غیرخطی را با زمان آنالیز بسیار کمتری پیش بینی کند.

    کلیدواژگان: کنترل سازه، میراگر ویسکوز، روش زمان دوام، تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی، سطوح عملکردی
  • محمد حسینی، سعید تاریوردیلو*، سعید قلی زاده قلعه عزیز صفحات 240-251

    با توجه به تاثیر نا مطلوب وصله های پوششی بر روی شکل پذیری دیوارهای برشی، اخیرا آیین نامه های طراحی اجازه استفاده از وصله پوششی در نواحی محتمل تشکیل مفصل پلاستیک را نمی دهند. با این وجود به دلیل فقدان ضوابط طراحی بر اساس ظرفیت در اغلب روش های طراحی دیوارهای برشی، در واقع احتمال وقوع تغییرشکل غیرخطی درهمه نواحی دیوار وجود دارد و این به معنی احتمال وقوع تغییرشکل غیرخطی در نواحی از دیوار دارای وصله پوششی است. این تحقیق به بررسی عملکرد المان های مرزی دارای وصله پوششی در دیوارهای برشی مسلح می پردازد که در آن المان های مرزی در معرض بارگذاری کششی قرار دارند. آزمایش ها بر روی پنج نمونه که دو نمونه از آنها با آرماتورهای بدون وصله و سه نمونه دارای وصله پوششی با طول های مختلف انجام گرفته است. نمونه ها در معرض بارگذاری محوری رفت و برگشتی نامتقارن قرار داده شده اند. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که وصله پوششی باعث تمرکز تغییرشکل در نواحی انتهای وصله پوششی می شود که این منجر به گسیختگی آرماتور در دریفت های جانبی بسیار کمتر از نمونه های دارای آرماتورهای پیوسته می شود. وجود وصله پوششی می تواند ظرفیت دریفت جانبی را از 04/0 به حدود 013/0 کاهش دهد. همچنین کمانش خارج از صفحه ای برای نمونه های دارای وصله پوششی در کرنش های کششی کوچکتری اتفاق می افتد.

    کلیدواژگان: المان های مرزی، دیوارهای برشی، گسیختگی آرماتور، کمانش برون صفحه ای، وصله پوششی
  • آرمان مام عزیزی*، صللاح الدین ذبیحی صفحات 252-277
    دیوار برشی فولادی بازشودار یکی از انواع مختلف این سیستم باربر جانبی می باشد. در دیوار برشی فولادی دارای دو بازشوی مستطیلی، پانل میانی بین دو بازشو نقش عمده ای در میزان جذب انرژی دارد. میزان جذب انرژی پانل میانی بسته به نوع رفتار آن و بر اساس تسلیم ورق پانل یا سخت کننده های پیرامونی اش تغییر می یابد. در این پژوهش با مشابهت دادن پانل میانی به تیر پیوند مهاربندهای واگرا و بررسی روابط تیوریک موجود برای پیش بینی رفتار پانل میانی (بر اساس دو شرط مربوط به نیرو و تغییر مکان حد الاستیک)، شرط دیگری در ارتباط با سختی ورق و سخت کننده ها به دو شرط موجود اضافه و روابط تیوریک جدیدی جهت پیش بینی رفتار پانل میانی با سخت کننده های پیرامونی قوطی شکل ارایه شده است. بررسی ها نشان می دهد که شرط سوم اضافه شده، به تشخیص بهتر رفتار پانل میانی و تفکیک مرزهای تغییر رفتار کمک می کند. هم چنین رابطه ای مناسب برای محاسبه ی ضریب شکل مقاطع با بال های قوطی به دست آمده است. در نهایت، با استفاده از نمودارهای مربوط به شروط سه گانه ی به دست آمده، تاثیر شش پارامتر ابعادی بر رفتار پانل میانی ارزیابی و حدود تغییر نوع رفتار پانل میانی محاسبه شده است. نتایج مطالعه ی پارامتریک نشان می دهد که افزایش 64 درصدی پهنا، کاهش 47 درصدی ارتفاع و 32 درصدی ضخامت ورق پانل میانی، افزایش 100 درصدی ارتفاع جان، 14 درصدی پهنای بال و 122 درصدی ضخامت ورق سخت کننده ی قوطی شکل، سبب تغییر رفتار پانل میانی از "خمشی در مرز ترکیبی" به "ترکیبی در مرز برشی" می شود. اعداد به دست آمده تنها در حالت بررسی پارامتر مربوطه و نسبت به اندازه ی آن پارامتر در پانل میانی با رفتار "خمشی در مرز ترکیبی" صادق می باشند.
    کلیدواژگان: دیوار برشی فولادی، بازشوی مستطیلی، پانل میانی، تیر پیوند، سخت کننده
  • نسرین بخشایش اقبالی*، ناهید سلیمانی، محمدمهدی احمدی صفحات 278-300

