فهرست مطالب

نشریه مهندسی عمران مدرس
سال بیست و دوم شماره 1 (فروردین و اردیبهشت 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/03/26
  • تعداد عناوین: 11
|
  • کامران ابراهیمی، سید محمدامین نعمت پور، جهانگیر خزائی* صفحات 7-19

    مطالعه حاضر به ارایه نتایج آزمایشگاهی و تحلیل های عددی بر روی شالوده های پوسته ای مخروطی و هرمی قرار گرفته برروی ماسه سست غیر مسلح و مسلح شده با ژیوگرید می پردازد. نتایج با مقادیر مطالعه شده برای فونداسیون های مسطح دایره ای و مربعی مقایسه شده است. مطالعات آزمایشگاهی بر روی انواع مختلف شالوده پوسته ای با زوایای راس مختلف و با استفاده از مدل سازی فیزیکی کوچک مقیاس انجام شد. به منظور بسط مطالعات برای تاثیر حالات مختلف نسبت عمق مدفون به عرض پی و تعداد لایه های ژیوگرید بر نسبت ظرفیت باربری، تحلیل های عددی با استفاده از روش آنالیز حدی صورت گرفت. نتایج نشان دادند که به طور کلی، افزایش عمق شالوده و استفاده از سازه های مسلح کننده عملکرد ژیوتکنیکی فونداسیون ها را در هر دو حالت مسطح و پوسته ای افزایش می دهد هرچند این افزایش در شالوده های مسطح مشهودتر است، به طوری که افزایش عمق پی به اندازه Df/B=0.5، مقدار ظرفیت باربری برای شالوده ها با زاویه راس °180، °120، °90 و °60 را به طور میانگین به ترتیب 40، 36، 32 و 28 درصد و افزایش عمق پی به اندازه Df/B=1.0، به ترتیب 76، 67، 61 و 55 درصد افزایش می دهد. استفاده از ژیوگرید ظرفیت باربری شالوده های مسطح را بیش از شالوده های پوسته ای افزایش می دهد. استفاده از یک لایه ژیوگرید ظرفیت باربری شالوده های قرارگرفته بر روی سطح خاک را به طور میانگین 79 درصد افزایش داد در حالیکه استفاده از دو لایه ژیوگرید ظرفیت باربری را 86 درصد افزایش می دهد که این موضوع نمایانگر این واقعیت است که استفاده از دولایه ژیوگرید موجب بهبود چشمگیر ظرفیت باربری نسبت به حالتی که خاک با یک لایه ژیوگرید مسلح می شود نخواهد شد. ظرفیت باربری شالوده مدفون با Df/B=0.5 و یک لایه ژیوگرید 50 درصد و با دولایه ژیوگرید 53 درصد و برای شالوده های مدفون با Df/B=1.0 و یک لایه ژیوگرید 28 درصد و با دولایه ژیوگرید 30 درصد بیش از شالوده های قرار گرفته بر روی سطح خاک غیرمسلح خواهد بود. برای شالوده قرار گرفته بر روی سطح خاک با زوایای راس °180، °120، °90 و °60 استفاده از یک لایه ژیوگرید به طور میانگین ظرفیت باربری را به ترتیب 99، 81، 75 و 60 درصد و استفاده از دو لایه ژیوگرید به ترتیب 110، 90، 78 و 62 درصد افزایش می دهد. این شرایط برای پی های مدفون کمتر محسوس بوده و مقدار افزایش ظرفیت باربری برای پی ها با تمام زوایای راس برای حالت Df/B=0.5 حدود 50 درصد و برای حالت Df/B=1.0 حدود 29 درصد می باشد. استفاده از دولایه ژیوگرید بر پی هایی با زوایای راس کمتر، تاثیر کمتری خواهد داشت

    کلیدواژگان: ظرفیت باربری، نشست، ژئوگرید، ماسه مسلح شده، فونداسیون پوسته ای
  • امیرسامان افشین فر*، جعفر عسگری مارنانی، سید مهدی زهرایی صفحات 21-33

    تیرورق هایی که در پل ها مورد استفاده قرار گرفته است معمولا دارای جانی عمیق و نسبتا لاغرمی باشند،نتیجتا،کمانش جان یکی از فاکتور های مهم در طراحی اینگونه تیرورق ها   می باشد.زمانیکه حالت حدی کمانش جان بر طراحی حاکم شود،از سخت کننده های طولی و عرضی به منظور افزایش مقاومت مقطع استفاده می شود.محل قرار گیری سخت کننده ها در تیرورق های صاف تحت مطالعات گسترده ای قرار گرفته است،که منجر به ارایه موثرترین محل قرار گیری برای سخت کننده های طولی و عرضی شده است.مطالعات درزمینه تیرورق های خمیده در پلان به گستردگی آنچه که در رابطه با تیرورق های صاف صورت گرفته ،نمی باشد.بویژه در حالتیکه سخت کننده های طولی در مقطع نامتقارن مد نظر است.این پژوهش به بررسی محل بهینه سخت کننده طولی در تیرورق های خمیده در پلان با مقطعی نامتقارن(بال فشاری بزرگتر از بال کششی)،تحت دهانه ای با تکیه گاه های ساده باتنش تسلیم50 ksi (345 Mpa)می پردازد.از مطالعات پارامتریک برای انتخاب محدوده های لاغری مقطع و شعاع انحناء تیرورق استفاده شد.تیرورق تحت بارگذاری با خمش زیاد و برش کم قرار گرفت.در انتها نیز توصیه هایی ارایه شد که به اختصار شامل موارد ذیل می شود:قرار گیری سخت کننده طولی در فواصل D/4,D/5,D/6از بال فشاری می تواند کمانش خمشی جان را کنترل کند.این رخداد بیانگر لزوم مد نظر قرار دادن اثر ابعاد بال فشاری در بیان محل بهینه سخت کننده طولی در تیرورق های تحت خمش می باشد.در میان محل های فوق الذکر، قرارگیری سخت کننده طولی در فاصله D/4از بال فشاری، بهترین پاسخ برشی را در تیرورق دارد به همین منظور در این تحقیق محل بهینه سخت کننده طولی در فاصله D/4از بال فشاری می باشد.

    کلیدواژگان: کمانش موضعی جان، تیرورق های Iشکل خمیده در پلان، خمش خالص، سخت کننده طولی
  • حمیده غفاری*، سید محمدعلی زمردیان صفحات 35-51

