فهرست مطالب

آنالیز سازه - زلزله - سال نوزدهم شماره 3 (پاییز 1401)

نشریه آنالیز سازه - زلزله
سال نوزدهم شماره 3 (پاییز 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/09/22
  • تعداد عناوین: 6
|
  • حمید نصیری، محمد اسدیان قهفرخی*، مجید قدسی حسن آباد، امین بهمن پور صفحات 1-15
    دریا و آب های آزاد دارای اهمیت بسیاری می باشند که این مهم در دو محور کلی قابل طرح است. از یک سو دریاها دارای مزیت های اقتصادی و تجاری، لجستیکی، نظامی و ژیوپلیتیکی می باشند، علاوه بر آن، زمینه ساز افزایش دیپلماسی دریایی می باشند. در کنار این مزیت ها، شرایط سخت طبیعی موجود در دریا مانند وجود امواج بلند، پدیده سونامی، یخ های دریایی و در کنار آن مهمات و تجهیزات نظامی عمل نکرده مدفون در زیر آب بجا مانده از جنگ های جهانی اول و دوم و نیز جنگ تحمیلی می باشد که احتمال انفجار حاصل از آن خطرات احتمالی جانی و مالی زیادی را در بر دارد. در این مقاله با استفاده از نرم افزار المان محدود Abaqus به بررسی پاسخ دینامیکی لوله انتقال استوانه ای مدفون در دریا در اثر انفجار به روش عددی و آزمایشگاهی پرداخته شده است. مدل های المان محدود براساس مدل های آزمایشگاهی بررسی و نتایج عددی با داده های آزمایشگاهی مقایسه شدند. نتایج نشان می دهند بیشینه فشار موج حاصل از ضربه، مدت انتشار حباب ها و جابجایی ناشی از تغییرشکل استوانه در آزمایش و آنالیز المان محدود با هم سازگاری مطلوبی دارند.
    کلیدواژگان: انفجار، پاسخ دینامیکی، سازه های دریایی، روش آزمایشگاهی و عددی، نرم افزار آباکوس
  • محمدحسین منصورقناعی* صفحات 16-25
    در سال های اخیر، بهبود خواص مکانیکی در بتن قلیافعال با هدف برتری نسبت به خواص مکانیکی بتن معمولی و کاهش مخاطرات زیست محیطی ناشی از کمبود منابع معدنی و انتشار گاز سمی دی اکسیدکربن در هوا (در راستای تولید سیمان)، مورد توجه محققین حوزه عمران قرار گرفت. در این پژوهش آزمایشگاهی، یک طرح اختلاط از بتن معمولی حاوی سیمان پرتلند با عیار 500 کیلوگرم بر متر مکعب و یک طرح اختلاط از بتن قلیافعال بر پایه سرباره کوره آهنگدازی ساخته شد. به منظور بررسی خواص مکانیکی، آزمون های مقاومت فشاری، مقاومت کششی و مدول الاستیسیته بتن تحت دمای 21 و 600 درجه سلسیوس در سن عمل آوری 90 روزه انجام شد. در بخش نتایج، اعمال حرارت بالا (600 درجه سلسیوس) به نمونه های بتنی موجب افت 42 و 15 درصدی در مقاومت فشاری، افت 56 و 21 درصدی در مقاومت کششی و افت 63 و 49 درصدی در مدول الاستیسیته به ترتیب برای بتن معمولی و بتن قلیافعال گردید. مقاومت فشاری بتن قلیافعال نسبت به بتن معمولی در دمای 21 و 600 درجه سلسیوس به ترتیب 11 و 64 درصد برتری را نشان داد. مقاومت کششی بتن قلیافعال نسبت به بتن معمولی در دمای 21 و 600 درجه سلسیوس به ترتیب 9 درصد کاهش و 63 درصد برتری را نشان داد. مدول الاستیسیته بتن قلیافعال نسبت به بتن معمولی در دمای 21 و 600 درجه سلسیوس به ترتیب 16 و 62 درصد برتری را کسب کرد. نتایج حاصل از آزمون تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی در هماهنگی و همپوشانی با سایر نتایج آزمون های این پژوهش قرار دارد.
    کلیدواژگان: بتن معمولی، بتن قلیافعال، مقاومت فشاری، مقاومت کششی، مدول الاستیسیته
  • محمد خزایی، عبدالکریم عباسی دزفولی* صفحات 26-39