    در طول زلزله های گذشته تشکیل مفصل پلاستیک در ستون ها باعث خرابی کلی سازه های دارای سیستم قاب خمشی شده است. اگر مفصل پلاستیک در تیرها ایجاد شود مناسب ترین مکانیزم اتلاف انرژی در سازه اتفاق خواهد افتاد. آرماتور خمیده ناحیه خمیده ی موضعی (معمولا نزدیک نقاط عطف در تیرها) دارد که می تواند به صورت تدریجی تحت تنش صاف شود. مقطع تیر مسلح شده با آرماتور خمیده به دلیل تسلیم اولیه پایین تر در مقایسه با تیرهای دارای آرماتورهای صاف مرسوم، تحت بار لرزه ای زودتر تسلیم می شود. بنابراین، فلسفه ستون قوی-تیر ضعیف محقق می شود. در تحقیق حاضر ابتدا رفتار بار-تغییرمکان تیر بتنی با آرماتور خمیده به روش عددی توسط نرم افزار آباکوس شبیه سازی شد و صحت سنجی مدل المان محدود با مقایسه نتایج آزمایشگاهی دیگر محققین انجام گرفت. سپس مکانیزم رفتاری بار-تغییرمکان تیر خمشی بتن مسلح با آرماتور خمیده که دارای تسلیم دو مرحله ای می باشد، با استفاده از نتایج مدلسازی اجزای محدود به صورت مرحله به مرحله بررسی و تشریح گردید. در انتها نمونه کنترلی برای تحلیل های پارامتریک و جهت بررسی تاثیر پارامترهای مهم شامل مقاومت فشاری بتن، درصد آرماتورهای طولی و نسبت طول دهانه به عمق مقطع برروی منحنی بار-تغییرمکان تیرها استفاده شد. نتایج نشان داد که افزایش درصد آرماتور طولی، ظرفیت خمشی نهایی مقطع را افزایش داد اگرچه تاثیری در مقدار مقاومت تسلیم اولیه نداشت. به علاوه، افزایش مقاومت فشاری بتن با افزایش مقاومت و سختی اولیه تیر همراه شد و می تواند به عنوان عامل کنترل کننده سطح مقاومت تسلیم اولیه در طراحی این نوع تیرها مدنظر قرار گیرد. همچنین اثر افزایش نسبت طول تیر به عمق مقطع نیز مورد بررسی قرار گرفت. در انتها، رفتار یک نمونه اتصال داخلی شامل تیر با آرماتورهای طولی خمیده به ستون مورد ارزیابی قرار گرفت.

    کلیدواژگان: تیر بتن آرمه، آرماتور خمیده، ستون قوی-تیر ضعیف، مفصل پلاستیک، مطالعه عددی
  • غلامرضا هوائی*، سید مجید ایزدپرست صفحات 301-316

    باتوجه به رشد جمعیت در شهرهای بزرگ و رشد شهرها به صورت عمودی، جهت سهولت در خدمت رسانی و دسترسی کم هزینه و راحت تر به منابع مورد نیاز مهندسان ناچار به ساخت سازه های بلند مرتبه روی خاک های کمتر مطلوب هستند. باتوجه به شرایط لرزه خیزی کشور عزیزمان ایران و تنوع در ضخامت خاک در نقاط مختلف، این مساله حایز اهمیت است که سازه مورد نظر تحت چه شرایطی بیشترین آسیب را متحمل می شود. در این مطالعه یک مدل سه بعدی غیر خطی از اندرکنش خاک- سازه در سازه های بلند با روش المان محدود به وسیله نرم افزار آباکوس در حوزه زمان برای ارزیابی اثر اندرکنش خاک- سازه بررسی شده است. برای حل مساله از حلگر ضمنی دینامیکی استفاده شده است. اثر ضخامت برای لحاظ کردن اندرکنش خاک- سازه برای 4 ضخامت مختلف به روش مدل سازی دراکر- پراگر که خواص سخت شوندگی خاک را نیز در نظر می گیرد، تحت اثر زلزله لوماپریتا که زلزله ای با محتوای فرکانسی کم به حساب می آید (زلزله های با محتوای فرکانسی کم اثرات مخرب بیشتری دارند)، محاسبه شده است. برای جذب امواج ناشی از زلزله از مرزهای نیمه بی نهایت استفاده شده است. نتایج تحقیق نشان می دهد که تغییرات در ضخامت تاثیرات قابل توجهی بر نتایج تحلیل دارند. در این مطالعه برای هر مدل، خروجی های جابجایی جانبی، شتاب، نشست، طیف شتاب و کانتورهای تنش مورد بررسی قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: اندرکنش خاک و سازه، آباکوس، روش المان محدود، خاک نرم، اثر ضخامت
  • سید عبدالنبی رضوی*، نوید سیاه پلو، مهدی مهدوی عادلی، محمد بهمنی، سید افشین محبی صفحات 317-333

    مهم ترین فرم شکل پذیری سازه، به شکل پذیری کلی معروف بوده و وابسته به نیروی برش پایه و تغییر مکان بام سازه است. در صورتی که بتوان با در دست داشتن شکل پذیری کلی سازه، شکل پذیری موضعی را محاسبه نمود، حجم قابل توجهی از محاسبات کاهش می یابد. بنابراین منطقی است که بتوان با استفاده از روشی ساده در خلال فرآیند طراحی لرزه ای ساختمان تخمین قابل قبولی از این دو نیاز به دست آورد. در این مقاله با استفاده از یک بانک داده مشتمل بر 12960 قاب سازه ای دارای مهاربندی واگرا با تنوع طبقاتی 3، 6، 9، 12، 15 و 20 طبقه، 3 تیپ سختی ستون و 3 درجه لاغری مهاربندی و با بهره گیری از قابلیت های الگوریتم های بهینه سازی ازدحام ذرات و شبیه سازی تبرید، یک رابطه تجربی بین شکل پذیری کلی و شکل پذیری محلی ارایه شده است. تمامی مدل ها در برابر 20 زلزله نزدیک گسل دارای اثرات جهت پذیری پیش رونده برای 4 سطح عملکردی مختلف تحلیل شده اند. نتایج حاصل از اعتبارسنجی رابطه پیشنهادی، همبستگی 81.26 و 69.07 درصدی روابط پیشنهادی از الگوریتم های ازدحام ذرات و شبیه سازی تبرید را نشان می دهد. مقایسه نیازهای تغییرشکل سازه حاصل از روابط پیشنهادی و آنالیز تاریخچه زمانی، وجود یک تطابق قابل قبول را تصدیق می نماید.