    فرسایش بادی و به تبع آن پدیده ریزگرد با وجود همه راهکارهای مقابله با آن، امری اجتناب ناپذیر است. بنابراین بررسی و بکارگیری روش های نوین جهت مقابله با این پدیده طبیعی که بیشتر منشا فرامنطقه ای دارد بایستی بیشتر موردتوجه واقع گیرد. در همین ارتباط در این پژوهش از یک روش نوین و سازگار با محیط زیست که از باکتری های موجود در خاک به منظور بهبود خواص فیزیکی خاک استفاده می کند بهره گرفته شده است. بنابراین از گونه ای خاص باکتری با نام علمی Sporosarcina Pasteurii، با قابلیت تولید آنزیم اوره آز که موثر در فرآیند رسوب میکروبی کربنات کلسیم می باشد، به بررسی میزان مقاومت فشاری خاک در برابر فرسایش بادی پرداخته شد. در همین راستا، از یک دستگاه نفوذسنج جیبی به منظور کمی سازی میزان مقاومت فشاری خاک، و همچنین یک دستگاه تونل باد، به منظور شبیه سازی میزان فرسایش پذیری گونه های خاک در طیف وسیعی از سرعت باد (با دامنه 1-20m/s)استفاده گردید. به منظور در نظر گرفتن شرایط فیزیکی و شیمیایی خاک بر میزان بازدهی این روش، از دو گونه خاک ماسه سیلیسی با دانه بندی متفاوت و همچنین یک گونه خاک ماسه ای با منشا کربناته استفاده شده است.  پارامترهای مورد بررسی شامل زمان های نگهداشت 3، 7، 14، 20 و 28 روز، تزریق مجدد محلول باکتری و سمنتاسیون با فاصله زمانی 6 روز و همچنین تاثیر شرایط محیطی بر میزان اثرگذاری باکتری در خاک می باشد. همچنین از تست SEM برای بررسی ریزساختاری خاک ها قبل و بعد از بهسازی استفاده شد. نتایج حاصل از بکارگیری دستگاه نفوذسنج نشان داد که مقاومت فشاری خاک به صورت معنادار با زمان افزایش می یابد که بیشترین مقاومت در ماسه کربناته به میزان 84 kPa حاصل شد. ماسه سیلیسی با توزیع دانه بندی ریزتر مقاومت فشاری بیشتری نسبت به گونه دیگر آن نشان داد. همچنین این نتایج نشان داد که تزریق مجدد، تاثیر افزاینده ای به صورت معنادار در مقاومت فشاری خاک به خصوص در ماسه سیلیسی به اندازه 190% در دوره 28 روزه دارد. نتایج حاصل از شبیه سازی میزان فرسایش در دستگاه تونل باد نشانگر عملکرد بسیار مناسب این روش در بهسازی خاک و ایجاد لایه مقاوم سطحی نسبت به فرسایش می باشد به گونه ای که هیچ گونه فرسایشی در دامنه سرعت های موجود مشاهده نگردید.

    کلیدواژگان: فرسایش بادی، Sporosarcina Pasteurii، مقاومت فشاری، نفوذسنج جیبی
  • احمد ریحانی، حسین شهرکی* صفحات 53-66

    در تحلیل و طراحی ستون های کوتاه بتن مسلح، پارامترهای گوناگونی از قبیل مشخصات مصالح، خطای مدلسازی و بارهای اعمالی بر ستون وجود دارند که غیرقطعی هستند و عدم قطعیت مرتبط با آن ها می تواند اثر قابل توجهی بر ایمنی ستون داشته باشد، لذا در نظر گرفتن این عدم قطعیت ها در مدلسازی رفتار ستون های کوتاه بتن مسلح الزامی می باشد. در این پژوهش رویکردی کارآمد برای مدلسازی منابع عدم قطعیت در ارزیابی ایمنی ستون های کوتاه بتن مسلح  برمبنای روش قابلیت اعتماد مرتبه اول (FORM) پیشنهاد شده است که در آن تابع حالت حدی  با توجه به اثر متقابل نیروی محوری - لنگر خمشی ستون و با درنظر گرفتن خطای مدلسازی که تابعی از خروج از مرکزیت بار است تعریف شده است. رویکرد پیشنهادی برای محاسبه احتمال خرابی در ستون های کوتاه بتن مسلح با مقاطع مربع و مستطیل بکار گرفته شد. نتایج نشان می دهد که  پارامترهای مختلف از قبیل همبستگی، شکل مقطع، نسبت تسلیح طولی فولاد، نسبت بار، خروج از مرکزیت بار و توزیع آرماتورهای طولی در مقطع بر روی مقادیر شاخص قابلیت اعتماد ستون و در نتیجه احتمال خرابی آن بسیار تاثیرگذار می باشند. در نهایت با توجه به نتایج حاصل،  ضرایب اهمیت برای شناسایی مهمترین پارامترهای موثر  بر روی احتمال خرابی ستون های نمونه در خروج از مرکزیت های مختلف بار ارایه گردید که نشان می دهد مقاومت فشاری بتن، خطای مدلسازی و بار زنده نسبت به سایر متغیرهای موجود از تاثیرگذاری بیشتری برخوردار می باشند که باید در طراحی و اجرا به این نکته حایز اهمیت توجه شود.

    کلیدواژگان: ارزیابی ایمنی، عدم قطعیت، روش قابلیت اعتماد مرتبه اول، ستون کوتاه بتن مسلح، تحلیل حساسیت
  • دلارام استاد، جلیل شفائی* صفحات 67-81

    قابهای دارای میان قاب مصالح بنایی رایج ترین نوع سازه ای است که برای ساخت سازه های چند طبقه در کشورهای در حال توسعه استفاده می شود. میان قاب های مصالح بنایی عمدتا برای افزایش سختی و استحکام اولیه ساختمان های بتن مسلح مورد استفاده قرار می گیرد. از طرفی قرار گرفتن بازشوهای درب و پنجره در میان قاب مصالح بنایی سازها اجتناب نا پذیر خواهد بود. در مطالعه حاضر، با مدل سازی عددی به روش اجزای محدود غیر خطی اثر وجود میان قاب های مصالح بنایی دارای بازشو های مختلف درب و پنجره بر رفتار داخل صفحه قاب های بتنی با جزییات لرزه ای و غیر لرزه ای در سطوح مختلف بار محوری و ضخامت های مختلف میان قاب، در عملکرد لرزه ای قاب های بتنی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور ابتدا مدل های پیشنهادی با استفاده از نتایج آزمایشگاهی در نرم افزار اجزای محدود ABAQUS اعتبار سنجی می شود. نتایج حاصل از تحلیل های صورت گرفته نشان می دهد که افزایش بار محوری باعث افزایش مقاومت نهایی، سختی موثر و کاهش شکل پذیری در نمونه های دارای میان قاب مصالح بنایی با بازشو مختلف درب و پنجره و قاب بتن مسلح با مشخصات لرزه ای می شود. افزایش ضخامت میان قاب بنایی باعث افزایش مقاومت نهایی و سختی موثر در نمونه ها با  جزییات لرزه ای و غیر لرزه ای گردید. نتایج این بررسی ها نشان می دهد که حالت های مختلف قرارگیری بازشوها در نحوه رفتار قابها اثرات قابل توجهی دارد.

    کلیدواژگان: میان قاب مصالح بنایی، بازشو، بارگذاری یکطرفه، عملکرد لرزه ای، تحلیل اجزای محدود
  • علی صابری ورزنه*، محمود نادری صفحات 83-98