    استفاده از مواد جانبی ساخت و تولید از موارد تقریبا جدید در ساخت بتن در تکنولوژی عالی بتن است. بتن حاصل از تستهای آزمایشگاهی را میتوان با خرد کردن و دانه بندی مناسب آنها در ساخت بتن تازه استفاده کرد. تحقیقات اخیر نشان دهنده آن است که استفاده از بتن خرد شده جایگزین قسمتی از سنگدانه منجر به کاهش مقاومت فشاری در بتن با روش معمول مخلوط کردن بتن میشود. در این تحقیق به روش خاص سه مرحله ایی طرح اختلاط و اثر آن بر پارامترهای مقاومتی پرداخته شده است.  نمونه های بتنی مکعب 15 سانتیمتر  شامل 0% ، 25% و 50% نخاله بتنی جایگذین قسمتی از سنگدانه استفاده شد. از فوق روان کننده بر اساس کربوکسیلات در طرحها استفاده شد. این طریق اختلاط باعث کارایی مناسب، پوشش مناسب روی سنگدانه و حفاظت از واکنش قلیایی سنگدانه می شود. روش اختلاط مواد که بایستی به ترتیب و پشت  سر هم در سه مرحله انجام شد: درمرحله اول: کل شن + 50% آب + 50% سیمان: زمان اختلاط 30 ثانیه تا 1 دقیفه. مرحله 2: اضافه کردن 50% سیمان + 25% آب + فوق روان کننده + ماسه: زمان اختلاط 2 دقیقه. مرحله 3 اضافه کردن 25% آب: زمان اختلاط 3 دقیقه. کل زمان اختلاط حدود 6 دقیقه باید باشد.  برای هر طرح 6 نمونه آماده گردید و در 7 روز و 28 روز تست های وزن مخصوص، جذب آب، مقاومت الکتریکی که (نشان دهنده نفوذ پذیری و دوام بتن است) و مقاومت فشاری انجام پذیرفت. نتایج نشانگر مقاومت فشاری و الکتریکی بالا در طرح 25% نسبت به سایر موارد بود. با توجه به مقاومت مناسب بدست آمده میتوان گفت با روش خاص اختلاط میتوان از نخاله های بتنی در ترکیب بتن با صرفه از نظر محیطی و مقاومتی استفاده کرد.

    کلیدواژگان: نخاله بتنی، روش اختلاط، مقاومت الکتریکی، مقاومت فشاری، کربوکسیلات
  • علیرضا لرک*، سعید عباچی، علی نیکخو صفحات 40-52
    میراگرهای اصطکاکی دورانی (RFD) به عنوان یکی از ابزارهای کنترل غیرفعال به منظور افزایش عملکرد لرزه ای و کنترل جانبی سازه ها و اتلاف انرژی ورودی زلزله ها از طریق اصطکاک در صفحات دوار آنها پیشنهاد شده است .استفاده از میراگرهای اصطکاکی دورانی ، باعث کاهش برش و بهبود پاسخ دینامیکی سازه ها خواهد شد .در تحلیل غیرخطی و طراحی سازه ها معمولا " خاک زیرین را صلب فرض می کنند ، در صورتی که اگر از اثر انعطاف پذیری بستر سازه استفاده شود ، خصوصیات دینامیکی سازه ها متفاوت خواهد بود . بررسی رفتار سازه ها با درنظرگرفتن اثرات اندرکنش خاک و سازه می تواند ما را به درک صحیح تری از رفتار سازه ها نایل سازد و این در حالی است که در عمده ی سازه های طراحی شده، اثرات سختی خاک و همچنین بلند شدگی احتمالی شالوده درنظرگرفته نمی شود.  در این مقاله  یک ساختمان ده طبقه نمونه در نظر گرفته شده و در آن با خاک سخت تیپ دو و خاک نرم تیپ سه ، عملکرد میراگربا ظرفیت میرایی های مختلف و اثر اندرکنش ، با نرم افزار SAP 2000  مورد تجزیه وتحلیل قرار گرفت  و  برش در طبقات مختلف سازه ،درچهارحالت با میراگر و با اثر اندر کنش خاک و با میراگر بدون اثر اندر کنش خاک و بدون میراگر با اثر اندر کنش خاک و بدون میراگر و بدون اثر اندر کنش خاک ، مورد تجزیه وتحلیل قرار گرفت. نمودارها نشان داد که چه میزان میراگر اصطکاکی دورانی می تواند در کاهش برش در طبقات مختلف ساختمان ، با در نظر گرفتن اثر اندرکنش خاک و سازه مفید واقع شود. برای این تحقیق از سه رکورد زلزله استفاده شده است ، ودر انتها نتایج با یکدیگر مقایسه شده اند .نتایج حاصله حاکی از آن است که بکار گیری میراگرهای اصطکاکی دورانی ،  برش را در همه حالات کاهش داد و نیز تجزیه تحلیل بار لغزش میراگرو ظرفیت مورد نیاز سازه ، نیز بدست آمد .
    کلیدواژگان: میراگر اصطکاکی دورانی، تحلیل غیر خطی، برش، زلزله، کنترل جانبی
  • محمدرضا جورابچی*، محمدرضا اولیایی صفحات 53-63