    کلیدواژگان: ازدحام ذرات، شبیه سازی تبرید، سیستم مهاربندی واگرا، شکل پذیری کلی، اثر جهت پذیری پیشرونده
  • محمدحسین منصورقناعی، مرتضی بیک لریان*، علیرضا مردوخ پور صفحات 334-352

    تولید سیمان همواره با چالش های زیست محیطی ناشی از انتشار گاز دی اکسید کربن همراه بوده است، از طرفی تولید سیمان فرایندی انرژی بر است و منجر به مصرف سوخت های فسیلی فراوان می گردد، در راستای حل این مشکل، تولید بتن ژیوپلیمر در دستور کار محققین قرار گرفت تا ضمن کاهش اثرات منفی ناشی از تولید سیمان، دارای خواصی برتر نسبت به بتن معمولی باشد. ماتریس سیمان ژیوپلیمری به دلیل تولید ژل های هیدراته فراوان، دارای تراکم و انسجام بیشتری نسبت به ماتریس سیمان پرتلند می باشد و این امر دلیل اصلی افزایش مقاومت این نوع از بتن در مواجهه با حرارت بالا نسبت به بتن معمولی است. در این پژوهش به بررسی آزمایشگاهی تاثیر حرارت بر خصوصیات مکانیکی بتن ژیوپلیمر سرباره ای حاوی0 تا 8 درصد نانوسیلیس و 1 تا 2 درصد الیاف پلی الفین در سن عمل آوری 90 روزه پرداخته شد و بمنظور بررسی ریزساختاری از آزمایش هایXRF، XRD و SEM استفاده گردید. در طرح بهینه بتن ژیوپلیمر سرباره ای (حاوی 8 درصد نانوسیلیس و فاقد الیاف)، شاهد کاهش 8 و 44 درصدی مقادیر نتایج بعد و قبل از حرارت در آزمون های مقاومت فشاری و تعیین سرعت پالس التراسونیک بتن بودیم در حالیکه در بتن کنترل، کاهش نتایج به میزان 38 و 37 درصد رسید. در بتن ژیوپلیمر سرباره ای حاوی 8 درصد نانوسیلیس و 2 درصد الیاف، مقاومت کششی و مدول الاستیسیته برابر 14 و 34 درصد کاهش نتایج بعد و قبل از حرارت را نشان داد، برای بتن کنترل این ارقام به میزان 51 و 59 درصد کاهش در نتایج حاصله رسید، نتایج آزمون ضربه چکش افتان نیز کاهش مقاومت بتن در معرض حرارت در برابر ضربات چکش را دارا بود. در پایان، بررسی های ریزساختاری در همپوشانی و هماهنگی با نتایج حاصله از آزمون های این پژوهش بودند.

