فهرست مطالب

نشریه مهندسی سازه و ساخت
سال نهم شماره 4 (پیاپی 57، تیر 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/04/14
  • تعداد عناوین: 12
|
  • حمید شجاعی فر، احمد ملکی*، محمدعلی لطف اللهی یقین صفحات 5-24

    استفاده از میراگرهای منحنی شکل وابسته به جابجایی بعنوان فیوز یا عضو قابل تعویض در محل اتصال تیر به ستون قاب فولادی، یکی از جدیدترین روش ها برای بهبود عملکرد لرزه ای قاب های خمشی فولادی نیمه صلب می باشد. در این تحقیق، عملکرد میراگر منحنی شکل فولادی با مقاومت تسلیم پایین در قاب های خمشی فولادی نیمه صلب .بررسی شده است. این میراگرهای فولادی بصورت غیرفعال بوده و در محل اتصال تیر به ستون قاب نصب می شوند. پارامترهای مختلف این تحقیق شامل عرض میراگر (75، 100 و 125 میلی متر)، ضخامت میراگر (10، 15، 20، 25 و 30 میلی متر) و نوع فولاد میراگر منحنی (SN400YB و LY160) می باشد. ارزیابی مدل های قاب های خمشی فولادی نیمه صلب با استفاده از روش اجزای محدود توسط نرم افزار ABAQUS انجام شده است. برای اعتبارسنجی، یک قاب خمشی فولادی نیمه صلب مجهز به میراگر منحنی فولادی تحت اثر بارگذاری چرخه ای مدلسازی شد که بصورت آزمایشگاهی تست و در تحقیقات آزمایشگاهی گذشته گزارش شده بود. مقایسه ی نتایج مدلسازی با آزمایشگاهی، تطابق خوبی را نشان دادند. نتایج کلی نشان دادند که استفاده از فولاد با مقاومت حد پایین در میراگر منحنی شکل فولادی با تاکید بر اثر ضخامت میراگر، باعث می شود که پارامتر شکل پذیری و جذب انرژی کل در مقایسه با فولاد دارای تنش تسلیم بالا افزایش یابد. همچنین با تشکیل مفصل پلاستیک در ناحیه میراگر منحنی شکل فولادی از شکل گیری آن در محل اتصال تیر به ستون جلوگیری می شود.

    کلیدواژگان: قاب های خمشی فولادی، میراگرهای منحنی شکل فولادی، اتصال تیر به ستون، ورق های با مقاومت حد پایین، تحلیل اجزای محدود
  • حمید صابری*، وحید صابری، محمدرضا یزدانی نژاد، عباسعلی صادقی صفحات 25-43
    امروزه در طراحی اتصالات خمشی سازه های فولادی استفاده از روش های نوآورانه ای همچون روش کاهش مقطع در میان طراحان رواج فراوانی یافته است. روش کاهش مقطع با تضعیف تعمدی تیر در قسمتی نزدیک به محل اتصال تیر و ستون باعث کاهش کرنش های پلاستیک اتصال و تشکیل مفصل پلاستیک در تیر می شود. در این تحقیق، تاثیر کاهش مقطع بال تیر (RBS) در مقاومت اتصال از طریق دور کردن مفصل پلاستیک از بر ستون و همچنین عملکرد بهینه ی اشکال مختلف کاهش مقطع در بال تیر از طریق شاخص های مختلف نظیر منحنی هیسترزیس، نمودار بارافزون، استهلاک انرژی توسط اتصال و... مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق، مدل-سازی و تحلیل غیرخطی 10 نمونه ی کاهش مقطع بال تیر بعلاوه یک نمونه بدون کاهش مقطع تیر با استفاده از نرم افزاراجزا محدودی آباکوس تحت بارگذاری چرخه ای صورت گرفته است. نتایج نشان داد، تمام مدل های دارای کاهش مقاطع، توانایی انتقال محل تشکیل کرنش های پلاستیک یا همان مفصل پلاستیک را به داخل تیر و دورتر از بر ستون دارند. در میان همه ی روش های کاهش مقاطع، روش کاهش مقطع بال تیر با سوراخ های نابرابر و بزرگ شونده رو به داخل تیر عملکرد بهتری را نسبت به سایر نمونه ها از خود نشان داده است. میزان استهلاک انرژی در نمونه ی حاوی این روش کاهش مقطع نسبت به نمونه ی مرجع بدون کاهش 68 درصد افزایش داشته است که اختلاف قابل توجهی نسبت به سایر نمونه ها داشته است. ظرفیت خمشی نمونه ی دارای کاهش مقطع بال تیر با سوراخ های نابرابر و بزرگ شونده رو به داخل تیر، عملکرد چرخه ای مناسب تری را نشان داده است، مقادیر ظرفیت خمشی در نمونه ی مذکور نسبت به نمونه ی مرجع بدون کاهش 33 درصد کاهش یافته است. این موضوع باعث پلاستیک شدگی زودتر و اتلاف انرژی بیشتر نسبت به سایر نمونه ها می شود.