    با توجه به آسیب های وارده به سازه های بتنی، لزوم استفاده از لایه های تعمیری مناسب امری ضروری می باشد. در ساختمان های بتن آرمه، بتن و فولاد در ارتباط با یکدیگر بوده و در اکثر موارد نیز لایه های تعمیری در ارتباط مستقیم با فولاد اعمال می گردد. لذا در این تحقیق با بکارگیری آزمون های "انتقال اصطکاک" و "کشیدن از سطح" اقدام به اندازه گیری مقاومت چسبندگی برشی و کششی بین ملات های اصلاح شده با پلیمر و فولاد شده است. همچنین تاثیر پلیمر بر جمع شدگی ملات ها و تاثیر آن بر مقاومت چسبندگی مورد بررسی قرار گرفته است. تاثیر پلیمر بر ملات ها با استفاده از عکسبرداری با میکروسکوپ الکترونی روبشی و نرم افزارهای Image J و Origin مورد مطالعه قرار گرفت. در ادامه نیز برای ارزیابی مشخصات مکانیکی ملات ها، با استفاده از آزمون های فوق، مقاومت فشاری و خمشی درجای ملات ها تعیین و ضمن مقایسه با آزمون های استاندارد آزمایشگاهی، نمودارهای کالیبراسیون رسم گردیدند. سپس معادلات تبدیل نتایج آزمون های درجا به مقاومت فشاری و خمشی ملات های اصلاح شده با پلیمر ارایه گردیدند. در انتها نیز با استفاده از نرم افزار ABAQUS ترک ها و تنش های بوجود آمده در ملات ها ارایه شدند. لایه تعمیری اعمال شده روی بستر فولادی حاوی نسبت ماسه به سیمان برابر 3 و نسبت آب به سیمان برابر 5/0 می باشد. برای ارزیابی مشخصات مکانیکی ملات های تعمیری، پلیمر استایرن بوتادین رابر با نسبت های 10، 15 و 20 درصد وزن سیمان به ملات اضافه گردید.  نتایج حاصله بیانگر تاثیر پلیمر بر کاهش جمع شدگی ملات ها و افزایش مقاومت چسبندگی برشی و کششی بین فولاد و ملات می باشد بگونه ای که افزودن پلیمر به میزان 10، 15 و 20 درصد باعث کاهش جمع شدگی ملات ها به ترتیب به مقدار 3/35، 2/41 و 4/45 درصد در سن 90 روز شده است. مقاومت چسبندگی برشی و کششی 90 روزه بین ملات و فولاد نیز با افزودن پلیمر، به ترتیب به مقدار 1/303 و 2/291 درصد افزایش داشته است. همچنین ضریب همبستگی بالایی بین قرایت های بدست آمده از آزمون های درجا با آزمون های آزمایشگاهی مشاهده شد به گونه ای که می توان با بکارگیری آزمون های "انتقال اصطکاک" و "کشیدن از سطح" به ترتیب با استفاده ازمعادلات y=0.113x و y=0.063x مقاومت فشاری ملات های اصلاح شده با پلیمر را تعیین نمود. در ضمن همخوانی بالایی بین نتایج عددی و نتایج آزمایشگاهی بدست آمد.

    کلیدواژگان: استایرن بوتادین رابر، ملات، فولاد، ABAQUS، انتقال اصطکاک، کشیدن از سطح
  • امید یوسفی، امیراحمد هدایت*، کامبیز نرماشیری، علی کاربخش صفحات 99-113

    بیشتر اعضای سازه هایی که عمر مفید آن ها سپری شده است نیاز به تعمیر دارند، این اعضا ممکن است توسط عوامل مختلف آسیب ببینند که با توجه به هزینه ی بالای بازسازی، بخش عمده ای از بودجه ی عمرانی کشورهای پیشرفته، سالانه صرف ترمیم و بازسازی این سازه ها می شود. اعضای فشاری مانند ستون ها یکی از مهم ترین اجزای سازه هستند که در تحمل و انتقال کلیه ی بارهای عمودی و جانبی ساختمان نقش اساسی دارند. اساسا، هیچ ستونی نمی تواند به اندازه ی تمام ظرفیت خود تحمل کند و تحت کمانش دچار شکست می شود، درنتیجه بسیاری از محققان علاقه مند به مقاوم سازی و افزایش مقاومت ستون با استفاده از مواد و روش های جدید هستند. در این تحقیق ستون های دایروی شکل فولادی با آسیب اولیه به صورت عمودی یا افقی با درصد های مختلف 25، 50، 75 و 100 موردبررسی قرار گرفتند و تاثیر استفاده از الیاف پلیمری تقویت شده به فیبر کربن (Carbon Fiber Reinforced Polymer) برای مقاوم سازی مطالعه شد. تعداد 26 نمونه ستون دایره ای شکل فولادی با ارتفاع یکسان و ابعاد آسیب متفاوت تحت بار فشاری توسط نرم افزار آباکوس (ABAQUS)، تحلیل شدند. عمده مشکل ستون های لاغر، کمانش کلی (Global Buckling) تحت بارهای فشاری است. برای افزایش دقت تحلیل از روش ترکیبی برای مطالعه ی کمانش های ناحیه خمیری بعد از کمانش اولیه استفاده شد. به این ترتیب ابتدا نمونه ها تحت تحلیل کمانشی قرارگرفتند و در ادامه از روش تحلیل غیرخطی ریکس (Riks) با در نظر گرفتن ناکاملی (Imperfection) به صورت کلی و موضعی برای تحلیل نمونه ها استفاده شد. نتایج نشان داد که ستون آسیب دیده دچار کاهش ظرفیت باربری و سختی شد، همچنین شکل افقی آسیب نسبت به شکل عمودی در کاهش باربری نهایی موثرتر بود و توانست ظرفیت باربری را در آسیب 100 درصدی تا 52% کاهش دهد که این میزان کاهش نشان داد که هراندازه که طول محیط ستون بیشتر آسیب ببیند شدت کاهش باربری نهایی بیشتر است. همچنین نتایج نشان دادند که حالت بحرانی زمانی است که کل ناحیه ی آسیب دیده دچار تخریب 100 درصدی شود به طوری که تاثیر آسیب با درصدهای کمتر از 25 درصد حداکثر 66/2 درصد بود. حالت شکست در ستون لاغر به صورت کمانش کلی و موضعی اتفاق افتاد که همه ی ستون ها کمانش کلی را به شکل خم شدن ستون تجربه کردند ولی کمانش موضعی با توجه به نوع آسیب متفاوت بود. برای ستون بدون آسیب، حالت شکست، کمانش کلی با تمرکز در میانه ستون بود؛ در ستون با آسیب افقی 100 درصد، ناحیه ی آسیب دیده دچار جمع شدگی شد و ستون با آسیب عمودی حالت شکست را به صورت بازشدگی ناحیه ی نقص تجربه کرد. در نمونه های با درصد آسیب کمتر، کمانش موضعی برای آسیب افقی به شکل تورفتگی مقطع در میانه ستون و برای آسیب عمودی به شکل بیرون آمدگی اتفاق افتاد. مقاوم سازی ستون ها با الیاف کربنی نشان داد که این الیاف تاثیر مناسبی در افزایش مقاومت، کنترل گسیختگی و کاهش تنش ها در محل آسیب دیده دارند و مقاوم سازی با 4 لایه الیاف CFRP برای نمونه های آسیب دیده، توانست مقدار کاهش بار نهایی را تا 51% جبران نماید که نشان از عملکرد مناسب این الیاف در مقاوم سازی دارد.