    کلیدواژگان: بتن ژئوپلیمری، سرباره کوره آهنگدازی، نانوسیلیس، الیاف پلی الفین، خواص مکانیکی
  • سید سینا کورهلی* صفحات 353-365
    در تحقیق حاضر یک روش موثر برای شناسایی خرابی اتصالات تیر به ستون و پای ستون قاب فولادی ارایه شده است. برای مدلسازی اتصالات از فنرهای دورانی استفاده گردیده که آسیب بصورت کاهش در ضریب سختی فنرها در نظر گرفته شده است. پس از مدلسازی المان محدود قاب های مورد مطالعه در محیط نرم افزار متلب، تحلیل مودال بر روی قابهای مورد مطالعه انجام گرفته است. برای در نظر گرفتن خرابی در محل اتصالات سه حالت خرابی فرضی در نظر گرفته شده است. برای تشخیص موقعیت و مقدار خرابی های فرض شده در اتصالات یک مسئله بهینه یابی رابطه سازی شده است. برای حل این مسئله از الگوریتم نوین شعله پروانه که دارای دقت و سرعت بالایی است استفاده می شود. قابهای مورد مطالعه شامل یک قاب فولادی چهار طبقه و یک قاب فولادی نه طبقه است. در قابهای مورد مطالعه خرابی هایی در محل اتصالات تیر به ستون و پای ستون فرض گردید و سپس با روش ارایه شده مقدار و محل آسیب فرض شده در اتصالات شناسایی گردید. نتایج بدست آمده بیانگر یک روش سودمند برای شناسایی خرابی در محل پای ستون و اتصالات قاب های فولادی است که می تواند با دقت بالایی محل و میزان آسیب در اتصالات را شناسایی نماید.
    کلیدواژگان: شناسایی خرابی، اتصالات تیر به ستون، اتصالات پای ستون، قاب فولادی، الگوریتم شعله پروانه
|
  • Mahdi Arezoomand, Alireza Pachenari * Pages 5-22
    Following abnormal events, identification of load redistribution pattern in the load-bearing elements is an important issue in the field of structural engineering. As a possible event, one can imply to initiation of excavation-induced large differential settlements under the columns of common reinforced concrete (RC) moment frames. A large portion of existing literature have studied the effect of single-column settlement scenarios or tunnel-induced ground movements on 2D frames, however. Using two series of real ground surface settlement profiles (called medium and large) representing deep excavation adjacent to the construction site, 8 analysis cases were defined to gradually impose differential settlements under the columns in this paper. Apart from different 3D settlement profiles, the structure was assumed to be located on the corner or center of excavation edge, and two directions were also considered for the building plan. Based on the findings of the numerical models, the axial compressive force significantly decreased in a series of highly settled columns. Also the columns which were relatively far from the location of maximum settlement made key contribution to redistribution of loads. Moreover, a large number of columns experienced tensile axial forces in some of the cases with larger surface settlement imposed. The change in the direction of beam flexural moments in conjunction with some columns (not limited to the column having the largest settlement) shed light on possibility of damage in an extensive area of the building plan.
  • Ali Pashaei Taghlidabad Pages 23-38
    Buckling is one of the important issues in determining the mechanical behavior of cylindrical shells, especially composite shells. What makes the buckling matter important in composite cylindrical shells is the complexity of the behavior of these structures under the influence of a variety of special loads such as buckling under external pressure load. Uniform lateral loading in tanks occurs when tanks are in the state of liquid discharge. Moreover, if special contrivances such as the drainage valves do not work or properly, then buckling phenomenon and will cause an overall failure in the tank. In this research, the air suction system is used in order to apply external pressure and study the buckling behavior of specimens. As the buckling occurs, tiny cracks are created with a mild sound in the shell wall and in the extreme stage the loading process stops when it collapses. In this paper, the effect of geometric parameters, such as the R/t and L/R of a composite tank under external pressure, on buckling behavior is investigated. Obtained results are compared with software and theoretical results. The results showed in specimen of the same length, by increasing the geometric parameter R / t, the buckling capacity of the shells decreases and the number of buckling modes increases and by increasing the geometric parameter L / R, the buckling capacity of the shells increases and the number of buckling modes decreases.
    Keywords: Buckling, Composite cylindrical shells, Geometric parameters, Uniform external pressure, Buckling Capacity
  • Fahimeh Rahmani, Ramezan Ali Izadifard * Pages 39-60

    Plates are one of the most important structural elements in which failure can be progressively transferred to other elements and cause overall damage. Therefore, identification of damage in these components plays an important role in the control of structural health. Damage detection and locating systems have a critical role in retrofitting and improving of structures and preventing the financial and human damages caused by the collapse of structures and would increase theirs service life .The main purpose of this thesis is to study how to identify and evaluate damage in plate-like structures using nondestructive methods, and improving this operation process.. In this study, the effect of torsion in addition to bending on the plate element is considered in the damage identification process by analyzing the shape data and their derivatives and by developing finite element numerical codes, calculating the slope and curvature of the plate based on the central finite difference method, Efficiency and performance of this method has been studies by different scenarios of damage in plate with different characteristics and an improved index has been introduced. Comparison of the results in both healthy and damaged structures showed increased robustness and accuracy of identifying the location of individual and multi-step injuries, especially at the edges of the plate and also Improved indicator performance validation with experimental data indicates appropriate accuracy of this index.

    Keywords: Damage detection, finite difference, torsion effect, mode shape data, plate structures
  • Mehdi Komasi *, Mohamadreza Piryaei Pages 61-83

    Nowadays researchers are trying to simultaneously enhance the mechanical properties and durability of concrete using additives. In this study, the experimental results of the effect of admixture concrete with different percentages of polycarboxylate ether and E205 additives were investigated separately on fiber reinforced concrete with polypropylene fibers. In this regard, durability tests including electrical resistivity tests, water absorption, rapid choloride permeability test (RCPT) and compressive strength of concrete have been investigated. In addition, to study the microstructure of cement paste containing polypropylene fibers and polycarboxylate ether additives and E205 additives were used, X-ray diffraction spectroscopy (XRD) experiments, scanning electron microscopy (SEM) images and XRF chemical composition test. The results show that adding additives to the concrete admixture, reduced compared to the control sample 51% chlorine ion penetration in concrete with polycarboxylate ether and polypropylene fibers (sample A) and 36% chlorine ion penetration with E205 additive. Water absorption was reduced in samples A 27% and in samples B, 16% compared to the control sample, also the increase in specific electrical resistivity compared to the control sample was 525% in samples A and 619% in samples B. Also, the compressive strength of samples at 7 and 28 days of age increased by 134% and 56%, respectively, and the highest compressive strength in samples B at 7 and 28 days were 43% and 29%, respectively. Control sample increased. According to the results, it can be concluded that the durability and compressive strength of fibers reinforced with polypropylene fibers is increased by adding polycarboxylate ether and E205 additives.