    کلیدواژگان: اتصال خمشی، کاهش مقطع بال تیر، بارگذاری چرخه ای، مفصل پلاستیک، اتلاف انرژی، نرم افزار آباکوس
  • مهرزاد تحملی رودسری*، مهدی کهریزی، محسن فتحی، امیررضا درویش پور، محمدهادی فرهادی، مهدی محبی، مهرداد صالحی بصیر، زهرا محمدی صفحات 44-65
    استفاده از ستون های دایره ای شکل در سازه های فولادی به دلیل مقاومت خمشی بالا حول هر یک از محورهای اصلی متعامد، انعطاف پذیری بالا و قابلیت اتلاف انرژی و حساسیت کم به کمانش موضعی، کاربرد وسیعی دارند. این مقاطع توخالی اغلب به صورت نورد شده و یا ساخته شده با ورق مورد استفاده قرار می گیرند. مهم ترین ضعف این مقاطع مربوط به حالتی است که از این مقاطع به عنوان بخشی از قابهای خمشی در مناطق با لرزه خیزی زیاد استفاده شود. در این حالت علیرغم الزام آیین نامه ها به اجرای ورق پیوستگی در امتداد بالهای تیر، به علت شکل بسته ستونهای دایره ای نسبت به سایر مقاطع و عدم دسترسی به درون آنها برای جوشکاری، اجرای ورق های پیوستگی ممکن نبوده و یا با دشواری های فراوانی همراه می باشد. در این مقاله، یک نوع اتصال دیافراگم خارجی بین تیر I شکل و ستون دایره ای توخالی معرفی و در یک مطالعه آزمایشگاهی، رفتار و مقاومت آن در حالات مختلف جوشی و پیچی، تحت اثر بارگذاری چرخه ای مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد اتصال مذکور عملکرد مناسبی در تامین صلبیت اتصال داشته و از مقاومت و شکل پذیری مناسبی برخوردار می باشد و می تواند در ساختمانهای فولادی با ستون های دایره ای مورد استفاده قرار گیرد. همچنین اتصال دیافراگم خارجی تیر I شکل به ستون دایره ای با استفاده از اتصالات پیچی مضاعف ضمن دارا بودن مقاومت مطلوب دارای بیشترین مقدار سختی موثر، شکل پذیری و قابلیت اتلاف انرژی می باشد ضمن اینکه به دلیل استفاده از پیچ و مهره اجرای آن آسانتر بوده و قابلیت تعویض سریع، پس از آسیب های ناشی از زلزله را دارد. نتایج این بررسی نشان داد استفاده از جوش در این نوع اتصال، در حالت ستون دایره ای توخالی، چندان مطلوب نیست.
    کلیدواژگان: اتصال دیافراگم خارجی، ستونهای دایره ای، اتصالات جوشی و پیچی، مطالعه آزمایشگاهی، بارگذاری چرخه ای
  • سید توحید نعمتی اقاملکی، مرتضی نقی پور*، جواد واثقی امیری، مهدی نعمت زاده صفحات 66-86
    سازه های کامپوزیتی می توانند هزینه های ساخت را کاهش و عمر مفید سازه های بزرگ را افزایش دهند. از این رو، ستون های دایره ای دوجداره فولادی پرشده با بتن (CFDST) کارایی سازه های کامپوزیتی را می توانند افزایش دهند. از آنجایی که قطر و ضخامت لوله خارجی بیشترین تاثیر و نقش بسزایی در تعیین ظرفیت باربری ستون های CFDST دارد، در این پژوهش 4 مقدار مختلف از نسبت قطر به ضخامت برای لوله خارجی شامل 86، 8/85، 6/45 و 44 برای ساخت 16 نمونه بکار گرفته شد. دو نوع بتن برای پر کردن نمونه های CFDST شامل C10 و C20 استفاده شد. رابطه ای جامع برای تخمین ظرفیت باربری ستون های CFDST با استفاده از روش های هوشمند مصنوعی ارایه شد. نتایج نشان داد که ستون های CFDST با مقدار Do/to کمتر، دارای ظرفیت باربری بیشتری می باشند. همچنین، با افزایش Do/to مشاهده می شود که شکل پذیری کاهش می یابد. به عنوان یک مقایسه میان بتن-های پر شده در نمونه های CFDST که از رده های C10 و C20 بوده است، منحنی های تنش-کرنش نشان دادند که با افزایش مقاومت فشاری بتن، ظرفیت باربری و شکل پذیری نیز افزایش می یابد. در این تحقیق، با افزایش مقاومت فشاری ظرفیت باربری برای ستون های CFDST حدودا 6% افزایش یافت. در بخش مدلسازی، شاخص آماری ضریب تعیین برای شبکه عصبی مصنوعی (ANN)، ماشین های بردار پشتیبان (SVM) و مدل درخت تصمیم گیری (M5-MT) در مرحله آزمایش به ترتیب 95/0، 96/0 و 97/0 تعیین گردید. لذا، روش M5-MT در مرحله آزمایش نیز، از عملکرد بهتری نسبت به سایر روش های پیشنهادی تخمین ظرفیت باربری ستون های CFDST داشته است. مقایسه روابط تجربی و مدل های هوشمند پیشنهادی ANN، SVM و M5-MT در تخمین ظرفیت باربری ستون-های CFDST بر اساس مقادیر نرمال شده نیروی محوری نهایی نشان می دهد که رابطه ارایه شده از M5-MT با مقدار میانگین 01/1 و انحراف معیار 19/0 عملکرد بهتری در مدل سازی ظرفیت باربری ستون های CFDST نسبت به دیگر روش های هوشمند و روابط تجربی داشته است.
    کلیدواژگان: لوله های دو جداره، پر شده بابتن، ظرفیت باربری نهایی، روشهای هوشمند، روش درخت تصمیم گیری
  • سید سینا کورهلی* صفحات 87-103
    رفتار قابهای فولادی تا حد زیادی متاثر از رفتار اتصالات آنها میباشد. با توجه به اهمیت موضوع، در تحقیق حاضر یک روش کارآمد برای شناسایی آسیب در اتصالات قابهای فولادی ارایه شده است. برای مدلسازی اتصالات قاب فولادی از فنر دورانی در دو انتهای اعضای سازه ای استفاده شده است. با توجه به حساسیت پارامترهای مودال سازه به تغییرات ایجاد شده در سختی سازه، لذا شکل مود اول قابهای مورد مطالعه برای شناسایی آسیب در اتصالات قابهای فولادی استفاده شده است. روش پیشنهادی بصورت یک مسیله معکوس می باشد که برای حل آن یک مسیله بهینه یابی رابطه سازی گردید که توابع هدف بر اساس معیار اطمینان مودی و معیار اطمینان بردار انعطاف پذیری خواهند بود. برای حل این مسیله از الگوریتم گرگ خاکستری بهره برده شده است. مدلسازی المان محدود قابهای مورد مطالعه شامل مدلسازی تیرها، ستونها و فنرهای دورانی اتصالات تیر به ستون و همچنین رابطه سازی مسیله بهینه یابی در نرم افزار متلب صورت گرفته است. در نهایت برای نمایش عملکرد روش پیشنهادی سه قاب فولادی هفت طبقه، دوازده و پانزده طبقه مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج بدست آمده نشان دهنده کارایی روش پیشنهادی در شناسایی آسیب در اتصالات قابهای فولادی با وجود استفاده از داده های مود اول سازه های مورد مطالعه است.