    کلیدواژگان: مقاوم سازی، ستون آسیب دیده، ستون فولادی، کمانش ستون، CFRP
  • سید عبدالنبی رضوی، نوید سیاه پلو*، مهدی مهدوی عادلی صفحات 115-127

    با توجه به مزایای قابل ملاحظه ی روش طراحی لرزه ای بر اساس عملکرد مانند امکان تعیین خسارت احتمالی و خسارات و صدمات مالی و جانی ساکنین و مجاورین سازه، این روش مورد استقبال فراوانی قرار گرفته است. با این حال، از آنجایی که این روش نیازمند تحلیل های پیچیده تر نسبت به روش های مرسوم نیرویی می باشد، گاها ترجیح برخی مهندسان حرفه ای همان روش ساده ی نیرویی می باشد. تلفیق دو روش نیرویی و عملکردی و توسعه ی روش هیبریدی در راستای استفاده از مزایای هر دو روش، هدف بنیادین این مقاله می باشد. بدین منظور در این مقاله، قاب هایی با تعداد 3، 6، 9، 12، 15 و 20 طبقه با تعداد 3 دهانه به عرض 5متر در نظر گرفته شده است. طول تیرپیوند به عنوان یکی دیگر از پارامترهای موثر بر پاسخ، به میزان 1، 75/1 و 50/2 متر تعریف شده است. مدل های مورد بررسی، برای 3 سطح عملکردی استفاده بی وقفه، ایمنی جانی و آستانه فروریزش و نیز اولین رخداد مفصل خمیری، توسعه داده شده اند. مدل های نهایی تحت 20 رکورد نزدیک گسل دارای خصوصیات پالس گونه پیشرونده بکمک تحلیل تاریخچه زمانی تحلیل شده اند. پس از تولید 12960 داده از نوعی تحلیل تاریخچه زمانی ابداعی، دو مدل هوشمند تطبیقی عصبی-فازی جهت محاسبه ی ضریب رفتار و شکل پذیری سازه مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج حاصل از طراحی لرزه ای هیبریدی در مقایسه با روش نیرویی و تاریخچه زمانی معادل نشان دهنده ی دقت قابل قبول روش معرفی شده در حوزه فرضیات می باشد

    کلیدواژگان: روش طراحی لرزه ای ترکیبی، تحلیل تاریخچه زمانی، نیاز لرزه ای، زلزله نزدیک گسل، مدل های هوشمند تطبیقی عصبی-فازی
  • محتشم خان احمدی، امید رضایی فر*، مجید قلهکی، عادل یونسی صفحات 129-142

    ستون فولادی پر شده با بتن (CFST) به دلیل بهره مندی از خواص مکانیکی همزمان دو ماده فولاد و بتن، قابلیت باربری بالا، تامین ممان اینرسی معادل مقاطع بزرگ و افزایش فضای مفید داخل ساختمان ها و غیره، در صنعت ساختمان سازی به طور گسترده مورد استفاده است. با توجه به جایگاه و اهمیت این ستون به خصوص در ساختمان های بلند و پل ها، شناسایی آسیب های جزیی به وجود آمده در آن ، پیش از تبدیل به آسیب های بزرگ و غیر قابل جبران، ضروری و حایز اهمیت است. یکی از محتمل ترین آسیب ها در این نوع ستون، جدایی هسته بتنی از جداره فولادی است. در این نوشتار، المان ستون CFST در دو حالت آسیب و بدون آسیب در نرم افزار اجزاء محدود ABAQUS مدل سازی و تحلیل فرکانسی شد. اثر جداشدگی به صورت کاهش مدول الاستیسته بتن در محل های آسیب به عمق 3 میلی متر لحاظ گردید. بررسی ها نشان داد که اطلاعات شکل مودهای حالت های آسیب و بدون آسیب (زاویه بین بردار شکل مودها و مقادیر فرکانس) به دلیل تاثیر از آسیب دچار تغییر گردید. جهت شناسایی محل های آسیب جداشدگی، در الگوریتم شناسایی تبدیل موجک پیوسته، سیگنال ورودی به صورت مجموع یا تفاضل شکل مودهای حالت های آسیب و بدون آسیب بر مبنای زاویه بین بردار شکل مودها تعریف شد. نتایج نشان داد که سیگنال های خروجی حاصل از جزییات آنالیز موجک سیگنال ورودی دارای اطلاعات سودمندی جهت شناسایی محل های جداشدگی هسته بتنی از جداره فولادی است و در مقیاس های بالا، محل های آسیب جداشدگی به راحتی قابل شناسایی است و در مقیاس های پایین، همگرایی بیشتری از ضرایب موجک در محل های آسیب مشاهده می گردد.

    کلیدواژگان: ستون فولادی پر شده با بتن (CFST)، آسیب جداشدگی، تحلیل فرکانسی، تبدیل موجک، شناسایی آسیب
  • پدرام قادری*، امین عبدالمالکی صفحات 143-159

    سازه های مهندسی عمران به دلیل قرار گرفتن در معرض شرایط جوی و بارگذاری های مختلف در طول عمر خود ممکن است دچار آسیب های گوناگون شوند به همین دلیل پایش سلامت سازه همواره جز مسایل مورد توجه مهندسین عمران بوده است. در این مقاله یک روش نوین جهت شناسایی آسیب های موضعی و کلی سازه های عمرانی با استفاده از شبکه عصبی بدون بازرس عمیق ارایه می شود. در این روش ابتدا سازه بدون آسیب تحت اثر بارهای محیطی قرار می گیرد. پاسخ های سازه تحت اثر بارهای محیطی به قطعات کوچکتری تقسیم بندی می شوند و با استفاده از تبدیل فوریه گسسته به حوزه فرکانس منتقل می شوند. یک شبکه عصبی بدون بازرس عمیق که از چند لایه ماشین بولتزمن مجزا تشکیل شده است با استفاده از پاسخ های سازه بدون آسیب آموزش داده می شود. شبکه عصبی بدون بازرس عمیق پس از آموزش قادر به شناسایی ویژگی های معنادار موجود در پاسخ های سازه است. در مرحله بعد سازه در وضعیت نامشخص از نظر سلامت مورد بررسی قرار می گیرد. پاسخ های سازه در وضعیت مجهول در برابر بارهای محیطی جمع آوری شده و با استفاده از شبکه عصبی که قبلا آموزش دیده، ویژگی های موجود در داده های جدید استخراج می شوند. این عمل می تواند به صورت جداگانه برای هر یک از بخش های مورد نظر در سازه انجام شود. با استفاده از ویژگی های استخراج شده از سازه ی سالم و سازه در وضعیت مجهول از نظر سلامت سازه، شاخص سلامت برای هر یک از بخش های مورد بررسی سازه محاسبه می شود. با توجه به ویژگی های استخراج شده در حالت سالم و مجهول سازه، وجود و شدت آسیب های احتمالی شناسایی می شوند. یکی از مزیت های روش ارایه شده عدم نیاز به مدلسازی آسیب ها برای آموزش شبکه عصبی است و فقط پاسخ های سازه سالم برای آموزش شبکه عصبی استفاده می شود. جهت بررسی روش پیشنهادی یک ساختمان بلند مرتبه مدلسازی شده و شاخص های سلامت برای هر یک از قسمت های سازه محاسبه شده است. شاخص های سلامت محاسبه شده برای ساختمان مورد بررسی دارای دقت قابل قبولی هستند و دقت روش پیشنهادی تقریبا 95 درصد می باشد همچنین آسیب های موجود و شدت آنها با دقت مناسبی شناسایی شده اند.