    Keywords: Durability, specific electrical resistivity, polycarboxylate ether, RCPT, E205
  • Zohreh Jabari Salami, MohammadIman Khodakarami *, Esmaeel Izadi Zaman Abadi Pages 84-104

    Today, conventional force based structural design (FBD) approach due to the weakness in controlling the expected performance level during an earthquake, do not meet the performance expectations of the designer. Direct displacement based design approach (DDBD) is recognized as one of the new main tools for satisfaction designer expected performance level. The effectiveness of DDBD approach has been evaluated in controlling the expected performance level of many structural systems so far, while the least attention has been paid to the effects of geophysical and site effect studies. In this study, seismic performance of RC frames designed with DDBD approach considering soil–structure interaction effects has been investigated. For this purpose, 4 RC frames with different heights that are placed on a 20 meters layer of soil were designed based on mentioned approaches. In the design process, the design displacement profile has been corrected according to the effect of soil-flexibility. The results of the study of frames with flexible bases show an increase in the displacement response of frames up to 8.22% compared to models with fixed bases. While the effects of soil-structure interaction did not have much effect on the story drift, so that in none of the frames the average maximum story drift did not exceed the expected performance level. In order to comprehensively investigate the soil–structure interaction effects, the performance evaluation of the RC frames in low-, medium-, and high-risk has also been examined. The results show minor changes in the maximum story drift at three different risk levels, considering soil–structure interaction effects.

    Keywords: Direct displacement based design, Soil–structure interaction, Performance Based Design, DBD12 model code, time history analysis
  • MohammadJavad Taheri Amiri *, Ali Ashrafian, Amin Ghaffari Pages 105-123

    Restricting resources and maintaining environmental quality has inevitably required the recycling of materials. Concrete is one of the most attractive building materials for recycling. The waste concrete can be crushed again, used as aggregate in the manufacture of concrete. In this study, for the modeling of compressive strength of concrete containing recycled aggregate, two formula-based regression methods named multivariate adaptive regression splines (MARS) was used. Mixing data from the research background to create suggested models, 239 laboratory data was compiled to estimate tensile strength of recycled concrete for parametric investigation. Then, two scenarios based on volumetric/weighted and ratio variables were defined to determine the best input parameters for the model using mallow’s technique. Among which a scenario including volumetric/weighted content, based on three statistical error indices including correlation coefficient (R), Root mean square error (RMSE) and mean absolute error (MAE) were selected as the best scenario. In this study, to determine the best model for estimating the compressive strength of recycled concrete by means of error statistics, it was determined that the correlation coefficient (R) in the training stage for MARS 0.973 and 0.903. Also. The RMSE statistical value for the proposed model MARS this stage was 16.176. In the testing phase, the MARS method was better than the M5p method. The results of uncertainty analysis indicated that the proposed method had a predicted mean error with very little distance in the semester. In addition, among the proposed smart methods, the MARS base on volumetric/weighted content approach was chosen for parametric analysis.