    کلیدواژگان: اتصالات، شناسایی آسیب، فنر دورانی، شکل مودی، الگوریتم گرگ خاکستری
  • فرزام مقدم راد، پنام زرفام*، مسعود ذبیحی سامانی صفحات 104-125
    تاثیر استفاده از بادبند کمانش تاب در ساختمانهای فولادی به منظور دسترسی به سطح عملکرد خدمات رسانی بی وقفه بررسی شده است. ابتدا صحت سنجی با استفاده از نرم افزار اجزای محدود آباکوس صورت گرفته است. در گام بعدی، به مطالعه پارامتریک آن پرداخته و حساسیت سنجی بادبند کمانش تاب انجام شده است. سپس مدلسازی در فضای دوبعدی بادبند و آنالیز لرزه ای (تاریخچه-زمانی) قاب های دارای بادبند تحت رکوردهای مختلف شتاب نگاشت انجام شده است. خروجی های گرفته شده بر اساس نتایجی بود که در قابهای بادبندی دارای اهمیت بود و این نتایج و خروجی ها و انتخاب پارامترها نیز بر اساس مطالعات پژوهش های گذشته زمینه قابهای دارای بادبندانتخاب شده است. پارامترهای این پژوهش دهانه، ابعاد عضو -شعاع، شکل هندسی عضو، نوع بادبند، اثرات تعداد طبقات و طول دهانه در قاب دارای بادبند BRB انتخاب شده است. نتایج بر اساس نمودارهای پوش آور و تاریخچه-زمانی و دریفت نسبی طبقات استخراج شده از مدل های عددی ارایه شده است. نتایج نشان داد که پارامتری که بیشترین تاثیر در شاخص سختی و شکل پذیری را دارد پارامتر سطح مقطع و پارامتری که بیشترین تاثیر در شاخص مقاومت را دارد پارامتر هندسه مقطع می باشد. با تغییر هندسه مقطع ازدایره به مربع بادبند BRBF ، درصد نسبی کاهش سختی 2 درصد، درصد نسبی کاهش مقاومت 16 درصد و درصد نسبی کاهش شکل پذیری 10 درصد حاصل گردید. با تغییر نوع بادبند از CBF به BRBF، درصد نسبی افزایش سختی ما بین 30 تا 62 درصد، درصد نسبی افزایش مقاومت بین 63 تا 69 درصد و درصد نسبی افزایش شکل پذیری بین 12 تا 30 درصد حاصل گردید. میزان دریفت بام تحت زلزله های مختلف، در قاب BRB 4، 8 و 12 طبقه در محدوده 19/1 تا 51/1 برابر حاصل شده است. شاخص های سختی و مقاومت نهایی و شکل پذیری با افزایش دهانه کاهش، با افزایش سطح مقطع افزایش و با افزایش ارتفاع کاهش یافته است.
    کلیدواژگان: بادبند کمانش تاب، بادبند همگرا، تحلیل تاریخچه-زمانی، اجزای محدود، سطح عملکرد
  • سیدمیثم ایمانی*، آرشام امینی صفحات 126-141
    معمولا شیروانی های سنگی در مقایسه با شیروانی های خاکی به دلیل ماهیت سنگی آن ها، مقاومت بیشتری داشته و به همین دلیل در برابر بارهای وارده، پایداری بیشتری دارند. اما این مساله به معنی عدم نیاز به تحلیل پایداری این نوع از شیروانی ها نیست، بدلیل اینکه بسیاری از پروژه های عمرانی در مجاورت شیب های سنگی ساخته می شوند که در صورت گسیختگی آن، خسارات جانی و مالی شدیدی به همراه خواهد شد. در تحقیق حاضر، به تحلیل پایداری شیروانی های سنگی با استفاده از معیار خرابی هوک و براون پرداخته شده و برای این تحلیل پایداری، از روش مرز بالای تحلیل حدی استفاده شده است. در بسیاری از تحقیقات گذشته در پایداری توده سنگ ها به روش مرز بالا، معیار خرابی هوک و براون خطی سازی شده است که این کار منجر به کاهش دقت نتایج بدست آمده می شود. نوآوری تحقیق حاضر نسبت به پژوهش های قبلی این است که در آن، با استفاده از روش معادل سازی چند خطی معیار غیرخطی هوک و براون، روابط جدیدی برای تعیین ضریب اطمینان شیروانی های سنگی ارایه شده که منجر به افزایش دقت نتایج شده است. از نتایج این تحقیق می توان پارامترهایی که تاثیر مستقیم یا معکوس بر پایداری شیب های سنگی دارند را شناسایی کرد و همچنین میزان تاثیر هر یک از این پارامترهای اثرگذار را تعیین کرد. طبق نتایج بدست آمده، بیشتر شدن مقاومت فشاری تک محوری سنگ بکر، شاخص مقاومت زمین شناسی و ثابت mi هوک و براون منجر به افزایش ضریب اطمینان پایداری و بیشتر شدن فاکتور دست خوردگی و وزن مخصوص توده سنگ، افزایش ارتفاع شیروانی و افزایش زاویه شیروانی نسبت به افق منجر به کاهش ضریب اطمینان پایداری می شود. همچنین نمودارهای ساده ای در این مقاله ارایه شده اند تا بتوان با استفاده از آنها، مقدار عدد پایداری و ضریب اطمینان مربوطه را برای پروژه های عملی بدست آورد.