    کلیدواژگان: پایش سلامت سازه، یادگیری عمیق، شبکه عصبی بدون بازرس عمیق، استخراج ویژگی
  • علی مدبرسعید، محمدعلی لطف الهی یقین*، احمد ملکی صفحات 161-174

    بدلیل عملکرد بهتر در شرایط جوی شدید و خیلی شدید و خواص مناسب دیگری مانند: خنثی بودن در برابر میدانهای مغناطیسی، وزن کم و مقاومت بالا به نسبت فولاد، استفاده از آرماتورهای GFRP بعنوان یک جایگزین قابل قبول برای آرماتورهای فولادی معمولی در سازه های بتنی مسلح، رشدی روز افزون دارد. در سالهای اخیر مطالعات گسترده ای در مورد رفتار خمشی و برشی تیرهای بتنی مسلح شده با آرماتورهای GFRP انجام شده است. رفتار الاستیک خطی مصالح FRP تا لحظه شکست، مانع لحاظ کردن بازپخش لنگر در تیرهای یاد شده توسط آیین نامه های مختلف می شود. تاکنون محققین متعددی وجود بازپخش لنگر در تیرهای سراسری مسلح شده با آرماتور FRP با مقطع مستطیلی را مورد بررسی قرار داده اند، ولی تحقیقات زیادی روی تیرهای سراسری با مقطع T شکل انجام نشده است. مطالعه حاضر یک تحقیق عددی است که با استفاده از نرم افزار المان محدود ABAQUS انجام گردیده است. ابتدا صحت مدل سازی انجام شده در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی صورت گرفته و نتایج آن ارایه شده است، سپس با در نظر گرفتن متغیرهایی مانند: درصد آرماتور طولی، تعداد آرماتور طولی با درصد ثابت، نسبت خاموت، فاصله خاموت با درصد ثابت و فاصله خاموت با قطر ثابت، وجود بازپخش لنگر و تاثیر این متغیرها روی درصد آن در تیرهای سراسری بتنی مسلح شده با آرماتور GFRP، با مقطع T شکل مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که در تیرهای یاد شده، با لحاظ کردن چند نکته میتوان بازپخش لنگر را در تحلیل و طراحی لحاظ کرد.

    کلیدواژگان: بتن مسلح، تیرهای سراسری، آرماتور GFRP، مقطع T شکل، بازپخش لنگر، روش المان محدود
|
  • Kamran Ebrahimi, Sayed Mohhmadamin Nematpour, Jahangir Khazaei* Pages 7-19

    This study presents the experimental results and numerical analyzes on the conical and pyramidal shell foundations located on loose unreinforced and reinforced with geogrid sand. The results have been compared with the values studied for flat circular and square foundations. Laboratory studies were performed on different types of shell foundations with different apex angles using small-scale physical modeling. In order to extend of study for determination of the effect of various conditions of foundation’s depth to width ratio and the number of geogrid layers on bearing capacity ratio, numerical analyses have been done by limit analysis method. The results have shown that, in general, increasing the depth of the foundations and the use of reinforcing structures ameliorate the geotechnical performance of foundations in both flat and shell models, although this enhancement is more evident in plane foundations. The load bearing capacity for the foundations with 180°, 120°, 90°, and 60° apex angles is put up to 40%, 36%, 32%, and 28%, respectively by rising in the foundation depth to Df/B=0.5, and is raised to 76%, 67%, 61%, and 55%, respectively by the growth of the foundation depth to Df/B=1.0. The use of geogrids increases the bearing capacity of plane foundations more than the shell foundations. The use of a single geogrid layer increased the bearing capacity of the foundations on the soil surface by an average of 79%, while the use of two layers of geogrid increased the bearing capacity by 86%, reflecting the fact that the use of two layers of geogrid will not significantly improve the bearing capacity in comparison to the condition when the soil is reinforced with a single geogrid layer. Bearing capacity of buried foundations with Df/B=0.5 is increased to 50% and 53% by using a single geogrid layer and double geogrid layer, respectively, and with Df/B=1.0 is increased to 28% and 30% by using a single geogrid layer and double geogrid layer, respectively, in comparison to foundations which are built on surface unreinforced soil. For foundations on the soil surface with 180°, 120°, 90°, and 60° apex angles, using a single geogrid layer increases the average bearing capacity to 99%, 81%, 75%, and 60%, respectively, and the use of two layers of geogrid increases to 110%, 90%, 78%, and 62%, respectively. These conditions are less pronounced for buried foundations and the increase in load bearing capacity for footings with all apex angles is about 50% for Df/B=0.5 and 29% for Df/B=1.0. The use of two layers of geogrid will have less impact on the foundations with smaller apex angles.

    Keywords: Settlement, Geograid, Reinforced sand, shell foundation, Bearing Capacity
  • Amirsaman Afshinfar*, Jafar Asgari Marnani, Seyed Mehdi Zahrai Pages 21-33

    The plate girders used in bridges usually have a deep and relatively thin web, therefore, the buckling of the web is one of the important factors in the design of such girders. While the limit state of web buckling dominant design, Longitudinal and transverse stiffeners are used to increase cross-sectional strength. The location of stiffeners in flat girders has been extensively studied, which has led to the most effective placement for longitudinal and transverse stiffeners. In the case of curved beams in the plan is not as extensive as in the case of flat girders, especially in the case of longitudinal stiffeners in the asymmetric section. Summarized herein is a study that explored single span, horizontally curved, plate girders having a yield stress of 50 ksi (345 MPa) to investigate their flexural behavior as a function of the position of a single longitudinal stiffener at various locations along the depth of the web. The studies were conducted using ABAQUS with the girder cross-sections under high vertical bending moment and low shear. As a result of these studies, recommendations are made for positioning longitudinal stiffeners on horizontally curved:-Placement of longitudinal stiffener at distances D/4, D/5, D/6 from the compression flange can control the flexural buckling of the web. -Among the above-mentioned locations, the location of the longitudinal stiffener at a distance of D/4 from the compression flange has the best shear response in the beam. Therefore, in this study, the optimal location of the longitudinal stiffener at a distance of D/4 from the compression flange.

    Keywords: local buckling of web, horizontally curved plate girders, pure bending, longitudinal stiffener
  • Hamideh Ghaffari*, Seyed Mohammad Ali Zomorodian Pages 35-51

    Wind erosion and the phenomenon of Dust with all of its controlling methods is serious problem. This phenomenon lead environment degradation and fugitive dust storms. So, Study and use of the new methods to control this natural phenomenon is essential. In this study, the novel and environmental friendly method of soil biological stabilization was investigated with using an abundant bacterial species founding in nature and soil deposits. The scientific name of this bacterium is Sporosarcina Pasturii (PTCC 1645) and uses as the urease-positive bacterium. This bacterium produce urease enzyme which converts urea to ammonium and carbonate, resulting in the precipitation of calcite crystals that bridge the soil particles. In this study a mixture of cementation and bacterial-cell solutions uniformly sprayed onto the exposed top surfaces of the soils. The concentration of bacterial-cell solution was quantified in terms of its optical density at 600nm wavelength (OD600) which equal 1.5 (that is, approximately 1.5×108 bacterial cells·ml−1). The prepared equimolar urea–calcium chloride cementation solution included nutrient broth (3g.l-1), ammonium chloride (10g.l-1) and sodium bicarbonate (2.12g·l-1) prepared at 0.5M concentration. The mixture volume sprayed onto each specimen was equal to 1.5Vv (where Vv is the pore voids volume of the topmost 3-mm thick layer of the 20–mm deep loose sand tray-specimens). The bench scale experimental programme presented investigates the proposed technique’s effectiveness for stabilisation of two clean, angular to sub-angular medium silica sands and carbonate silty sands with different gradations (sand t60 and sand t90 with size ranges of 0.125–0·50 and 0.075–0.85mm, respectively and carbonate sand with size ranges of 0·001–0·85mm, and mean particle size (D50) values of 0.28, 0.24 and 0.20 mm, respectively), the time-dependent (retention time 3, 7, 14, 20 and 28 days) compressive strength development for the crustal sand layer following single- and double-MICP (with interval of 6 days) spray treatments, as well as wind tunnel experiments under the condition of wind velocity of 20 ms-1. The effect of dew formation on crustal compressive strength development with curing period and the efficiency of the MICP treatment for the outdoor environment compared to laboratory-controlled test conditions. A pocket penetrometer was used to determine the compressive strength of soils. Significant improvements in the Compressive strength of the treated soil samples were observed. The results show improving compressive strength with time. The highest compressive strength in the carbonate sand was obtained equals to 84 kPa. Silica sand with finer size distribution has shown more compressive strength than two other soils. Also the results showed that double-MICP spray treatments of the bacteria solution and cementation was more effective than single- MICP spray treatments in the compressive strength of soils, especially in the silica sand equals to 190% in a curing period of 28 days. Also, the cured MICP-treated crustal sand layer was stable to 20 m·s−1 winds that demonstrating the potential of biological stabilisation via the MICP process as an appropriate option for dealing with desertification and motion of sandy soil deposits.