    ستون های فولادی پرشده از بتن با شکل خاص، به طور عمده ستون های L شکل، T شکل و شکل متقاطع، به عنوان ستون های منفرد یا به عنوان اعضای مرزی دیوار برشی استفاده شده و از نظر طراحی سازه ای و به خصوص معماری مورد توجه بسیاری از محققان و طراحان قرار گرفته و به دلیل اجرای مناسب خود در اتصالات تیر، جدیدا در دنیا مورد توجه فزاینده ای قرار گرفته اند، با این حال این ستون ها با توجه به بارهای سنگین جانبی، شرایط ساختمان های مرتفع را برآورده نمی کنند که جای مطالعات بیشتر در خصوص افزایش عملکرد آن ها همواره وجود دارد. در این تحقیق از مقاطع فولادی با نورد سرد جهت سخت کنندگی، تقویت و یکسوسازی عملکرد محوری و برشی ستون های فولادی پرشده از بتن L  شکل و T شکل استفاده شده است. متغیرهای تحقیق در این مطالعه سخت کننده های داخلی بین مقاطع ستون است که هدف اصلی این تحقیق بررسی عددی عملکرد محوری و برشی ستون فولادی پرشده از بتن با مقطع L شکل و T شکل با نرم افزار آباکوس می باشد، همچنین در این مطالعه مشخص می گردد که با اضافه کردن ورق های فولادی در فضای بین ستون ها، مقاومت، سختی و شکل پذیری محوری و برشی چه تغییری می کند. در مرحله اول، پنج ستون فولادی پرشده از بتن L  شکل و پنج ستون T شکل که توسط صفحات فولادی داخلی طولی مختلف و لوله های فولادی تحت بارگذاری محوری، به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته و در مرحله دوم، همان ستون ها به صورت جانبی تحت بارگذاری قرار می گیرند. نتایج تحقیق نشان می دهد که ستون فولادی پرشده از بتن در مقطع T شکل، عملکرد بالاتری نسبت به مقطع مشابه L  شکل دارند، ضمنا درصد رشد یا افت عملکرد نمونه ها نسبت به نمونه مبنا در مقاطع L و T شکل تقریبا مشابه یکدیگر است. همچنین نتایج تحقیق نشان می دهد که ایجاد سخت کننده در داخل مقطع باعث افزایش سختی و مقاومت محوری و جانبی ستون فولادی پرشده از بتن می شود و بخش فولاد سخت کننده تاثیر زیادی در عملکرد ستون های فولادی پرشده از بتن L  و T شکل دارد به طوری که تقویت ستون های فولادی پرشده از بتن با این روش منجر به افزایش ظرفیت تحمل بار، افزایش نسبت رانش، شکل پذیری، جلوگیری از کمانش موضعی در دیوار فولادی و افزایش اتلاف انرژی می شود.

    کلیدواژگان: عملکرد محوری و برشی، ستون CFST، مقطع L شکل، مقطع T شکل، سخت کننده داخلی
  • مهدی کوهدرق*، بهنام عبدالله نژاد صفحات 64-73