    Keywords: Regression-based methods, tensile strength, Recycled aggregate concrete (RAC), MARS method, parametric analysis
  • Mohaddese Sadeghpour, Vahidreza Kalatjari, Hossein Pahlavan * Pages 124-142
    In many optimization studies, the goal is to minimize the costs which is necessary due to the limited resources and energy and the constantly increasing costs. However, this reduction in costs must be to some extent so that the expected performance of the structure is not impaired. In this study, the aim is to optimize the seismic performance and the weight of the structure simultaneously. In order to demonstrate the seismic performance of the structure, a criterion is needed to represent the seismic performance of the structure, for which the behavior coefficient parameter is used. In this paper, the optimal design of a special moment resisting frame is performed using the island genetic algorithm, once under a single-objective, objective function with the aim of minimizing the weight and again under a multi-objective, objective function with the aim of minimizing weight and maximizing behavior coefficient simultaneously. For this purpose, the design of 3 frames of 3, 6 and 9 stories with one span with a story height of 3 meters and span length of 18 meters is presented. In this research, truss arrangement, cross section of truss members, truss height and length of special zone of the truss moment resisting frame are optimized. The optimization code is written in Matlab software environment and OpenSees software is used for structural analysis. The constraints of optimization problem are based on the regulations and restrictions of AISC341-16. Finally, the results of the single-objective and multi-objective optimization are compared. The results show the efficiency and performance of the two-objective, objective function method in comparison with the single-objective, objective method.
    Keywords: Special Truss Moment Frame, optimization, Single-Objective, multi-objective, Island Genetic Algorithm
  • Meysam Shirzadeh Germi, Houshyar Eimani Kalehsar * Pages 143-163
    In this numerical investigation, the effect of upstream and downstream interference of two identical tall buildings was evaluated using the computational wind engineering (CWE) method. In order to simulate three-dimensional turbulent wind flow with Reynolds numbers in the range of 1.4×〖10〗^4<Re<8×〖10〗^4, the Large Eddy Simulation (LES) model was used. Mean and fluctuating coefficients of drag and lift and pressure distribution were used as the main criteria to evaluate the aerodynamic response of the principal building in different conditions of interference. Streamlines and vorticity contours were presented and their relationship to aerodynamic results was interpreted to provide a better understanding of the physics of the problem. According to the results, the shielding effect of the interfering building in most interference cases led to a reduction of the mean drag coefficient of the principal building compared to the isolated case. Compared to the isolated building, depending on the location of the interfering building, the fluctuating lift coefficient either increases or decreases.Upstream interfering buildings with sufficient distance to the principal building lead to an increase in the fluctuating lift coefficient of approximately about 50 percent. While, the fluctuating lift coefficient of the principal building decreases up to 37 percent, due to the closely spaced tandem interference states. While the mean pressure coefficient at the windward surface is not significantly sensitive to the interference states, it is strongly influenced by the different states of the interference at the lateral and leeward surfaces. Aerodynamic parameters were less sensitive to Reynolds number variations due to the fixed position of the flow separation in the sharp corners of the rectangular section and the zero angle of attack in this study. Changes in the Reynolds number resulted in variations of about 4 to 10% in the drag and lift coefficients of the principal building.
    Keywords: Computational wind engineering, Tall Buildings, Interference Effect, Flow Structure, Aerodynamic response
  • Azita Asadi *, Hamed Tajammolian, Azadeh Forotani Pages 164-184
    In this paper, seismic behavior of corrugated steel shear walls arranged in different configurations is studied using fragility curves. Due to the advantages of steel shear walls, the use of this system has been of interest to the executives and designers and its use as a lateral resisting system in practical projects is rapidly expanding. Therefore, consideration of the unknown aspects of this system is important. In the present study, the effect of configuration of corrugated steel shear wall with cold rolled steel in structures with 3, 5 and 7 stories have been investigated. The number of bays in the direction of the shear wall is five, in the first type arrangement, the walls were in the first and the end of the bays, in the second type arrangement of the walls in the middle bays and in the third type arrangement, in the two spans of the first and the end they are staggered. For modelling the behavior of corrugated steel shear walls, previous experimental results have been used. Using static nonlinear analysis and increasing dynamic analysis, Fragility curves, which play an important role in assessing the seismic damage of buildings, are presented for these frames. The results of this study show that in type 2 layouts, the median intensity is higher than the two other arrangements in the structures with different stories. In addition, the corrugated shear walls in low-rise structures are more effective in decreasing the probability of failure subjected to far field earthquakes
    Keywords: Corrugated Steel Plate Shear Walls, Cold Rolled, Fragility curve, Pushover, Incremental Dynamic Analysis
  • Ehsan Dabiri, Asghar Amani Dashlejeh *, Naseraddin Shahbazi Pages 185-205
    Isogeometric analysis of forced vibration of continuous systems was investigated in this paper. The basis of this method is the use of NURBS functions, which provide an integrated mathematical basis to display the analytical models. The most important advantage of this method compared to conventional methods such as finite element is the accurate geometric modeling and almost no approximation with a new and easy method. The NURBS and B-Spline functions can have a higher continuity of derivatives in comparison with Lagrangian functions used in the finite element method. The forced vibration of Euler-Bernoulli and Timoshenko beams was studied in this paper. Using the Galerkin method and the principle of virtual work, the stiffness and mass matrix of these continuous systems were obtained considering the effects of shear deformation and rotational moment. Also, displacement functions were determined based on NURBS functions. Numerical examples of forced vibration of continuous systems are provided to prove the validity and efficiency of the proposed method. The natural frequencies of the members were obtained using MATLAB software and applying specific boundary conditions. furthermore, the results of the isogeometric analysis were compared with the exact solution of the Dynamic Stiffness Method. The results showed that the isogeometric method provides more accurate results due to the use of NURBS functions instead of approximate selective functions of the element.
    Keywords: Isogeometric analysis, Forced Vibration, NURBS, Harmonic loads, Natural frequency
  • Ashkan Khodabandehlou *, Amin Asadi Zeynali Pages 206-224
    Improving the mechanical properties of concrete with the help of fibers is considered as one of the common methods of concrete processing. Addition of fibers to concrete increases the energy absorption and ductility of concrete and prevents the spread of cracks. Steel, polypropylene and glass fibers are the most widely used fibers. In addition, new types of macro-synthetic fibers have been introduced. In this research, in order to improve the mechanical properties of concrete, a new type of macro-synthetic fibers has been used. Samples reinforced with 2, 4, 6 and 8% of fibers were evaluated using various compressive, flexural, tensile tests as well as elastic coefficient determination tests and their optimal consumption was selected. In this research, it has been tried that the test conditions are as compatible as possible with the industry conditions so that the final results of the research are in good agreement with the current situation of the concrete industry and can be used. Comparison of test results showed that, as expected, fiber-reinforced concretes have higher compressive, flexural, tensile strength and tensile strength than conventional concretes. In addition, between different percentages of fibers in concrete, in samples with percentages greater than 2%, the rate of increase of different strengths is lower than in the case without fibers. Therefore, considering the cost of macro synthetic fibers, the most suitable percentage for reinforcing concrete with them was introduced as 2%.
    Keywords: Macro synthetic fibers, Intertwined, Mechanical properties, Optimum percentage, mixing design
  • Masoud Zabihi Samani *, Mohammad Ghanoonibagha Pages 225-240

    It is unavoidable to prevent serious damage to the structure and to reduce the casualties and damage caused to it. For this purpose, structural control systems can be used. The study used a viscous damper. The Endurance Time method (ET) is a simple method of analyzing history when the structure is exposed to a gradual accelerating function. The advantage of this method is that with only one analysis of the structure under the acceleration function of endurance time, the performance of the structure can be evaluated at different functional levels. In this study, the application of endurance time method in nonlinear seismic analysis of steel structures equipped with viscous dampers has been investigated. The parameter of engineering demand is the maximum drift of the floors, which is calculated in structures with and without viscose damper. Finally, using curves of endurance time, it was found that the use of viscous dampers reduced the maximum drift of the floors. Non-linear time history analysis (NTH) has also been used to validate the results of the (ET), which showed that the (ET) results are well matched to the nonlinear time history analysis. Finally, the results demonstrated that utilizing of ET method can be replaced in structural building which the viscous damper was utilized.