    Keywords: Wind Erosion, Sporosarcina Pasteurii, Compressive Strength, Pocket Penetrometer
  • Ahmad Reyhani, Hossein Shahraki* Pages 53-66

    There are many sources of aleatory uncertainty in the design of RC structures. Contrary to what is commonly thought, to assessment the safety of RC structures, the parameters related to the resistance of structural members and loads are non - deterministic, so that the description of the actual behavior of the structure without considering the uncertainties in these parameters will be impossible. The safety and performance of a RC structure is a function of the safety of its components, especially columns. Therefore, estimating the safety of RC columns with respect  to these sources of uncertainty seems necessary and the inevitable result of inattention to it is a risk that threatens the expected performance of the structures.  Achieving this goal is possible by analyzing reliability, through which various sources of uncertainty can be considered by applying probabilistic mathematics and a systematic process during the analysis and design process, and the achievement of the desired functions can be quantitatively evaluated. In most studies on the reliability of RC columns, the uncertainty in the load eccentricity is ignored and the load eccentricity is considered a deterministic and fixed  quantity. the fixed eccentricity criterion means that the axial load and the bending moment are perfectly correlated and a linear relationship is established between them. When axial force and moment are perfectly correlated, this does not cause any problems; but when this is not the case, the reliability analysis results are only approximate. In fact, axial force and bending moment are not perfectly correlated in many cases, so to assessment the safety of RC columns, it is necessary to consider the uncertainty in the load eccentricity. Identifying and determining the relative importance of each of the uncertainties in the analysis of the reliability of the columns is an interesting and important issue, so that according to the results, can be seriously focus on the very important sources of uncertainty  and  Considered other uncertain parameters with their best estimates. Such an approach significantly reduces computational efforts and will be very practical and useful for large and real civil infrastructure. In this research an efficient approach for modeling sources of  uncertainty in the safety assessment of RC short column with square and rectangular sections is proposed based on the first - order reliability method ( FORM ). In the proposed approach, limit state function is defined according to the interaction effect of axial force - bending moment of the column and considering modeling error which is a function of load eccentricity. The results show that various parameters such as correlation, cross-sectional shape, longitudinal reinforcement ratio of steel, load ratio, load eccentricity  and distribution of longitudinal reinforcement in cross section are very influential on the values of the probability of failure of the column. Finally, according to the results, the coefficients of importance for identifying the most important parameters affecting the probability of failure of sample columns at various load eccentricities  were presented which demonstrate  that the compressive strength of concrete, modeling error and live load compared to other variables are of the greatest importance, which should be considered in the design and implementation of this important point.

    Keywords: Safety assessment, Uncertainty, FORM, RC short column, Sensitivity analysis
  • Delaram Ostad, Jalil Shafaei* Pages 67-81

    Frames with masonry infill are the most common type of structures used in developing countries. Masonry infill affected the initial stiffness and strength of reinforced concrete buildings. The presence of opening in masonry infill is often used for placing doors and windows and it may reduce the seismic performance of the RC frame structure. Nowadays, the impact of the frame and infill on structure is one of the challenges in engineering researches. Engineers generally ignore infill in designing the building and consider it as non-structural part. When the masonry infill is placed in the concrete frame, significantly changes its mechanical properties, the stiffness and strength of the structure increase and ductility of the concrete frame reduce. There is interaction between masonry infill and itchr('39')s frame, so, the frames with infill behave differently than those frames without infill. Disregarding the effect of masonry infill, they can be safe and reliable in terms of resistance in design, since the increasing strength around frame has a positive effect on earthquake strength and overall structural stability, however, it should also be considered that masonry infill will increase the stiffness of the infill-frame and larger portion of the lateral load would attracted by frames. This can be a negative factor when ignore the infill masonry in the design. In the present study, by numerical modeling by nonlinear finite element method, the effect of the presence of masonry infill with different door and window openings on the behavior of concrete frames with seismic and non-seismic details at different axial load levels and different masonry infill thicknesses in seismic performance of frames concrete has been examined. For this purpose, the proposed models are first validated using laboratory results in ABAQUS finite element software. The results of the analysis show that increasing the axial load increases the final strength, effective stiffness and reduces ductility in specimens with masonry infill with different opening of doors and windows and reinforced concrete frame with seismic characteristics. The ultimate strength in specimens with reinforced concrete frame with seismic characteristics shows a slight increase compared to similar samples with reinforced concrete frame with non-seismic characteristics, which can be ignored. Increasing the thickness of the specimens increased the ultimate strength and effective stiffness of the specimens with seismic and non-seismic details. The results of these studies show that the different positions of the openings have significant effects on the behavior of the frames. If the opening is large or moves away from the center of the masonry infill, the final strength drop and stiffness effective reduction will be more.

    Keywords: Masonry infill, opening, monotonic loading, seismic performance, finite element analysis
  • Ali Saberi Varzaneh*, Mahmood Naderi Pages 83-98

    Today, the use of different kinds of polymer, as the modifier of some repair mortars properties, is growing. Given the damages to concrete structures, it is necessary to use appropriate repair layers. In concrete structures, concrete and steel are connected, and in most cases, repair layers are applied in direct connections with steel. Therefore, in this research, the shear and tensile bond strength between steel and styrene-butadiene rubber polymer modified mortars was measured using semi-destructive friction-transfer and pull-off tests. In the "pull-off" test, to determine the bond between the mortar and the steel, a core with a 50mm diameter and is first mounted on the test surface using a diamond drill bit and a metal cylinder with a diameter of 50 mm and a thickness of 20 mm is attached to the partial core. Then, the tensile force is applied to the cylinder by means of a "pull-off" device to make the partial core fail. To measure adhesion with friction transfer method, first a small core was created from the mortar surface to the steel substrate surface using the coring machine. Thereafter, the friction transfer metal device was fixed onto the core and the torsional moment was applied using a typical torque wrench in order to cause failure in the core. Moreover, the effect of polymer on the shrinkage of mortar was evaluated. Shrinkage is one of the important problems that negatively affects the adhesion of repair mortar and steel. Due to the fact that hydrated cement paste has capillary pores that contain some water, shrinkage occurs after this moisture leaves the pores. The effect of polymer on mortars was investigated by taking images with a scanning electron microscope and using the “Image-J” and “Origin” software programs. Afterward, in order to evaluate the mechanical properties of mortars, the in-situ compressive and flexural strengths of the mortars were determined, and the calibration curves were plotted by comparing them with standard laboratory tests. Then, relationships were proposed to convert the results of in-situ tests to the compressive and flexural strength of the polymer modified mortars. Eventually, the cracks and stresses that appeared in the mortars were provided using ABAQUS software. The obtained results indicated the effect of polymer in reducing the shrinkage of mortars and increasing the shear and tensile bond strength between steel and mortar, along with a high correlation coefficient between the measurements in the in-situ and laboratory tests. Comparing the modified mortars with polymer and ordinary mortar, it is observed that at the age of 90 days, adding 10, 15 and 20% of SBR reduced the amount of shrinkage to 35.3%, 4.2% and 45.4%, respectively. Addition of styrene butadiene rubber to the repair mortar increased the shear bond strength obtained from the "friction transfer" test between the mortar and steel at the ages of 7, 42 and 90 days by 44.4, 178.2 and 303.1%, respectively. Adding SBR to the repair mortar increased the tensile strength of the "pull-off" test between the mortar and the steel at the ages of 7, 42 and 90 days by 58.7, 183.4 and 291.2%, respectively. A good agreement was also observed between the numerical and experimental results.