    در مناطق با لرزه خیزی بالا سازه ها نیازمند یک سیستم مقاوم و باربر در برابر نیروهای جانبی ناشی از زلزله می باشند. این سیستم ها علاوه بر سختی و مقاومت بالا در برابر جابجایی ناشی از زلزله، باید از شکل پذیری و توانایی استهلاک انرژی مناسبی برخوردار باشند. از این رو استفاده از بادبندهای بسیار مقاوم در برابر کمانش BRB و تیر با مقطع کاهش یافته (RBS) به جای بادبند های رایج، پیشنهاد می گردد. در این مقاله به بررسی رفتار سیستم به صورت چرخه ای پرداخته شده است. بنابراین جهت مدل سازی و بررسی مدل های عددی از روش المان محدود و نرم افزار ABAQUS استفاده شده است. پارامترهای کانتور تنش، پاسخ چرخه ای (نیرو- جابجایی)، تنش در ستون و تیر مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج مدل های عددی نشان می دهند با ایجاد RBS به طول 0.85d  به شعاع برش 0.25bf نسبت به حالت 0.2bf مقدار تنش در تیر در حدود 24% افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: رفتار چرخه ای، قاب فولادی، مهاربند کمانش ناپذیر، مقطع کاهش یافته
|
  • Hamid Nasiri, Mohammad Asadian Ghahferokhi *, Madjid Ghodsi Hassanabad, Amin Bahmanpour Pages 1-15
    Sea and high seas are very important, which can be considered in two aspects. On the one hand, the seas have economic, commercial, logistical, military, and geopolitical advantages, in addition, they pave the way for increased maritime diplomacy. In addition to these advantages, the harsh natural conditions at sea, such as the presence of high waves, tsunamis, sea ice, as well as ammunition and unused military equipment buried under water left over from the First and Second World Wars, also from the imposed war, which could impose a lot of potential human and financial risks due to explosions. In this paper, using the Abaqus finite element software, the dynamic response of a cylindrical tube buried in the sea subjected to the explosion is investigated applying numerical and experimental methods. Finite element models based on the experimental models were examined and the numerical results were compared with the experimental data. The results indicated that the maximum impact wave pressure, bubble propagation duration and displacement due to the cylinder deformation in the experimental and finite element analysis were well compatible
    Keywords: Explosion, Dynamic Response, Marine Structures, experimental, Numerical Methods, Abaqus Software
  • Mohammadhossein Mansourghanaei * Pages 16-25
    In recent years, improving the mechanical properties of alkali- activated concrete with the aim of being superior compared to those of the conventional concrete and reducing environmental hazards caused by the lack of mineral resources and release of toxic carbon dioxide gas (in cement production process) has been noticed by civil engineering researchers. In this laboratory research, a mixing design of ordinary concrete containing Portland cement with a grade of 500 kg/m3 and a mixing design of alkali-activated concrete based on blast furnace slag were made. In order to check the mechanical properties, tests of compressive strength, tensile strength and modulus of elasticity of concrete were performed under the temperatures of 21 and 600 ℃ at the age of 90 days of curing.  Based on the results, applying high temperature (600 ℃) to concrete samples caused a 42% and 15% drop in compressive strength, a 56% and 21% drop in tensile strength, and a 63% and 49% drop in modulus of elasticity for ordinary and  alkali-activated concretes, respectively.  The compressive strength of alkali-activated concrete was 11% and 64% more than that of the normal concrete at 21 and 600 ℃, respectively. The tensile strength of alkali-activated concrete exhibited a 9% decrease and 63% superiority compared to normal concrete at 21 and 600 ℃, respectively. The elasticity modulus of alkali-activated concrete was 16% and 62% higher than that of the normal concrete at 21 and 600 ℃, respectively. The results of the scanning electron microscope images are in accordance with the other test results of this research.
    Keywords: Ordinary concrete, Alkali-activated concrete, Compressive Strength, Tensile strength, Modulus of elasticity
  • Mohammad Khazaei, Abdolkarim Abbasi Dezfouli * Pages 26-39

    Using by-product materials in making concrete is the recent development in the advanced concrete technology. The products obtained from experimental crushed concrete can be used in constructing the new concrete. Recent research revealed that using crushed concrete as partial replacement of sand and coarse aggregate, using traditional mixing procedure, reduced the compressive strength. In the present research, the special procedure of mixing concrete in three steps and its effect on concrete strength parameters have been evaluated.  The aim of this study is to use crushed tested concrete as partial replacement 25% (mix A) and 50% (mix B) of conventional sand and aggregate. Also for experimental comparison the control mixes were casted with traditional sand and aggregate.  Superplasticizer based on carboxylate was used in the mixes.  This procedure causes proper efficiency, proper coating on the aggregate and protection of the alkaline reaction of the aggregate. The method of mixing was carried out in three steps 1: Coarse aggregate + 50% water + 50% cement: mixing time 30 seconds to 1 minute, step 2: Adding 50% cement + 25% water + superplasticizer + sand: mixing time 2 minutes, step 3: Adding 25% water: mixing time 3 minutes. All the mixing time is about 6 minutes. Six specimens of 15 cm concrete cubes for each designed mixes were casted. Densities, water absorption, electric resistance (an indication of permeability and durability of concrete) and compressive strength tests were carried out. Tests were performed at 7 and 28 days. As a result, the designed mix (A) presented the higher electric resistance and compressive strength at 28 days. According to the obtained appropriate resistance, it can be deduced that with a special mixing method, crushed concrete can be used in the composition of concrete that is cost-effective in terms of environmental and resistance.