    Keywords: Structure control, viscous damper, Endurance Time method, Nonlinear time history analysis, Functional Analysis
  • Mohammad Hosseini, Saiid Tariverdilou *, Saeid Gholizadeh Pages 240-251

    Due to adverse effect of lap splice on the ductility of shear walls, ACI 318-19 does not allows use of lap splice in stories with probable nonlinear excursions. However, due to lack of capacity design in ACI design approach for shear walls, in fact there are high probability of nonlinear deformation in all stories. This means possible nonlinear ABSTRACTDue to adverse effect of lap splice on the ductility of shear walls, ACI 318-19 does not allows use of lap splice in stories with probable nonlinear excursions. However, due to lack of capacity design in ACI design approach for shear walls, in fact there are high probability of nonlinear deformation in all stories. This means possible nonlinear demand in stories with lap spliced bars. This paper investigates performance of lap spliced boundary elements of lightly reinforced shear walls, where boundary elements subjected to mainly tensile loadings. Two specimens with continuous rebars and three specimens with lap splice of different lengths are included in the experimental program. The specimens are subjected to asymmetric cyclic axial loading. Test results reveals that lap splice increases deformation demand on the portions of the specimen out side of lap splice length, leading to rebar fracture at lateral drifts much smaller than that excepted for specimens with continuous rebars. Presence of lap splice could substantially decrease lateral drift capacity from 0.04 to about 0.013. Also out of plane buckling for specimens with lap splice occurs at smaller tensile strains.

    Keywords: Boundary element, Shear walls, Rebar fracture, out of plane buckling, Lap splice
  • Arman Mamazizi *, Salaheddin Zabihi Pages 252-277
    The perforated steel plate shear wall is one of the different lateral load resisting systems. The steel plate shear wall system contains two rectangular openings, the middle panel between two openings has a major role in the energy absorption. In this paper, considering the middle panel similar to the link-beam of EBF and reviewing the existing theoretical formulas for anticipating the middle panel behavior, a new condition related to the stiffness of web plate and stiffeners, which are located on the surrounding opening is added. The results show that the new added condition helps better identify the behavior of the middle panel and to separate the boundaries of behavior type. In addition, a formula with high accuracy is determined to calculate the shape factor of a section with box-shaped flanges. Furthermore, in accordance with obtained diagrams from triple conditions, the effects of six dimension parameters on the behavior of the middle panel are investigated and the bounds of changing the behavior type of the middle panel are determined. The results of the theoretical study show that the 64% increase in width, 47%, and 32% decrease in height and plate thickness of middle panel respectively and 100%, 14%, and 122% increase in height of web, flange width, and thickness of box stiffeners respectively changed the behavior type of middle panel from flexural-dominant to shear-dominant. These obtained results were calculated only in the case of examining the relevant parameters.
    Keywords: Steel Shear Wall, Rectangular Opening, Middle Panel, Link-Beam, Stiffener
  • Nasrin Bakhshayesh Eghbali *, Nahid Soleimani, MohammadMehdi Ahmadi Pages 278-300

    During the past earthquakes, the formation of plastic hinges in columns has given rise to global structural damage in moment resisting frame structures. If the plastic hinges are formed in the beams, the most suitable energy dissipating mechanism in structure will happen. The kinked rebar has locally curved regions (usually near the inflection points in beams) which can be gradually straightened under tension. Due to lower initial yielding flexural capacity compared with that of a cross section reinforced with traditional straight bars, the beam section reinforced with kinked rebars will yield first when the RC frame is subjected to seismic loading, and thus, the strong column-weak beam hierarchy can be realized. In this study, first the load-deflection behavior of a reinforced concrete beam was numerically simulated by ABAQUS software, and the reliability of the finite element model was verified by comparing with the experimental results of other researchers. Then, the load-deflection response of the RC beams with kinked bars which has two-step behavior were investigated and described in steps by using finite element modeling results. Finally, the control beam was used for further analyses to investigate the effect of important parameters including: concrete compressive strength, reinforcement ratio, and the ratio of beam span to depth on load-deflection curve of beams. Results showed that the ultimate bearing capacity of RC beam increases as the reinforcement ratio increases, however, it doesn’t have an important effect on the first yielding point. The increase of concrete compressive strength also contributes to greater initial yielding. In addition, the increase of beam span can have negative effects on the flexural behavior of RC beams with kinked bars, and reduce initial strength and stiffness of beams.Finally, the behavior of an internal connection including a beam with kinked rebar to the column was evaluated.