    Keywords: SBR, Mortar, Steel, ABAQUS, Friction transfer, Pull-off
  • Omid Yousefi, Amir Ahmad Hedayat*, Kambiz Narmashiri, Ali Karbakhsh Pages 99-113

    Most members of structures whose useful life has elapsed need to be repaired. These members may be damaged by a variety of factors. Due to the high cost of reconstruction, a large portion of countries’ development budgets are spent annually repairing and rehabilitate these structures. Compressive members such as columns are one of the most important components in a structure that play a major role in bearing and transporting all the vertical and lateral loads of the building. Basically, no column can bear to its fullest capacity and is failed by buckling. As a result, many researchers are interested in retrofitting and increasing column strength using new materials and methods. In this investigation, damaged circular hollow section steel columns with vertical and horizontal notches and different percentages of 25, 50, 75 and 100% were examined, also the effects of Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) for strengthening has been studied. 26 specimens of steel Circular Hollow Section (CHS) column with the same height and different damage dimensions under compressive load were analyzed by ABAQUS 2016 software. The main problem with slender columns is the global buckling under compressive loads. In order to improve the accuracy of the analysis, a combined method was used to study the post-buckling of the plastic zone. For this purpose, the specimens were first subjected to elastic buckling analysis and then Riks non-linear analysis with global and local imperfections was conducted. The results showed that the defect reduces the bearing capacity and rigidity of the steel columns and horizontal defect is more effective in reducing ultimate load in compare to vertical damage. Horizontal-defective columns experienced ‎significantly lower load bearing capacity than ‎vertical-defective columns and can reduce final load up to 52% ‏ in 100% damage, which this reduction indicated that by increasing damage along the perimeter of the column section, final load decreased sharply. The results also showed that it is critical when the deficiency zone is entirely destroyed, while the effect of damage less than 25% was maximum 2.66%. Columns failure occurred in the form of global and local buckling; in all cases global buckling emerged in the form of the column bending, but the local buckling was different according to the type of the damage. ‎Failure modes of the control column is global ‎buckling with focus on the middle of the ‎column, for non-strengthened specimens with ‎horizontal and 100% damage, local buckling‎‏ ‏is shrinkage of ‎notch edges and for vertical notch is defect ‎edges opening. In specimens with a lower percentage of damage, local buckling occurred for horizontal defects in the form of the inward buckling on the middle and for the vertical ones was outward buckling. ‎Strengthening of columns retrofitted with CFRP presented that these kind of fibers have a positive effect on significant gaining ultimate load capacity, delaying defect buckling, controlling fractures and reducing stresses at the damaged area. CFRP strengthening of defected cases using 4 layers, restored the reduction of ultimate load up to 51%, which shows the proper performance of the fibers in retrofitting.

    Keywords: Strengthening, Damaged column, Steel column, Column buckling, CFRP
  • Seyed Abdonnabi Razavi, Navid Siahpolo*, Mehdi Mahdavi Adeli Pages 115-127

    Due to the significant advantages of the performance-based seismic design method, such as the possibility of determining the possible damage and financial and human losses of residents and neighbors of the structure, this method has been widely welcomed. However, since this method requires more sophisticated analysis than conventional force methods, sometimes the simple force method is preferred by some professional engineers. The main purpose of this article is to combine the two methods of force-based and performance-based and to develop a hybrid method in order to use the advantages of both methods.in this regard, frames with 3, 6, 9, 12, 15 and 20 story with 3 bays with a width of 5 meters have been considered. The length of the link beam is defined as another parameter affecting the response, 1, 1.75 and 2.50 meters. The studied models have been developed by designing the method of load and resistance factor design method, for 3 performance levels of immediate occupancy, life safety and collapse prevention, as well as the first occurrence of the plastic joint. The final models are analyzed under 20 pulse-type near-fault records using time history analysis. To generate the expected database, 12,960 time history analyzes were performed based on an incremental dynamic analysis platform. In this regard, a unique frame is continuously and repeatedly affected by a single accelerometer by multiplying the accelerometer by an SF coefficient. In each iteration, the maximum displacement in the frame is compared to the target range of ASCE41-13 code. The analysis operation is continued until the expected numbers are reached and then stopped. For each of the frames, 4 different acceptance levels are defined to consider different performance levels. Finally, using the genetic algorithm, the corresponding experimental relationships are presented to determine the behavior factor, local and global ductility. The proposed relationships are influenced by geometric characteristics such as the number of stories, the stiffness ratio of the columns, the slenderness of the braces, the length of the beam and the ductility levels. The first ambiguous issue that has been less mentioned in previous research is the use of near-fault field records in the development of a hybrid functional seismic design method. After generating 12960 data from an innovative time history analysis, two intelligent adaptive neural-fuzzy models have been used to calculate the coefficient of behavior and ductility of the structure. In order to create the best and most accurate model, Fuzzy C-Mean clustering (FCM) and Subtracting clustering methods have been used. Based on the results, the model created based on Subtracting clustering provides more accurate results than the other model. The results of hybrid seismic design in comparison with the force method and equivalent time history show the acceptable accuracy of the method introduced in the field of hypotheses. The obvious advantage of using a hybrid seismic design method compared to force methods is the possibility of selecting an expected performance level, which leads to design control and more accurate estimation of response values of quantities such as global ductility, local ductility, inter-story drift

    Keywords: Hybrid Force, Displacement Design, Time History Analysis, Seismic demand, Pulse-type near-fault earthquake, Adaptive Neural-Fuzzy Intelligent Models
  • Mohtasham Khanahmadi, Omid Rezaifar*, Majid Gholhaki, Adel Younesi Pages 129-142