    کلیدواژگان: شیروانی سنگی، روش مرز بالا، هوک و براون، عدد پایداری، ضریب اطمینان
  • محمدحسن خلیل پاشا، علیرضا میرزا گل تبار روشن* صفحات 142-163

    بتن قلیا فعال سرباره ای به عنوان نوع جدیدی از بتن که در آن از سیمان پرتلند معمولی استفاده نشده است، بدلیل مزایای مختلفی از قبیل کاهش میزان CO2 تولید شده و استفاده از محصول فرعی و بازیافتی صنعت فولاد و مشخصات مکانیکی قابل مقایسه با بتن معمولی، در دهه اخیر مورد استقبال پژوهشگران مختلفی قرار گرفته است. از طرفی به دلیل ماهیت سرشار از ترک بتن بررسی خصوصیات شکست آن ضروری به نظر می رسد.دو پارامتر مدول سیلیکات و غلظت قلیا از مهمترین فاکتور های تاثیر گذار بر مشخصات مکانیکی وشکست این نوع از بتن ها هستند که در این مطالعه آزمایشگاهی تاثیر آنها مورد بررسی قرار گرفت .برای این کار، 16 طرح مختلف از بتن قلیا فعال سرباره ای در 4 رده مدول سیلیکات و 4 رده غلظت قلیا و سه طرح بتن معمولی جهت مقایسه انتخاب گردید. جهت بدست آوردن مشخصات شکست بروش کار-شکست، مجموعا 95 عدد تیر خمشی سه نقطه ای ترکدار آماده و بعد از نگهداری در دمای محیط در سن 28 روزه مورد آزمایش قرار گرفت. بر اساس نتایج بدست آمده و بازاء جمیع مقادیر غلظت قلیا، افزایش در مدول سیلیکات منجر به افزایش انرژی مخصوص شکست و کاهش طول مشخصه ترک گردیده و با افزایش غلظت قلیا از4.5 تا 6.5% و در کلیه مقادیر مدول سیلیکات، انرژی مخصوص شکست افزایش و طول مشخصه ترک کاهش یافت که نشان دهنده افزایش تردی بتن است. البته با افزایش غلظت قلیا از 6.5 به 7.5% روند معکوسی در پارامترهای شکست مشاهده می گردد. نتایج نشان می دهد که در مقادیر مشابه مقاومت فشاری، انرژی شکست بتن قلیا فعال سرباره ای از بتن معمولی بیشتر و طول مشخصه ترک در آن کمتر بوده است.

    کلیدواژگان: بتن قلیا فعال سرباره ای، انرژی شکست، طول مشخصه، مدول سیلیکات، غلظت فعال کنند ها
  • محمدحسین تقوی پارسا*، رسول نوده فراهانی صفحات 164-181
    بررسی پاسخ های تونل های زیرزمینی در برابر بارهای دینامیکی، خصوصا بار انفجاری در عمق های مختلف نسبت به سطح خاک، به خاطر اهمیت حیاتی این سازه ها و لزوم پایداری بیشتر آن ها نسبت به سازه های سطحی، ضروری است. این امر به تحلیل پایداری این نوع سازه ها، تحت تاثیر بارهای انفجاری، با استفاده از دینامیک سازه نیاز دارد. در این تحقیق به تحلیل پاسخ دینامیکی مدل عددی مقاطع پرکاربرد تونل ها شامل دایروی، نعل اسبی و مستطیلی تحت تاثیر سناریو انفجار پرتابه در عمق خاک با خرج های 500، 250 و 1000 کیلوگرم TNT به وسیله نرم افزار اجزای محدود انسیس ال اس داینا (ANSYS LS-DYNA R18.1.0) خواهیم پرداخت. در مدل سازی با فرض قرارگیری تونل ها در عمق 50 متری از سطح زمین، نفوذ و انفجار پرتابه تا 30 متری در عمق خاک اتفاق می افتد. در ادامه به بررسی سرعت ذرات در نقطه ای مشخص از تاج تونل، حداکثر تنش ایجاد شده در مدت زمان بارگذاری انفجاری و میزان جذب انرژی انفجاری توسط مقاطع تونل ها مورد بررسی پرداخته و به مقایسه هریک خواهیم پرداخت. نتایج نشان می دهد تنش فون میزس در تونل با مقطع مستطیلی به دلیل تمرکز تنش در کناره ها از سایر تونل ها بیشتر است. همچنین تونل با مقطع دایروی با بالاترین جذب انرژی حاصل انفجار عملکرد مناسبی در مقایسه با مقاطع مستطیلی و نعل اسبی از خود نشان داد.