    Keywords: crushed concrete, mixing procedure, electric resistance, Compressive Strength, Carboxylate
  • Alireza Lork *, SAEED ABACHI, Ali Nikkhoo Pages 40-52
    Rotational friction dampers (RFDs) have been proposed as one of the passive control tools in order to increase the seismic performance and lateral control of structures and the loss of input energy of earthquakes through friction in their rotating plates.  Apply of the rotational friction dampers will reduce shear stress and improve the dynamic response of the structures. In the nonlinear analysis and design of structures, the underlying soil is usually assumed to be rigid, if the flexibility effect of the structure bed is used, the dynamic characteristics of the structures will be different. Examining the behavior of structures by considering the effects of soil and structure interaction can give us a more accurate understanding of the behavior of structures, and this is while in most of the designed structures, the effects of soil stiffness and possible elevation of the foundation is not considered.  In this article, a typical ten-story building is considered and in it, with type two hard soil and type three soft soil, the performance of the damper with different damping capacity and interaction effect was analyzed with SAP 2000 software. Shear stress in different floors of the structure was analyzed in four cases: with dampers and with the effect of soil interaction and with dampers without the effect of soil interaction, without dampers with the effect of soil interaction, and without dampers and without the effect of soil interaction. The graphs showed how much the rotational friction damper can be useful in reducing the shear in different floors of the building, taking into account the effect of soil and structure interaction. Three earthquake records were utilized for this research and at the end, the results were compared with each other. The results indicated that the use of rotational friction dampers reduced the shear in all cases and the analysis of the sliding load of the damper and the required capacity of the structure were also obtained.
    Keywords: Rotational Friction Damper, nonlinear analysis, Base Shear, Earthquake, lateral control
  • MohamadReza Jorabchi *, MohamadReza Oliaei Pages 53-63

    Steel columns filled with concrete with a special shape, mainly L-shaped, T-shaped and cross-shaped columns, are used as single columns or as boundary members of the shear wall, and in terms of structural design especially architecture, have been considered by many researchers and designers. Owing to their proper implementation in beam joints, they are receiving increasing attention in the world. These columns are often utilized in the residential and formal structures, however, due to heavy loads, such as those that may occur during severe earthquakes, they do not meet the requirements of high-rise buildings. There should always be more studies on the increasing of their performance. In this research, cold-rolled steel sections have been utilized for hardening, strengthening and straightening of the axial and shear performance of L-shaped and T-shaped steel columns filled with concrete. The research variables in this study are the internal stiffeners between the column sections, and the main purpose of this research is to numerically investigate the axial and shear performance of the concrete-filled steel columns with L-shaped and T-shaped cross-sections using Abaqus software. Also, in this study, it is determined that by adding steel sheets in the space between the columns, what kind of changes do axial and shear resistance, hardness, and ductility take? In the first stage, five L-shaped steel columns filled with concrete and five T-shaped columns by internal steel plates of different lengths and steel pipes under axial loading were analyzed numerically, and in the second stage, the same columns were loaded laterally and analyzed. The results indicate that the steel column filled with concrete in the T-shaped cross-section has a higher performance than the similar L-shaped cross-section, in addition, the percentage of growth or loss of performance of the samples compared to the base sample in the L-shaped and T-shaped sections is almost similar to each other. Also, the results exhibit that creating a hardener inside the section increases the stiffness and axial and lateral strength of the steel column filled with concrete. The hardening steel section has a great effect on the performance of L- and T-shaped steel columns filled with concrete so that reinforcing concrete filled steel columns with this method leads to an increase in load bearing capacity, increase in thrust ratio, ductility, prevention of local buckling in the steel wall and energy loss increases.

    Keywords: Axial, shear performance, CFST, L-shaped section, T-shaped section, internal stiffener
  • Mehdi Kouhdaragh *, Behnsm Abdolagnezhad Pages 64-73

    In areas with high seismicity, structures need a resistant and load-bearing system against lateral forces caused by earthquakes. In addition to high stiffness and resistance to displacement caused by earthquakes, these systems must have good ductility and energy dissipation ability. Therefore, apply of the buckling-resistant braces (BRB) with reduced beam section (RBS) connections is recommended instead of the previous conventional braces. In this research, the cyclic behavior of the recommended system is investigated. The finite element method and ABAQUS software have been utilized for modeling and study of the numerical models. The investigated parameters include stress contour, cyclic response (force-displacement), stress in column, and beam. The results of numerical models indicate that by creating RBS with a length of 0.85d to a shear radius of 0.25bf compared to the 0.2bf mode, the amount of stress in the beam increases by about 24%.

    Keywords: Cyclic behavior, Steel Frame, Buckling restrained Brace, Reduced beam section