    Keywords: Reinforced concrete beam, Kinked rebar, Strong column- Weak beam, Plastic hinge, Numerical Study
  • Gholamreza Havaei *, Seyyed Majid Izadparast Pages 301-316

    Due to population growth in large cities and the growth of cities vertically, in order to facilitate serviceability and provide low-cost and easier access to the needed resources, engineers are forced to build high-rise buildings on less desirable soils. Given the seismic conditions of our dear country Iran and the variety in thickness of soil in different places, it is important to know the structure suffers the most damage under which conditions. In this study, a nonlinear three-dimensional model of soil-structure interaction in tall buildings with finite element method by Abacus software in the time domain is investigated to evaluate the effect of soil-structure interaction. the dynamic implicit used to calculate the problem. Thickness effect with considering soil-structure interaction for 4 different thicknesses by Drucker-Prager modeling method which also considers soil hardening properties under the effect of Lomaprita earthquake which is considered as an earthquake with low frequency content ( Earthquakes with low frequency content have more destructive effects), has been calculated. infinite boundaries used to absorb the reflect of waves. the boundaries The research results show that changes in thickness have significant effects on the analysis results. In this study, for each model, lateral displacement , acceleration, subsidence, acceleration spectrum and stress contours are investigated.

    Keywords: Soil- Structure Interaction, Abacus, Finite element method, Soft soil, thickness effect
  • Seyed Abdonnabi Razavi *, Navid Siahpolo, Mehdi Mahdavi Adeli, Mohammad Bahmani, Seyed Afshin Mohebi Pages 317-333

    The most important form of structural ductility, known as global ductility, depends on the base shear force and the displacement of the roof of the structure. If the global ductility of the structure can be calculated by local ductility, the volume of calculations will be significantly reduced. Therefore, it is logical to obtain an acceptable estimate of these two requirements using a simple method during the seismic design process of the building. In this paper, using a database consisting of 12,960 structural frames with 3, 6, 9, 12, 15 and 20 floors, 3 types of column stiffness and 3 degrees of bracing slenderness and using the advantages of Particle Swarm Optimization (PSO) and Simulated Annealing (SA) algorithms present an empirical relationship between global and local ductility. All models have been analyzed under 20 pulse-like near-fault earthquakes considering 4 different performance levels. The results of validation show 81.26% and 69.07% correlation of the proposed relationships from PSO and SA algorithms. Therefore, the coefficients obtained from the particle swarm algorithm were introduced as the final result to apply in the proposed relation the coefficient of behavior of divergently braced steel structures. A comparison of the structural deformation demands resulting from the proposed relationships and an analysis of time history, confirm the existence of an acceptable agreement.

    Keywords: Particle Swarm Optimization (PSO), Simulated annealing (SA), Global Ductility, Eccentric braced frame, Forward Directivity Effect
  • Mohammadhossein Mansourghanaei, Morteza Biklaryan *, Alireza Mardookhpour Pages 334-352

    Cement production has always been associated with environmental challenges due to carbon dioxide emissions. On the other hand, cement production is an energy-intensive process and leads to the consumption of abundant fossil fuels. In order to solve this problem, the production of geopolymer concrete is on the agenda. The researchers decided to reduce the negative effects of cement production and have superior properties than ordinary concrete . Geopolymer cement matrix, due to the production of abundant hydrated gels, has a higher density and cohesion than the Portland cement matrix, and this is the main reason for increasing the resistance of this type of concrete to high heat compared to ordinary concrete. In this study, the effect of heat on the mechanical properties of slag geopolymer concrete containing 0 to 8% nanosilica and 1 to 2% polyolefin fibers at 90 days of processing age was investigated and XRF, XRD and SEM experiments were used to study the microstructure. In the optimal design of slag geopolymer concrete (containing 8% nanosilica and free of fibers), we saw a decrease of 8 and 44% in the values after and before heating in compressive strength tests and determination of ultrasonic pulse speed of concrete, while in control concrete, the results decreased Reached 38 and 37 percent. In slag geopolymer concrete containing 8% nanosilica and 2% fibers, tensile strength and modulus of elasticity equal to 14 and 34% showed results after and before heating, for control concrete these figures decreased by 51 and 59% in the results. Received, the results of the falling hammer impact test also had a reduction in the resistance of heat-exposed concrete to hammer blows. In the end, the microstructural studies were in overlap and in coordination with the results of the tests of this study.

    Keywords: Geopolymer concrete, Blast furnace slag, nanosilica, Polyolefin fibers, Mechanical properties
  • Seyed Sina Kourehli * Pages 353-365
    In the present study, an effective method for damage detecting in beam to column connections and column to the ground connections is presented. Rotational springs are used to model the joints (beam to column and column to the ground) of the steel frame. After finite element modeling of the studied frames in Matlab software environment, modal analysis was performed. To identification of joint damages, an optimization problem formulated to identify location and severity of damages. A new optimization algorithm called moth-flame algorithm with high accuracy and speed is used to solve this problem. The joint damages modeled through the reduction of the rotational stiffness factors. To show the performance of presented approach, two frames consist of a four-story steel frame and a nine-story steel frame have been investigated. In the studied frames, damage was assumed at the beam to column connections and column to the ground connections and then the severity and location of damage at the assumed joint were identified by the proposed method. The results indicated that the proposed method is robust to detect damage in beam to column connections and column to the ground connections that can accurately identify the location and severity of damage at the joints.
    Keywords: Damage identification, Beam to column connections, Column to the ground connections, steel frames, Moth-flame optimization algorithm