    کلیدواژگان: تونل، بارگذاری انفجاری، اجزای محدود، جذب انرژی، تنش فون میزس
  • سید رضا سمائی، مجید قدسی حسن آباد* صفحات 182-202
    پایه توربین های بادی فراساحلی در اعماق مختلف دریا سازه های متنوعی دارند. در اعماق بین 30 تا 50 متری، استفاده از زیرسازه جکت به عنوان یک راه حل اقتصادی برای توربینهای بادی فراساحلی توصیه شده است. در طی عمر سرویس سازه، زیرسازه توربینهای بادی دور از ساحل در معرض آسیبهایی هستند که می تواند عمر سرویس آنها را کاهش دهد. این مشکل در نواحی حساس نظیر عرشه، اتصالات یا ناحیه پاشش که بیشتر در معرض آسیب هستند شدیدتر می شود. روش انرژی کرنشی مودال، یکی از روش های غیر مخرب و کاربردی است که در آن با استفاده از تغییر در خصوصیات دینامیکی سازه به شناسایی مکان و تعیین شدت آسیب در سازه پرداخته می شود. در سالیان اخیر، اصلاحاتی بر نسخه اولیه این روش صورت گرفته که یکی از آنها، در نظر گرفتن فرکانسهای طبیعی در تعیین شدت آسیب است. در این مقاله با استفاده از روش انرژی کرنشی مودال بهبود یافته و با در نظر گرفتن فرکانسهای طبیعی در تعیین مکان آسیب، به شناسایی مکان و تعیین شدت آسیب در اعضای واقع در عرشه و ناحیه پاشش آب در زیرسازه تریپاد توربین بادی فراساحلی پرداخته شده است. نتایج نشان داد که روش بهبود یافته دقت بالاتری در مکان یابی آسیب نسبت به روش اولیه (شاخص استابس) دارد. همچنین، آسیبهای تکی و چندگانه، با شدت کم و زیاد، توسط این روش با دقت مناسبی پیش بینی گردید. همچنین بکارگیری الگوریتم ژنتیک در تعیین شدت آسیب، باعث شد شدت آسیبها در اعضاء با دقت بسیار خوبی به دست آیند.
    کلیدواژگان: توربین بادی، دور از ساحل، شناسایی آسیب، انرژی کرنشی مودال بهبود یافته، شاخص استابس
  • مهدی حسینی*، حسن غیاثوند صفحات 203-220

    در این مقاله، رفتار ارتعاشات آزاد ورقهای بیضوی نازک مدرج تابعی با شرایط مرزی ساده و گیردار بر مبنای تیوری کلاسیک صفحات لایه ای بررسی می گردد. برخلاف مطالعات پیشین، هندسه ورق به صورت بیضوی و در حالت کلی تری، به شکل سوپر بیضوی در نظر گرفته می شود. همچنین، فرض می گردد که ورق مورد بررسی، تحت اعمال پیش بار داخل صفحه ای مرزی باشد و بر روی بستر کشسان از نوع وینکلر قرار گرفته باشد. فرض می شود که خواص مکانیکی ورق مدرج تابعی در راستای ضخامت به صورت پیوسته و براساس قانون توانی کسر حجمی مواد سازنده تغییر کند. با بکارگیری رویکرد حساب تغییرات، معادلات حاکم بر حرکت استخراج می گردند، برای حل معادلات حاصله، از روش ریتز استفاده می شود. علاوه بر مدلسازی تحلیلی، به منظور انجام مقایسه، مسیله به روش عددی و با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود آباکوس نیز مدلسازی و تحلیل می گردد. صحت و دقت رهیافت تحلیلی حاضر از طریق مقایسه نتایج تحلیلی حاضر با نتایج موجود در ادبیات موضوع و همچنین نتایج عددی حاضر تایید می گردد. در ادامه، با انجام مطالعه پارامتری، اثرات برخی پارامترهای مهم همچون شرایط مرزی، نیروهای درون صفحه ای، هندسه ورق و توان کسر حجمی بر روی رفتار ارتعاشی ورق مطالعه و بحث می گردد. نتایج ارایه شده در این پژوهش می تواند در طراحی و کاربرد ورقهای بیضوی از جنس مدرج تابعی حایز اهمیت فراوان باشد.

    کلیدواژگان: ارتعاشات، ورق بیضوی، ماده هدفمند تابعی، بستر وینکلر، پیش بار داخل صفحه ای
  • طلیعه عبدالخانی نژاد، سید مسعود منوری*، نعمت الله خراسانی، مریم رباطی، فروغ فرساد صفحات 221-244
    اغلب تصمیم برای انتخاب یک فناوری مناسب در مدیریت دفن پسماندهای شهری یکی از مشکلات اساسی در تحلیل تصمیم گیری چندمعیاره است. ارزیابی و اولویت بندی ریسک ها در پروژه های مختلف روش منطقی برای تعیین اندازه کمی و کیفی خطرات و بررسی پیامدهای بالقوه ناشی از حوادث احتمالی برروی افراد، مواد، تجهیزات و محیط پیرامون است. در حقیقت از این طریق میزان کارآمدی مدل های تصمیم گیری چند معیاره مشخص شده و داده های باارزشی برای تصمیم گیری در زمینه مدیریت ریسک، شناسایی ریسک، کنترل، بهبود و اصلاح سیستم های کنترلی و برنامه ریزی برای واکنش به آن ها فراهم می شود. علاوه بر این وابستگی های درونی و بازخوردهای قابل توجهی بین ابعاد و معیارهای مختلف وجود دارد. لذا انجام مطالعات ارزیابی ریسک محیط زیستی در جهت شناخت عوامل مخرب و اثرات ناشی از آن ها بر محیط، و ارایه راهکار برای کنترل و مدیریت صحیح ضروری است. در مطالعه حاضر، با بهره گیری از تکنیک های دلفی (Delphi)، فرآیند تحلیل شبکه (ANP) و با بهره گیری از تکنیک TOPSIS اقدام به شناسایی مهم ترین ریسک های پروژه های مکان های دفن در فازهای ساختمانی و بهره برداری نموده است. نتایج به دست آمده نشانگر آن است که در فازهای ساختمانی و بهره برداری، بیشترین احتمال وقوع ریسک مربوط به بخش محیط زیستی و کمترین میزان احتمال ریسک مربوط به بخش اقتصادی -اجتماعی و فرهنگی است که در همین راستا با استفاده از روش پاپیونی راهکارهایی جهت کاهش یا حذف نتایج و وقایع نامطلوب ارایه گردیده است. همچنین، نتایج نشان داد که الگوی پیشنهادی در ارزیابی ریسک در پروژه های مکان های دفن پسماند شهری موثر است. نتایج این تحقیق مفاهیم جدید و معنی داری را در طراحی و مهندسی محل های دفن پسماند شهری ارایه می کند.