    Structures get local damages by passing time during the service period under environmental conditions and loads, although insignificant. It is essential and important to maintain the health, durability and proper performance of structures and their various parts and lack of proper recognition of the behavior of structures may cause spontaneity damages and consequently, high social and economic costs may occur. According to the proper performance of CFST columns, using this type of columns in high-rise buildings and bridge structures has expanded especially in seismic areas. Steel and concrete can cover each otherchr('39')s weaknesses by simultaneously using concrete and steel in CFST columns. The weakness of concrete against tensile and the weakness of steel against pressure has compensated by the combination of steel and concrete in this type of columns. Also these columns may be damaged during construction or after experiencing load periods (earthquake, wind, etc.), because getting structures damage is inevitable. One of the primary goals of Structural Health Monitoring (SHM) is damages detection of the structure in the early stages of formation. If the damage locations in the structure can be determined and its gradual course can be observed, the damaged members can be repaired or replaced before reaching the critical condition and occurring complete breakdown. Among the methods of damage detection, many researchers consider the methods based on signal processing. One of the methods of signal processing is the mathematical method of wavelet analysis. By using wavelet analysis, more information can be obtained from the intended signal based on its ability to localize the signal in both time and frequency domains. One of the most probable damages in CFST columns is the debonding of the concrete core from the steel tube. In this paper, the CFST column element was modeled and frequency analyzed in ABAQUS finite element software in two conditions including damage and no-damage. The effect of the debonding was considered by decreasing the modulus of elasticity of the concrete in the damage places with depth of 3 mm. The results of the analysis have shown that the information of the mode shapes of the damage and no-damage conditions (angle between the mode shape vectors and the frequency values) changes due to the effect of the damage. In order to identify the debonding damage locations, in the Continuous Wavelet Transform (CWT) detection algorithm, the input signal was defined as the sum or difference of the mode shape of the damage condition and the mode shape of the no-damage condition based on the angle between the damaged and no-damaged mode shape vectors. The results showed that the output signals obtaining from the details of input signal wavelet analysis have useful information to identify the debonding locations of the concrete core from the steel tube and at high scales, the locations of the debonding damage identify easily, and at low scales, more convergence of wavelet coefficients is observed in the locations of the damage. According to the results, the proposed method was introduced as an effective detection method of debonding damage in CFST columns.

    Keywords: Concrete-Filled Steel Tube Column (CFST), Debonding Damage, Frequency Analysis, Wavelet Analysis, Damage Detection
  • Pedram Ghaderi*, Amin Abdolmaleki Pages 143-159

    Civil structures may experience unexpected loads and consequently damages during their life cycle. Damage identification has been a challenging inverse problem in structural health monitoring. The main difficulty is characterizing the unknown relation between the measurements and damage patterns. Such damage indicators would ideally be able to identify the existence, location, and severity of damages. In order to solve such problems, biologically inspired soft-computing techniques have gained traction. The most widely used soft-computing method, called neural networks is designed such that it can learn from data without a need of feature design process. Damage pattern can be detected using neural network. A deep unsupervised neural network can recognize patterns and extract features from data. In this paper a methodology is described for global and local health condition assessment of structural systems using vibration response of the structure. The model incorporates Fast Fourier Transform and unsupervised deep Boltzmann machine to extract features from the frequency domain of the recorded signals. Restricted boltzmann machine is a shallow neural network with two layer. First layer of restricted boltzmann machine called input layer and second layer of restricted boltzmann machine called hidden layer.Deep Boltzmann machine created by setting some restricted Boltzmann machine sequentional. Hidden layer of each restricted boltzmann machine is input layer of next restricted boltzmann machine. Each layer of restricted Boltzmann machine extract features form input data Recorded data divided to smaller vectors. Fast fourier transformation used to transform divided vectors into frequency domain.  A benefit of the proposed model is that it does not require costly experimental results to be obtained from a scaled version of the structure to simulate different damage states of the structure and only vibration response of the healthy structure is needed to training deep neural network. The input consists of a set of records obtained from the healthy state of the structure and another set of records with unknown health states. The model extracts information from both healthy and unknown sets to determine the health states of the unknown set. The healthy records are low intensity vibrations of the structure at least in one planar direction in the healthy state in the form of time series signals and The unknown records are low intensity vibrations of the structure on unknown state of health. Ambient vibrations can be due to wind, traffic, or human/pedestrian activities. An appropiate health index is defined and calculated for each part of the structure. The value of this index is between 0 and 1. The closer the value is to 1 the healthier the structure. To evaluate the efficiency of the proposed method a building structures with 35 story has been simulated in OPENSEES. Data collection should be selected appropriately to prevent errors. Obtained result demonstrate that proposed method has about 95 percent efficiency to predict damages and their severity. Different damage state put on due to three earthquakes with different severity. Structural health index calculated after each earthquake. Calculated structural health index demonstrate efficieency of proposed method for detecting damages and severity of damages.

    Keywords: Structural Health Monitoring, Deep Unsupervised Neural Network, Deep Learning, Feature Extraction
  • Ali Modabber Saeid, Mohammad Ali Lotfollahi Yaghin*, Ahmad Maleki Pages 161-174

    Reinforced concrete structures with standard steel rebar are vulnerable to corrosion and harsh environmental conditions, hence RC structures reinforced with fiber-reinforced polymer (FRP) rebar were commonly used these days. Du to FRP rebar’s better performance such as high strength, low self-weight, electromagnetic transparency and, as mentioned, non-corrodibility nature, using them as reinforcing bar is very widespread now. Because of financial matters, between different kinds of FRPs, GFRP is a better choice. Considering GFRP’s high strength and elastic behavior until failure, Although a large amount of reinforcement ratio is needed in composite beam components, the flexural stiffness of GFRP rebar reinforced beams is relatively lower compared to steel-RC, and more deflection and cracking are allowed in the serviceability design of these beams. Recently, shear and flexural behavior of continuous concrete beams reinforced with GFRP bars has been well investigated. Because of linear elastic behavior of GFRP materials until failure, considering moment redistribution in analysis and design of these beams is not allowed in almost all of cods and guidelines. Although many experimental and numerical researches investigated the moment redistribution in FRP-RC continuous beams with rectangular section, the behavior of these beams with T-section is almost unknown. This paper is a numerical investigation of existence and variety of moment redistribution in concrete continuous T-section beams reinforced with GFRP bars using finite element method with ABAQUS software. The verification of numerical models was done with some experimental beams, so the simulation can be used for further researches. The considering variables included the longitudinal reinforcement percentage, the number of main bars with constant bar ratio, transverse reinforcement ratio, stirrup space with constant ratio and constant bar size. For investigating mentioned parameters, 35 beams were modeled in software according to Canadian design and construction of building structures with FRP code, so 5 groups of beams were made which one beam is constant in each group. T-section beams were modeled assuming which failure happens because of concrete crashing not rebar failure. Deflection and serviceability were not interested, so bond-slippage behavior of GFRP rebar with concrete is not considered in modeling. Problem is indeterminate, so the percentage of moment redistribution was determined by comparing the reactions resulted from numerical and elastic analysis. Load-deflection and load-moment redistribution curves were used to discuss. The results show, as there is in steel-RC structures, moment redistribution exist in GFRP-RC continuous beams with T-section; however the amount of it is lower. Amount of bars between 2.5 times of balance reinforcement ratio and 3.5 times of it, in top and bottom of beam, shows the highest flexibility load and moment redistribution capacity. Increasing the number of main bars with constant reinforcement ratio and increasing the stirrup space with constant transverse reinforcement ratio reduce the moment redistribution capacity. It seems that the minimum amount of transverse reinforcement considered in Canadian code is not enough for preventing shear failure in these beams. So, with considering some points, the moment redistribution can be taken to account in analysis and design of GFRP-RC continuous beams with T-section.

    Keywords: reinforced concrete, continuous beams, GFRP bar, T-section, moment redistribution, finite element method