    کلیدواژگان: ارزیابی، ریسک های محل دفن، فاز ساختمانی، فاز بهره برداری، استان گیلان
|
  • Hamid Shojaeifar, Ahmad Maleki *, Mohammad-Ali Lotfollahi-Yaghin Pages 5-24

    The use of displacement-dependent steel curved dampers as fuse or interchangeable element in the beam-to-column connection region is one of the newest methods for improving the seismic performance of semi-rigid moment steel frames (SRMF). In the present study, performance of low-yield strength steel curved dampers in SRMF has been investigated. These dampers are inactive and install in the beam-to-column connection region. Variable parameters of this study involve the damper width (75, 100 and 125 mm), damper thickness (10, 15, 20, 25 and 30 mm) and the curve damper steel type (SN400YB and LY160). Evaluation of SRMF models were performed using finite element method by ABAQUS software. For validation, a SRMF with steel curve dampers under cyclic loading was modeled that had been experimentally tested and reported in previous experimental research and a good agreement was observed. The results show that the use of low-yield strength steel in curved steel dampers, depending on the damper thickness, can lead to an increase in the ductility parameter and total energy dissipated compared to the steel with higher yield stress. Also, the steel curved damper around the beam-to-column connection zone has caused the plastic hinge to occur in the farther region of the connection.

    Keywords: Moment resisting steel frames, Steel curved dampers, beam-to-column connection, Low-yield strength plates, finite element analysis
  • Hamid Saberi *, Vahid Saberi, Mohammadreza Yazdaninejad, Abbasali Sadeghi Pages 25-43
    Nowadays, the use of innovative methods such as cross-sectional reduction method in designing moment connections of steel structures has become widespread among designers. The method of reducing the cross section by deliberately weakening the beam in a part close to the connection of the beam and column reduces the plastic strains of the joint and the formation of a plastic hinge in the beam. In this paper, the effect of reduced beam section (RBS) on joint strength by removing the plastic hinge from the column and also the optimal performance of various reduced beam section shapes through different indicators such as hysteresis curve, pushover diagram, energy dissipation of connection and … are checked. In this research, modelling and nonlinear analysis of 10 examples of reduced beam section with and without beam section reduction using ABAQUS software has been investigated under cyclic loading. The results showed that all models with reduced beam section have the ability to transfer the place of formation of plastic strains or the same plastic hinge into the beam and away from the column. Among all the methods of reducing the cross-section, the method of reducing flange beam section with uneven holes and enlarging inward to the beam has shown a better performance than other samples. The energy dissipation of this method is increased 68% versus the reference sample without reduced section. The flexural capacities of sample with reducing flange beam section with uneven holes and enlarging inward to the beam has shown better cyclic performance. The values of flexural capacity in the mentioned sample is decreased 33% versus the reference sample without reduced section. This subject causes plasticization faster and as a result, more energy dissipation is obtained versus other samples.
    Keywords: Moment connection, reduced beam section, cyclic loading, Plastic hinge, Energy dissipation, ABAQUS software
  • Mehrzad Tahamouliroudsari *, Mehdi Kahrizi, Mohsen Fathi, Amirreza Darvishpour, Mohammadhadi Farhadi, Mehdi Mohebi, Mehrdad Salehi Basir, Zahra Mohammadi Pages 44-65
    With their wide range of applications in the design and construction of steel structures, rigid connections are among the most prevalent types of connections. In many cases, hollow circular columns are used as a component in moment resisting frames. Circular columns have a wide range of applications, primarily due to their high flexural strength around the principal perpendicular axes, their ductility, energy dissipation, and low susceptibility to local buckling. These hollow sections are available and used in two forms: rolled sections and sections manually manufactured using plates. The most important weak point of these sections is when they are used in moment resisting frames and structures located in areas with a high level of seismicity. In these cases, design standards necessitate the use of continuity plates along the beam’s flanges. However, due to the inaccessibility of the inner spaces of these types of columns, using continuity plates is either impossible or very difficult. This study introduces an external diaphragm connection between the I -shaped beam and hollow circular column which uses continuity plates outside the section (column). Through an experimental investigation, the behavior and strength of welded and bolted connections are evaluated under cyclic loading. The results show that the proposed detail possesses suitable strength and ductility, and provides the connection with a suitable level of rigidity. The connection satisfies the specifications of existing seismic codes.
    Keywords: External diaphragm connection, circular columns, welded, bolted connections, experimental study, cyclic loading
  • Seyed Tovhid Aghamaleki, Morteza Naghipour *, Javad Vaseghi Amiri, Mahdi Nematzadeh Pages 66-86
    In recent decades, construction of massive structures has increased around the world. These structures which are built for different purposes, should have a useful life-time. Therefore, composite structures can increase the construction costs and useful life of such structures. Therefore, CFDST members can practically increase the efficiency of composite structures. Since the diameter and thickness of the outer tube have the greatest impact on determining the bearing capacity of CFDST columns, this study investigated four different values of D/t for the outer tube including 86, 85.8, 45.6 and 44. Two types of concrete were used to fill CFDST samples including C10 and C20. Besides, a comprehensive formula for estimating the bearing capacity of CFDST columns using artificial intelligence methods is proposed. The results showed that CFDST columns with lower Do / to value have higher load capacity and with increasing Do / to, it is observed that the ductility decreases. As a comparison between the filled concretes in CFDST samples of C10 and C20 grades, the stress-strain curves have shown that with increasing compressive strength, the bearing capacity for CFDST columns increased by about 6%. In the modeling section, the R2 for artificial neural network (ANN), support vector machines (SVM) and model tree (M5-MT) in the testing stage were determined to be 0.95, 0.96 and 0.97, respectively. Accordingly, the M5-MT method in the testing stage, had a better performance than other proposed methods for estimating the bearing capacity of CFDST columns. Comparison of traditional equations and AI models in estimating the bearing capacity of CFDST columns show that the formula presented by M5-MT with an average value of 1.01 and a standard deviation of 0.19 It has performed better in modeling the bearing capacity of CFDST columns than other intelligent models and traditional relationships.
    Keywords: Concrete-filled, Double-skin tubes, Diameter-to-thickness ratio, AI modelling, Decision tree algorithm
  • Seyed Sina Kourehli * Pages 87-103
    In this paper, an effective joint damage identification method has been proposed. Beam to columns connections modeled as a rotational mass less spring. Joint damage has been presented as a reduction in the connection rigidity or rotational stiffness factor. Because of sensitivity of mode shapes and frequencies on structural stiffness, the first mode shape and frequency of damaged frame has been used as a feature to identify damage in steel frame connections. This data is acquired by the modal analysis of damaged structure applying the finite element method (FEM). The numerical studies are carried out within the MATLAB (2016) environment, which is used for the solution of finite element problems. To identify joint damage, an optimization problem formulated in which the objective functions formulated based on Modal Assurance Criterion (MAC) and MAC flexibility. To solve the optimization problem, an effective meta-heuristic called Grey Wolf Optimizer is employed to detect damage in beam to columns connections. To evaluate the performance of presented method, three examples consists of a seven, twelve and fifteen story steel frames are chosen with two different scenarios of damage in beam to columns connections for each of them for this purpose. Results reveal that the proposed approach is effective to detect and estimate damage in steel frame connections.
    Keywords: Beam to column Connection, Damage identification, Rotational spring, Mode shape, Grey Wolf Algorithm
  • Farzam Moghadamrad, Panam Zarfam *, Masoud Zabihi Samani Pages 104-125
    The main direction of this research is the effect of using buckling buckle in steel buildings in order to achieve the IO level. The validation has been done by using Abaqus software. After validating the 3D simulation of the BRB braces, its parametric study is performed and the sensitivity of the buckling buckle brace is performed. The modeling phase in 2D bracing space and seismic analysis (history-time) of braced frames was performed under different acceleration mapping records. The parameters of this research are the opening member-radius dimensions, geometric shape of the member, type of brace, The effects of the number of floors and the length of the opening in the frame with BRB brace. The results are presented based on pushover diagrams and time-history and relative drift of stories. The results showed that the parameter that has the most impact on the hardness and ductility index is the cross-sectional area and the parameter that has the most impact on the strength index is the cross-sectional geometry. By changing the cross-sectional geometry from the circle to the square of the BRBF brace, relative percentage reduction in stiffness, strength and ductility were obtained 2%, 16% and 10%, respectively. By changing the type of brace from CBF to BRBF, the relative percentage of increase in stiffness was between 30 to 62%, the relative percentage of increase in strength was between 63 to 69% and the relative percentage of increase in ductility was between 12 to 30%. The amount of drift roof in the analysis of time history under different earthquakes, in BRB 4, 8 and 12 floors in the range of 1.19 to 1.51 times has been achieved. Hardness and ultimate strength and ductility indices decreased with increasing opening, decreased with increasing cross section and decreased with increasing height.
    Keywords: BRB, Concentric brace, Time-history analysis, Finite elements, performance level
  • Meysam Imani *, Arsham Amini Pages 126-141
    Rock slopes are commonly more stable than soil slopes when subjected to different types of external loadings. Despite the fact that rock masses are commonly stronger than soils, stability analysis is necessary even for rock slopes, since any failure of them may result in a huge loss of lives and wealth. In the present paper, upper bound method of limit analysis is employed for stability analysis of rock slopes obeying Hoek-Brown failure criterion. In many previous studies based on the upper bound method, the nonlinear Hoek-Brown criterion was linearized using a single straight line which resulted in reducing the accuracy of the obtained results. For improving the accuracy of the factor of safety of Hoek-Brown rock slopes, the present paper proposes a multi-tangential technique for linearizing the Hoek-Brown criterion, in which, the nonlinear criterion is replaced by several tangential lines to the main nonlinear criterion. This method results in improving the accuracy of the obtained factor of safety. Using the obtained results, the effect of different important parameters on the factor of safety of rock slopes can be evaluated. Increasing the uniaxial compressive strength of intact rock, Geological strength index and the Hoek-brown constant mi results in increasing the safety factor, while increasing the disturbance factor and the rock mass density, the slope height and the slope inclination results in decreasing the safety factor. Finally, simple charts are presented which are useful for quick determination of factor of safety and stability number of rock slopes in practical applications.
    Keywords: Rock slope, Upper Bound Method, Hoek-Brown, Stability number, Factor of safety
  • Mohamad Hasan Khalil Pasha, Alireza Mirza Goltabar Roshan * Pages 142-163

    Alkali activated slag concrete, as a new type of concrete in which, conventional Portland cement is not used, due to various advantages such as reducing the amount of CO2 produced, the use of by-products and recycled steel industry and mechanical characteristics comparable to ordinary concrete, in The last decades have been welcomed by various researchers. On the other hand, due to the nature of concrete cracking, it seems necessary to study its fracture characteristics. Two parameters of silicate modulus and alkali concentration are the most important factors affecting the mechanical and fractur properties of this type of concrete. In this experimental study, their effect was studied. For this purpose, 16 different mixes of Alkali activated slag concrete in 4 classes of silicate modulus and 4 classes of alkali concentration and 3 ordinary Portland concrete mixes were selected for comparison. In order to obtain the fracture characteristics of the work-fracture method, a total of 95 three-point bending notched beams were prepared and tested after storage at ambient temperature at the age of 28 days. According to the results, in all values of alkali concentration, with increasing silicate modulus, the specific fracture energy increased and the characteristic length of crack decreased, and with increasing alkali concentration from 4.5 to 6.5%, in all values of silicate modulus, the specific fracture energy increased and the characteristic length of crack decreased. which indicates an increase in the brittleness of concrete. However, by increasing the concentration of alkali from 6.5 to 7.5%, an inverse trend was observed in the fracture parameters. The results showd that at similar values of compressive strength, the fracture energy of alkali activated slag concrete was higher than ordinary portland concrete and the crack characteristic length was lower.

    Keywords: Alkali Activated Slag (AAS), fracture energy, fracture properties, characteristic length, silicate modulus, Alkali concentration
  • Mohammad Hossein Taghavi Parsa *, Rasool Nodeh Farahani Pages 164-181
    It is necessary to study the responses of underground tunnels to dynamic loads, especially explosive loads at different depths relative to the soil surface, due to the vital importance of these structures and the need for their greater stability compared to surface structures. This requires the analysis of the stability of this type of structures, under the influence of explosive loads, using structural dynamics. In this research, to analyze the dynamic response of the numerical model of the most used sections of tunnels, including circular, horseshoe and rectangular, under the influence of deep projectile explosion scenario with 500, 250 and 1000 kg TNT costs by Ansys LS-Dina finite element software (ANSYNA LS-D). we will pay. In modeling, assuming the tunnels are located at a depth of 50 meters above the ground, the penetration and explosion of the projectile occurs up to 30 meters deep in the soil. In the following, we will examine the velocity of the particles at a specific point in the tunnel crown, the maximum stress created during the explosive loading time and the amount of explosive energy absorbed by the sections of the tunnels and compare each. The results show that the von Mises stress in the tunnel with a rectangular cross section is higher than other tunnels due to the concentration of stress on the sides. Also, the tunnel with a circular cross section with the highest energy absorption resulting from the explosion showed a good performance in comparison with the rectangular and horseshoe sections.
    Keywords: Tunnel, Explosive Loading, Finite Element, Energy absorption, Von Mises tension
  • Seyed Reza Samaei, Madjid Ghodsi Hassanabad * Pages 182-202
    The foundation of offshore wind turbines has various structures at different depths of the sea. At depths between 30 and 50 meters, jacket substructure is recommended as an economical solution for offshore wind turbines. During their life cycle, the substructures of offshore wind turbines are exposed to a couple of damage sources which can reduce their service life. This problem became more severe in sensitive areas such as deck, joints, or splash zone that are prone to failure. Modal strain energy (MSE) method is one of the non-destructive and practical methods in which the location and the severity of the damage is determined using changes in the dynamic properties of the structure. In recent years, some modifications have been made to the original version of this method, one of which is to consider modal frequencies in determining the location of damage. In this paper, the damage location and its severity are identified for members located in deck and splashing zone in tripod substructure of wind turbine using improved modal strain energy method (IMSE). The results showed that the improved method is more accurate in locating the damage than the original method (Stubbs index). Also, single and multiple damages, both with low and high intensity, were predicted with this method with appropriate accuracy.
    Keywords: Offshore, Wind Turbine, Damage detection, Improved modal strain energy, Stubbs index
  • Mehdi Hosseini *, Hasan Ghiasvand Pages 203-220

    In this paper, the free vibration behavior of functionally graded thin elliptical plates with simply supported and clamped boundary conditions is investigated using classical laminated plate theory. In contrast to previous studies, the geometry of the plate is considered to be as elliptical and in a more general form as super elliptical. Also, it is assumed that the considered plate is subjected to boundary in-plane preload and is rested on Winkler-type elastic foundation. It is assumed that the mechanical properties of the functionally graded plate vary continuously through the thickness according to a power law of the volume fraction of the constituents. The governing equations of motions are derived by employing the variational approach. The obtained equations are solved using Ritz method. In addition to the analytical modeling, for comparison, the problem is also modeled and analyzed numerically by using finite element software Abaqus. Correctness and accuracy of the present analytical model is confirmed through comparing the present analytical results by the results existed in the literature and by the present numerical results. After that, doing parametric study, the effects of some important parameters such as the boundary conditions, the in-plane forces, the plate geometry and the power-law index on the vibration behavior of the plate are studied and discussed. The results presented in this research are of great importance in design and application of the functionally graded elliptical plates.

    Keywords: vibration, Elliptical plate, Functionally Graded Material, Winkler foundation, Initial in-plane load
  • Talieh Abdolkhani Nezhad, Seyed Masoud Monavari *, Nematollah Khorasani, Maryam Robati, Forogh Farsad Pages 221-244
    Often the decision to choose an appropriate technology for landfill management is one of the main problems in multi-criteria decision analysis. Assessing and prioritizing risks in various projects is a logical way to quantify the quantitative and qualitative risks and to examine the potential consequences of potential accidents on people, materials, equipment and the environment. In fact, this determines the efficiency of multi-criteria decision-making models and provides valuable data for decision-making in risk management, risk identification, control, improvement and modification of control systems and planning to respond to them. In addition, there are significant internal relationships and feedback between different dimensions and criteria. Therefore, it is necessary to conduct environmental risk assessment studies in order to identify the destructive factors and their effects on the environment, and provide a solution for proper control and management. In the present study, using Delphi techniques, network analysis process (ANP) and using TOPSIS technique, the most important risks of landfill projects in the construction and operation phases have been identified. The obtained results show that in the construction and operation phases, the highest probability of risk is related to the environmental sector and the lowest probability of risk is related to the socio-economic and cultural sector. Adverse events have been reported. Also, the results showed that the proposed model is effective in risk assessment in urban waste landfill projects. The results of this study provide new and significant concepts in the design and engineering of municipal landfills.
    Keywords: Assessment, landfill risks, Construction phase, operation phase, Gilan Province